FSHW | 食源性降尿酸肽的研究进展及其作用机制

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Introduction

在过去的几十年里，饮食结构的改变导致了高尿酸血症在全球范围内的患病率上升，已逐渐成为最常见的代谢性疾病之一。高尿酸血症的主要特点是血尿酸含量增加，如果不加以控制和治疗，会产生慢性肾脏疾病、糖尿病和肥胖等系列并发症。生活方式和饮食习惯等，被认为与高尿酸血症的发展有很强的相关性。因此，改变不健康的饮食习惯被认为是非药物疗法的首选，但是这种干预形式对已经发展为高尿酸血症的病患，效果不显著。临床使用的降尿酸药物存在毒副作用和远期安全性难以保证的问题，限制其在具有尿酸管理需求的健康/亚健康人群中的应用。

来自食物蛋白的降尿酸肽被认为是有效和安全的尿酸控制剂，其获得方式主要分为直接分离、蛋白质修饰和从头合成。其中，蛋白酶解是获得生物活性肽的主要方式，其工艺优化的重点在于最适蛋白原料的获得以及定向控释工艺的开发。此外，活性肽复杂的组成限制了其进一步功能化和药物化的应用，而传统的纯化和鉴定策略以及新的肽组学和生物信息学策略，为阐明降尿酸肽的构效关系提供了坚实的支持。同时，在酶解策略优化过程中，应考虑活性肽生物利用度的提高。

宁波大学海洋学院芦晨阳副教授、硕士研究生王焱鑫等 综述了近年来降尿酸肽的研究进展，以深入了解其生产策略、作用机制和构效关系，并简要讨论降尿酸肽生物利用度的改进策略，为降尿酸肽在新型营养品、功能食品和药品上的应用和商业化提供指导。

Results

在降尿酸肽制备环节，最适蛋白原料的筛选以及基于功能导向的匹配酶解工艺优化，可以最大程度挖掘蛋白的功能潜力，并通过对其中功能组分的鉴定，作为生产质控的标记物。

要鉴定降尿酸肽中的特定功能组分，传统一般使用分离-鉴定的手段，但是具有一定的随机性，并对低丰度组分的识别能力有限，而质谱联合虚拟预测的手段，可以有效提高活性组分靶向筛选的成功率。

构效关系的解析一般依赖实验数据的大量积累，而以分子对接为基础的新型构效关系解析策略，结合了虚拟预测和功能实验，可以对作用于特定靶标的活性肽进行饱和式预测和功能分析，尤其适用于实验数据较少、靶点较新的活性肽构效关系分析。

活性肽多以口服的形式摄入，而消化道蛋白酶对其活性有潜在的破坏性，为了提高活性肽生物利用度，一方面可采用封装包埋的形式，另一方面通过对酶解过程的控制，增加活性肽耐受能力，包括释放特定末端活性肽，减少活性肽链长，直接在酶解体系中加入胃蛋白酶和胰蛋白酶预处理。

在降尿酸肽功能评价方面，已开发体外酶活、细胞水平和动物模型的评价体系；机制解析上，也从传统的聚焦尿酸合成、外排和代谢途径，拓展到氧化应激、炎症信号通路以及肠道菌群的调控。

Conclusion

降尿酸肽在未来发展过程中需要关注：1）以有效水解的观念取代充分水解，以功能活性而导向指导酶解工艺优化；2）需要鉴定更多结构明确、活性确定的功能肽，应用于构效关系解析和产品指控体系建立，而虚拟预测与功能实验相结合的策略，可以高效完成这一工作；3）降尿酸肽的活性评价局限于动物模型水平，推动涉及人类受试者的临床研究，阐明降尿酸肽在人体内的代谢规律和作用机制，有助于应用推广；4）先前的研究较少关注降尿酸肽体内稳定性，可以考虑通过将其与特定食品成分混合封装，以及基于分子模拟辅助开发新型降尿酸肽的形式，提高其稳定性和生物利用度。总之，随着全球高尿酸血症患者的急剧增加以及人们对药物不良反应的担忧，降尿酸肽及其衍生产品将在功能性食品和食品补充剂市场上受到青睐。

第一作者

王焱鑫，女，宁波大学海洋学院渔业发展专业硕士研究生，主要从事海洋源降尿酸肽的作用机制解析，聚焦于降尿酸肽、肠道菌群及其代谢物和宿主尿酸代谢的互作模式和调控机制研究。研究成果已发表SCI论文2 篇，申请发明专利1 项。

通信作者

芦晨阳，宁波大学海洋学院副教授，农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室科研骨干，硕士生导师。2016年在上海交通大学获得博士学位；2019年在美国新泽西州立罗格斯大学食品学院Chi-tang Ho教授课题组进行为期半年的访学交流。主要研究方向：（1）海洋源大分子营养活性物质的功能挖掘、机制解析和应用推广；（2）肠道微生物介导的多酚类活性物质修饰和代谢及其生物学意义。先后主持国家自然科学基金面上项目、青年项目和国家重点研发计划子课题各1 项，省部级项目7 项，其他项目4 项；以第一作者/通信作者身份在Metabolic Engineering、Free Radical Biology & Medicine和Journal of Agricultural and Food Chemistry等期刊发表SCI论文18 篇，其中1区/2区论文14 篇，累计他引超220 次，为多个国际知名期刊审稿人；作为主要发明人授权发明专利3 件，参与申报发明专利20余件；入选中国海洋学会海洋中药专业委员会委员、宁波市优秀博士后；参与获得轻工业联合会科技进步二等奖和宁波市科技进步三等奖。

Food-derived bio-functional peptides for the management of hyperuricemia and associated mechanism

Yanxin Wanga,1, Mingxia Maa,1, Yumeng Huanga, Siqing Fana, Jie Pengc, Shiming Lic,d, Xiurong Sua,*, Yanbo Wangb,e,*, Chenyang Lua,e,*

a State Key Laboratory for Managing Biotic and Chemical Threats to the Quality and Safety of Agro-Products and School of Marine Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China

b School of Food and Health, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

c Department of Food Science, Rutgers University, New Brunswick, NJ 08901, USA

d College of Life Sciences, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, China

e Food Safety Key Laboratory of Zhejiang Province, School of Food Science and Biotechnology, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310018, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Hyperuricemia, a metabolic disorder related to uric acid metabolism dysregulation, has become a common metabolic disease worldwide, due to changes in lifestyle and dietary structure. In recent years, owing to their high activity and few adverse effects, food-derived active peptides used as functional foods against hyperuricemia have attracted increasing attention. This article aims to focus on the challenge associated with peptide-specific preparation methods development, functional components identification, action mechanism(s) clarification, and bioavailability improvement. The current review proposed recent advances in producing the food-derived peptides with high anti-hyperuricemia activity by protein source screening and matched enzymatic hydrolysis condition adjusting, increased the knowledge about strategies to search antihyperuricemia peptides with definite structure, and emphasized the necessity of combining computer-aided approaches and activity evaluations. In addition, novel action mechanism mediated by gut microbiota was discussed, providing different insights from classical mechanism. Moreover, considering that little attention was paid previously on the structure-activity relationships of anti-hyperuricemia peptides, we collected the sequences from published studies and make a preliminary summary about the structure-activity relationships, which in turn provided guides for enzymatic hydrolysis optimization and bioavailability improvement. Hopefully, this article could promote the development, application and commercialization of food-derived anti-hyperuricemia peptides in the future.

Reference:

WANG Y X, MA M X, HUANG Y M, et al. Food-derived bio-functional peptides for the management of hyperuricemia and associated mechanism[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(4): 1767-1786. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250149.

本文编译内容由作者提供

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

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