燕窝中的蛋白质之赖氨酰氧化酶样蛋白3
作者: 袁满 林小仙 王东亮
燕窝是一种天然滋补食品,含有蛋白质、唾液酸、氨基酸、碳水化合物、微量元素等多种营养成分,其中蛋白质的含量高达50%以上。作为赖氨酰氧化酶家族(LOX)的成员之一,赖氨酰氧化酶样蛋白3(Lysyl oxidase like 3,LOXL3)是食用燕窝中普遍且含量丰富的活性蛋白质之一。研究发现,LOXL3具有催化细胞外基质蛋白如弹性蛋白和胶原蛋白的交联、维持人体正常生长发育、促进组织愈合修复、调节炎症反应等多种生物活性,而且这些活性与燕窝的部分功效相匹配。因此,LOXL3可能是燕窝发挥改善皮肤功能、加快伤口愈合、调节免疫炎症、维护骨骼及骨关节健康等多种功效的核心蛋白之一。
一、LOXL3在人体中的作用
1.皮肤。弹性蛋白和胶原蛋白对于维持皮肤的健康状态具有重要意义。弹性蛋白是弹性纤维的主要成分,在皮肤抗衰老中具有重要作用。人类成年后弹性纤维的合成大大降低,原有弹性纤维的降解和破坏会造成皮肤的弹性减弱、松弛、皱纹增加,甚至出现色斑和结节。在细胞内,弹性蛋白通过LOXL3的交联作用转化为不可溶的弹性蛋白聚合物,进一步合成弹性纤维。LOXL3不仅在弹性纤维的形成中扮演着至关重要的角色,在弹性纤维的更新中也发挥着重要作用。
同样的,胶原蛋白的共价交联也由LOXL3催化。人体正常皮肤中存在大量的胶原蛋白,它们由氢键连接,通过交联形成结构稳定且紧密的纤维网络,具有维持皮肤水分、弹性、减轻皮肤炎症、促进伤口愈合等作用。在衰老的皮肤中,胶原蛋白的新生能力大大降低,原有的胶原蛋白逐渐被降解,使其有序的网状结构被严重破坏,导致皮肤逐渐出现皱纹、松弛、粗糙等衰老表现。通过LOXL3的交联作用,胶原微纤维的张力和韧性增强、溶解度降低,最终形成不溶性的胶原纤维。这表明燕窝中的LOXL3可能通过防止弹性蛋白和胶原蛋白过度降解和促进二者共价交联的活性,在皮肤抗衰老、抗炎、促进伤口愈合等方面发挥作用。
2.骨骼、肌腱及骨关节。胶原蛋白和弹性蛋白还广泛存在于人体的骨骼、肌腱、韧带、软骨、玻璃体等部位,负责交联形成网状结构为关节提供缓冲保护、促进和维持骨骼及软骨的发育等。实验发现,卵巢切除降低了大鼠的血清雌激素水平,导致骨雌激素受体的表达和密度以及骨钙素和骨保护素的产生降低,而摄入燕窝能增加骨雌激素受体表达、促骨质增生激素产生和提升骨密度。
研究发现,LOXL3在发育过程中可以通过氧化纤连蛋白纠正肌纤维与肌腱连接的粘附,确保ECM支架组织的正确调节和肌纤维锚定到肌腱连接处。骨关节滑液中也存在LOXL3,大鼠骨关节炎模型进一步证实了LOXL3参与骨关节炎,提示了其对骨关节的保护作用。这些研究表明,燕窝中的LOXL3可能通过其特有的生物活性,在维持人体的骨骼、肌腱和骨关节健康等方面发挥作用。
3.血管壁。弹性蛋白和胶原蛋白在人体中还发挥着很多其他的功能,如维护血管壁的健康。在人体内,受损或退化的弹性纤维通常不会被修复,而是被胶原蛋白和蛋白聚糖取代,使动脉壁变硬。弹性蛋白和胶原蛋白比例失调会导致动脉僵硬和动脉扩张,进一步对血管的正常功能产生负面影响。研究发现,使用LOX家族抑制剂β-APN会导致血管硬化病变增加,进一步证实了LOXL3在维护血管壁的健康中起关键作用,也提示了燕窝对血管保护的潜在功效。
4.免疫调节。研究表明,燕窝能促进T细胞增殖,改善受免疫抑制药物影响的大鼠的免疫平衡,但其具体作用机制尚不明确。还有研究提示了LOXL3在去除STAT3的乙酰基和乙酰氨基基团方面的新酶活性。赖氨酸可参与多种蛋白质的翻译后修饰,LOXL3催化赖氨酸残基的翻译后氧化脱氨,并可与STAT3结合以介导STAT3去乙酰化。STAT3激活细胞因子或生长因子如IL-6,这是确保干细胞自我更新、细胞增殖和Th17细胞分化的条件。LOXL3脱乙酰STAT3并破坏STAT3二聚化,抑制其转录活性,使CD4 T细胞不会分化为Th17和Treg,从而有助于控制炎症反应。这表明LOXL3可能是燕窝发挥抗炎和免疫调节作用的关键活性成分。
5.肿瘤与癌症。在许多天然发生和癌基因诱导的肿瘤中,LOX是下调的,特别是在由ras或ras依赖性癌基因转化的细胞中被下调,表明其可能具有潜在的肿瘤抑制活性。研究发现,LOX下调诱导的致瘤性是惊人的,表明LOX似乎可以作为肿瘤抑制因子。缺乏LOX可以释放大鼠肾成纤维细胞的潜在致瘤性并触发肿瘤转化过程,但其增加并不能阻止正在进行的肿瘤发展。还有研究表明,LOXL3参与肿瘤进展和转移中的蛋白质相互作用以及基因组完整性,且与多种肿瘤和癌症密切相关,在骨髓增生性肿瘤、乳腺癌症、卵巢癌和结直肠癌等中均有表达。
二、总结与展望
食用燕窝被证明具有改善皮肤功能和免疫功能、维护骨骼及骨关节健康等多种功效,但其发挥作用的活性成分尚不明确。燕窝中的蛋白质占50%以上,是燕窝等动物源滋补食品中最重要的营养物质之一,基于蛋白质的活性研究对于探索这些食品的营养功效具有重要意义。LOXL3已被证明是存在于燕窝和人体中且具有活性的重要蛋白质之一,其在人体中发挥的多种活性已得到研究人员的广泛关注。弹性蛋白和胶原蛋白的正常交联是维持皮肤、骨骼、肌腱、骨关节、血管壁等健康的关键。LOX家族能促进弹性蛋白和胶原蛋白的共价交联,进一步证明了LOXL3可能是燕窝发挥皮肤抗衰老、促进损伤修复、维护骨骼和骨关节健康等相关功效的关键活性成分之一。
此外,燕窝冷水提取物中LOXL3的活性比热水提取物明显更强,且经过模拟胃液消化后的燕窝提取物中LOXL3的活性比未经消化的更强。这表明加工条件和炖煮温度与燕窝中LOXL3等营养成分活性的保留密切相关,且燕窝作为一种天然的滋补食品,其中的活性营养成分在经过人体消化后能更好地释放和发挥作用。
因此,未来相关领域的研究应更加关注不同加工和消化条件对燕窝中营养成分含量及活性的影响,以探究如何更好地释放和留存燕窝中的活性营养成分,为未来食用燕窝和燕窝酶解物生产工艺的进一步优化以及二者的功效研究提供指导。