黏蛋白功能特性及在食品营养评价中的应用

王 磊，汪崇琦

（1.无限极（中国）有限公司，广东广州 510405；2.南方医科大学中西医结合医院 针推康复科，广东广州 510315）

肠黏膜作为肠道的最终保护层，主要的功能为分离危害性物质以及人体器官内部结构。肠黏膜总体由机械、化学、生物以及免疫4 个保障层组成，其中机械部分主要为上皮细胞以及期间的蛋白连接；化学部分主要为胃肠道消化液、肠道菌群的抑菌物质以及本文所述的肠道黏液；生物部分主要为肠道内以微生物为主形成的微环境；免疫部分则主要为淋巴系统的活性免疫分泌物质。

其中肠道黏液能够有效隔绝肠道中细菌病毒等有害物质，保护机体。黏液呈现水凝胶状态，主要功能物质为黏蛋白。黏蛋白不仅能够维护肠道的健康状态，还在传递食物营养物质等方面发挥着较为突出的作用。因此，在肠道健康研究中，对黏液尤其是黏蛋白的研究应当给予充分的重视。

1 黏蛋白

1.1 主要来源

正常情况下，机体中的黏蛋白总含量极高，各器官的黏蛋白含量总数能够达到40 万U 以上。在分布方面，黏蛋白为大部分人体黏液的主要组成物质，极为广泛地分布在人体的黏膜表面，包括以肠道为代表的消化道黏膜、以鼻腔黏膜等为代表的呼吸道黏膜、包括阴道黏膜等在内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据转录基因进行，在细胞与高尔基体作用后形成，黏蛋白与水等物质结合能够形成黏液。黏蛋白由杯状细胞加工产出后，包裹成为颗粒状态被运输至细胞外，释放入肠道中。肠道黏液的黏蛋白产出过程中，如果杯状细胞长期处于较大刺激状态中，将长期大量分泌黏蛋白以及其他物质，该种情况能够造成杯状细胞的过早枯竭，并因此造成后续黏蛋白的分泌量不断降低，肠道黏液层的厚度不断变薄。

1.2 蛋白结构

人体不同部位黏液的主要成分均为“黏蛋白”，但不同器官的黏蛋白在功能方面存在较大的差别，蛋白本身的结构同样存在巨大的差异。人体所有黏蛋白基本均属于分子质量较高的糖蛋白，不同类型黏蛋白自身均属于重复性的结构，其主要构成物质包括脯氨酸、苏氨酸以及丝氨酸等。

肠道环境中普遍存在MUC2类型的黏蛋白结构，该种结构的主要特征为在PTS 域当中是唯一不含丝氨酸的类型。结构表现方面，MUC2 存在两种类型的PTS 结构域，其亚基部分受糖基化影响逐渐变得僵硬，MUC2 伸出杆状体，形成蛋白域。表达方面，MUC2 具备特殊的表达含义，具备VWF 区域，即血管性的血友病因子表达区域，能够进一步分为VWFC/D 两种末端类型。MUC2 黏蛋白自身的N/C 两个端区主要由半胱氨酸的残基连接，属于二硫键的稳定连接类型。

1.3 蛋白类型

截止目前，人体内发现的黏蛋白类型总计22 种，其命名以MUC 为基础使用不同数字进行。以多糖链作为分类标准情况下，22 种黏蛋白能够划分为中性类型以及酸性亚型两个主要的类型；以蛋白自身功能以及作用为分类标准情况下，则能够划分为跨膜以及凝胶两种基本的类型。

跨膜类型由于羧基端附近存在跨膜结构，能够实现细胞内部的信息传递。该类型的黏蛋白包括MUC1/3A/3B/4/12/13/14/15/16/17/20/21/22 共计13 种类型；杯状细胞分泌的凝胶性类型是黏液的主要功能成分，富含半胱氨酸含量较大的区域，该种类型的黏蛋白包括MUC2/5AC/5B/6/7/8/9/19 共计8 种类型。

2 生物活性表现

2.1 流变性

黏蛋白的蛋白纤维，由二硫键彼此连接，因此形成寡聚体的状态。寡聚体自身具有较为特殊的黏弹性网络结构。该结构在不同状态下的表现存在较大的区别，低剪切作用影响的状态下，物质呈现固体状态并具备一定弹性；高剪切作用影响下，物质则呈现黏性液体的状态。

黏蛋白pH 值提升至8.5 以上，后恢复至初始状态时，对猪胃部黏液的研究显示其流变性可逆。而有研究显示，以猪肠道（空肠状态）为样本情况下，黏液素与纳米等级二氧化硅粒子间的电荷依赖性对黏弹性能够产生影响[1]；有学者研究了纳米等级的乳酸-羟基乙酸对其流动性的影响，结果表明纳米等级的乳酸-羟基乙酸对小肠部分黏液的影响较小[2]。实践中，控制肠道黏液的黏弹性对药物有效成分的吸收等具有较为重要的影响。

2.2 黏附性

黏附主要产生于细菌与机体组织的上皮细胞之间，在生物化学作用影响下，细菌与上皮细胞之间产生一定特异性，细菌作用的底物类型存在差别。因此按不同类型，黏附能够划分为细胞类型的黏附以及黏液类型的黏附。在肠道环境当中，黏蛋白是细菌黏附的主要受体，黏附的出现可能导致肠道疾病的产生。

2.3 肠道的黏蛋白对屏障的作用

在肠道中，形成肠道屏障的物质主要包括肠道的上皮细胞以及其上覆盖的黏液，在屏障的保护下，肠道中的细菌以及其他物质能够被隔绝在机体外。这一屏障的保护作用需要以黏蛋白的作用体现为前提。

有研究显示，部分细菌能够引发羧甲酸肽水解酶β 于肠道中的释放，以此造成黏蛋白的破坏，导致肠道的屏障受损[3]。还有相关学者根据研究的结果发现肠道的屏障并非静态，其能够根据肠道环境的刺激给出相应反应，并与其他元件形成互动[4]。

3 食品营养学与肠道黏蛋白

3.1 辅助运输吸收营养物质

肠道内，黏蛋白形成的黏液能够在肠内运输中发挥润滑的作用，食糜通过肠道时黏液能够辅助其运输。有学者以肽内正电荷以及负电荷的结合情况作为研究对象，证实了在微流控的系统测试中，黏蛋白的存在可以使正负电荷的结合得到加强，表明虽然黏蛋白对电荷一致的底物运输存在一定影响，但对不同电荷底物的运输能起到促进作用[5]。而另有研究团队发现，释放于细胞表面的黏蛋白，需要由上皮细胞的微绒毛进行移动，在移动过程中由于未搅拌水层的连续性而得到保护。胃肠道环境中肽表面蛋白以及颗粒的电荷分布情况对肽的扩散影响较大，相对阳离子，肽阴离子的扩散表现更好，而中性肽粒子的扩散效果最佳，造成该种区别的主要原因是电荷与黏蛋白的作用[6]。黏蛋白纤维在与疏水、阳性以及具有氢键的基团作用时，能够表现出轻度到中度的亲和性，因此黏液环境中的黏蛋白大都呈现阳性，能够与黏液中的阴性物质出现互相作用。而被聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）修饰的纳米级粒子，由于亲水以及中性特征显著，能够更为有效地穿透黏液层，这一现象同样证明物质运输过程中的静电影响与二硫键关系较为显著。该研究主要针对黏蛋白的作用，研究范围存在限制，因此需要通过进一步扩大研究范围才能够保证结果准确性。

3.2 益生菌的肠内黏附以及增殖表现

人体肠道的健康同样需要肠内菌群的参与，益生菌对肠道以及人体的健康均能够产生极为重要的作用。肠内的益生菌主要于肠内定植，且在肠内微环境的作用下，其能够提升人体的免疫能力。益生菌菌群中部分乳杆菌能够与肠道黏液产生黏附作用，因此益生菌群能够通过调节蛋白表达的形式对黏液形成修饰，研究显示该种修饰通过表现的接触即能够产生。

肠道黏蛋白的静电电荷、疏水特征以及与氢键的相互作用，为益生菌群黏附作用的根本性因素。益生菌群增殖较好时，肠道内有害菌的增殖能够得到有效的抑制。黏附过程中，趋化作用影响下，细菌与易感细胞逐渐靠近，并在疏水等特性下实现特异性的黏附而黏附进行时，在黏附素的影响下，细菌与特异性受体结合则能够形成特异性黏附。益生菌的黏附能够促进细胞以及趋化因子的释放，从而刺激提升宿主的机体免疫能力。因此，在判断活性益生菌表现时，主要判断的标准为益生菌的黏附表现，另外非活性的益生菌同样能够在一定程度上提升肠道的营养供给，提高肠道的健康水平。

4 结语

人体黏蛋白种类众多，大都属于大分子的结构，且其在人体中存在一定的变化性，因此研究难度较大。目前在黏蛋白的研究中，能够确定的研究结论依然较少，黏蛋白的作用机制尚不完全明确，但这一方向的研究同样能够对提升饱腹感的减肥类型食品的研究发挥一定的价值。而对益生菌的研究证明，其对肠道健康能够发挥促进作用，且使用益生菌时影响最大的参考内容为菌群的黏附表现。