来自大麻（Cannabis sativa L.）种子的生物活性埃德斯汀肽能够在低压缺氧条件下改善运动表现

《Food Research International》：Bioactive edestin peptides from hemp ( Cannabis sativa L.) seeds improve exercise performance under hypobaric hypoxia

低氧适应 高海拔生理挑战 EPP大麻肽酶解工艺 营养功能特性 抗疲劳效果 氧气运输机制

　　

张睿|刘杰|陈亮亮|刘家琦|金晓倩|傅子贤|熊俊斌|贾斌|史俊玲|尹大川

中国陕西省西安市710129，西北工业大学生命科学学院空间生物科学与生物技术重点实验室

摘要

低气压缺氧是高海拔环境中的主要生理挑战，会损害氧气的输送和利用，从而对健康和工作效率产生不利影响。功能性食品可能提供切实的解决方案。本文研究了从大麻（Cannabis sativa L.）种子中提取的埃德斯汀肽（EPP）作为潜在的有效成分。通过SDS-PAGE验证了埃德斯汀的存在，并通过酶解法制备了EPP。冻干后的EPP具有均匀的多孔微观结构，富含谷氨酸（19.13%）、精氨酸（14.01%）和天冬氨酸（13.28%），其营养指标表明蛋白质质量较高。肽组学分析确定了其肽组成，粒度测量显示水解后颗粒变小，多分散性指数增加。光谱分析表明，水解导致肽结构向更松散的随机卷曲状态转变，同时界面性质得到改善，并表现出较强的体外自由基清除能力，且无细胞毒性。在小鼠实验中，EPP补充剂在4000米高度显著延长了旋转棒耐力（p?

引言

近年来，每年有数百万游客和工人因旅游和职业活动前往高海拔地区。即使健康的人在快速上升至这些高度后也难以适应环境。低气压缺氧会降低吸入氧气的 partial 压力，影响组织氧合，并限制有氧代谢（Aggarwal等人，2025；Yao, Zhang, Lai, Zhou, & Gao, 2020）。这些限制会导致运动耐力下降（Alvarez-Araos等人，2024）、认知表现受损（Fan等人，2024）和呼吸困难（Gatterer等人，2024）。尽管心血管系统的代偿机制部分支持氧气输送（Theunissen等人，2022），但在体力活动期间往往不足。缺氧条件下的运动表现通常受到氧气输送和利用过程的限制，包括血红蛋白和红细胞的可用性、微血管灌注以及线粒体氧化能力（Aggarwal等人，2025）。同时，持续的低氧会破坏氧化还原平衡，促进活性氧的积累，从而加剧氧化应激和炎症反应（Xiong, Wang, Xiong, & Teng, 2021）。这些过程会加速脂质过氧化和线粒体功能障碍，从而加速疲劳的发生和发展（Dominelli等人，2024；Waleczek等人，2025）。

目前的应对措施主要依赖于氧气补充和药物治疗。氧气设备可以快速缓解症状（McLaughlin等人，2025），但其应用受到便携性、成本和持续供氧能力的限制。药物如乙酰唑胺和地塞米松可以缓解高原适应不良（Wang, Lian, Tang, Deng, & Li, 2025），但其长期使用会受到电解质失衡和胃肠道不适等潜在副作用的限制（Kamogashira, Asakura, Funayama, & Ishimoto, 2024；Su等人，2021）。因此，现有方法主要针对急性症状，无法满足日常营养干预的需求。

在这种背景下，从蛋白质中提取的生物活性肽因具有良好的生物利用度和对生理功能的调节作用而在功能性食品研究中受到越来越多的关注（Huang等人，2025a；Virgilio等人，2025；Filippenkov等人，2024；Huang等人，2025a）。现有研究表明，蛋白质肽可以通过多种机制缓解缺氧相关的不适或提高运动表现。首先，肽可以减少脂质过氧化的产物并增强内源性抗氧化酶的活性，从而减轻运动或压力引起的氧化损伤。例如，有报道称Syngnathus schlegeli肽可以降低丙二醛水平并增加谷胱甘肽过氧化物酶的活性，从而改善运动耐力指标（Cai等人，2023）。另一方面，肽可以通过提高红细胞（RBC）和血红蛋白（HGB）等血液学指标来改善氧气输送能力，从而提高耐缺氧能力（Hu等人，2023）。最后，肽可以增加肝脏糖原储备，改善运动过程中的能量供应。Ren等人表明，蛋白质或肽的摄入可以显著增加肝脏糖原水平并延长运动时间，从而通过增强能量储备和能量供应能力发挥抗疲劳作用（Ren, Zhao, Wang, Cui, & You, 2011）。总之，这些机制并非相互独立，在运动背景下更有可能产生协同效应。

在可持续的植物性蛋白质资源中，大麻（Cannabis sativa L.）种子因其兼具营养价值和药用价值而受到关注（Hwangbo, Pan, Lee, Kim, & Kim, 2024）。大麻种子蛋白主要由埃德斯汀组成，约占总蛋白的80%，并且具有丰富的氨基酸谱（Tang, Ten, Wang, & Yang, 2006）。然而，与纯化的大麻蛋白相比，埃德斯汀及其衍生物肽（EPP）的研究较少，特别是在其对低气压缺氧（HH）条件下对氧气利用或运输及氧化应激调节的综合影响方面。因此，本研究通过酶解法制备了EPP，对其结构、功能、营养和安全性质进行了表征，并评估了其在HH条件下的抗疲劳效果。具体研究内容见图1。

试剂

Alcalase 2.4 L碱性水解蛋白酶购自诺和诺德生物技术公司（丹麦哥本哈根）。总抗氧化能力（T-AOC）测定试剂盒（ABTS方法）购自贝泰姆生物技术有限公司（中国上海）。DPPH自由基清除试剂盒和羟基自由基清除试剂盒由南京建城生物工程研究所提供。Cell Counting Kit-8（CCK-8）购自Sevenbio生物科技有限公司。

显微形态观察

图3A显示了5000倍放大下的微观结构。扫描电子显微镜（SEM）图像清楚地显示出EPP具有多孔网络结构。这种多孔形态的形成可以归因于冷冻干燥过程中冰晶升华后留下的残留溶质框架，这与先前的研究结果一致（Abla & Mehanna, 2025）。在冷冻阶段，溶液中的水逐渐冻结形成冰晶。

结论

本研究系统地表征了EPP的物理和化学性质、结构特征、营养价值、生物安全性和生物功能。EPP表现出优异的营养价值和安全性，在适当条件下还具有良好的界面性质。酶解诱导了显著的结构重塑，表现为随机卷曲含量的增加、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）中酰胺I/II带的变化以及荧光强度的增强。

CRediT作者贡献声明

张睿：撰写——原始草稿、可视化、验证、软件处理、数据分析。刘杰：可视化、软件处理、实验研究。陈亮亮：指导、实验研究。刘家琦：验证、实验研究。金晓倩：验证。傅子贤：实验研究。熊俊斌：实验研究。贾斌：资源准备、项目管理。史俊玲：项目管理。尹大川：撰写——审稿与编辑、指导、项目管理、资金争取。

伦理声明

本研究的所有实验均符合中国国家法规。动物实验严格遵循国际伦理指南，而人体试验遵循WMA赫尔辛基宣言和CIOMS国际人体生物医学研究伦理指南。研究方案获得了西北工业大学医学和实验动物伦理委员会的批准（批准编号202202038；2022年5月9日）。所有参与者均签署了知情同意书。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32471230）的支持。我们感谢郭伟宏先生在整个实验过程中提供的帮助和支持。同时感谢西北工业大学分析测试中心提供的设备支持。

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