刺参锌螯合肽改善缺锌大鼠子代锌状况的作用及机制研究

《Frontiers in Nutrition》：Supplementation of zinc-chelating peptides from Holothuria scabra improve zinc status in the offspring of zinc-deficient rats

本研究发现刺参（Holothuria scabra）来源的锌螯合肽（ZCP）能有效改善缺锌大鼠子代的锌营养状况。研究通过动物实验证实，ZCP补充可显著提高血清和十二指肠锌浓度、金属硫蛋白（MT）水平及锌转运蛋白ZIP2/ZIP4的mRNA表达，且低剂量ZCP（4 mg/kg BW）效果优于传统无机锌补充剂ZnSO4（40 mg/kg BW）。该研究为第三代锌补充剂的开发提供了实验依据，对改善婴幼儿锌缺乏具有重要意义。

　　

1 Introduction

锌（Zn）是生命早期发育的关键营养素，尤其在生命最初1000天（孕期至2岁）对胚胎形成、胎儿发育及婴幼儿体格和认知发育至关重要。大量研究表明，母体锌状态直接影响胎儿发育，而全球50%-90%的孕妇存在锌缺乏问题。尽管目前尚无婴幼儿锌缺乏的群体估算数据，但轻度至中度锌缺乏在全球范围内普遍存在。现有锌补充剂包括无机锌（第一代，如ZnSO₄）、有机锌（第二代，如葡萄糖酸锌）和锌螯合物（第三代）。第三代锌补充剂通过与肽类分子螯合，可提高锌的溶解性、稳定性及生物利用度，减少胃肠道副作用。刺参（Holothuria scabra）作为一种海洋生物，其胶原蛋白中富含具有锌螯合活性的肽段。本研究旨在探究刺参来源的锌螯合肽（ZCP）对缺锌父母代大鼠子代锌状态的改善作用。

2 Materials and methods

2.1 Animals and treatments

研究使用Sprague-Dawley大鼠，父母代大鼠在适应期、妊娠期和哺乳期分别饲喂标准锌饲料（40 mg/kg）或低锌饲料（4 mg/kg）。子代大鼠在断奶后分为六组：标准饲料+溶剂、标准饲料+ZCP 40 mg/kg BW、缺锌饲料+溶剂、缺锌饲料+ZCP 4 mg/kg BW、缺锌饲料+ZCP 40 mg/kg BW、缺锌饲料+ZnSO₄40 mg/kg BW，干预3周后采集血清和肠道样本进行分析。

2.2 Diet composition

饲料中锌含量为唯一变量，标准组和缺锌组锌含量分别为40 mg/kg和4 mg/kg，其他营养成分一致。

2.3 Zinc-chelating peptides from Holothuria scabra (ZCP)

ZCP由6条锌螯合肽组成，分子量208-915 Da，最大锌结合能力为92.11 mg/100 g。

2.4–2.7 Analytical methods

采用锌测定试剂盒检测血清和十二指肠锌浓度；全自动血液分析仪测定血红蛋白；ELISA法检测十二指肠金属硫蛋白（MT）浓度；qRT-PCR分析ZIP2（SLC39A2）和ZIP4（SLC39A4）mRNA表达。

3 Results

3.1 父母代大鼠锌缺乏模型成功建立

低锌饮食显著降低父母代大鼠血清锌（1.5 vs. 2.9 μg/μL）和十二指肠锌（1.3 vs. 2.8 μg/g）水平，体重略有下降。

3.2 ZCP显著提升缺锌子代锌水平

ZCP补充后，缺锌子代血清和十二指肠锌浓度均显著恢复，且低剂量ZCP（4 mg/kg BW）效果优于ZnSO₄（40 mg/kg BW）。标准饲料子代补充ZCP后锌水平仅轻微升高。

3.3 ZCP恢复子代体重和血红蛋白

锌缺乏导致子代体重和血红蛋白下降，ZCP和ZnSO₄补充均能逆转这一趋势，但ZCP组体重恢复更显著。

3.4 ZCP调控锌稳态相关分子

ZCP补充显著提高缺锌子代十二指肠MT浓度及ZIP2、ZIP4的mRNA表达，低剂量ZCP对ZIP2/ZIP4的诱导作用尤为突出。标准饲料子代中ZCP仅轻微上调ZIP4表达。

4 Discussion

本研究首次在体内模型中证实刺参来源ZCP可通过增强锌转运蛋白表达改善缺锌子代的锌吸收。ZCP的优势在于其肽结合形式可避免与植酸等抗营养素结合，直接通过细胞膜吸收，效率高于需先解离为Zn²⁺的无机锌。ZIP2和ZIP4作为锌吸收关键转运体，对ZCP响应更敏感，提示ZCP可能通过特异性激活锌转运通路提升生物利用度。低剂量ZCP（4 mg/kg BW）与高剂量ZCP或ZnSO₄效果相当，且对锌充足个体无过量风险，支持其作为安全高效的第三代锌补充剂潜力。

5 Conclusion

刺参锌螯合肽（ZCP）能有效逆转缺锌大鼠子代的锌缺乏状态，其效果优于传统ZnSO₄，且低剂量即可发挥显著作用，为开发新型锌补充剂提供了实验依据。