Натуральные пептиды: Всё, что нужно знать о пептидах вашего организма и природы

Натуральные пептиды — это короткие цепочки аминокислот, производимые живыми организмами: вашим собственным телом, животными, растениями и даже микроорганизмами. В отличие от синтетических пептидов, производимых в лабораториях методом твердофазного пептидного синтеза (ТФПС), натуральные пептиды являются результатом миллионов лет биологической эволюции.

Но что именно делает пептид «натуральным»? Различие заключается в его происхождении: натуральный пептид закодирован в ДНК организма и производится его клетками путём рибосомальной трансляции или высвобождается при ферментативном расщеплении пищевых белков. Синтетический пептид, напротив, химически собирается аминокислота за аминокислотой в лаборатории.

Это различие важно, поскольку оно влияет на трёхмерную структуру пептида, его посттрансляционные модификации, биодоступность и взаимодействие с организмом. Вы постоянно контактируете с натуральными пептидами: ваш организм их производит, вы потребляете их при каждом приёме пищи, и они играют фундаментальную роль практически во всех биологических процессах.

В этом руководстве мы рассмотрим основные натуральные пептиды: от тех, которые производит ваш организм, до тех, что находятся на вашей тарелке, включая пептиды, извлекаемые из растительного и морского мира.

Ваш организм — настоящая фабрика пептидов. Десятки эндогенных пептидов постоянно циркулируют в вашей крови, мозге и тканях, регулируя жизненно важные функции. Вот наиболее важные из них.

Глутатион: антиоксидантный трипептид

Глутатион (GSH) — это трипептид, состоящий из трёх аминокислот: глутамина, цистеина и глицина. Присутствуя практически в каждой клетке организма, он считается основным внутриклеточным антиоксидантом в человеческом организме. Его роль заключается в нейтрализации свободных радикалов, переработке витаминов C и E и участии в печёночной детоксикации (Forman et al., 2009).

С возрастом, при окислительном стрессе и некоторых патологиях уровень глутатиона снижается. Именно поэтому исследования сосредоточены на способах поддержания оптимального уровня этого натурального пептида.

Эндорфины: пептиды хорошего самочувствия

Эндорфины — это эндогенные опиоидные пептиды, производимые гипофизом и центральной нервной системой. Термин «эндорфин» происходит от слов «эндогенный» и «морфин», что отражает их способность связываться с теми же рецепторами, что и морфин. Бета-эндорфины, наиболее изученные, состоят из 31 аминокислоты.

Высвобождаясь во время физических упражнений (знаменитая «эйфория бегуна»), смеха, прослушивания музыки или социального контакта, эндорфины модулируют восприятие боли и обеспечивают чувство благополучия (Sprouse-Blum et al., 2010).

Окситоцин и вазопрессин: социальные нейропептиды

Окситоцин — это пептид из 9 аминокислот, производимый гипоталамусом. Часто называемый «гормоном любви», он играет ключевую роль в формировании привязанности, социального доверия, родах и грудном вскармливании. Вазопрессин (или антидиуретический гормон), структурно очень похожий, регулирует задержку воды и артериальное давление.

Эти два нейропептида прекрасно иллюстрируют, как крошечные цепочки аминокислот могут оказывать значительные физиологические эффекты.

Инсулин: квинтэссенция пептидного гормона

Инсулин — это пептид из 51 аминокислоты, производимый бета-клетками поджелудочной железы. Это основной регулятор уровня сахара в крови: он позволяет клеткам поглощать глюкозу из крови и преобразовывать её в энергию. Нарушение выработки или действия инсулина является причиной диабета.

Инсулин — важный исторический пример: его открытие в 1921 году Бантингом и Бестом произвело революцию в лечении диабета и проложило путь для всех современных пептидных исследований.

Дефензины и кателицидины: антимикробные пептиды

Ваша врождённая иммунная система производит антимикробные пептиды (АМП), включая дефензины и кателицидины (такие как человеческий LL-37). Эти небольшие пептиды, обычно длиной от 12 до 50 аминокислот, составляют первую линию защиты от бактерий, вирусов и грибков (Hancock & Sahl, 2006).

Они действуют преимущественно путём перфорации мембран патогенных микроорганизмов. Присутствуя в коже, слизистых оболочках, дыхательных путях и пищеварительном тракте, они необходимы для естественного иммунитета.

BPC (Body Protection Compound): желудочный пептид

BPC — это пептид, естественно присутствующий в желудочном соке человека. BPC-157, последовательность из 15 аминокислот, полученная из этого желудочного белка, исследуется на предмет потенциальных свойств защиты и восстановления тканей. Хотя исследования всё ещё преимущественно доклинические, этот пептид иллюстрирует, как организм производит защитные молекулы в пищеварительной системе.

Помимо собственной выработки, многие биоактивные натуральные пептиды поступают из животных источников. Они высвобождаются при переваривании пищевых белков или промышленно извлекаются для питания и косметики.

Коллагеновые пептиды

Коллаген — самый распространённый белок в животном мире. При гидролизе (расщеплении ферментами) он образует коллагеновые пептиды от 2 до 20 аминокислот, богатые глицином, пролином и гидроксипролином. Эти пептиды извлекаются из кожи, костей и соединительных тканей крупного рогатого скота, свиней или рыб.

Клинические исследования показывают, что коллагеновые пептиды могут способствовать увлажнению кожи, её эластичности и комфорту суставов при регулярном употреблении (Bolke et al., 2019). Это самый популярный сегмент натуральных пептидов в пищевых добавках.

Лактоферрин и пептиды, производные казеина

Грудное молоко и коровье молоко содержат белки, которые при переваривании высвобождают замечательные биоактивные пептиды. Лактоферрин, гликопротеин, генерирует пептиды с антимикробными и иммуномодулирующими свойствами. Казеинофосфопептиды (КФП), производные казеина, улучшают усвоение кальция и цинка.

Другие молочные пептиды, такие как лактотрипептиды IPP и VPP, исследуются на предмет их потенциальной роли в регуляции артериального давления (Cicero et al., 2011). Пептиды, присутствующие в повседневной пище, часто недооцениваются.

Морские пептиды

Морская среда является исключительным источником биоактивных пептидов. Морские пептиды извлекаются из рыбы (кожа, чешуя, кости), ракообразных, водорослей и моллюсков. Их структурное разнообразие огромно — результат адаптации к экстремальным условиям.

Рыбные пептиды, особенно полученные из морского коллагена, обладают хорошей биодоступностью благодаря низкой молекулярной массе. Пептиды, извлечённые из креветок, крабов и морских водорослей, исследуются на предмет их антиоксидантных свойств и применения в косметике (Cheung et al., 2015).

Растительный мир также производит удивительные пептиды, часто неизвестные широкой публике. Эти пептиды играют защитную роль для растений и обладают интересными свойствами для исследований.

Циклотиды: ультрастабильные растительные пептиды

Циклотиды — это циклические мини-белки из 28-37 аминокислот, обнаруженные в семействах растений, таких как фиалковые (Violaceae), мареновые (Rubiaceae, включая кофе) и тыквенные (Cucurbitaceae). Их кольцевая структура, стабилизированная тремя дисульфидными связями, образующими «циклический цистиновый узел», придаёт им замечательную устойчивость к нагреванию, ферментам и кислотным условиям (Craik et al., 2006).

Циклотиды изучаются как модели для разработки стабильных пероральных пептидных препаратов — серьёзная задача современной фармакологии.

Луназин: соевый пептид

Луназин — это пептид из 43 аминокислот, обнаруженный в соевых бобах, пшенице, ячмене и других злаках. Открытый в 1996 году, он является одним из наиболее изученных пищевых растительных пептидов. Исследования in vitro и на животных предполагают антиоксидантные и противовоспалительные свойства, хотя для подтверждения этих наблюдений у людей необходимы дополнительные клинические исследования.

Пептиды, производные рубиско

Рубиско (рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа) — самый распространённый фермент на Земле, присутствующий во всех зелёных растениях, где он фиксирует CO2 во время фотосинтеза. Ферментативный гидролиз рубиско производит биоактивные пептиды, которые исследуются на предмет их антиоксидантной и антигипертензивной активности.

Этот источник пептидов особенно интересен с точки зрения пищевой устойчивости, поскольку рубиско извлекается из обильных листьев и растительных побочных продуктов.

Понимание различий между натуральными и синтетическими пептидами необходимо для принятия обоснованных решений. Вот основные точки сравнения.

Метод производства

Натуральные пептиды производятся живыми клетками (рибосомальная трансляция мРНК) или высвобождаются путём ферментативного гидролиза белков. Синтетические пептиды производятся химически, чаще всего методом твердофазного синтеза (ТФПС), аминокислота за аминокислотой.

Посттрансляционные модификации

Натуральные пептиды часто подвергаются модификациям после синтеза: фосфорилирование, гликозилирование, амидирование, циклизация. Эти модификации влияют на их биологическую активность, стабильность и распознавание рецепторами. Синтетические пептиды могут воспроизводить некоторые из этих модификаций, но не все с одинаковой точностью.

Чистота и воспроизводимость

Синтетические пептиды предлагают преимущество контролируемой чистоты и воспроизводимости от партии к партии. Натуральные пептиды, извлечённые из биологических источников, могут содержать примеси или варьироваться по составу в зависимости от источника и процесса экстракции.

Биодоступность и безопасность

Натуральные пептиды из пищевых источников имеют долгую историю потребления человеком. Их биодоступность зависит от размера, последовательности и устойчивости к пищеварительным ферментам. Синтетические пептиды могут быть оптимизированы для улучшенной стабильности, но требуют строгих исследований безопасности.

Стоимость и доступность

Пищевые натуральные пептиды (коллаген, молочные белки) обычно более доступны и дешевле, чем синтетические пептиды исследовательского класса. Однако экстракция и очистка специфических натуральных пептидов может быть сложной и дорогостоящей.

Экстракция натуральных пептидов использует несколько методов, выбираемых в зависимости от источника и предполагаемого применения.

Ферментативный гидролиз

Наиболее распространённый метод предполагает использование протеолитических ферментов (пепсин, трипсин, алькалаза и др.) для расщепления белков на более короткие пептиды. Этот метод мягкий, селективный и позволяет получать специфические биоактивные пептиды. Это процесс, используемый для производства коллагеновых пептидов, сывороточных пептидов и большинства белковых гидролизатов.

Ферментация

Некоторые биоактивные пептиды производятся посредством микробной ферментации. Например, молочнокислые бактерии высвобождают биоактивные пептиды при производстве йогурта и сыра. Этот метод изучается для производства антигипертензивных пептидов из молочных белков.

Экстракция и очистка

После гидролиза пептиды обычно очищаются посредством ультрафильтрации (разделение по размеру), хроматографии или осаждения. Выбор метода зависит от требуемой чистоты и масштаба производства.

Применение натуральных пептидов

Натуральные пептиды находят применение во многих областях:

• Питание и пищевые добавки: коллагеновые пептиды, белковые гидролизаты, биоактивные молочные пептиды.
• Косметика: пептиды в косметике включают натуральные пептиды, такие как пептиды морского коллагена и шёлковые пептиды.
• Фармацевтические исследования: натуральные пептиды служат моделями для разработки новых пептидных препаратов.
• Пищевая промышленность: биоактивные пептиды включаются в функциональные продукты питания.

Ваш организм обладает замечательной способностью производить собственные пептиды. Вот основные способы оптимизации этой естественной выработки.

Питание: обеспечение строительных блоков

Пептиды состоят из аминокислот. Чтобы ваш организм эффективно их синтезировал, ему необходимо достаточное потребление качественного белка. Продукты, богатые серосодержащими аминокислотами (цистеин, метионин), поддерживают выработку глутатиона. Пептиды в пище также обеспечивают прямой источник биоактивных пептидов.

Физические упражнения

Физическая активность — один из самых мощных стимуляторов выработки эндогенных пептидов. Упражнения вызывают высвобождение эндорфинов, стимулируют выработку антимикробных пептидов в коже и слизистых оболочках и способствуют синтезу коллагена в сухожилиях и суставах.

Качественный сон

Во время глубокого сна ваш организм усиливает выработку многих пептидов, включая гормон роста (пептид из 191 аминокислоты) и глутатион. Недостаточный или фрагментированный сон нарушает эти процессы синтеза пептидов.

Управление стрессом

Хронический стресс увеличивает выработку кортизола в ущерб другим полезным пептидам, таким как окситоцин и эндорфины. Практики релаксации, медитация и позитивные социальные взаимодействия способствуют высвобождению этих нейропептидов.

Умеренное пребывание на солнце

Солнечный свет стимулирует выработку кателицидина LL-37 через синтез витамина D в коже. Этот антимикробный пептид играет важную роль в кожной иммунной защите. Умеренное и разумное пребывание на солнце может поддерживать эту выработку.