黏蛋白功能特性及在食品營養評價中的應用

王 磊，汪崇琦

（1.無限極（中國）有限公司，廣東廣州 510405；2.南方醫科大學中西醫結合醫院 針推康復科，廣東廣州 510315）

腸黏膜作為腸道的最終保護層，主要的功能為分離危害性物質以及人體器官內部結構。腸黏膜總體由機械、化學、生物以及免疫4 個保障層組成，其中機械部分主要為上皮細胞以及期間的蛋白連接；化學部分主要為胃腸道消化液、腸道菌群的抑菌物質以及本文所述的腸道黏液；生物部分主要為腸道內以微生物為主形成的微環境；免疫部分則主要為淋巴系統的活性免疫分泌物質。

其中腸道黏液能夠有效隔絕腸道中細菌病毒等有害物質，保護機體。黏液呈現水凝膠狀態，主要功能物質為黏蛋白。黏蛋白不僅能夠維護腸道的健康狀態，還在傳遞食物營養物質等方面發揮著較為突出的作用。因此，在腸道健康研究中，對黏液尤其是黏蛋白的研究應當給予充分的重視。

1 黏蛋白

1.1 主要來源

正常情況下，機體中的黏蛋白總含量極高，各器官的黏蛋白含量總數能夠達到40 萬U 以上。在分布方面，黏蛋白為大部分人體黏液的主要組成物質，極為廣泛地分布在人體的黏膜表面，包括以腸道為代表的消化道黏膜、以鼻腔黏膜等為代表的呼吸道黏膜、包括陰道黏膜等在內的生殖道黏膜以及角黏膜等器官表面部分。

黏蛋白的形成需要根據轉錄基因進行，在細胞與高爾基體作用后形成，黏蛋白與水等物質結合能夠形成黏液。黏蛋白由杯狀細胞加工產出后，包裹成為顆粒狀態被運輸至細胞外，釋放入腸道中。腸道黏液的黏蛋白產出過程中，如果杯狀細胞長期處于較大刺激狀態中，將長期大量分泌黏蛋白以及其他物質，該種情況能夠造成杯狀細胞的過早枯竭，并因此造成后續黏蛋白的分泌量不斷降低，腸道黏液層的厚度不斷變薄。

1.2 蛋白結構

人體不同部位黏液的主要成分均為“黏蛋白”，但不同器官的黏蛋白在功能方面存在較大的差別，蛋白本身的結構同樣存在巨大的差異。人體所有黏蛋白基本均屬于分子質量較高的糖蛋白，不同類型黏蛋白自身均屬于重復性的結構，其主要構成物質包括脯氨酸、蘇氨酸以及絲氨酸等。

腸道環境中普遍存在MUC2類型的黏蛋白結構，該種結構的主要特征為在PTS 域當中是唯一不含絲氨酸的類型。結構表現方面，MUC2 存在兩種類型的PTS 結構域，其亞基部分受糖基化影響逐漸變得僵硬，MUC2 伸出桿狀體，形成蛋白域。表達方面，MUC2 具備特殊的表達含義，具備VWF 區域，即血管性的血友病因子表達區域，能夠進一步分為VWFC/D 兩種末端類型。MUC2 黏蛋白自身的N/C 兩個端區主要由半胱氨酸的殘基連接，屬于二硫鍵的穩定連接類型。

1.3 蛋白類型

截止目前，人體內發現的黏蛋白類型總計22 種，其命名以MUC 為基礎使用不同數字進行。以多糖鏈作為分類標準情況下，22 種黏蛋白能夠劃分為中性類型以及酸性亞型兩個主要的類型；以蛋白自身功能以及作用為分類標準情況下，則能夠劃分為跨膜以及凝膠兩種基本的類型。

跨膜類型由于羧基端附近存在跨膜結構，能夠實現細胞內部的信息傳遞。該類型的黏蛋白包括MUC1/3A/3B/4/12/13/14/15/16/17/20/21/22 共計13 種類型；杯狀細胞分泌的凝膠性類型是黏液的主要功能成分，富含半胱氨酸含量較大的區域，該種類型的黏蛋白包括MUC2/5AC/5B/6/7/8/9/19 共計8 種類型。

2 生物活性表現

2.1 流變性

黏蛋白的蛋白纖維，由二硫鍵彼此連接，因此形成寡聚體的狀態。寡聚體自身具有較為特殊的黏彈性網絡結構。該結構在不同狀態下的表現存在較大的區別，低剪切作用影響的狀態下，物質呈現固體狀態并具備一定彈性；高剪切作用影響下，物質則呈現黏性液體的狀態。

黏蛋白pH 值提升至8.5 以上，后恢復至初始狀態時，對豬胃部黏液的研究顯示其流變性可逆。而有研究顯示，以豬腸道（空腸狀態）為樣本情況下，黏液素與納米等級二氧化硅粒子間的電荷依賴性對黏彈性能夠產生影響[1]；有學者研究了納米等級的乳酸-羥基乙酸對其流動性的影響，結果表明納米等級的乳酸-羥基乙酸對小腸部分黏液的影響較小[2]。實踐中，控制腸道黏液的黏彈性對藥物有效成分的吸收等具有較為重要的影響。

2.2 黏附性

黏附主要產生于細菌與機體組織的上皮細胞之間，在生物化學作用影響下，細菌與上皮細胞之間產生一定特異性，細菌作用的底物類型存在差別。因此按不同類型，黏附能夠劃分為細胞類型的黏附以及黏液類型的黏附。在腸道環境當中，黏蛋白是細菌黏附的主要受體，黏附的出現可能導致腸道疾病的產生。

2.3 腸道的黏蛋白對屏障的作用

在腸道中，形成腸道屏障的物質主要包括腸道的上皮細胞以及其上覆蓋的黏液，在屏障的保護下，腸道中的細菌以及其他物質能夠被隔絕在機體外。這一屏障的保護作用需要以黏蛋白的作用體現為前提。

有研究顯示，部分細菌能夠引發羧甲酸肽水解酶β 于腸道中的釋放，以此造成黏蛋白的破壞，導致腸道的屏障受損[3]。還有相關學者根據研究的結果發現腸道的屏障并非靜態，其能夠根據腸道環境的刺激給出相應反應，并與其他元件形成互動[4]。

3 食品營養學與腸道黏蛋白

3.1 輔助運輸吸收營養物質

腸道內，黏蛋白形成的黏液能夠在腸內運輸中發揮潤滑的作用，食糜通過腸道時黏液能夠輔助其運輸。有學者以肽內正電荷以及負電荷的結合情況作為研究對象，證實了在微流控的系統測試中，黏蛋白的存在可以使正負電荷的結合得到加強，表明雖然黏蛋白對電荷一致的底物運輸存在一定影響，但對不同電荷底物的運輸能起到促進作用[5]。而另有研究團隊發現，釋放于細胞表面的黏蛋白，需要由上皮細胞的微絨毛進行移動，在移動過程中由于未攪拌水層的連續性而得到保護。胃腸道環境中肽表面蛋白以及顆粒的電荷分布情況對肽的擴散影響較大，相對陽離子，肽陰離子的擴散表現更好，而中性肽粒子的擴散效果最佳，造成該種區別的主要原因是電荷與黏蛋白的作用[6]。黏蛋白纖維在與疏水、陽性以及具有氫鍵的基團作用時，能夠表現出輕度到中度的親和性，因此黏液環境中的黏蛋白大都呈現陽性，能夠與黏液中的陰性物質出現互相作用。而被聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）修飾的納米級粒子，由于親水以及中性特征顯著，能夠更為有效地穿透黏液層，這一現象同樣證明物質運輸過程中的靜電影響與二硫鍵關系較為顯著。該研究主要針對黏蛋白的作用，研究范圍存在限制，因此需要通過進一步擴大研究范圍才能夠保證結果準確性。

3.2 益生菌的腸內黏附以及增殖表現

人體腸道的健康同樣需要腸內菌群的參與，益生菌對腸道以及人體的健康均能夠產生極為重要的作用。腸內的益生菌主要于腸內定植，且在腸內微環境的作用下，其能夠提升人體的免疫能力。益生菌菌群中部分乳桿菌能夠與腸道黏液產生黏附作用，因此益生菌群能夠通過調節蛋白表達的形式對黏液形成修飾，研究顯示該種修飾通過表現的接觸即能夠產生。

腸道黏蛋白的靜電電荷、疏水特征以及與氫鍵的相互作用，為益生菌群黏附作用的根本性因素。益生菌群增殖較好時，腸道內有害菌的增殖能夠得到有效的抑制。黏附過程中，趨化作用影響下，細菌與易感細胞逐漸靠近，并在疏水等特性下實現特異性的黏附而黏附進行時，在黏附素的影響下，細菌與特異性受體結合則能夠形成特異性黏附。益生菌的黏附能夠促進細胞以及趨化因子的釋放，從而刺激提升宿主的機體免疫能力。因此，在判斷活性益生菌表現時，主要判斷的標準為益生菌的黏附表現，另外非活性的益生菌同樣能夠在一定程度上提升腸道的營養供給，提高腸道的健康水平。

4 結語

人體黏蛋白種類眾多，大都屬于大分子的結構，且其在人體中存在一定的變化性，因此研究難度較大。目前在黏蛋白的研究中，能夠確定的研究結論依然較少，黏蛋白的作用機制尚不完全明確，但這一方向的研究同樣能夠對提升飽腹感的減肥類型食品的研究發揮一定的價值。而對益生菌的研究證明，其對腸道健康能夠發揮促進作用，且使用益生菌時影響最大的參考內容為菌群的黏附表現。