Proteinele oferă beneficii nutriționale ca componente esențiale ale unei diete sănătoase. Organismul metabolizează proteinele pentru a produce hormoni, anticorpi, enzime și diverse componente ale țesuturilor/organelor, inclusiv a mușchilor. Proteinele constau din lanțuri lungi de aminoacizi, care formează blocuri legate între ele cu legături peptidice. În forma sa naturală, proteinele nu sunt ușor absorbite din tractul digestiv în sânge. Enzimele digestive din stomac și intestin trebuie mai întâi să rupă legăturile peptidice. Procesul de digestie descompune proteinele în lanțuri mai scurte de aminoacizi numite peptide, pe care organismul le poate absorbi cu ușurință. Eficiența nutrițională (procentul de proteine ​​din dieta noastră care este utilizat în beneficiul nutrițional al organismului) depinde de capacitatea enzimelor noastre digestive de a diviza legăturile peptidice și de a elibera peptide.

Peptidele eliberate în timpul digestiei proteinelor pot avea, de asemenea, un scop terapeutic1. De exemplu, speciile reactive de oxigen (ROS) sunt compuși toxici care sunt produși în perioade de stres metabolic sau de mediu. Peptidele poartă electroni liberi care neutralizează ROS, care necesită un electron suplimentar pentru a deveni non-reactivi. Efectele secundare toxice ale ROS includ deteriorarea ADN-ului (efecte cauzatoare de cancer) sau deteriorarea componentelor structurale ale creierului (efecte neurodegenerative, de exemplu, boala Alzheimer). Prin acceptarea electronilor liberi din peptide, ROS sunt neutralizate și efectele lor toxice secundare pot fi prevenite (un efect cunoscut sub numele de îndepărtarea resturilor).

Datorită efectelor lor terapeutice, unele peptide sunt considerate „bioactive” și ar putea servi drept instrumente pentru prevenirea sau tratarea diferitelor boli umane1. Cu toate acestea, peptidele bioactive din dietă nu sunt în general suficient de concentrate pentru a fi absorbite în sânge la niveluri suficient de ridicate pentru a produce efectele lor bioactive. Pentru a rezolva această problemă, peptidele bioactive sunt produse în formă concentrată printr-un proces numit digestie in vitro. Digestia in vitro folosește enzime digestive pentru a separa (digera) proteinele, formând tipuri specifice de peptide bioactive. Această metodă poate fi personalizată cu utilizarea enzimelor microbiene care sunt mai eficiente decât enzimele digestive prezente în mod normal în tractul nostru digestiv.

Hidrolizat de proteine ​​din mazăre (PPH)

În programul meu de cercetare, am profitat de digestia in vitro pentru a transforma proteina de mazăre de câmp galben în peptide bioactive, numite hidrolizat de proteine ​​de mazăre (PPH). Mazărea galbenă este o cultură leguminoasă pentru consumul uman și animal. Proteinele de mazăre de câmp galben sunt digerate in vitro și, după trei ore de digestie cu enzime microbiene, orice proteină nedigerată este separată de peptidele bioactive. În etapa finală a procesului, peptidele bioactive izolate sunt uscate pentru a forma PPH2.

Studiile la animale și la oameni au arătat că PPH are efecte de scădere a tensiunii arteriale (antihipertensive) 2. Am testat PPH ca inhibitor al sistemului renină-angiotensină (RAS). RAS este principala cale metabolică care reglează tensiunea arterială umană (Figura 1). În condiții in vitro, am constatat că PPH a reușit să blocheze funcția (inhibă) cele două enzime principale care operează RAS: renina și enzima de conversie a angiotensinei (ECA). Șobolanii hipertensivi spontan (modelând îndeaproape hipertensiunea arterială [hipertensiune arterială] la om) au fost hrăniți cu PPH pentru perioade acute (24 de ore) și pe termen lung (cinci săptămâni). În timpul perioadelor acute și prelungite de hrănire, șobolanii hipertensivi spontan hrăniți cu PPH au avut tensiune arterială sistolică redusă (TAS).

Așa-numitul șobolan Han: SPRD-cy este un model animal de boală cronică a rinichilor (CKD) care a fost, de asemenea, utilizat pentru a testa PPH ca agent antihipertensiv. Rinichii șobolanilor Han: SPRD-cy conțin un număr mare de chisturi, despre care se știe că activează SAR și contribuie la hipertensiune. Se știe că hipertensiunea arterială crește riscul bolilor cardiovasculare. De fapt, am constatat că PPH a fost eficient în reducerea SBP la șobolanii Han: SPRD-cy. În timpul unui experiment de hrănire de opt săptămâni, PPH a fost adăugat la hrana pentru șobolani Han: SPRD-cy și a determinat o reducere a SBP cu 29 mmHg și o reducere a tensiunii arteriale diastolice (DPB) cu 25 mmHg3. De asemenea, PPH a crescut semnificativ producția de urină în comparație cu șobolanii Han: SPRD-c care nu au primit PPH. În plus față de efectele antihipertensive, datele noastre sugerează că PPH poate îmbunătăți, de asemenea, funcția rinichilor și crește cantitatea de urină în afecțiunile CKD.

Aceste experimente pe animale au oferit rațiunea testării PPH ca agent antihipertensiv la voluntari umani. PPH a fost adăugat la sucul de portocale care a fost consumat de voluntari umani ușor hipertensivi cu funcție renală normală. În timpul unui studiu de hrănire de trei săptămâni, a existat o scădere semnificativă a SBP a voluntarilor umani care consumă PPH comparativ cu un placebo (numai suc de portocale). Un alt potențial beneficiu pentru sănătate al PPH este că s-a dovedit a fi un agent imunomodulator. De exemplu, celulele imune activate (macrofage expuse la lipopolizaharide) au produs cu 80% mai puțini agenți proinflamatori atunci când au fost tratați cu PPH4. Când PPH a fost administrat oral la șoareci, a existat o creștere a activității macrofagelor lor peritoneale, pe lângă o stimulare mai mare a răspunsului imun în mucoasa intestinală. Tehnologia pentru producția de PPH a fost licențiată către AOR Inc. pentru a pune PPH la dispoziția consumatorilor.

Hidrolizat de proteine ​​din semințe de cânepă (HPH)

Programul meu de cercetare a investigat, de asemenea, efectele antihipertensive ale peptidelor produse din digestia enzimatică a proteinelor din semințe de cânepă (HPH) 5. Am constatat că atunci când este administrat șobolanilor hipertensivi sistemici tineri, HPH a împiedicat dezvoltarea hipertensiunii. Șobolanii hipertensivi sistemici tineri hrăniți cu HPH au menținut tensiunea arterială sistolică normală (120 mmHg) în timpul experimentului de opt săptămâni6. În comparație, șobolanii tineri hipertensivi sistemici care nu au primit HPH (dieta de control) au dezvoltat hipertensiune arterială cu tensiune arterială sistolică de 158 mmHg.

La șobolanii hipertensivi sistemici adulți cu hipertensiune arterială completă, încorporarea HPH în dietă a dus la reduceri semnificative ale SBP. Analiza plasmatică a confirmat faptul că HPH a redus nivelurile sanguine de renină și ECA, susținând reducerea observată a SBP. Prin urmare, HPH a avut efecte preventive și terapeutice la șobolanul hipertensiv sistemic.

Pe lângă aceste efecte antihipertensive, HPH a avut proprietăți antioxidante, inclusiv capacitatea de a neutraliza speciile foarte reactive (radicali liberi și ioni metalici) și de a inhiba producția de radicali peroxilici (peroxidarea acizilor grași nesaturați) 7. HPH a scăzut în mod semnificativ peroxizii lipidici din plasmă și a crescut nivelul de enzime antioxidante8. Luate împreună, aceste rezultate au sugerat că HPH a acționat ca un agent multifuncțional cu capacitatea de a reduce simultan tensiunea arterială, peroxizii lipidici din plasmă și radicalii liberi toxici.

semințe cânepă
Figura 1: Efectul PPH și HPH asupra sistemului renină-angiotensină. În reducerea tensiunii arteriale, rinichii eliberează renină care transformă angiotensinogenul (secretat de ficat) în angiotensină I. ACE (enzima de conversie a angiotensinei), eliberată de plămâni, transformă angiotensina I în angiotensină II. Angiotensina II acționează asupra vaselor de sânge, stimulând vasoconstricția (îngustarea) care crește tensiunea arterială. Angiotensina II stimulează și glanda suprarenală să secrete aldosteron, care stimulează rinichii să reabsorbă sarea și apa. PPH (Pid Protein Hydrolyzate) și HPH (Hemp Seed Protein Hydrolyzate) pot normaliza hipertensiunea arterială (hipertensiune arterială) prin reducerea nivelului de renină și ACE, blocând astfel conversia angiotensinogenului în angiotensina II.

Termeni cheie

Hidrolizat de proteine ​​din semințe de cânepă (HPH) este termenul pentru peptidele bioactive produse din semințe de cânepă (din speciile de plante Cannabis sativa) prin procesul de digestie in vitro. Sa constatat că HPH are efecte antihipertensive și antioxidante.

Proteine ​​bioactive

Anemia cu deficit de fier (IDA) este o problemă globală care afectează aproximativ un sfert din populația lumii. IDA contribuie la dezvoltarea mai multor afecțiuni, inclusiv o bătăi cardiace anormal de rapide (tahicardie), insuficiență cardiacă și, la populația feminină, un risc crescut de complicații înainte sau după naștere. Abordările actuale ale tratamentului implică utilizarea sărurilor anorganice de fier, care sunt consumate pe cale orală în doze foarte mari. Se folosesc doze foarte mari de fier anorganic, deoarece fierul anorganic are o solubilitate relativ slabă și o absorbție redusă din tractul gastro-intestinal. Problema este că există întotdeauna cantități mari de fier neabsorbit, care pot provoca efecte secundare negative, cum ar fi constipația și alte afecțiuni gastro-intestinale.

Programul meu de cercetare sa concentrat pe dezvoltarea unei proteine ​​alternative la fierul anorganic ca tratament pentru AID. Fitoferritinele constau dintr-un miez de fier închis într-o cușcă proteică. Aceste forme organice de fier sunt solubile și se descompun cu ușurință în tractul gastro-intestinal pentru a-și elibera sarcina utilă de fier. Prin urmare, feritinele ar putea servi ca o sursă mai eficientă de fier pentru tratamentul IDA în comparație cu suplimentele de fier anorganice utilizate în prezent.

Pentru a atinge acest obiectiv, am dezvoltat o metodă pentru a produce un concentrat de fitoferritină din semințe de leguminoase. Procesul de extracție este total apos și produce concentrate de fitoferitină care furnizează până la 50 mg

la 100g de fier. Estimăm că o doză pentru adulți de doar 300 mg de concentrat de fitoferritină pe zi (care ar putea fi furnizată într-o singură capsulă) ar oferi suficient fier pentru a îndeplini cerințele zilnice de fier și pentru a preveni sau trata IDA. Planurile sunt în curs de testare a eficacității acestei fitoferritinei într-un model animal adecvat de FIA ​​înainte de a trece la studiile de intervenție umană. Acest proiect de fitoferritină a fost parțial finanțat de un grant de cercetare de la AOR Inc.

Concluzie

Piața produselor terapeutice naturale continuă să crească rapid datorită cererii puternice din partea consumatorilor din ce în ce mai atenți la sănătate. Această cerere este determinată de riscul redus de efecte secundare negative asociate cu terapiile naturale. Pe piața produselor naturale, utilizarea proteinelor și peptidelor a câștigat un mare interes datorită ușurinței lor de producție și a siguranței produselor. Proteinele întregi pot fi utilizate pentru a oferi efecte bioactive, dar pre-digestia în peptide de dimensiuni mai mici pare a fi calea optimă pentru dezvoltarea terapeuticii naturale. În general, peptidele produse din proteine ​​hidrolizate sunt mai ușor absorbite și oferă efecte benefice asupra corpului uman. Astfel de beneficii pentru sănătate includ scăderea tensiunii arteriale ridicate, neutralizarea stresului oxidativ și susținerea funcției normale a sistemului imunitar. În timp ce aceste beneficii pentru sănătate au fost demonstrate la animale, există impuls pentru studiile de intervenție umană pentru a sprijini adoptarea pe piață a proteinelor și peptidelor bioactive ca agenți terapeutici siguri și eficienți.

Referințe

1. Udenigwe CC, Aluko RE. Peptide bioactive derivate din proteine ​​alimentare: producție, procesare și beneficii potențiale pentru sănătate. J. Food Sci.2012; 71: R11-R24. (1. Udenigwe CC, Aluko RE. Peptide bioactive derivate din proteinele alimentare: producție, procesare și beneficii potențiale pentru sănătate. J. Food Sci. 2012; 71: R11-R24).

  1. Li H și colab. Tensiunea arterială scade efectul unui hidrolizat de proteină de mazăre la șobolanii hipertensivi și la oameni. J. Agric. Food Chem.2011; 59: 9854-9860. (2. Li H, și colab. Tensiunea arterială reduce efectul unui hidrolizat de proteină de mazăre la șobolanii hipertensivi și la oameni. J. Agric. Food Chem. 2011; 59: 9854-9860).

  1. Girgih AT și colab. Proprietăți antihipertensive ale unui hidrolizat de proteină de mazăre în timpul administrării orale pe termen scurt și lung la șobolani spontan hipertensivi. J. Food Sci. 2016; 81: H1281-H1287. (3. Girgih AT, și colab. Proprietățile antihipertensive ale unui hidrolizat de proteină de mazăre în timpul administrării orale pe termen scurt și lung la șobolani spontan hipertensivi. J. Food Sci. 2016; 81: H1281-H1287).

  1. Ndiaye F și colab. Proprietăți anti-oxidante, antiinflamatorii și imunomodulatoare ale proteinelor enzimatice hidrolizate din semințe de mazăre de câmp galben. Eur. J. Nutr. 2012; 51: 29-37. (4. Ndiaye F, și colab. Proprietăți antioxidante, antiinflamatorii și imuno-modulatoare ale proteinei enzimatice hidrolizate din semințe de mazăre galbenă. EUR. J. Nutr. 2012; 51: 29-37.

  1. Girgih AT și colab. Cinetica inhibării enzimei și efectele antihipertensive ale hidrolizatelor de proteine ​​din semințe de cânepă (Cannabis sativa L.). J. Am. Oil Chem. Soc. 2011; 88: 1767-1774.

Girgih AT și colab. Cinetica inhibării enzimei și efectele antihipertensive ale hidrolizatelor de proteine ​​din semințe de cânepă (Cannabis sativa L.). J. Am. Oil Chem. Soc. 2011; 88: 1767-1774.

  1. Girgih AT și colab. Efectele preventive și de tratament ale semințelor de cânepă (Cannabis sativa L.) proteine ​​hidrolizate din masă împotriva hipertensiunii arteriale la șobolanii hipertensivi spontan. Eur. J. Nutr. 2014; 53: 1237–1246. (6. Girgih AT, și colab. Efectele preventive și de tratament ale hidrolizatului de proteine ​​din făina de semințe de cânepă (Cannabis sativa L.) împotriva tensiunii arteriale crescute la șobolani cu hipertensiune spontană. EUR. J. Nutr. 2014; 53: 1237-1246).

  1. Girgih AT și colab. Proprietăți antioxidante in vitro ale fracțiunilor de hidrolizat de proteine ​​din semințe de cânepă (Cannabis sativa L.). J. Am. Oil Chem. Soc. 2011; 88: 381-389. (7. Girgih AT, și colab. Proprietăți antioxidante in vitro ale fracțiunilor de hidrolizat de proteine ​​de cânepă (Cannabis sativa L.). Jam. Oil oil Soc. 2011; 88: 381-389).