基于過敏反應視角分析人體蛋白質(zhì)消化吸收利用

劉晶晶，康升云

（1.南昌師范學院附屬中學，江西南昌 330029；2.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江西南昌 330046）

人的生長發(fā)育以及受損細胞的修復和更新都離不開蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)作為一種重要生物大分子物質(zhì)，必須經(jīng)過消化道的消化，被分解成氨基酸、寡肽等小分子物質(zhì)才能被吸收并利用。從過敏反應的角度分析蛋白質(zhì)的消化吸收過程，有助于加深對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能和人體消化作用的理解。

1 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能

1.1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，由一個氨基、一個羧基、一個側(cè)鏈基團和一個氫原子連在同一個碳原子構(gòu)成。從理論上講，不同的側(cè)鏈基團可以形成多種氨基酸。但是，自然界生物體中組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種。其中，有8種氨基酸（嬰兒有9種）無法通過體內(nèi)代謝獲得、必須從外界環(huán)境攝取，稱為必需氨基酸；有12種氨基酸在體內(nèi)可以通過代謝合成，也叫非必需氨基酸。兩個氨基酸之間通過脫水縮合形成二肽，多個氨基酸脫水縮合可以形成多肽。多肽鏈中氨基酸的序列形成了蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，肽鏈通過卷曲、折疊或多條肽鏈之間鏈接形成蛋白質(zhì)的二級、三級、四級等立體空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其功能相一致，不同結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)發(fā)揮著不同的功能作用。種類繁多的蛋白質(zhì)造就了豐富多彩的生命世界，千差萬別的蛋白質(zhì)形成了生物個體差異。

1.2 蛋白質(zhì)功能

部分蛋白質(zhì)組成人體細胞、組織、器官和系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，如細胞骨架對維持細胞形態(tài)具有支撐作用、肌肉蛋白舒張收縮可以產(chǎn)生運動、心臟為血液循環(huán)提供動力。部分蛋白質(zhì)發(fā)揮著重要的生物學功能。例如，細胞膜中載體蛋白具有轉(zhuǎn)運功能；干擾素可以治療病毒感染和癌癥；抗原和抗體之間產(chǎn)生特異免疫作用；胰島素具有調(diào)節(jié)糖代謝功能；血紅蛋白可以攜帶氧；生物酶具有催化活性及信號蛋白可以傳遞生物信息。蛋白質(zhì)在人體內(nèi)氧化分解還能釋放大量能量，為生命活動提供能量來源。

2 蛋白質(zhì)的消化吸收

2.1 物理性消化作用

在口腔，通過牙齒的切碎、撕爛、磨碎作用并在舌頭的攪拌下，將大塊的食物變成細微顆粒，并與唾液混合形成食糜。食糜被吞咽后經(jīng)咽、食道、賁門進入胃。胃里主要是進行化學性消化作用，同時通過胃體蠕動攪磨食糜進行簡單的物理性消化。食糜在胃里消化后經(jīng)幽門進入小腸、再進入大腸，小腸和大腸只有簡單的蠕動、基本無物理性消化。食物殘渣隨著腸道的蠕動和水分不斷被吸收，最后形成糞便經(jīng)肛門排出體外。

2.2 化學性消化作用

由于唾液中不含蛋白酶，因此口腔內(nèi)無化學性消化作用。咽和食道是食糜的通道，也不存在化學性消化作用。胃液中含有胃蛋白酶和鹽酸，食糜在胃蛋白酶的作用下進行化學性消化。經(jīng)初步消化的食糜進入小腸，小腸首段（十二指腸）是胰管和膽總管的開口處，胰液中的碳酸氫鈉會中和鹽酸至弱堿性，由胰蛋白酶、腸蛋白酶（膽汁中無蛋白質(zhì)消化酶）對蛋白質(zhì)進行相對徹底的消化，把大分子蛋白質(zhì)變成可以吸收的小分子物質(zhì)。大腸不產(chǎn)生消化酶，不具備蛋白質(zhì)化學性消化作用。此外，胃、小腸、大腸中的微生物（如益生菌等）以發(fā)酵的形式對蛋白質(zhì)及多肽進行分解，有促進蛋白質(zhì)消化的作用。

2.3 小分子物質(zhì)吸收

蛋白質(zhì)在口腔中既無化學性消化作用，也不能被吸收，在胃里只是初步化學性消化，仍未達到被吸收的粒徑。小腸是蛋白質(zhì)化學性消化和吸收的主要場所，尤其是在小腸的十二指腸中，蛋白質(zhì)的立體空間結(jié)構(gòu)被分解、肽鏈被水解成多肽直至氨基酸。蛋白質(zhì)水解后的小分子物質(zhì)，經(jīng)小腸壁絨毛的轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運進入毛細血管，隨血液循環(huán)系統(tǒng)運往全身被利用。

3 蛋白質(zhì)引發(fā)的過敏反應

3.1 過敏反應

人體的免疫系統(tǒng)具備防衛(wèi)功能，在受到抗原等外源物質(zhì)刺激時會產(chǎn)生特異性免疫。過敏反應是指已產(chǎn)生免疫的機體在再次接受相同抗原刺激時所發(fā)生的組織損傷或功能紊亂的反應[1]。過敏反應實際上是由于免疫系統(tǒng)對過敏原過度敏感造成的，是免疫功能過強的表現(xiàn)。產(chǎn)生過敏反應時，會促使細胞釋放出組織胺等物質(zhì)，引起毛細血管擴張、血管壁通透性增強、平滑肌收縮和腺體分泌增多等。過敏反應可以累及皮膚或黏膜、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等，而且有明顯的遺傳傾向[2]。

3.2 過敏原

引起過敏反應的物質(zhì)叫作過敏原，人體主要過敏原有塵螨類（粉塵螨、屋塵螨）、真菌類（交鏈孢菌屬、特異青霉）、寵物類（貓、狗）、樹花粉類（樺木、刺槐、白楊、柳屬和懸鈴木屬）、草花粉類（艾蒿、豚草）和食物類（牛奶、雞蛋、花生、黃豆、小麥、腰果、鱈魚、鯉魚、蝦、蟹和豬肉）等[3]。人體接觸到過敏原時，在過敏原的刺激下，由漿細胞（效應B細胞）產(chǎn)生抗體，引發(fā)過敏反應。絕大多數(shù)國家要求在食品標簽中標識麩質(zhì)、魚類、甲殼類、花生、大豆、乳及堅果等8大類食物過敏原。我國《食品標簽通用標準》要求標注的食物過敏原有含有麩質(zhì)的谷物、甲殼綱類動物、魚類、蛋類、花生、大豆、乳、堅果及包含這8類食物的加工制品[4]。

3.3 牛奶蛋白過敏案例

某男嬰出生不久由于母乳供應不足，開始選擇牛乳奶粉喂養(yǎng)。結(jié)果出現(xiàn)嚴重過敏反應癥狀，下頜部、臉部出現(xiàn)大片紅疹，且腸胃過敏反應明顯、大便顏色形狀異常，全身出現(xiàn)癢痛感覺、哭鬧不止。經(jīng)江西省兒童醫(yī)院過敏原檢測發(fā)現(xiàn)，該嬰兒對牛奶、雞蛋、大豆等食物過敏。醫(yī)生診斷該嬰兒對奶粉中的某些蛋白質(zhì)嚴重過敏，建議改用低致敏嬰兒奶粉喂養(yǎng)[5]。在過敏癥狀減輕后，采用羊乳奶粉喂養(yǎng)至斷奶，該男孩一直未出現(xiàn)嚴重過敏癥狀。

4 活性多肽應用

4.1 多肽類藥物或保健品

在醫(yī)學治療或現(xiàn)實生活中，有不少多肽類“活性物質(zhì)”被用作口服治療藥物[6]或保健食品[7]。例如，脾氨肽口服液（處方藥）含有18種氨基酸及小分子蛋白或小肽（可用于慢性乙型肝炎及過敏性鼻炎之免疫功能調(diào)節(jié)的輔助治療），轉(zhuǎn)移因子口服溶液（處方藥）為含多肽和多核苷酸混合物的溶液（用于某些抗生素難以控制的病毒性或霉菌性細胞內(nèi)感染的輔助治療），人參肽、海參肽、初元肽等為口服多肽類保健品。多肽類口服藥物或保健品，其有效成分是活性多肽物質(zhì)，可以通過消化道以多肽形式被吸收。這種現(xiàn)象與中學生物教材“蛋白質(zhì)必須經(jīng)過消化，成為各種氨基酸，才能被人體吸收和利用”[8]的表述不完全一致。

4.2 昆蟲毒蛋白用作殺蟲劑

Bt殺蟲劑是世界上應用最成功的生物殺蟲劑，主要用于鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等害蟲的防治。其作用機理是Bt毒蛋白在昆蟲的中腸中被消化分解成多肽，多肽與中腸細胞膜受體特異性結(jié)合，形成跨膜離子通道或孔，導致細胞溶解，最終使昆蟲死亡[9]。由于人體細胞不含有相關(guān)受體，因此Bt殺蟲劑不會對人體產(chǎn)生毒害作用。

5 思考分析

5.1 蛋白質(zhì)被逐步分解消化

食物中的蛋白質(zhì)在口腔物理性消化后形成食糜，大分子蛋白質(zhì)未被完全消化分解。人體的胃、小腸、大腸等組成的消化道就像一組連續(xù)的“化學反應罐”，體內(nèi)蛋白質(zhì)消化以氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)的混合物往前推進，邊推進、邊分解或水解、邊吸收，甚至有的蛋白質(zhì)可能還沒被消化吸收完全就被排出體外。

5.2 寡肽分子也可以被吸收

如果蛋白質(zhì)完全水解成氨基酸就不會產(chǎn)生過敏反應，因為氨基酸普遍存在于各種生物中，即不存在氨基酸過敏的說法。上述牛奶過敏案例中的男孩，吸收了消化不完全的牛奶蛋白質(zhì)或多肽引發(fā)過敏反應，即小分子多肽物質(zhì)被吸收[10]。多肽類藥物或保健品以多肽形式被吸收進入體內(nèi)，并發(fā)揮治療或保健作用。同樣，Bt毒蛋白只有被昆蟲消化成多肽，與中腸細胞膜上的特異性受體結(jié)合后才發(fā)生毒害作用。多肽的氨基酸序列是形成生物活性的結(jié)構(gòu)基礎，不同結(jié)構(gòu)的多肽可以表現(xiàn)出不同的生物活性，包括過敏反應、醫(yī)療保健、生物毒害等作用。

5.3 食物蛋白存在致敏風險

由于蛋白質(zhì)在人體內(nèi)不一定完全徹底被消化而且存在以多肽形式被吸收，因此食物中的“特殊”蛋白質(zhì)通過人體攝食，經(jīng)消化道消化后也可能以多肽形式進入體內(nèi)，繼而可能引起異源蛋白質(zhì)排斥、蛋白質(zhì)過敏等不良反應。因此，有些國家或地區(qū)，要求在食品標簽中標明含有的過敏原。有的消費者對含有生物異源基因蛋白成分的農(nóng)產(chǎn)品或食品存在抵觸現(xiàn)象，主要是擔心生物異源基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可能對人體產(chǎn)生不利影響[11]。

6 結(jié)語

蛋白質(zhì)是構(gòu)成生命的重要物質(zhì)，在形成生物個體、物種時具有特異性。作為一類復雜的生物大分子，蛋白質(zhì)必須經(jīng)過動物的消化水解，形成小分子的多肽或氨基酸，再被吸收利用。消化過程實質(zhì)上是消除或破壞了蛋白質(zhì)的各類結(jié)構(gòu)，最后分解成無差別的生物蛋白質(zhì)通用元件——氨基酸，以此消除生物之間的特異反應。氨基酸本身并不表現(xiàn)出顯著的生物活性，但是氨基酸按照一定的順序排列組合和形成的空間結(jié)構(gòu)，即可表現(xiàn)生物活性和具備生物功能，體現(xiàn)了生物結(jié)構(gòu)和生物功能相適應的生命規(guī)律。