林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物促進脾細胞和巨噬細胞功能

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(1.北京林業大學生物科學與技術學院食品科學與工程系,北京100083； 2.林業食品加工與安全北京市重點實驗室(北京林業大學),北京 100083)

林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物促進脾細胞和巨噬細胞功能

郭淼1,2,崔犁1,2,翟夢新1,2,張世欣1,2,汪濤1,2,許美玉1,2,*，翁強1，2

(1.北京林業大學生物科學與技術學院食品科學與工程系,北京100083； 2.林業食品加工與安全北京市重點實驗室(北京林業大學),北京 100083)

用鹽析法結合超聲波破碎細胞處理技術,從林蛙油中提取蛋白,并用中性蛋白酶制備林蛙油蛋白酶水解物。通過小鼠脾淋巴細胞增殖實驗、脾淋巴細胞分泌白細胞介素-2水平、巨噬細胞吞噬中性紅實驗及巨噬細胞體外釋放NO實驗,研究林蛙油、林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物對脾細胞和巨噬細胞功能的影響。研究結果發現,林蛙油、林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物均對脾淋巴細胞及巨噬細胞的免疫功能具有不同程度的促進作用,其中林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物顯示較顯著的促進作用(p<0.01)。其中性蛋白酶水解物可分別增強脾淋巴細胞增殖、脾淋巴細胞分泌白細胞介素-2、巨噬細胞吞噬功能及巨噬細胞產生NO功能達19.3%、104.8%、109.1%及34.9%。以上結果表明,林蛙油蛋白的中性蛋白酶水解物可顯著提高脾淋巴細胞和巨噬細胞功能(p<0.01)。

林蛙油蛋白,中性蛋白酶水解物,脾淋巴細胞,巨噬細胞,免疫功能

林蛙油(Oviductus Ranae),是我國特有的保健食品,為中國林蛙雌性輸卵管的干制品,其外觀呈淡黃色半透明狀,并帶有一定的油質性[1-2]。有研究表明,林蛙油可調節機體免疫功能,例如增強小鼠的遲發型變態反應,增加免疫器官重量,提高單核巨噬細胞的吞噬功能和淋巴細胞增殖能力等[2-3]。然而,林蛙油中具有調節免疫功能的活性成分,尚不清楚。近年來的研究表明,食物蛋白或蛋白酶水解物具有調節免疫功能生物活性,如云芝中的TVC蛋白,乳蛋白的酶解產物等[4-5]。林蛙油富含蛋白質,其含量高達50%以上[6]。林蛙油蛋白是否也具有免疫調節功能,是一個非常值得探討的課題。因機體免疫是由免疫器官和組織、免疫細胞和免疫分子組成的一個復雜的功能整體[7]。本項研究選擇機體重要的免疫細胞,脾淋巴細胞和巨噬細胞,主要在體外層面研究林蛙油蛋白及其酶水解物對免疫細胞功能的影響。該研究結果,對闡明林蛙油免疫調節功能的活性成分,將提供重要的科學依據,對林蛙油的有效利用及深加工具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

林蛙油 吉林,冷凍樣品;中性蛋白酶 Sigma公司產品,美國;清潔級昆明小鼠 8周齡,雄性,北京大學醫學部實驗動物科學部;小鼠巨噬細胞RAW 264.7系 中國醫學科學院基礎醫學研究所細胞資源中心;小鼠白介素2(IL-2)酶聯免疫試劑盒 CUSABIO;一氧化氮檢測試劑盒 上海碧云天生物技術研究所。

酶標儀 BIO-RAD。

1.2實驗方法

1.2.1 林蛙油蛋白提取 將林蛙油剪碎,按1∶10的比例加入0.01mol/L的PBS緩沖液,用超聲波破碎細胞15min,在冰浴下進行間隙冷卻(30s∶30s),于4℃、8000r/min離心20min,吸取上清液。緩慢加入固體硫酸銨,至其飽和度達到95%(25℃),靜置一段時間,以確保沉淀完全,于4℃、8000r/min離心20min,收集沉淀,透析并真空冷凍干燥。蛋白質提取率(%)=所提取的蛋白質量(g)/林蛙油中蛋白質含量(g)×100。

1.2.2 林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物制備 將林蛙油蛋白按1∶10的比例溶于水中,90℃保溫10min,調節至中性蛋白酶的最適溫度55℃和pH7.5條件下,加入蛋白酶酶解3h,然后調節pH至中性,95℃下加熱10min滅活酶,離心取上清液,真空冷凍干燥得到林蛙油蛋白的中性蛋白酶水解物[8]。

1.2.3 脾淋巴細胞增殖實驗 小鼠眼球放血,脫頸處死,于無菌狀態下取脾,制備脾淋巴細胞懸浮液[9-10]。臺酚藍染色法計數細胞,存活率為90%以上。RPMI1640完全培養基調節細胞濃度為5×106cells/mL鋪板,向96孔板中加入脾淋巴細胞懸液100μL/well,37℃、5%的CO2培養箱適應性培養4h。每孔加入100μL溶于完全培養基的待測樣品(林蛙油、林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物,濃度500μg/mL),每個待測樣品設置4個復孔,培養48h。每孔加入10μL的噻唑蘭(Methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide,MTT)溶液(5mg/mL),繼續培養4h。小心吸棄每孔上清液150μL。每孔加入150μL的二甲基亞砜(DMSO)溶液,搖板20min。酶聯免疫檢測儀570nm測定各孔吸光值OD[11-12]。以常用絲裂原Con A(10μg/mL)作為陽性對照。

1.2.4 小鼠脾細胞分泌白細胞介素2(IL-2)水平測定 按1.2.2方法制備小鼠脾淋巴細胞懸浮液,調節細胞濃度為1×106cells/mL,向96孔板中加入脾淋巴細胞懸液100μL/well,培養4h。每孔加入100μL待測樣品,每個待測樣品設置4個復孔,培養48h。吸取上清液100μL,-20℃保存待測[12]。按小鼠IL-2酶聯免疫試劑盒說明書方法測定上清液中IL-2含量,以Con A作為陽性對照。

1.2.5 巨噬細胞吞噬中性紅實驗 用DEME-高糖完全培養基調節細胞濃度為3×105cells/mL鋪板,向96孔板中加RAW264.7細胞懸液100μL/well,培養3h。吸棄上清液,每孔加入100μL溶于完全培養基的待測物,培養48h。加入100μL中性紅溶液(濃度為0.075%,溶解在10mmol/L的PBS中,使用前用0.22μm濾膜過濾)并培養3h。棄去上清液,用PBS洗板2次,以除去沒有被巨噬細胞吞噬的中性紅。接著加入100μL細胞裂解液(乙醇和0.01%的乙酸比例為1∶1配制)以裂解細胞,室溫下過夜。用酶標儀在540nm處測定吸光度值[12-13]。

1.2.6 巨噬細胞體外NO釋放實驗 RAW 264.7小鼠巨噬細胞以5×105cells/well接于96孔板中,37℃培養4h。吸棄上清液,每孔中加入含有2μg/mL的脂多糖(LPS)和樣品蛋白的完全培養基100μL/well,在37℃下培養20h[4]。收集上清液按照一氧化氮檢測試劑盒說明書測定。

1.2.7 統計學分析 所有數據均以平均值±標準偏差表示,用t檢驗法比較差異,p<0.05為統計學上顯著性差異,p<0.01為極顯著性差異。

2 結果與分析

2.1林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物對脾淋巴細胞增殖的影響

淋巴細胞是機體最重要的免疫細胞,脾臟是機體最大的免疫器官,占全身淋巴組織總量的25%,儲存大量的T淋巴細胞和B淋巴細胞,通過檢測待測物對脾淋巴細胞增殖的影響,可最直接的反映其對免疫功能的影響[14]。本研究首先以PBS緩沖液為提取劑,用鹽析法從林蛙油中提取蛋白,提取率為35.13%(用凱氏定氮法測定干燥的林蛙油中蛋白含量為56.15%)。通過MTT細胞增殖分析實驗,在500μg/mL濃度水平,研究林蛙油、林蛙油蛋白及林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物對小鼠脾淋巴細胞增殖的影響,結果三者均具有一定促進增殖作用(見圖1)。與空白對照相比,林蛙油、林蛙油蛋白及林蛙油蛋白酶水解物,可分別提高脾淋巴細胞的活細胞數量達5.7%、9.1%及19.3%,其中林蛙油蛋白及其蛋白酶水解物的促進效果顯著(見圖1,p<0.05)。以上結果表明,林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物較顯著促進脾淋巴細胞增殖。

圖1 林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物 對小鼠脾淋巴細胞增殖的影響

2.2林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物對脾淋巴細胞分泌IL-2的影響

淋巴細胞除了本身發揮免疫功能之外,還分泌免疫分子白細胞介素-2(IL-2)。IL-2是T淋巴細胞的生長因子,并可促進活化B淋巴細胞增殖,是機體免疫調節網絡中的核心物質[6]。檢測林蛙油、林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物,對小鼠脾細胞分泌IL-2的影響,結果表明均具有一定促進作用(見圖2)。用不含實驗樣品的培養基培養的脾淋巴細胞(對照組)分泌IL-2含量為21.23pg/mL,用分別含500μg/mL的林蛙油、林蛙油及其酶水解物的培養基培養的脾淋巴細胞,分泌IL-2含量分別為32.35、40.60和43.48pg/mL。林蛙油對小鼠脾細胞分泌IL-2具有一定的促進作用,但效果并不顯著,林蛙油蛋白具有顯著的促進效果(p<0.05),林蛙油蛋白的中性蛋白酶水解物的促進作用極顯著(p<0.01),與對照組相比增加104.8%(見圖2)。以上結果表明,林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物具有較顯著促進脾細胞分泌IL-2作用。

圖2 林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物 對小鼠脾細胞分泌IL-2水平的影響

2.3林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物對巨噬細胞吞噬功能的影響

巨噬細胞分布最為廣泛,是重要的機體免疫系統的細胞,具有吞噬、殺傷、分泌生物活性物質及抑制腫瘤等多方面功能,其吞噬功能是免疫系統維持自身內環境穩定的重要手段[15]。RAW264.7細胞系是小鼠單核巨噬細胞白血病細胞,可通過細胞對中性紅的吞噬量來反映吞噬能力的。用含林蛙油、林蛙油蛋白及其中性蛋白酶酶水解物(濃度為500μg/mL)的完全培養基,培養小鼠巨噬細胞48h后,測定巨噬細胞吞噬中性紅染液的能力,結果表明三者均促進巨噬細胞吞噬功能(見圖3)。與空白對照組相比,林蛙油、林蛙油蛋白及其中性蛋白酶酶水解物,可提高巨噬細胞吞噬能力分別達24.7%、46.2%和109.1%,表明林蛙油可促進巨噬細胞吞噬功能,但效果不顯著,林蛙油蛋白的促進作用顯著(p<0.05),林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物的促進作用極顯著(p<0.01)。以上結果表明,林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物較顯著促進巨噬細胞吞噬功能。

圖3 林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物 對RAW264.7細胞的吞噬能力的影響

2.4林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物對巨噬細胞產生NO能力的影響

巨噬細胞通過反應性氮中間物作用系統產生NO,進而發揮殺菌和抗腫瘤作用,巨噬細胞產生的NO的量與其殺傷功能強弱具有密切關系[16]。檢測林蛙油、林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物,對RAW264.7巨噬細胞產生NO的影響,結果表明林蛙油無明顯促進作用,而林蛙油蛋白質提高NO產量10.1%,具有顯著的促進效果(p<0.05),林蛙油蛋白的中性蛋白酶水解物提高NO產量34.9%,具有極顯著的促進效果(p<0.01)。以上結果表明,雖然林蛙油對巨噬細胞殺傷功能沒有顯示明顯的促進作用,然而林蛙油蛋白卻顯示明顯的促進作用,當林蛙油蛋白被中性蛋白酶水解后較顯著促進巨噬細胞殺傷功能。

圖4 林蛙油蛋白及其中性蛋白酶水解物 對RAW264.7細胞釋放NO能力的影響

3 結論

體外檢測脾淋巴細胞增殖和分泌IL-2含量、巨噬細胞吞噬功能及巨噬細胞產NO含量實驗結果表明,林蛙油具有一定促進脾淋巴細胞和巨噬細胞功能作用,然而林蛙油組成成分之一的林蛙油蛋白的促進作用更顯著,表明林蛙油免疫調節作用的活性成分存在于蛋白質。當林蛙油蛋白被中性蛋白酶水解后,更顯著提高脾淋巴細胞和巨噬細胞功能,說明以特定形式存在的肽類是林蛙油促進免疫細胞功能的活性成分之一。中性蛋白酶可水解疏水性氨基酸亮氨酸和苯丙氨酸的氨基端及其它肽鍵[17],林蛙油蛋白中性蛋白酶水解物中促進免疫細胞功能的活性成分也可能是末端為疏水性氨基酸的肽類。通過本項研究,雖然不能完全闡明林蛙油免疫調節功能的活性成分,但本項研究結果為進一步深入研究林蛙油免疫調節功能的活性成分及作用機理,提供了重要的科學依據。

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Promotion of spleen lymphocyte and macrophage functions induced by neutral protease hydrolysate of Oviductus Ranae protein

GUOMiao1,2,CUILi1,2,ZHAIMeng-xin1,2,ZHANGShi-xin1,2,WANGTao1,2,XUMei-yu1,2,*,WENGQiang1,2

(1.Department of Food Science and Engineering,College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University,Beijing 100083,China; 2. Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)

Protein was extracted from fresh frozen Oviductus Ranae by ammonium sulfate grade precipitation combined with ultrasonic treatment. Oviductus Ranae protein hydrolysate was prepared with neutral protease. Effect of Oviductus Ranae,Oviductus Ranae protein and neutral protease hydrolysate of Oviductus Ranae protein on functions of spleen lymphocyte and macrophage were investigated by testing proliferation of spleen lymphocyte,Interleukin-2(IL-2)secretion of spleen lymphocyte,phagocytic function of macrophage and NO production. These results showed Oviductus Ranae,Oviductus Ranae protein and neutral protease hydrolysate of Oviductus Ranae protein promoted immune functions of spleen lymphocyte and macrophage,and the neutral protease hydrolysate of Oviductus Ranae protein showed the most significant effect to improve immunefunctions(increased the proliferation of spleen lymphocyte,IL-2 secretion by spleen lymphocyte,macrophage phagocytosis and NO production by macrophages to 19.3%,104.8%,109.1% and 34.9%,respectively). These results suggested that neutral protease hydrolyzate of Oviductus Ranae protein could promote the immune functions of spleen lymphocyte and macrophage significantly(p<0.01).

Oviductus Ranae protein,neutral protease hydrolysate,spleen lymphocyte,macrophage,immunefunction

2013-05-31 *通訊聯系人

郭淼(1988-),女,碩士研究生,研究方向：營養與功能食品。

國家自然科學基金資助子項目(J1103516-2D26);北京市科委科技創新基地培育與發展工程項目(Z121106002812037)。

TS201.4

：A

：1002-0306(2014)01-0345-04