侯夢凡，胡 曉

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品加工重點實驗室 廣州 510300）

生物活性肽是一類對生物體生理健康有特殊益處的肽類化合物，是從蛋白質(zhì)中分離得到的特定的小的片段[1]，通常由2～20 個氨基酸組成，且分子質(zhì)量大多小于6 ku[2]。按照獲取方式的不同，可將其分為外源性和內(nèi)源性生物活性肽。外源性生物活性肽是從食物蛋白中攝取，經(jīng)體內(nèi)酶消化而獲得；內(nèi)源性生物活性肽是由動植物體內(nèi)所分泌的激素類肽[3]。生物活性肽的活性依據(jù)其氨基酸的組成、序列、化學(xué)結(jié)構(gòu)不同而有所差異，按照生物活性的不同，可將其分為抗氧化肽、抗菌肽、抗腫瘤肽、降血壓肽、降膽固醇肽、神經(jīng)活性肽、免疫活性肽、腸道調(diào)節(jié)肽和金屬螯合活性肽等[4-5]。目前已鑒別出來的生物活性肽高達(dá)數(shù)千種。與蛋白質(zhì)相比，由于生物活性肽分子質(zhì)量較小，可以被腸道完全吸收，因此它們既可直接在消化道產(chǎn)生局部作用，也可以完整的形式進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，使其發(fā)揮相應(yīng)的生理作用[6]。此外，生物活性肽一般具有較顯著的效力，較高的組織親和力，并且毒性小，穩(wěn)定性高[7]，在食品醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛的發(fā)展前景。

腸道菌群被認(rèn)為是“第二基因組”，與人類健康密切相關(guān)。人體腸道中存在著數(shù)以萬計的微生物，這些微生物在長期的競爭和進(jìn)化過程中與宿主相互依存。研究發(fā)現(xiàn)，有超過1 000 種的微生物在人體腸道定植，其數(shù)量約等于人體的細(xì)胞數(shù)目[8]。在哺乳動物中，腸道的優(yōu)勢菌群為厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes），其分別為革蘭氏陽性菌和陰性菌的代表，約占腸道總細(xì)菌數(shù)的90%[9]。越來越多的證據(jù)表明，腸道微生物對宿主的健康、營養(yǎng)、疾病發(fā)展、代謝特性和免疫穩(wěn)態(tài)等起著關(guān)鍵作用[10]。腸道微生物豐富度、多樣性、穩(wěn)定性以及代謝活動的改變可能會對宿主健康產(chǎn)生一定影響，因而調(diào)節(jié)或維持腸道菌群的穩(wěn)態(tài)也逐漸成為疾病預(yù)防的一個方向。

糖類、肽類、酚類物質(zhì)、短鏈脂肪酸、益生菌等活性物質(zhì)都對腸道菌群有一定的調(diào)節(jié)作用，而生物活性肽廣泛存在于動物體內(nèi)，是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，具有廣譜抗菌活性和多種免疫調(diào)節(jié)功能，且穩(wěn)定性強、水溶性好、安全性高。近年來，生物活性肽對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用越來越受到人們的關(guān)注[11]。研究發(fā)現(xiàn)，含氮化合物可改變腸道菌群的組成、代謝活動與代謝產(chǎn)物的生成以及腸黏膜基因表達(dá)等，與腸道環(huán)境有著密切的關(guān)系[12]。本文從菌群結(jié)構(gòu)、作用機制、潛在應(yīng)用方面論述生物活性肽對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用。

1 生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)

1.1 內(nèi)源性生物活性肽

激素肽、神經(jīng)肽是廣泛存在于動植物體內(nèi)的內(nèi)源性生物活性肽，在體內(nèi)主要起著調(diào)節(jié)代謝、傳遞信號的功能，對維持生物體正常生命活動有著重要意義。近年來研究發(fā)現(xiàn)，部分激素肽、神經(jīng)肽同時還具有一定的抗菌能力，在調(diào)節(jié)腸道菌群、維持腸道健康方面可能存在潛在的意義。

1.1.1 激素肽 激素肽是指由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的，在體內(nèi)作為信使傳遞信息，對機體代謝、生長、發(fā)育等生命活動具有調(diào)節(jié)作用的肽類物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)瘦素、饑餓素、胰高血糖樣素肽等對腸道菌群具有一定的調(diào)節(jié)作用[13]。Queipo-Ortun?o等[14]研究發(fā)現(xiàn)大鼠血清瘦素水平與雙歧桿菌（Bifidobacterium）、乳酸菌（Lactobacillus）數(shù)量呈顯著正相關(guān)，與梭菌（Clostridium）、擬桿菌、普氏桿菌（Prevotella）數(shù)量呈負(fù)相關(guān)；血清饑餓素水平與雙歧桿菌、乳桿菌和圓球真桿菌（B.coccoides-Eubacterium）的數(shù)量呈負(fù)相關(guān)，與擬桿菌和普氏菌數(shù)量呈正相關(guān)，這表明瘦素和饑餓素與腸道菌群具有相關(guān)性，可能存在著一定的調(diào)控作用。此外，Chorny 等[15]也證明了胃饑餓素對大腸桿菌有較強的殺菌作用，這進(jìn)一步體現(xiàn)了二者之間的關(guān)系。Wu 等[16]發(fā)現(xiàn)胰高血糖素樣肽2 雖對大鼠腸道菌群的多樣性沒有顯著影響，但可以改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)，且對幼年小鼠和老年小鼠的調(diào)節(jié)作用具有差異性，這說明某些激素肽確實對腸道菌群具有一定的調(diào)節(jié)作用，但作用效果不強。

1.1.2 神經(jīng)肽 神經(jīng)肽是肽類的神經(jīng)遞質(zhì)，在神經(jīng)源性炎癥中發(fā)揮著重要作用。一些具有神經(jīng)或神經(jīng)內(nèi)分泌信號功能的神經(jīng)肽，由于其在大小、電荷、等電點和氨基酸組成方面與抗菌肽相似，因此神經(jīng)肽也有直接抗菌作用。神經(jīng)系統(tǒng)可能以釋放具有抗菌作用的神經(jīng)肽來發(fā)揮對口腔或其它神經(jīng)廣泛支配部位的抗菌作用[17]。利拉魯肽、血管活性腸多肽（Vasoactive intestinal polypeptide，VIP）等都為體內(nèi)廣泛存在的神經(jīng)肽。利拉魯肽是一種胰高血糖素樣肽1（Glucagon-like peptide-1，GLP-1）受體激動劑，它可以通過增加GLP-1 的活性水平來增加胰島素分泌、減少胰高血糖素的分泌[18]。Zhao 等[18]發(fā)現(xiàn)利拉魯肽可導(dǎo)致微生物群落豐富度和多樣性下降，且對腸道菌群的結(jié)構(gòu)有著明顯地調(diào)節(jié)作用。在門水平上，利拉魯肽能明顯提高大鼠擬桿菌門的含量，降低厚壁菌門的豐度；在綱水平上，利拉魯肽能逆轉(zhuǎn)高脂飲食導(dǎo)致的大鼠擬桿菌綱（Bacteroidia）含量降低以及梭狀芽孢桿菌綱（Clostridia）含量升高，該研究結(jié)果與帕力萬[19]研究報道相似。VIP 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及周圍組織中廣泛表達(dá)，且對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌均具有直接的抗菌活性[20]。El Karim 等[17]通過徑向擴散試驗發(fā)現(xiàn)VIP 對大腸桿菌、變異鏈球菌（Streptococcus mutans）、糞腸球菌（Enterococcus faecalis）、銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、白色念珠菌（Candida albicans），嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）具有一定的抑制作用。垂體腺苷酸環(huán)化酶激活多肽是VIP 家族的一員，經(jīng)驗證它對革蘭氏陰性大腸桿菌、銅綠假單胞菌、革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）也具有一定的抗菌活性[21]。神經(jīng)肽對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用主要源于其抗菌活性，通過對有害菌群的消殺作用達(dá)到消炎、維持機體健康的目的。

1.2 外源性生物活性肽

外源性生物活性肽是指由特定的方式從外界獲取，通過攝入體內(nèi)來發(fā)揮抗氧化等生理調(diào)節(jié)功能的肽類物質(zhì)。目前已從動植物體內(nèi)提取了多種生物活性肽，大多數(shù)是通過蛋白酶水解獲得的，屬于混合肽，與激素、神經(jīng)類信號肽相比，它們在調(diào)節(jié)代謝等方面發(fā)揮了更好的組合效應(yīng)，部分原因是由于肽組成的多樣性以及不同肽之間潛在的協(xié)同作用[22]。同樣，這些生物活性肽對腸道菌群也存在一定的調(diào)節(jié)作用。

1.2.1 抗菌肽 國內(nèi)外對生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群的研究主要集中在抗菌肽（Antimicrobial peptides，AMPs），AMPs 是一種小的基因編碼陽離子肽，通常為帶正電荷的寡肽，對革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細(xì)菌、真菌和分枝桿菌具有廣譜抗菌活性[23]，這可能與其對腸道菌群的調(diào)節(jié)具有一定的相關(guān)性。姚遠(yuǎn)等[24]發(fā)現(xiàn)中、高劑量的天蠶素抗菌肽可顯著降低雞腸道中大腸桿菌數(shù)量，中劑量可顯著降低沙門氏菌（Salmonella）數(shù)量，提高乳酸菌數(shù)量。鐵鯤源[25]研究發(fā)現(xiàn)從鱟血液中提取的鱟素可顯著增加產(chǎn)短鏈脂肪酸菌屬-丁香球菌屬（Butyricicoccus）和布勞蒂亞菌屬（Blautia）的相對豐度，其可能通過提高產(chǎn)短鏈脂肪酸菌屬相對豐度來增強機體機能。于曦[26]研究發(fā)現(xiàn)鱟素抗菌肽能提高感染雛雞腸道微生物的多樣性，減緩毛螺菌科（Lachnospiraceae）與梭菌屬（Clostridiale）豐度水平的下降趨勢以及瘤胃球菌屬（Ruminococcus）、糞芽孢菌屬（Coprobacillus）與腸桿菌科（Enterobacteriaceae）豐度水平的增加趨勢。還有研究發(fā)現(xiàn)，從對蝦中提取的對蝦素類抗菌肽能夠顯著增加羅非魚腸道中乳酸菌的的數(shù)量，并顯著降低大腸桿菌的數(shù)量，可對腸道組織具有一定的保護(hù)作用[27]。由此可見，抗菌肽可以通過抑制大腸桿菌等有害菌的繁殖，促進(jìn)腸道中乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌的增長，來調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)，從而維持腸道環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。

1.2.2 抗氧化肽 人體在正常的生理代謝過程中會產(chǎn)生少量的活性氧（Reactive oxygen species，ROS），而活性氧的大量聚集可嚴(yán)重危害細(xì)胞結(jié)構(gòu)，引起機體的氧化應(yīng)激反應(yīng)，誘發(fā)炎癥，進(jìn)而引發(fā)多種疾病[28]。眾多生物活性肽中抗氧化肽研究的最為廣泛，抗氧化肽可以作為電子或氫自由基的貢獻(xiàn)者發(fā)揮清除自由基的作用，減少疾病損害、緩解疾病癥狀，并調(diào)節(jié)腸道菌群的平衡，維持腸道健康。Ni 等[29]從鹿茸中提取的抗氧化肽可減輕由缺氧、缺血（Hypoxic-ischemic，HI）誘導(dǎo)的腦損傷，減少組織炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，這些作用可能與其顯著降低HI 組中厚壁菌門、放線菌門（Actinobacteria）、疣微菌門（Verrucomicrobia）的相對豐度，并增加擬桿菌門和變形菌門（Proteobacteria）的相對豐度有關(guān)。Han 等[30]從金槍魚魚卵中篩選出抗氧化肽LCGEC，其可顯著降低擬桿菌門和變形菌門的豐富度，增加厚壁菌門以及厚壁菌門和擬桿菌門的比例，并改變小鼠腸道的優(yōu)勢菌種。除魚卵外，金槍魚魚肉酶解物中存在的抗氧化肽對腸道菌群的調(diào)節(jié)具有性別差異，可降低雄性小鼠擬桿菌門的相對豐度，增加厚壁菌門的相對豐度，然而，其對雌性小鼠的調(diào)節(jié)效果卻相反[31]。

1.2.3 降尿酸肽 降尿酸肽可通過抑制黃嘌呤氧化酶的活性進(jìn)而影響嘌呤代謝，緩解高尿酸血癥。海洋生物尤其是洄游性魚類和棘皮動物體內(nèi)含有的降尿酸肽也可調(diào)節(jié)腸道菌群。Han 等[22]從金槍魚肉蛋白酶解物中獲取的降尿酸肽可恢復(fù)高尿酸血癥小鼠腸道菌群的豐富度和多樣性，并降低厚壁菌門和變形菌門豐度，增加擬桿菌門和放線菌門的豐度。Wan 等[32]發(fā)現(xiàn)日本刺參和白刺海參酶解物具有抗高尿酸的作用，同時可以逆轉(zhuǎn)高尿酸血癥小鼠腸道菌群的功能障礙，提高腸道菌群的豐度及多樣性，增加有益菌群如乳酸菌和梭菌目等產(chǎn)短鏈脂肪酸菌群的豐度，減少條件致病菌如卟啉單胞菌科（Porphyromonadacea）和擬桿菌屬的豐度。

1.2.4 記憶增強肽 神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)肽對學(xué)習(xí)和記憶具有重要的影響，許多食源性生物活性肽可有效改善記憶力，其功效的發(fā)揮可能與其對腸道菌群的調(diào)節(jié)有關(guān)，然而，這方面的研究還相對缺乏。王敏[33]從核桃中提取了具有改善學(xué)習(xí)記憶能力的生物活性肽PPKNW（PW5），其能夠調(diào)節(jié)D-半乳糖誘導(dǎo)的學(xué)習(xí)記憶損傷小鼠模型腸道菌群的平衡。在門水平上，PW5 肽可增加厚壁菌門相對豐度，降低變形菌門和疣微菌門相對豐度。在屬水平上，PW5 肽干預(yù)后小鼠腸道菌群中有11 種微生物菌屬發(fā)生明顯變化。此外，口服PW5 肽比腹腔注射具有更好的改善記憶認(rèn)知障礙的功效，由于肽是否與腸道微生物群接觸是口服和注射給藥之間的唯一明顯區(qū)別，因此推測其生物活性是通過影響腸道菌群來發(fā)揮的。

1.3 其它生物活性肽

膠原蛋白肽作為膠原蛋白的水解產(chǎn)物，具有促進(jìn)傷口愈合、改善骨骼健康、緩解皮膚老化等多種有益效果，同時對腸道菌群也有一定的調(diào)節(jié)作用。劉春雨等[34]發(fā)現(xiàn)牦牛骨膠原蛋白肽可促進(jìn)放線菌門生長，抑制擬桿菌門和疣微菌門的生長。Mei 等[35]對比發(fā)現(xiàn)羅非魚皮膠原蛋白肽可顯著改變厚壁菌門、擬桿菌門和變形菌門的豐度，而鮭魚魚皮膠原蛋白肽的作用效果不顯著，這可能與膠原蛋白肽本身的組成和特性有關(guān)。此外，分子質(zhì)量小于1 ku 的乳清蛋白肽也可調(diào)節(jié)腸道菌群的變化[36]，其可顯著提高正常大鼠腸道中擬桿菌、雙歧桿菌和乳酸菌的相對豐度，而不能逆轉(zhuǎn)由肥胖大鼠腸道中的厚壁菌門與擬桿菌門的比例下降以及放線菌門和厚壁菌門的相對豐度的變化。

1.4 肽衍生物

肽鏈上的氨基酸殘基可以與糖類、脂質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合形成肽衍生物，或發(fā)生某些生化反應(yīng)生成肽衍生物，這些物質(zhì)由于具有一些特殊的結(jié)構(gòu)，也會對腸道菌群起到一定的調(diào)節(jié)作用。

1.4.1 與糖類的結(jié)合物 糖肽（Glycopeptides）是指糖蛋白和蛋白聚糖中，糖與氨基酸或肽鏈以共價鍵相連而形成的特殊結(jié)構(gòu)[37]，酪蛋白糖巨肽（Casein glycomacropeptide，CGMP）是一種含有唾液酸的可溶性親水多糖肽，對維持腸道健康具有重要作用。適當(dāng)劑量的CGMP 可以明顯促進(jìn)腸道內(nèi)乳酸桿菌、雙歧桿菌的增殖，抑制腸桿菌、腸球菌（Enterococcus）和致病菌的增殖[38]。明珠等[39]研究發(fā)現(xiàn)，乳源CGMP 可促進(jìn)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠腸道內(nèi)擬桿菌門細(xì)菌的生長，可能有益于布勞蒂亞菌屬和鏈球菌屬（Streptococcus）的增殖，逆轉(zhuǎn)潰瘍性結(jié)腸炎導(dǎo)致的菌群多樣性降低以及優(yōu)勢菌群比例下降，調(diào)節(jié)腸道菌群的平衡。Lü 等[40]發(fā)現(xiàn)靈芝中也存在可以調(diào)節(jié)腸道菌群的糖肽結(jié)合物，可以使擬桿菌屬、擬普雷沃氏菌屬（Alloprevotella）、副擬桿菌屬（Parabacteroides）、巴氏桿菌（Barnesiella）、另枝菌屬（Alistipes）的比例顯著增加，使布勞蒂亞菌屬、腸桿菌屬（Enterorhabdus）和羅氏菌屬（Roseburia）的相對豐度顯著降低，顯著逆轉(zhuǎn)了高脂肪飲食所引起腸道菌群在組織結(jié)構(gòu)上的變化，對改善脂質(zhì)代謝紊亂具有重要的意義。

此外，糖類與肽段之間還存在一定的生化反應(yīng)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物是還原糖與氨基化合物反應(yīng)生成的黑色大分子物質(zhì)，具有一定的抗氧化活性。He 等[41]研究發(fā)現(xiàn)1～3 ku 大豆肽美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可顯著降低衰老小鼠腸道擬桿菌門和厚壁菌門的豐度比，增加乳桿菌門的豐度，顯著降低紫單胞菌科（Porphyromonadaceae）等潛在致病菌的豐度。Zheng 等[42]研究發(fā)現(xiàn)乳酸鏈球菌肽與殼寡糖的糖基化產(chǎn)物對肥胖有明顯改善作用，并能促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸桿菌增殖，抑制擬桿菌、普氏桿菌、梭狀芽孢桿菌和溶組織梭菌（Clostridium histolyticum）增殖。

1.4.2 與脂類的結(jié)合物 脂肽（Lipopeptide）是由親水的肽鏈和親油的脂肪烴鏈兩部分組成，具有良好的表面活性，大多數(shù)脂肽具有抗微生物作用，可作為抗生素的替代品。Surfactin 是一類環(huán)狀脂肽化合物，蘇保元[43]研究發(fā)現(xiàn)Surfactin 本身及發(fā)酵物可顯著提高腸道總菌數(shù)和乳酸菌數(shù)，顯著降低腸道弧菌數(shù)。Prathiviraj 等[44]發(fā)現(xiàn)由海洋細(xì)菌產(chǎn)生的脂肽MSA31 可提高被致病性副溶血弧菌SF14（Vibrio parahaemolyticus SF14）污染的南美白對蝦其抗病性，改善其腸道微生物群，提高黏桿菌屬（Adhaeribacter）、嗜酸菌屬（Acidothermus）、短芽孢桿菌屬（Brevibacillus）、念珠菌屬（Candidatus）、分枝桿菌屬（Mycobacterium）、棒狀桿菌屬（Rodopila）和鏈霉菌屬（Streptomyces）的豐度，降低條件致病菌如鏈球菌屬（Streptococcus）、埃希氏桿菌屬（Escherichia）、克雷伯氏菌屬（Klebsiella）、奈瑟氏球菌屬（Neisseria）、根瘤菌屬（Rhizobium）和沙門氏菌屬的豐度。

此外，生物活性肽還可以與糖類[45-46]、脂類[47]、益生菌[48-49]等物質(zhì)發(fā)揮協(xié)同調(diào)節(jié)腸道菌群的作用。

綜上所述，生物活性肽對肥胖等代謝綜合征腸道菌群具有明顯的調(diào)控作用，集中表現(xiàn)在對哺乳動物兩種優(yōu)勢菌門相對豐度變化的調(diào)節(jié)。具體來說，肥胖、衰老個體中厚壁菌門的比例較大，擬桿菌門的豐度相對較低[16，50]。部分生物活性肽可降低厚壁菌門的豐度，提高擬桿菌門的豐度，且降低二者的比值，使其腸道菌群組成與正常個體相似。腸道細(xì)菌可以依據(jù)對宿主的利害關(guān)系分為有益菌與有害菌兩類。有益菌主要包括乳桿菌和雙歧桿菌，它們在營養(yǎng)和疾病預(yù)防中起著重要作用；而有害的腸道細(xì)菌，如梭狀芽孢桿菌、韋榮球菌（Veillonella）、葡萄球菌（Staphylococcus）、腸球菌和埃希氏菌等，可能會對宿主產(chǎn)生潛在的有害物質(zhì)[51]。大多數(shù)生物活性肽可促進(jìn)有益菌群的生長，抑制有害菌群的繁殖，從而調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)異常，維持腸道健康。

2 生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群的作用機制

2.1 破壞有害菌體的結(jié)構(gòu)

肽類物質(zhì)對腸道菌群的調(diào)節(jié)主要表現(xiàn)在抗菌作用上，許多抗菌活性肽已作為抗生素的代替品應(yīng)用于禽畜、水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，用于調(diào)節(jié)腸道菌并維持腸道健康。傳統(tǒng)抗生素的抗菌機制是與病原體特定部位的受體結(jié)合，以破壞其正常結(jié)構(gòu)或阻礙其生物合成，從而達(dá)到抑菌或殺菌的作用。因此當(dāng)其作用的靶點發(fā)生改變時，抗生素就會失去抗菌作用[52]。大多數(shù)抗菌肽與常規(guī)抗生素的不同之處在于它們主要作用于微生物細(xì)胞質(zhì)膜，決定抗菌肽與微生物膜特定相互作用的基本理化性質(zhì)是它們的兩親性、靜電作用、結(jié)構(gòu)靈活性和氫鍵能力[53-54]?？咕牡年栯x子殘基主要負(fù)責(zé)觸發(fā)與帶負(fù)電荷的細(xì)菌膜表面的初始結(jié)合[55]，吸附后再發(fā)揮其作用。

表1 生物活性肽對腸道群的調(diào)節(jié)作用Table 1 Regulatory effects of bioactive peptides on gut microbiota

（續(xù)表1）

抗菌肽發(fā)揮作用的機制主要有細(xì)胞膜損傷機制和細(xì)胞內(nèi)損傷機制兩種。盡管導(dǎo)致細(xì)胞死亡的機制不同，脂質(zhì)膜始終是抗菌肽與細(xì)菌相互作用的第一靶點。細(xì)胞膜損傷機制認(rèn)為，抗菌肽可以通過與膜的疏水相互作用、靜電作用，使膜變薄或無序，誘導(dǎo)其形成膠束類似結(jié)構(gòu)，從而使膜結(jié)構(gòu)其受損[56]，內(nèi)容物外泄，并最終導(dǎo)致病原菌死亡。脂肽可通過其中的氨基酸親水基團和脂肪烴中的親油基團分別與水相和細(xì)胞膜磷脂分子層融合，達(dá)到一定濃度時，將產(chǎn)生類似去垢劑的效應(yīng)，使細(xì)胞膜產(chǎn)生裂縫并分離[43]。鱟素抗菌肽通過其與細(xì)胞膜的靜電吸引和本身的分子勢能來破壞菌體的細(xì)胞膜電位，導(dǎo)致細(xì)菌裂解死亡[26]?？咕呐c脂質(zhì)膜具體的作用模式包括“桶壁模型”“環(huán)孔模型”“地毯模型”“洗滌劑模型”和“靜電聚類模型”。不同的肽可能通過不同的機制起作用，然而這些模型沒有并很好地定義[56]。細(xì)胞內(nèi)損傷觀點則認(rèn)為：抗菌肽并不直接作用于細(xì)胞膜，而是吸附并穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，通過抑制DNA 的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、干擾蛋白質(zhì)的合成等方式發(fā)揮其抑制作用[57]。此外，還可以通過靜電吸引及疏水相互作用與相應(yīng)的蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物誘其失活、抑制細(xì)菌酶活來發(fā)揮抑菌作用[58]，最終導(dǎo)致病菌死亡[52]。同時，致病菌數(shù)量的降低使得益生菌可以通過與其競爭營養(yǎng)物質(zhì)、生存和繁殖空間，更好地定植，進(jìn)一步抑制有害微生物生長，從而改善腸道微環(huán)境[59]。然而，抗菌肽對有益菌和有害菌的選擇性作用機制這個問題并沒有得到很好的解決，有研究表明，這可能與腸道菌本身的基因有關(guān)。Cullen 等[60]發(fā)現(xiàn)并定義了一種存在于擬桿菌中的磷酸酶編碼基因LpxF，磷酸酶LpxF 可以去除脂多糖脂質(zhì)中帶負(fù)電荷的4′-磷酸基團，通過中和細(xì)胞的負(fù)電荷增加對炎癥相關(guān)AMPs 的抵抗力，減少細(xì)菌表面與AMP的結(jié)合，從而減少AMP 導(dǎo)致的細(xì)胞膜破裂，以此來抵抗抗菌肽的破壞作用。其它的作用機制還需要進(jìn)一步研究。

2.2 清除腸道活性氧以保護(hù)腸道菌群

腸道微生物種類的多樣性與活性氧的產(chǎn)生存在相關(guān)性[61]，由于各種代謝反應(yīng)會使腸道內(nèi)產(chǎn)生活性氧，而過量的活性氧產(chǎn)生會導(dǎo)致腸道微生物群受損[62]。脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)氧化、DNA 損傷以及線粒體功能障礙是導(dǎo)致ROS 誘導(dǎo)細(xì)胞損傷的4個重要原因[63]。許多肽類具有抗氧化活性，可維持腸道中的氧化還原平衡，減少腸道中的活性氧。Zhang 等[64]研究發(fā)現(xiàn)，分子質(zhì)量小于3 ku 的大豆蛋白水解肽可抑制細(xì)胞脂質(zhì)過氧化并防止有害ROS 損傷細(xì)胞，并且還能夠增強H2O2損傷的人腸Caco-2 細(xì)胞部分氧化還原酶的活性。在使用具有抗氧化活性的多肽治療后，機體的氧化應(yīng)激反應(yīng)得到緩解，提高了腸道微生物群的豐富度和多樣性[65]。此外，肽在調(diào)節(jié)腸道菌群豐度的同時也會在一定程度上影響其代謝產(chǎn)物含量，一些腸道菌的代謝產(chǎn)物具有一定的抗氧化活性，如吲哚丙酸、谷胱甘肽[66]、短鏈脂肪酸[30，67]等，其可以反過來保護(hù)腸道菌群免受ROS 的損傷。這種保護(hù)機制可能適用于多種腸道微生物群，不僅僅限制于有益菌群。

2.3 作為腸道菌群的底物被利用

小腸是蛋白質(zhì)和多肽消化的有效器官，其消化率高達(dá)89%～95%[12]。某些蛋白質(zhì)和多肽對腸胃道的消化具有一定的抵抗作用，在小腸中消化不夠徹底，能夠保持其結(jié)構(gòu)和功能的相對完整性[68]，因而可進(jìn)入遠(yuǎn)端腸道。梭狀芽胞桿菌、擬桿菌、乳桿菌等可以產(chǎn)出不同的蛋白酶，可將蛋白質(zhì)降解為多肽而后再通過內(nèi)肽酶降解成寡肽和氨基酸[69]。除多糖外，腸道微生物也可利用肽和氨基酸作為底物進(jìn)行發(fā)酵，生成丙酸鹽或丁酸鹽，且肽的利用優(yōu)于氨基酸。然而腸道pH 值和碳水化合物的存在限制了肽和氨基酸發(fā)酵，且利用氨基酸發(fā)酵細(xì)菌的數(shù)量較少，占比小于大腸菌群的1%[70]。因此，部分腸道菌群雖可以選擇性利用生物活性肽促進(jìn)其自身的生長繁殖，但作用效果有限。同時，哪些菌群可以利用生物活性肽進(jìn)行增殖也需要進(jìn)一步研究。

生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)也會相應(yīng)地影響菌群代謝產(chǎn)物的含量，例如許多生物活性肽會促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌的增殖，雙歧桿菌和乳酸桿菌在自身的代謝中也會產(chǎn)生乳酸等物質(zhì)，這會使得腸道的pH 值降低；此外，產(chǎn)生的短鏈脂肪酸也會影響腸道環(huán)境，降低腸道pH值，使之呈現(xiàn)弱酸性，腸道的酸性環(huán)境具有較強的抑菌和殺菌作用，能夠控制病原菌的生長和繁殖，從而調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成[38]。

3 生物活性肽調(diào)節(jié)菌群與治療疾病的相關(guān)性

圖1 生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群的作用機制Fig.1 The mechanism of bioactive peptides regulating gut microbiota

近年來，在新一代高通量測序技術(shù)和大數(shù)據(jù)生物信息學(xué)相關(guān)發(fā)展的推動下，許多研究表明腸道微生物群與多種疾病之間有著密切的聯(lián)系，甚至是因果關(guān)系[71]。越來越多的證據(jù)表明，腸道菌群紊亂可能與肥胖和糖尿病等疾病的發(fā)病機制有關(guān)[72]。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖患者腸道中厚壁菌門和放線菌門的豐度增加，擬桿菌門的豐度減少，且厚壁菌門與擬桿菌門的比值與肥胖指數(shù)之間呈正相關(guān)關(guān)系，同時還發(fā)現(xiàn)拉克羅鱗菌屬（Lachnoclostridium）、雙歧桿菌屬、細(xì)小桿菌屬（Parvibacter）、魯米諾洛鱗菌屬（Ruminiclostridium）和布勞蒂亞菌屬的相對豐度也有所增加[73]。糖尿病患者中厚壁菌門的相對豐度明顯降低，而擬桿菌門和變形菌門的比例升高，特征菌群——普氏類桿菌（Bacteroides-Prevotella）、梭狀芽孢桿菌和直腸類球菌（C.coccoides-E.rectale）的比例在糖尿病患者中也明顯較高[74]。表2 歸納了幾種疾病與腸道菌群變化趨勢之間的聯(lián)系，這充分說明了二者之間存在著密切的聯(lián)系。因此，通過調(diào)節(jié)腸道菌群來達(dá)到治療疾病的目的已經(jīng)成為一個新的研究方向，而生物活性肽由于其顯著的優(yōu)越性已被廣泛的用于調(diào)節(jié)腸道菌群的研究。

表2 部分疾病疾病與腸道菌群變化趨勢之間的關(guān)系Table 2 The relationship between some diseases and trends of gut microbiota

許多研究表明，對疾病有直接治療作用的可能是腸道菌群的代謝產(chǎn)物而不是其本身。王冉等[80]闡述了腸道菌群的代謝產(chǎn)物與糖尿病、高血脂心血管疾病等多種疾病的相關(guān)性和潛在的作用機制，這說明腸道菌群的代謝產(chǎn)物與多種疾病的發(fā)病及治療密切的相關(guān)性。短鏈脂肪酸（Short chain fatty acids，SCFAs）是腸道微生物代謝的主要產(chǎn)物，在人體大腸中的總濃度通?？梢赃_(dá)到50～200 mmol/L[81]，乙酸、丙酸和丁酸鹽是人體腸道內(nèi)主要的SCFAs，在維持腸道健康[82]、平衡代謝[83]、調(diào)節(jié)免疫[84]等方面都具有重要作用，許多疾病可以通過攝入SCFAs 從而得到緩解。

生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群代謝產(chǎn)物的主要觀點是生物活性肽通過促進(jìn)部分腸道菌的增殖，從而增加其代謝產(chǎn)物的量。例如，與對照組相比，經(jīng)LCGEC 處理后，產(chǎn)SCFAs 的菌群的豐度增加，且SCFAs（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸）的含量也相應(yīng)增加，其中丁酸含量升高最為顯著[30]，其它方面的調(diào)節(jié)機制尚不明確。由此可見，腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物在調(diào)節(jié)腸道健康和治療疾病方面發(fā)揮著尤為重要的作用，因此，通過生物活性肽調(diào)控腸道菌群進(jìn)而調(diào)節(jié)SCFAs 等代謝產(chǎn)物被認(rèn)為是代謝綜合征等疾病治療的一個潛在靶點。

4 總結(jié)

生物活性肽對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用是近年來的研究熱點，在食品及醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，國內(nèi)外對于生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群的作用主要集中于水產(chǎn)動物及禽畜養(yǎng)殖上，一方面可減少抗生素用量，用于抗菌或預(yù)防治療某些動物疾病，增強其免疫能力，維護(hù)腸道健康；另一方面能夠促進(jìn)動物的生長、增加其產(chǎn)蛋、產(chǎn)奶能力，提高肉類的品質(zhì)。然而，生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群在功能性食品及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用報道較少，缺乏進(jìn)一步研究。

腸道菌群的變化與許多疾病息息相關(guān)，許多研究已證明生物活性肽可以調(diào)節(jié)肥胖、糖尿病等代謝疾病的特征菌群，經(jīng)皮爾森相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)腸道菌群與血清生化指標(biāo)存在一定的關(guān)聯(lián)性，這說明生物活性肽可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群進(jìn)而調(diào)節(jié)其代謝產(chǎn)物，從而達(dá)到治療或緩解某些疾病的目的。然而，在目前的研究中，生物活性肽調(diào)節(jié)腸道菌群豐富度和多樣性的具體機理還沒有得到完整具體的闡述，對有益菌和有害菌的特異性選擇機制仍需進(jìn)一步研究，腸道菌群的改變是否能真的達(dá)到預(yù)防疾病的目的也有待考究。目前，部分研究已經(jīng)采用無菌鼠進(jìn)行糞便微生物移植來考究二者之間的關(guān)系，并取得了初步成效[22，85]，這說明通過調(diào)節(jié)腸道菌群來治療疾病是可行的，二者確實存在一定的因果關(guān)系，未來的研究仍需要采用菌群定植進(jìn)行驗證和探究，并尋求其潛在的作用機制。