骆驼乳清蛋白中抗氧化肽的识别作用及其对UVB诱导的光老化的保护效果

《International Dairy Journal》:Identification and Protective Effects of Antioxidant Peptides from Camel Whey Protein against UVB-Induced Photoaging

【字体: 时间:2026年02月06日 来源:International Dairy Journal 3.4

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  低分子量骆驼乳清蛋白水解肽通过抑制UVB诱导的ROS生成和MMP-1表达,保护人角质形成细胞光老化,分子对接显示VCW肽与MMP-1结合亲和力最强。

  
Jing He|Yufei Xue|Rimutu Ji|Liang Ming
中国-蒙古生物大分子应用“一带一路”联合实验室,内蒙古农业大学,呼和浩特市,010018,内蒙古,中国

摘要

本研究从骆驼乳清蛋白中鉴定出具有抗光老化特性的肽,并评估了它们对人类角质形成细胞中UVB诱导的光老化的保护作用。骆驼乳清蛋白经过木瓜蛋白酶水解并超滤处理后得到<3 kD肽段(P-CWP1),该肽段表现出较强的抗氧化活性。P-CWP1通过减少活性氧的产生和丙二醛的表达、增强抗氧化酶的活性以及抑制基质金属蛋白酶-1的生成,显著提高了暴露于UVB辐射的人类角质形成细胞的存活率。使用PeptideRanker、BIOPEP-UMW和分子对接分析发现,P-CWP1含有24种具有抗氧化能力的肽。这些肽主要通过氢键和疏水相互作用与MMP-1结合。其中,肽VCW表现出最高的结合亲和力和最强的抗氧化能力。本研究证明,从骆驼乳清蛋白中提取的低分子量肽段可以有效缓解UVB诱导的光老化,显示出其在功能性食品和皮肤护理化妆品中的潜在应用价值。

引言

皮肤老化可以大致分为内在老化和外在老化。内在老化是一个主要由遗传因素决定的自然且不可逆的过程。相比之下,外在老化是由外部环境因素引起的(Chen, Yang, & Jiang, 2021; Park, Yoo, Ryu, & Lee, 2016)。值得注意的是,太阳紫外线(UV)辐射是导致皮肤外在老化的主要因素。紫外线能够穿透地球大气层,造成严重的皮肤损伤,约占面部皮肤老化的80%(Slominski, Zmijewski, Plonka, Szaflarski, & Paus, 2018)。长期和过度的紫外线暴露会导致人类真皮成纤维细胞分泌更多的基质金属蛋白酶-1(MMP-1),从而降解真皮中的胶原蛋白和弹性蛋白,导致光老化和皮肤弹性下降(Choi, Lee, Son, Park, Jang, & Lee, 2023)。因此,对抗皮肤光老化已成为皮肤学研究领域的重点。
到达地球表面的紫外线主要包括UVA(320-400nm)和UVB(280-320nm)射线,这两种射线都会显著促进光老化(B.-H. Kim, Choi, Lee, Lee, Noh, Kwon, et al., 2015)。尽管UVA占穿透大气的紫外线的约95%,但其能量低于UVB,但能更深入地穿透真皮层,导致胶原蛋白降解和弹性蛋白损伤,从而引发长期的光老化。相比之下,UVB具有较短的波长和更高的光子能量,主要影响表皮层,导致红斑、DNA光损伤和急性炎症反应(Gromkowska-K?pka, Pu?cion-Jakubik, Markiewicz-?ukowska, & Socha, 2021)。UVA和UVB的暴露都会导致活性氧(ROS)的过量产生,激活氧化应激途径并加剧皮肤损伤。特别是UVB会促进ROS的生成并直接损伤DNA,从而损害细胞完整性(D. J. Kim, Iwasaki, Chien, & Kang, 2022)。ROS的过量产生是光老化的特征,它会加剧氧化应激并加速皮肤损伤。此外,长期紫外线暴露还会通过抑制超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等关键抗氧化酶来破坏皮肤的抗氧化防御系统(Ichihashi, Ueda, Budiyanto, Bito, Oka, Fukunaga, et al., 2003; Ryu, Park, Kim, Choi, & Nam, 2014)。这些复杂的相互作用突显了在紫外线暴露下维持皮肤健康的挑战性,强调了有效防护策略的迫切需求。
通过饮食摄入或在外部暴露于紫外线前局部应用基于抗氧化剂的配方来缓解氧化应激,对于减轻皮肤光老化至关重要。随着消费者对产品安全性和有效性的认识不断提高,研究人员越来越关注寻找天然的抗光老化化合物来源,以满足快速发展的护肤市场的需求。与合成化学物质相比,天然提取物通常被认为更安全、更受消费者欢迎。许多研究表明,植物提取物和蛋白质水解物具有显著的抗光老化潜力,主要通过抑制UV诱导的ROS产生和抑制基质金属蛋白酶(MMP)的活性来延缓皮肤老化(He, Lin, Zheng, Mo, Zhou, Sun, et al., 2022; Yao, Wang, Fu, Xu, Cheng, & Du, 2024; Yujia, Wang, Li, Luan, Li, Peng, et al., 2022)。
值得注意的是,研究表明,来自牛奶的肽可以通过调节多种与光老化相关的生物标志物来保护人类包皮成纤维细胞免受UVB的损伤(Yao et al., 2024)。骆驼奶在蛋白质组成和氨基酸谱方面与牛奶有很大不同,这表明酶促水解可能会释放出具有独特或增强生物活性的肽。最近的研究表明,从骆驼奶中提取的蛋白质水解物含有具有抗氧化、降压、抗菌和降糖特性的生物活性肽(Su, Ji, Yi, 2020)。我们实验室之前的研究使用多种蛋白酶对骆驼奶乳清蛋白进行了酶促水解,发现木瓜蛋白酶是产生高水解度和强抗氧化活性的水解物的最有效酶(Hao, et al., 2020)。然而,骆驼奶肽的抗光老化效果尚未得到充分研究。因此,本研究旨在通过乳清蛋白水解探索骆驼奶肽的抗光老化能力。研究结果将为将骆驼奶蛋白作为抗衰老食品和化妆品中的功能性成分的高价值利用提供科学依据。

材料与试剂

骆驼奶来自中国内蒙古阿尔xa地区的双峰骆驼养殖场。木瓜蛋白酶(6000 U/mg)购自Solarbio有限公司(北京,中国)。分子量截留值(MWCO)分别为3 kDa和10 kDa的超滤膜购自Merck Millipore公司(美国马萨诸塞州Billerica)。此外,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2,2′-联苯偶氮-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)购自Taitan Technology有限公司。

肽段的抗氧化活性

超滤后获得了三个分子量段:<3 kDa、3–10 kDa和>10 kDa。随后评估了这些肽段的DPPH和ABTS自由基清除能力。如图1所示,骆驼奶水解乳清蛋白的<3 kDa肽段(p-cwp1)的DPPH和ABTS清除能力显著强于其他肽段(p < 0.05)。与此结果一致,Hu等人也报告了使用...

结论

本研究证明,骆驼奶肽的抗氧化活性与其低分子量和疏水残基的存在密切相关。从骆驼奶乳清蛋白中提取的低分子量肽段不仅能缓解UVB诱导的氧化应激,还能有效促进成纤维细胞的增殖。结合LC-MS/MS和计算机模拟筛选的结果,VCW可能是最具潜力的抗氧化肽。这些结果表明,特定的骆驼奶...

作者贡献声明

Jing He:撰写初稿、项目管理、研究设计、资金筹集、数据管理、概念构思。Yufei Xue:数据可视化、项目管理、数据管理。Rimutu Ji:撰写、审稿与编辑、资源协调、概念构思。Liang Ming:撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、概念构思

未引用的参考文献

Kong et al., 2023; Kong et al., 2023.

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本项工作得到了内蒙古农业大学青年教师科研能力提升计划BR230133)和阿尔xa联盟的科技项目(AMYY2022-03)的财政支持。
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