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生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋研究優(yōu)勢漸顯

醫(yī)案日記 2023-06-19 22:12:23

由中國藥科大學(xué)中藥學(xué)院副院長余伯陽教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組在長期進(jìn)行中藥藥效作用物質(zhì)基礎(chǔ)與質(zhì)量控制研究的過程中，結(jié)合化學(xué)研究與藥效學(xué)研究所取得的研究成果及分析中藥質(zhì)量控制研究的現(xiàn)狀

，提出了構(gòu)建中藥“生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋”的概念及研究思路
。日前
，依據(jù)這一思路進(jìn)行的有關(guān)山楂葉“生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋”已取得了突破性進(jìn)展
。

由于中藥遺傳指紋圖譜是以遺傳學(xué)為基礎(chǔ)

，不能反映中藥的化學(xué)成分和生物活性
，只能反映中藥材的種質(zhì)資源的遺傳特征
，而化學(xué)指紋（包括波譜指紋和色譜指紋）
，只能反映中藥的化學(xué)成分信息
，孤立于生物活性之外
，沒有以藥效作為指紋性的依據(jù)
。因此
，如何建立一種能夠較好地同時(shí)反映中藥中化學(xué)物質(zhì)組成及其相關(guān)的生物活性的質(zhì)量控制方法
，已成為中藥質(zhì)量控制研究者共同追求的目標(biāo)
。

余伯陽等科研人員以藥物的功能是有效防治疾病

、藥物作用的基礎(chǔ)是所含有的化學(xué)物質(zhì)
，從結(jié)構(gòu)與功能上控制中藥質(zhì)量為指導(dǎo)思想
，選擇了一些藥效活性特點(diǎn)
、活性物質(zhì)化學(xué)組成相對(duì)清楚且在國內(nèi)外常用的植物藥為研究對(duì)象，力圖通過示范性研究
，創(chuàng)建中藥“生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋”研究的方法學(xué)體系
。課題組的劉榮華博士
，針對(duì)山楂葉的抗冠心病活性
，以其對(duì)超氧陰離子的清除作用（心肌缺血再灌注釋放自由基的清除活性）為藥效作用特點(diǎn)
，選擇特定的生物評(píng)價(jià)指標(biāo)（抗超氧陰離子）
，以HPLC指紋圖譜和其生物活性為基礎(chǔ)，分別對(duì)5種不同山楂葉HPLC指紋圖譜的各指紋峰進(jìn)行藥效實(shí)驗(yàn)
，建立各指紋峰峰面積與抗超氧陰離子活性之間關(guān)系(峰效關(guān)系)的數(shù)學(xué)模型
，再通過數(shù)學(xué)
、化學(xué)計(jì)量學(xué)
、計(jì)算機(jī)編程與模擬等手段將山楂葉的HPLC指紋圖譜翻譯成生物活性指紋圖譜(包括藥效指紋圖譜和效價(jià)指紋圖譜)，成功地建立了山楂葉的生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋圖譜
。

余伯陽介紹

，“生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋圖譜”是建立于HPLC指紋圖譜的基礎(chǔ)之上的，因此具有HPLC指紋圖譜相同的功能和特性
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">？蓪⒏魃介~生物活性指紋圖譜的藥效指紋或效價(jià)指紋代替HPLC指紋峰面積
，通過對(duì)其進(jìn)行相似度分析
，可以對(duì)中藥進(jìn)行鑒定
。此外
，該方法可以清楚地看到哪些指紋峰的活性較大
，哪些指紋峰的活性較小
，從而找出每個(gè)種山楂葉樣品的生物活性8強(qiáng)峰。從而可以確定不同種山楂葉的抗超氧陰離子主要活性峰
。另外
，該方法也可用于指紋峰活性強(qiáng)弱比較以及種間
、產(chǎn)地間及不同采收期中藥的生物活性比較
，通過比較不同山楂葉效價(jià)指紋峰的總效價(jià)值
，可以更客觀地反映中藥的質(zhì)量。

余伯陽認(rèn)為

，“生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋圖譜”不是僅僅以化學(xué)成分為基礎(chǔ)的化學(xué)評(píng)價(jià)體系，而是融化學(xué)鑒定與生物活性評(píng)價(jià)為一體的綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)體系
，其指紋譜不僅具有HPLC指紋圖譜的特征，而且還能反映化學(xué)指紋峰的生物活性
，從而能更好地反映中藥的質(zhì)量
。因而
，從根本上改變了已有的中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)模式
，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)模式的局限性。這一研究成果初步構(gòu)建了一種將中藥的化學(xué)組成特征與其相關(guān)的藥效活性強(qiáng)度（效價(jià)）表征在同一指紋譜中的新方法
，在一定程度上彌補(bǔ)了目前中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中較難直接反映藥效活性的不足
，也為中藥譜效關(guān)系及中藥現(xiàn)代化研究提供一條新的思路
。

據(jù)悉，該課題組正在研究對(duì)銀杏葉、淫羊藿、麥冬等中藥材及中藥復(fù)方制劑的“生物活性與化學(xué)特征相關(guān)指紋”

。

藥物的理化性質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)藥物的作用有什么影響

根據(jù)藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)生物活性的影響程度，或根據(jù)作用方式

，宏觀上將藥物分為非特異性結(jié)構(gòu)藥物和特異性結(jié)構(gòu)藥物
。前者的藥理作用與化學(xué)結(jié)構(gòu)類型關(guān)系較少
，主要受理化性質(zhì)影響。大多數(shù)藥物屬于后一類型
，其活性與化學(xué)結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，并與物定受體的相互作用有關(guān)
。決定藥效的主要因素有二：x0dx0a（1）藥物必須以一定的濃度到達(dá)作用部位
，才能產(chǎn)生應(yīng)有的藥效
。x0dx0a（2）藥物和受體相互作用
，形成復(fù)合物
，產(chǎn)生生物化學(xué)和生物物理的變化
。依賴于藥物的特定化學(xué)結(jié)構(gòu)
，但也受代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
。x0dx0ax0dx0a作用相似的藥物結(jié)構(gòu)也多相似
。在構(gòu)效關(guān)系研究中
，對(duì)具有相同藥理作用的藥物
，剖析其化學(xué)結(jié)構(gòu)中的相同部分，稱為基本結(jié)構(gòu)
?div id="4qifd00" class="flower right">
；窘Y(jié)構(gòu)可變部分的多少和可變性的大小各不相同
，有其結(jié)構(gòu)的專屬性
?div id="jfovm50" class="index-wrap">；窘Y(jié)構(gòu)的確定卻有助于結(jié)構(gòu)改造和新藥設(shè)計(jì)
。x0dx0ax0dx0a化性質(zhì)影響非特異性結(jié)構(gòu)藥物的活性
，起主導(dǎo)作用
。特異性結(jié)構(gòu)藥物的活性取決于其與受體結(jié)合能力
，也取決于其能否到達(dá)作用部位的性質(zhì)
。藥物到達(dá)作用部位必須通過生物膜轉(zhuǎn)運(yùn)
，其通過能力有賴于藥物的理化性質(zhì)及其分子結(jié)構(gòu)
。對(duì)藥物的藥理作用影響較大的性質(zhì)，既有物理的
，又有化學(xué)的
。

論生物活性肽的研究發(fā)展 這是生物化學(xué)老師讓寫一篇論文 字?jǐn)?shù)1000~1500左右 老師只給了一個(gè)題目

生物活性肽是蛋白質(zhì)中25個(gè)天然氨基酸以不同組成和排列方式構(gòu)成的從二肽到復(fù)雜的線性

、環(huán)形結(jié)構(gòu)的不同肽類的總稱，是源于蛋白質(zhì)的多功能化合物
。活性肽具有多種人體代謝和生理調(diào)節(jié)功能
，易消化吸收
，有促進(jìn)免疫、激素調(diào)節(jié)
、抗菌
、抗病毒、降血壓
、降血脂等作用，食用安全性極高
，是當(dāng)前國際食品界最熱門的研究課題和極具發(fā)展前景的功能因子
。
以下為幾種重要生物活性肽的發(fā)展?fàn)顩r
。
乳肽
早在20世紀(jì)50年代
，該公司即以乳酪蛋白酶解制取了第一代的酪蛋白肽和氨基酸混合物
，含5～8個(gè)氨基酸組成的肽和70％以上的游離氨基酸
，用于低抗原性防過敏牛奶粉
，在市場上行銷40多年
；60～70年代
，開發(fā)出第二代的高度水解乳清蛋白肽混合物，含10～12個(gè)氨基酸組成的肽和40％～60％的游離氨基酸
。以上兩代產(chǎn)品的游離氨基酸含量過高
，影響了產(chǎn)品的風(fēng)味和生物效價(jià)
；90年代
，推出了低度水解乳清蛋白肽混合物，含10～15個(gè)氨基酸組成的肽和20％以下的游離氨基酸
，產(chǎn)品風(fēng)味明顯改善
，生物效價(jià)提高
。 992年
，Haque.Z.U和Mozffar.Z研究了胰蛋白酶、凝乳蛋白酶等酶的固定化反應(yīng)器制取乳肽的工藝，可以通過調(diào)節(jié)流速來控制反應(yīng)程度，并通過重復(fù)使用酶來降低成本
。1989年
，Maubois.J.D.和Ieonil.j.研究了帶超濾膜的酶反應(yīng)器
，在反應(yīng)器內(nèi)加入鈣和磷酸根離子，用于制備酪蛋白磷酸肽和去磷酸化酪蛋白多肽
。 我國對(duì)乳肽的研究不多
，主要是進(jìn)行蛋白酶的篩選和酶解工藝的優(yōu)化
，如1991年，肖安樂等人篩選出胰蛋白酶的胰酶是水解變性乳清蛋白質(zhì)的最佳酶種
；1994年
，王鳳翼等人對(duì)胰蛋白酶控制水解α－酪蛋白的最佳條件進(jìn)行了優(yōu)選
；張和平等人采用胰蛋白酶水解熱敏性乳清蛋白
，獲得熱穩(wěn)定好
、易溶解的多肽
，并以此開發(fā)出穩(wěn)定性良好的乳清飲料
；1995年
，于江虹也從牛乳酪蛋白中分離提純獲得酪蛋白磷酸肽
，證實(shí)了其在小腸中可與鈣
、鐵等礦物質(zhì)形成可溶性絡(luò)合物，促進(jìn)人體對(duì)鈣
、鐵的吸收
；廣州市輕工研究所生產(chǎn)的酪蛋白磷酸肽CPP含量達(dá)85％以上
，易溶于水
，加工性能穩(wěn)定，已在我國市場上推出
。最近，我國生物工作者開發(fā)了采用微生物發(fā)酵控制
、蛋白轉(zhuǎn)化率高的乳肽產(chǎn)品
，其中氨態(tài)氮占20％左右
、肽態(tài)氮占80％左右
，產(chǎn)品無不良?xì)馕?div id="d48novz" class="flower left">
，已獲專利；湖北工學(xué)院吳思方等人進(jìn)行了固定化胰蛋白酶生產(chǎn)酪蛋白磷酸肽的研究
，CPP得率為21.3％
，產(chǎn)品中CPP總含量為15％，此工藝中酶可重復(fù)多次使用
，既降低了成本，又有利于產(chǎn)品分離和生產(chǎn)自動(dòng)化。
大豆肽
大豆肽是大豆蛋白質(zhì)經(jīng)酸法或酶法水解后分離
、精制而得到的多肽混合物
，以3～6個(gè)氨基酸組成的小分子肽為主
，還含有少量大分子肽
、游離氨基酸
、糖類和無機(jī)鹽等成分
，分子質(zhì)量在1000μ以下
。大豆肽的蛋白質(zhì)含量為85％左右
，其氨基酸組成與大豆蛋白質(zhì)相同
，必需氨基酸的平衡良好
，含量豐富
。大豆肽與大豆蛋白相比
，具有消化吸收率高
、提供能量迅速
、降低膽固醇
、降血壓和促進(jìn)脂肪代謝的生理功能以及無豆腥味
、無蛋白變性
、酸性不沉淀、加熱不凝固
、易溶于水
、流動(dòng)性好等良好的加工性能
，是優(yōu)良的保健食品素材。 大豆肽的生產(chǎn)有酸法水解和酶法水解
。酸法因水解程度不易控制、生產(chǎn)條件苛刻
、氨基酸受到損害而很少采用；酶法水解易控制
、條件溫和
、不損害氨基酸而大多被采用。酶的選擇至關(guān)重要
。通常選用胰蛋白酶
、胃蛋白酶等動(dòng)物蛋白酶，也可選用木瓜和菠蘿等植物蛋白酶
。但應(yīng)用較廣的主要是放線菌166
、枯草芽孢桿菌1389
、棲土曲霉3942
、黑曲霉3350和地衣型芽桿菌2709等微生物蛋白酶
。 20世紀(jì)70年代初，美國首先研制出大豆肽
，D.S公司建成了年產(chǎn)5000噸食用大豆肽裝置
；日本于80年代開始研制大豆肽
，不二制油公司首先采用酶法規(guī)?div id="m50uktp" class="box-center"> ；a(chǎn)出3種大豆肽
，雪印和森永等乳業(yè)公司應(yīng)用大豆肽生產(chǎn)食品
。 我國近幾年也開展了大豆肽的生產(chǎn)和應(yīng)用研究。江西省科學(xué)院高科技中心李雄輝等人采用ASI389中性蛋白酶和木瓜蛋白酶雙酶水解生產(chǎn)大豆肽
，使大豆肽生成率為62.9％
，肽態(tài)氮含量大于85％
，游離氨基酸含量小于8％
，平均肽鍵長度5～8
，分子質(zhì)量2000μ左右
。雙酶水解工藝既縮短了酶解時(shí)間
、提高了蛋白質(zhì)水解度，又減輕了產(chǎn)品苦味。華南理工大學(xué)黃惠華等人用木瓜蛋白酶對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行水解試驗(yàn)
，測得木瓜蛋白酶的動(dòng)力學(xué)常數(shù)
。另外
，無錫輕工大學(xué)的葛文光對(duì)大豆肽的生理功能及作用效果進(jìn)行了研究
；郭敏亮采用豆粕生產(chǎn)出大豆肽飲料等。 根據(jù)大豆肽的理化特性
，可用大豆肽為基本素材
，開發(fā)腸胃功能不良者和消化道手術(shù)病人康復(fù)的腸道營養(yǎng)食品的流態(tài)食品、降膽固醇
、降血壓
、預(yù)防心血管疾病的保健食品
，增強(qiáng)肌肉和消除疲勞的運(yùn)動(dòng)員食品
、嬰幼兒及老年人保健食品
、促進(jìn)脂肪代謝的減肥食品
、酸性蛋白飲料和用作促進(jìn)微生物生長
、代謝的發(fā)酵促進(jìn)劑等
。
高F值寡肽
高F值寡肽即是由動(dòng)
、植物蛋白酶解后制得的具有高支鏈
、低芳香族氨基酸組成的寡肽
，以低苯丙氨酸寡肽為代表
，具有獨(dú)特的生理功能
。F值是指支鏈氨基酸（BCAA）與芳香族氨基酸（AAA）的摩爾比值。 1976年
，Yamashita等人首次利用胃蛋白酶和鏈霉蛋白酶從魚蛋白和大豆分離蛋白酶解中制得含低苯丙氨酸的寡肽混合物
，產(chǎn)率分別為69.3％和60.9％
，苯丙氨酸含量分別為0.05％和0.23％
。1982年，Nakhost等人用α－胰凝乳蛋白酶和羧肽酶A酶解大豆蛋白
，也制得相似的產(chǎn)物
。1986年，Soichi等人進(jìn)行了多種酶分別酶解乳清蛋白制取低苯丙氨酸寡肽的多種工藝
、方法試驗(yàn)，結(jié)果以胃蛋白酶－鏈霉蛋白酶兩步水解法為佳
，產(chǎn)品得率為81.0％
、苯丙氨酸含量為0.30％
。1991年
，Shinya等人用嗜堿蛋白酶和肌動(dòng)蛋白酶水解玉米醇溶蛋白，制取了無苦味高F值寡肽
，產(chǎn)率為56.0％，F(xiàn)值20.00
，AAA含量為1.86％。 1996年
，西班牙的Bautista等人用肌動(dòng)蛋白酶和Kerase中性蛋白酶酶解葵花濃縮蛋白
，制取高F值寡肽
，產(chǎn)率為24.8％
，F(xiàn)值為20.47
，AAA含量為1.01％
。王梅也在1992年首次采用堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶降解玉米黃粉；成功地研制出高F值寡肽混合物
，產(chǎn)率為7.9％
，F(xiàn)值為31.00
，AAA含量為0.06％
，完全符合高F值制劑的要求
，為解決玉米濕法淀粉廠副產(chǎn)品——黃粉的綜合利用開創(chuàng)了新路子
。 高F值寡肽具有消除或減輕肝性腦病癥狀
、改善肝功能和改善多種病人蛋白質(zhì)營養(yǎng)失常狀態(tài)及抗疲勞等功能，除可制作治療肝疾藥品外
，還可廣泛用作保肝
、護(hù)肝功能食品，燒傷
、外科手術(shù)
、膿毒血癥等高付出病人及消化酶缺乏患者的蛋白營養(yǎng)食品和腸道營養(yǎng)劑，高強(qiáng)度勞動(dòng)者和運(yùn)動(dòng)員食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑等
。
谷胱甘肽（GSH）
谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸經(jīng)肽鍵縮合而成的活性三肽，廣泛存在于動(dòng)物肝臟
、血液、酵母和小麥胚芽中
，各種蔬菜等植物組織中也有少量分布
。谷胱甘肽具有獨(dú)特的生理功能
，被稱為長壽因子和抗衰老因子
。日本在50年代開始研制并應(yīng)用于食品
，現(xiàn)已在食品加工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用
。我國對(duì)谷胱甘肽的研究尚處于起步階段
。 谷胱甘肽的生產(chǎn)方法主要有溶劑萃取法
、化學(xué)合成法
、微生物發(fā)酵法和酶合成法等4種
，其中利用微生物細(xì)胞或酶生物合成谷胱甘肽極具發(fā)展?jié)摿Γ壳凹匆越湍赴l(fā)酵法生產(chǎn)為主
。 由于谷胱甘肽分子有一個(gè)特異的γ－肽鍵
，決定了它在人機(jī)體中的許多重要生理功能
，如蛋白質(zhì)和核糖核酸的合成、氧及營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸
、內(nèi)源酶的活力、代謝和細(xì)胞保護(hù)
、參與體內(nèi)三羧酸循環(huán)及糖代謝
，具有抗氧化、抗疲勞
、抗衰老
、清除體內(nèi)過多自由基
、解毒護(hù)肝
、預(yù)防糖尿病和癌癥等功效
，因此而成為機(jī)體防御功能肽的代表
。谷胱甘肽除可在臨床上用作治療眼角膜疾病
，解除丙烯酯
、氟化物
、重金屬、一氧化碳
、有機(jī)溶劑等中毒癥狀的解毒藥物外
，還可用于運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)食品和功能食品添加劑等
。
中國在生物活性肽的研究開發(fā)上
，從事活性肽的研究單位也多從醫(yī)藥角度出發(fā)，研究力量及投入較少
，限制了活性肽藥食兩用功能的發(fā)揮
，市場上國產(chǎn)的活性肽藥品和食品寥寥無幾
。但近幾年研究逐步活躍起來
，報(bào)道漸多，前景看好。當(dāng)前生物活性肽研究開發(fā)的方向是：肽的定向酶解技術(shù)開發(fā)
，包括高效
、專一性強(qiáng)的酶種選育
、復(fù)合酶系共同作用機(jī)理、機(jī)制
，脫苦微生物的分離
、純化和機(jī)理研究，酶解工藝改進(jìn)技術(shù)等
；功能性肽的分離
、分析技術(shù)開發(fā)
，包括新型高效分離設(shè)備和分離工藝
，靈敏度高
、簡單易行的目標(biāo)肽活性分析檢測體系和分析技術(shù)及下游精制技術(shù)
；肽的功能性生物學(xué)評(píng)價(jià)研究
；生物活性肽功能食品開發(fā)等。

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