唐彩琰

中圖分類(lèi)號(hào)：S814.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2018）06-0080-03

5 重要的乳蛋白

所有重要的乳蛋白（血清白蛋白和免疫球蛋白除外）均是由氨基酸合成并由乳腺上皮細(xì)胞（Mammary Epithelial Cell，MEC）分泌的。合成蛋白質(zhì)所需的氨基酸或從血液中攝取，或在MEC中利用眾多前體物質(zhì)合成[67]。乳蛋白由酪蛋白（α-S1、α-S2、β和κ）和乳清蛋白（α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳鐵蛋白、γ-球蛋白和血清白蛋白）組成。

5.1 酪蛋白

酪蛋白以膠束的形式存在于乳汁中，并可以在MEC中被蛋白激酶磷酸化。與酪蛋白分子共價(jià)結(jié)合的磷酸基團(tuán)通過(guò)離子鍵與鈣結(jié)合。這就引發(fā)了膠束顆粒的聚合，且這一步對(duì)膠束形成來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。酪蛋白膠束（直徑140 nm）是新生幼畜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種來(lái)源，它可提供氨基酸、鈣和磷酸鹽等物質(zhì)。乳汁中的酪蛋白為α、β、γ和κ型[48]，而α-酪蛋白呈多磷酸化形式（S2、S3、S4、S5和S6）。β-酪蛋白是母豬乳汁中的重要酪蛋白，是由MEC響應(yīng)催乳素的作用而合成的[112]。κ-酪蛋白（一種糖蛋白）分布在整個(gè)酪蛋白膠束中并起到穩(wěn)定膠束的作用。γ-酪蛋白是β-酪蛋白的C-末端，當(dāng)乳汁進(jìn)入到乳腺的腺泡時(shí)，其中的β-酪蛋白在纖溶酶的作用下發(fā)生蛋白水解，降解后得到γ-酪蛋白。酪蛋白膠束在蛋白酶的作用下發(fā)生的去穩(wěn)定化作用是新生幼畜胃和腸中乳蛋白消化機(jī)制的一部分[113]。在哺乳母豬中，分娩剛完成時(shí)，酪蛋白占初乳總蛋白的比例為9%～32%，產(chǎn)后24 h該比例提高至30%～45%，而在哺乳期第7天至第28天之間，酪蛋白占母豬常乳總?cè)榈鞍椎谋壤秊?0%～60%[114]。

5.2 主要的乳清蛋白

5.2.1 β-乳球蛋白

這種蛋白質(zhì)約占乳汁中總?cè)榍宓鞍椎?0%，它是反芻動(dòng)物和豬乳中的主要乳清蛋白[48]。其他動(dòng)物物種的乳汁不含β-乳球蛋白。這種蛋白質(zhì)的功能大部分尚未被人們了解，但它可能是一種結(jié)合脂肪酸或脂質(zhì)的蛋白。β-乳球蛋白的氨基酸序列與視黃醇結(jié)合蛋白的氨基酸序列類(lèi)似[111]。通常，β-乳球蛋白見(jiàn)于哺乳動(dòng)物乳汁中，而在初乳形成期乳汁可運(yùn)送高水平的免疫球蛋白；然而，β-乳球蛋白的存在與免疫球蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)之間是否有特定關(guān)系尚不清楚。泌乳母豬乳汁中的β-乳球蛋白濃度在哺乳期的前 7 d相對(duì)穩(wěn)定（10 g/L～15 g/L），到哺乳期第28天下降至10 g/L以下[114]。

5.2.1 α-乳清蛋白

這種蛋白質(zhì)約占乳汁中總?cè)榍宓鞍椎?5%，且含有大量的色氨酸。它是乳糖合成酶復(fù)合物的調(diào)節(jié)亞單位。因此，α-乳清蛋白在乳糖的生成和分泌中發(fā)揮著重要作用。α-乳清蛋白可能具有影響乳汁脂肪膜完整性的其他非特異性作用（如結(jié)合Ca2+和Zn2+）[48]。這種蛋白質(zhì)是由MEC在催乳素的誘導(dǎo)下合成的[112]。泌乳母豬初乳中α-乳球蛋白的濃度相對(duì)較低 （1.8 g/L～2.0 g/L），到泌乳第7天增加到 3.3 g/L，此后略有下降，常乳中α-乳球蛋白的濃度約為3 g/L[114]。

5.3 小型乳清蛋白

5.3.1 血清白蛋白

乳汁中的血清白蛋白來(lái)自于母體的血清，不能在乳腺中合成[48]。有人暗示，這種蛋白質(zhì)是通過(guò)細(xì)胞旁路途徑進(jìn)入乳汁的，或者與血清中的其他成分（如免疫球蛋白）一起被MEC攝入。目前人們似乎還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)MEC轉(zhuǎn)運(yùn)血清白蛋白的具體機(jī)制。乳汁中血清白蛋白濃度會(huì)有所增加，尤其是發(fā)生乳房炎和乳腺退化時(shí)。血清白蛋白在乳汁中的作用未知，但這種蛋白質(zhì)可以與長(zhǎng)鏈脂肪酸和一些小分子結(jié)合[48]。

5.3.2 免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）

這些蛋白質(zhì)包括IgG1、IgG2、IgA和IgM。免疫球蛋白在初乳中的濃度非常高，但在常乳中的濃度非常低[48]。例如，豬初乳中IgG、IgA和IgM的濃度分別是常乳中的45～60倍，3～5倍和3～5倍[111]。免疫球蛋白通過(guò)母畜的初乳運(yùn)輸?shù)叫律仔蟮娜硌h(huán)中，為其提供被動(dòng)免疫。免疫球蛋白也可以作為乳腺免疫系統(tǒng)的一部分。分泌成分（Secretory Component，SC）是IgA受體的一部分，被蛋白酶水解，并在細(xì)胞分泌過(guò)程中與IgA結(jié)合[48]。

5.4 其他乳汁蛋白

乳鐵蛋白（Lactoferrin，LF）是一種具有抗菌性質(zhì)的鐵結(jié)合型蛋白。LF在哺乳期母牛乳汁中的濃度相對(duì)較低，但在母牛發(fā)生乳房炎或乳腺退化時(shí)濃度相對(duì)較高。乳鐵蛋白也可能是一種免疫調(diào)節(jié)蛋白，因?yàn)樗窃谌橄僦邪l(fā)現(xiàn)的一種重要的非特異性抗病因子[63]。泌乳母豬的初乳含有約1 g/L的乳鐵蛋白，到哺乳期第7天該蛋白的含量逐漸降低至0.3 g/L，而到哺乳期第28天乳汁中的乳鐵蛋白濃度進(jìn)一步下降至 0.1 g/L～0.25 g/L[114]。

乳過(guò)氧化物酶是將過(guò)氧化氫分解成水的血紅素過(guò)氧化物酶家族成員之一[12]。這種蛋白質(zhì)也具有抗菌和抗氧化性質(zhì)[63]。

溶菌酶可作為一種抗菌蛋白質(zhì)，能裂解細(xì)菌細(xì)胞壁的碳水化合物聚合物。該酶在人乳以及可能在馬乳中有很高的活性，但其在牛乳中的活性相對(duì)較低。乳汁中的其他酶包括蛋白酶、蛋白酶激活劑、核酸酶、糖苷酶、氨基酸氧化酶和D-氨基酸氧化酶[48]。這些酶可以降解乳汁中的蛋白質(zhì)、氨基酸、D-氨基酸、碳水化合物和核苷酸。

β2-微球蛋白最初以晶狀沉淀的形式在重懸浮的酪蛋白中被發(fā)現(xiàn)，一開(kāi)始被命名為乳醇菌素。它是主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ（Major Histocompatability Complex Ⅱ，MHC Ⅱ）的組成部分。雖然乳汁中β2-微球蛋白的功能尚不清楚，但這種蛋白質(zhì)存在于上皮細(xì)胞中，并與一種能夠結(jié)合免疫球蛋白G的蛋白質(zhì)相關(guān)。β2-微球蛋白可能參與初乳形成期的IgG受體活動(dòng)或IgG轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程[48]。

7 乳蛋白的合成和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的作用

mTOR，特別是mTORC1，在動(dòng)物細(xì)胞中調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成方面的重要作用已得到詳細(xì)說(shuō)明[115]。蛋白質(zhì)合成受非磷酸化的真核生物翻譯啟動(dòng)因子4E結(jié)合蛋白1（4E Binding Protein 1，4EBP1）與真核生物翻譯啟動(dòng)因子4E（Eukaryotic Translation Initiation Factor 4E，eIF4E）的聯(lián)合抑制，可阻止翻譯啟動(dòng)復(fù)合物的形成。mTORC1通過(guò)蛋白磷酸化作用激活后，能在多個(gè)位點(diǎn)上對(duì)4EBP1磷酸化，而后導(dǎo)致eIF4E從4EBP1-eIF4E復(fù)合體中釋放出[70]。一旦從該復(fù)合體中釋放出，eIF4E就會(huì)與其他翻譯啟動(dòng)因子形成活性翻譯啟動(dòng)復(fù)合體。這種完整的翻譯啟動(dòng)復(fù)合體隨后與40S核糖體亞基結(jié)合，產(chǎn)生可以啟動(dòng)mRNA翻譯成蛋白質(zhì)的43S前啟動(dòng)復(fù)合體。如前所述，mTORC1由某些氨基酸，特別是亮氨酸、精氨酸、甘氨酸谷氨酰胺和色氨酸激活[116-125]。此外，亮氨酸通過(guò)作為合成谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺和蛋白質(zhì)的前體物質(zhì)來(lái)加快蛋白質(zhì)的總體合成速度[67-69]。目前，人們對(duì)MEC中的mTOR和蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)的調(diào)控知之甚少。

在哺乳期，結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì)主要由乳腺細(xì)胞合成，可占乳腺蛋白質(zhì)總合成量的40%～70%[126]。在泌乳母豬中，在每千克濕潤(rùn)的乳腺組織中，結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì)的合成率在哺乳期第14天達(dá)到峰值（7.8 g/d），在第21天降至2.7 g/d，第28天低至0.5 g/d[126]。有證據(jù)表明向母豬日糧中添加可激活mTOR的精氨酸[70]，可提高母豬的產(chǎn)乳量[127]。也有報(bào)道稱(chēng)向日糧中添加亮氨酸或支鏈氨基酸混合物可得到類(lèi)似的結(jié)果[128-132]。與其他氨基酸一樣，我們應(yīng)避免日糧中的這三種支鏈氨基酸之間產(chǎn)生拮抗作用，以達(dá)到其預(yù)期的效果[133]。我們向泌乳母牛的十二指腸注入亮氨酸，能夠提高牛乳的酪蛋白、乳清蛋白和總蛋白濃度[134]，這與在豬上研究的結(jié)果一致。對(duì)因受各種應(yīng)激條件（例如早產(chǎn)、產(chǎn)婦并發(fā)癥和高/低環(huán)境溫度）影響而導(dǎo)致泌乳能力受損的婦女來(lái)說(shuō)，這些來(lái)自動(dòng)物研究的結(jié)果對(duì)于提高她們的泌乳量有重要意義，同時(shí)在應(yīng)對(duì)膳食蛋白攝入量低上也有重要意義[135]。

8 結(jié)論和觀點(diǎn)

乳汁對(duì)新生兒的生存、正常發(fā)育和動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)至關(guān)重要。此外，哺乳是哺乳動(dòng)物成功繁殖策略的一個(gè)組成部分。事實(shí)上，受到氨基酸供應(yīng)影響的乳腺發(fā)育與所有哺乳動(dòng)物物種的繁殖周期密切相關(guān)。乳腺的合成能力在很大程度上取決于功能性MEC的數(shù)量和效率，并且直接影響吮乳的新生兒隨后的生長(zhǎng)。

在哺乳的乳腺中，大量支鏈氨基酸被α-酮戊二酸誘導(dǎo)轉(zhuǎn)氨，產(chǎn)生谷氨酸和支鏈α-酮酸（Branched-Chain α-Keto Acids，BCKA），谷氨酸是多種氨基酸（谷氨酰胺、丙氨酸、天冬氨酸和天冬酰胺）合成的必需底物。此外，一些支鏈氨基酸的碳要么在線粒體中被氧化以提供三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP），要么在細(xì)胞漿中被用于合成脂質(zhì)。亮氨酸、谷氨酰胺和精氨酸能夠刺激mTOR細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑以增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成和乳汁生產(chǎn)。目前，人們對(duì)哺乳動(dòng)物的乳腺組織或MEC中的支鏈氨基酸和精氨酸以外的氨基酸代謝信息知之甚少。例如，甘氨酸在豬、牛和人類(lèi)等物種的乳汁中嚴(yán)重缺乏[120]，我們尚不清楚這到底是由MEC攝取該氨基酸不足造成的還是因其在細(xì)胞中發(fā)生大量分解代謝所致的。由于農(nóng)場(chǎng)哺乳動(dòng)物（如母豬[66，79]和奶牛[63，136]）的產(chǎn)乳量受營(yíng)養(yǎng)和激素水平的雙重影響，對(duì)乳腺組織中氨基酸代謝的研究不僅能增加我們的泌乳生物學(xué)知識(shí)，而且對(duì)提高動(dòng)物生產(chǎn)效率以維持全球的畜業(yè)生產(chǎn)也將具有實(shí)際意義[137-141]。來(lái)自動(dòng)物研究的結(jié)果也將對(duì)優(yōu)化哺乳期婦女的乳汁合成以及發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家中嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要意義。

（續(xù)完）