Протеините осигуряват хранителни ползи като основни компоненти на здравословното хранене. Тялото метаболизира протеините, за да произвежда хормони, антитела, ензими и различни компоненти на тъканите/органите, включително мускулите. Протеините се състоят от дълги вериги от аминокиселини, изграждащи блокове, свързани заедно с пептидни връзки. В естествената си форма протеините не се абсорбират лесно от храносмилателния тракт в кръвта. Храносмилателните ензими в стомаха и червата първо трябва да разкъсат пептидните връзки. Процесът на храносмилане разгражда протеините на по-къси вериги от аминокиселини, наречени пептиди, които тялото може лесно да усвои. Хранителната ефективност (процентът на протеин в нашата диета, който се използва за хранителната полза на тялото) зависи от способността на нашите храносмилателни ензими да разделят пептидни връзки и да освобождават пептиди.

Пептидите, отделяни по време на храносмилането, също могат да имат терапевтична цел1. Например, реактивните кислородни видове (ROS) са токсични съединения, които се произвеждат в периоди на метаболитен или екологичен стрес. Пептидите носят свободни електрони, които неутрализират ROS, които изискват допълнителен електрон, за да станат нереактивни. Токсичните странични ефекти на ROS включват увреждане на ДНК (причиняващи рак) или увреждане на структурни компоненти на мозъка (невродегенеративни ефекти, например болестта на Алцхаймер). Чрез приемане на свободните електрони от пептидите, ROS се неутрализират и техните токсични странични ефекти могат да бъдат предотвратени (ефект, известен като отстраняване на отломки).

Поради терапевтичните си ефекти, някои пептиди се считат за „биоактивни“ и могат да служат като инструменти за предотвратяване или лечение на различни човешки заболявания1. Въпреки това, биоактивните пептиди в храната обикновено не са достатъчно концентрирани, за да бъдат абсорбирани в кръвта на достатъчно високи нива, за да произведат своите биоактивни ефекти. За да се справи с този проблем, биоактивните пептиди се произвеждат в концентрирана форма чрез процес, наречен in vitro смилане. In vitro храносмилането използва храносмилателни ензими за отделяне (смилане) на протеини, образувайки специфични видове биоактивни пептиди. Този метод може да бъде персонализиран с използването на микробни ензими, които са по-ефективни от храносмилателните ензими, които обикновено присъстват в нашия храносмилателен тракт.

Грахов протеинов хидролизат (PPH)

В моята изследователска програма ние се възползвахме от in vitro храносмилането, за да превърнем граховия протеин от жълто поле в биоактивни пептиди, наречен грахово-протеинов хидролизат (PPH). Жълтият грах е бобова култура за консумация от човека и животните. Граховите протеини от жълто поле се усвояват in vitro и след три часа смилане с микробни ензими, всеки неразграден протеин се отделя от биоактивните пептиди. В последния етап на процеса изолираните биоактивни пептиди се изсушават, за да образуват PPH2.

Изпитванията върху животни и хора са показали, че PPH има понижаващи кръвното налягане (антихипертензивни) ефекти 2. Тествахме PPH като инхибитор на ренин-ангиотензиновата система (RAS). RAS е основният метаболитен път, който регулира кръвното налягане при човека (Фигура 1). При in vitro условия установихме, че PPH е в състояние да блокира функцията на (инхибират) двата основни ензима, които действат на RAS: ренин и ангиотензин конвертиращ ензим (ACE). Спонтанно хипертоничните плъхове (отблизо моделиращи хипертония [високо кръвно налягане] при хората) са били хранени с PPH за остър (24 часа) и дългосрочен (пет седмици) периоди. По време на острите и продължителни периоди на хранене, спонтанно хипертонични плъхове, хранени с PPH, са имали намалено систолично кръвно налягане (SBP) 2,3.

Така нареченият плъх Han: SPRD-cy е животински модел на хронично бъбречно заболяване (ХБН), който също се използва за тестване на PPH като антихипертензивно средство. Бъбреците на Han: SPRD-cy плъховете съдържат голям брой кисти, за които е известно, че активират SAR и допринасят за хипертония. Известно е, че хипертонията увеличава риска от сърдечно-съдови заболявания. Всъщност открихме, че PPH е ефективен за намаляване на SBP при плъхове Han: SPRD-cy. По време на осемседмичен експеримент за хранене, PPH се добавя към храната за плъхове Han: SPRD-cy и причинява намаляване на SBP с 29 mmHg и намаляване на диастолното кръвно налягане (DPB) с 25 mmHg3. PPH също значително увеличава отделянето на урина в сравнение с Han: SPRD-c плъхове, които не са получавали PPH. В допълнение към антихипертензивните ефекти, нашите данни показват, че PPH може също да подобри бъбречната функция и да увеличи отделянето на урина при заболявания на ХБН.

Тези експерименти с животни предоставят обосновката за тестване на PPH като антихипертензивно средство при доброволци. PPH се добавя към портокалов сок, консумиран от леко хипертонични човешки доброволци с нормална бъбречна функция. По време на триседмично изпитване за хранене се наблюдава значително намаляване на SBP на човешки доброволци, консумиращи PPH в сравнение с плацебо (само портокалов сок). Друга потенциална полза за здравето на PPH е, че е доказано, че е имуномодулиращ агент. Например, активираните имунни клетки (макрофаги, изложени на липополизахариди) произвеждат 80% по-малко провъзпалителни средства, когато се третират с PPH4. Когато PPH се прилага перорално на мишки, се наблюдава увеличаване на активността на техните перитонеални макрофаги, в допълнение към по-голямо стимулиране на имунния отговор в чревната лигавица. Технологията за производство на PPH е лицензирана на AOR Inc., за да направи PPH достъпна за потребителите.

Конопен протеинов хидролизат (HPH)

Моята изследователска програма също е изследвала антихипертензивните ефекти на пептидите, произведени от ензимното храносмилане на конопените протеини (HPH) 5. Установихме, че когато се прилага на млади системни плъхове с хипертония, HPH предотвратява развитието на хипертония. Млади системни плъхове с хипертония, хранени с HPH, поддържаха нормално систолично кръвно налягане (120 mmHg) по време на осемседмичния експеримент6. За сравнение, млади системни плъхове с хипертония, които не са получавали HPH (контролна диета), развиват хипертония със систолично кръвно налягане от 158 mmHg.

При възрастни системни плъхове с хипертония с пълна хипертония, включването на HPH в диетата води до значително намаляване на SBP. Плазменият анализ потвърди, че HPH намалява кръвните нива на ренин и АСЕ, подкрепяйки наблюдаваното намаляване на SBP. Следователно HPH има превантивни и терапевтични ефекти при системния хипертоничен плъх.

В допълнение към тези антихипертензивни ефекти, HPH имаше антиоксидантни свойства, включително способността да неутрализира силно реактивни видове (свободни радикали и метални йони) и да инхибира производството на пероксилни радикали (пероксидация на ненаситени мастни киселини) 7. HPH също значително намалява плазмените липидни пероксиди и повишава нивата на антиоксидантните ензими8. Взети заедно, тези резултати предполагат, че HPH действа като мултифункционален агент със способността едновременно да намалява кръвното налягане, плазмените липидни пероксиди и токсичните свободни радикали.

биоактивни
Фигура 1: Ефект на PPH и HPH върху ренин-ангиотензиновата система. При намаляване на кръвното налягане бъбреците освобождават ренин, който превръща ангиотензиноген (секретиран от черния дроб) в ангиотензин I. АСЕ (ангиотензин конвертиращ ензим), освободен от белите дробове, превръща ангиотензин I в ангиотензин II. Ангиотензин II действа върху кръвоносните съдове, стимулирайки вазоконстрикцията (стесняването), което повишава кръвното налягане. Ангиотензин II също така стимулира надбъбречната жлеза да отделя алдостерон, който стимулира бъбреците да реабсорбират сол и вода. PPH (грахов протеинов хидролизат) и HPH (конопен протеинов хидролизат) могат да нормализират високото кръвно налягане (хипертония) чрез намаляване на нивата на ренин и АСЕ, като по този начин блокират превръщането на ангиотензиноген в ангиотензин II.

Основни термини

Конопеният протеинов хидролизат (HPH) е терминът за биоактивни пептиди, произведени от конопени семена (от растителните видове Cannabis sativa) чрез процеса на храносмилане in vitro. Установено е, че HPH има антихипертензивен и антиоксидантен ефект.

Биоактивни протеини

Желязодефицитната анемия (IDA) е глобален проблем, който засяга около една четвърт от световното население. IDA допринася за развитието на няколко състояния, включително необичайно ускорен сърдечен ритъм (тахикардия), сърдечна недостатъчност и, при женската популация, повишен риск от усложнения преди или след раждането. Съвременните подходи за лечение включват използването на неорганични железни соли, които се консумират през устата в много високи дози. Използват се много високи дози неорганично желязо, тъй като неорганичното желязо има относително лоша разтворимост и ниска абсорбция от стомашно-чревния тракт. Проблемът е, че винаги има големи количества неабсорбирано желязо, което може да причини негативни странични ефекти, като запек и други стомашно-чревни заболявания.

Моята изследователска програма се фокусира върху разработването на алтернативен на неорганичното желязо протеин като лечение на IDA. Фитоферитините се състоят от желязно ядро, затворено в протеинова клетка. Тези органични форми на желязо са разтворими и лесно се разграждат в стомашно-чревния тракт, за да освободят своя железен полезен товар. По този начин феритините могат да служат като по-ефективен източник на желязо за лечение на IDA в сравнение с неорганичните добавки с желязо, които се използват в момента.

За да постигнем тази цел, разработихме метод за получаване на фитоферитинов концентрат от семена от бобови растения. Процесът на екстракция е напълно воден и произвежда фитоферитинови концентрати, които осигуряват до 50 mg

на 100g желязо. Ние изчисляваме, че доза за възрастни от само 300 mg фитоферитинов концентрат на ден (който може да се доставя в една капсула) би осигурила достатъчно желязо, за да отговори на дневната нужда от желязо и да предотврати или лекува IDA. Извършват се планове за тестване на ефикасността на този фитоферитин в подходящ животински модел на AIF, преди да се премине към опити за човешка намеса. Този проект за фитоферитин е частично финансиран от безвъзмездна финансова помощ от AOR Inc.

Завършеност

Пазарът на естествени терапевтични продукти продължава да се разраства бързо поради силното търсене от страна на все по-добре отчитащите здравето потребители. Това търсене се обуславя от намаления риск от негативни странични ефекти, свързани с естествените терапии. В рамките на пазара на естествени продукти използването на протеини и пептиди придоби голям интерес поради тяхната лекота на производство и безопасността на продуктите. Цели протеини могат да се използват за осигуряване на биоактивни ефекти, но предварителното смилане в по-малки пептиди изглежда е оптималният път за разработване на естествени терапевтични средства. Като цяло, пептидите, произведени от хидролизирани протеини, се усвояват по-лесно и осигуряват благоприятни ефекти върху човешкото тяло. Такива ползи за здравето включват понижаване на високото кръвно налягане, неутрализиране на оксидативния стрес и поддържане на нормалната функция на имунната система. Въпреки че тези ползи за здравето са демонстрирани при животни, настоява се за опити с човешка намеса в подкрепа на приемането на пазара на биоактивни протеини и пептиди като безопасни и ефективни терапевтични агенти.

Препратки

1. Udenigwe CC, Aluko RE. Биоактивни пептиди, получени от хранителни протеини: производство, преработка и потенциални ползи за здравето. J. Food Sci.2012; 71: R11-R24. (1. Udenigwe CC, Aluko RE. Биоактивни пептиди, получени от хранителни протеини: производство, преработка и потенциални ползи за здравето. J. Food Sci. 2012; 71: R11-R24).

  1. LiH, et al. Кръвно налягане, понижаващо ефекта на грахов протеинов хидролизат при хипертоници при плъхове и хора. J. Agric. Food Chem.2011; 59: 9854-9860. (2. Li H, et al. Кръвното налягане намалява ефекта на грахов протеинов хидролизат при хипертоници при плъхове и хора. J. Agric. Food Chem. 2011; 59: 9854-9860).

  1. Girgih AT, et al. Антихипертензивни свойства на грахов протеинов хидролизат по време на краткосрочно и дългосрочно перорално приложение на спонтанно хипертонични плъхове. J. Food Sci.2016; 81: H1281-H1287. (3. Girgih AT, et al. Антихипертензивни свойства на грахов протеинов хидролизат по време на кратко и дългосрочно перорално приложение на спонтанно хипертонични плъхове. J. Food Sci. 2016; 81: H1281-H1287).

  1. Ndiaye F, et al. Антиоксидантни, противовъзпалителни и имуномодулиращи свойства на ензимен протеинов хидролизат от семена на жълт грах. Eur. J. Nutr. 2012; 51: 29-37. (4. Ndiaye F, et al. Антиоксидантни, противовъзпалителни и имуномодулиращи свойства на ензимния протеинов хидролизат на семена от жълт грах. EUR. J. Nutr. 2012; 51: 29-37.

  1. Girgih AT, et al. Кинетика на ензимното инхибиране и антихипертензивните ефекти на конопените семена (Cannabis sativa L.) протеинови хидролизати. J. Am. Oil Chem. Soc.2011; 88: 1767-1774.

Girgih AT, et al. Кинетика на ензимното инхибиране и антихипертензивните ефекти на конопените семена (Cannabis sativa L.) протеинови хидролизати. J. Am. Oil Chem. Soc.2011; 88: 1767-1774.

  1. Girgih AT, et al. Превантивни и лечебни ефекти на конопено семе (Cannabis sativa L.) хидролизат на брашно срещу високо кръвно налягане при спонтанно хипертонични плъхове. Eur. J. Nutr. 2014; 53: 1237–1246. (6. Girgih AT, et al. Превантивни и лечебни ефекти на протеинов хидролизат от брашно от конопено семе (Cannabis sativa L.) срещу високо кръвно налягане при плъхове със спонтанна хипертония. EUR. J. Nutr. 2014; 53: 1237-1246).

  1. Girgih AT, et al. Ин витро антиоксидантни свойства на фракциите на протеинови хидролизати от конопено семе (Cannabis sativa L.). J. Am. Oil Chem. Soc.2011; 88: 381-389. (7. Girgih AT, et al. In vitro антиоксидантни свойства на хидролизатните фракции на конопения протеин (Cannabis sativa L.). Jam. Chemical oil Soc. 2011; 88: 381-389).