201908041733乳源PRP預防失智症的研發歷程

 乳品預防失智症的實證

許多研究報告顯示,常食乳品可降低老人失智症的風險(Camfield et al,. 2011)。台灣國民健康局的資料分析,發現每周攝取乳品3次者,認知惡化風險顯著減少。其統計差異(P=0.044P值愈小差異愈大)甚至比每周攝取蔬果5次者(P=0.048)還顯著(陳正美 2013)

攝取蔬果有利認知,可以用減少氧化發炎來解釋(詳見第8)。攝取乳品卻找不到既有的學理來解釋。

另外,還有從初乳所萃取的Colostrinin(請見第10章之9),已在臨床第二期試驗。業者會投資幾億美金從事藥物核准的臨床試驗,表示有相當程度的實驗證據能防治阿茲海默症。研究顯示分娩六小時後的乳汁,Colostrinin的含量就急遽減少。一般鮮乳是不含Colostrinin的。但是否隱藏在那裡?

從流行病學的角度,以有效食材的經驗法則,再來倒推探討其有效成分與作用機制,會是成功機率較大的方法。這也是現代研究中草藥有效成分常用的方法。

由這麼多報告顯示,乳品必定含有什麼獨特的成分,對改善認知有幫助。

 

邏輯思考與推理

尋找乳中預防失智症的成分,先從宏觀來思考。如果是維他命或礦物質,那吃顆綜合維他命丸更有效。

如果是乳糖,它們分解成葡萄糖和半乳糖後進入血液,沒什麼特別的功用。

乳脂含有高量的中低鏈脂肪酸,可產生酮體供腦部能量。但功不及Aβ,而且乳脂被排除在很多乳品之外。

生長因子、乳鐵素、蛋白質上連結的寡醣等,雖對腸道健康有利,影響也不及腦部。

剩下乳清蛋白和酪蛋白。不過蛋白質經過胃腸的消化分解,都變成胺基酸吸收。各種食物的胺基酸組成雖有差別,混在一餐裡差別就不大,沒道理會影響認知。

 

疏水性小胜肽

且慢!疏水性的胜肽可以大到十幾個胺基酸,還能被口腔的舌下和兩頰以及小腸上皮細胞或M細胞(microfold cell,微褶皺細胞)吸收。而酪蛋白含有許多獨特的疏水性胺基酸序列。前述RAGE抑制劑都是疏水性分子,而Aβ也是疏水性聚集。再加Colostrinin也是屬於疏水性胜肽。

所以初步推論是,酪蛋白中某些疏水性胺基酸序列可能是預防失智症的成分。

 

獨特的脯胺酸序列Pro-X-X-Pro

酪蛋白主要有α、β、和κ三種。觀察它們的胺基酸序列,雖然有不少連續的疏水性胺基酸,但中間常穿插極性胺基酸,不容易和RAGE有強的疏水性結合。倒是它們含有許多脯胺酸(Proline, Pro)。而Colostrinin也含有約20%的脯胺酸。

脯胺酸的結構在20種胺基酸裡是比較特殊的,它的α-胺基(-NH2)與自身的 δ-C形成共價鍵,無法如α螺旋形成分子內氫鍵,故稱為α螺旋的破壞者。其游離出來的羰基(-C=O)則能夠去與其它分子形成分子間的氫鍵。

含有許多脯胺酸的胜肽(proline-rich peptide,PRP),其二級結構主要為polyproline II helix,會形成三角錐狀的左手螺旋,長度為α螺旋的2.1倍,延展性好,與其他分子的接觸面積較多,容易與其他分子結合(Rath et al., 2005)。

膠原蛋白是富脯胺酸胜肽的例子之一,因此膠原蛋白很容易三條分子繞在一起。不過膠原蛋白含有許多糖基和羥基,親水性很好,因此不會與RAGE結合。

脯胺酸是疏水性胺基酸。當兩個脯胺酸相隔二或三個胺基酸(Pro-X-X-Pro或Pro-X-X-X-Pro)時,它們位在三角錐的同一平面(如圖),穿插的極性胺基酸就可位在外面,不影響疏水性結合,反而可干擾別的疏水性分子來結合。同平面上如再補以一些疏水性胺基酸,與RAGE或Aβ的疏水性結合會更強。

 PXXP模型.jpg - 失智症

 

再者,RAGE的V區正電區與疏水區交界處有Pro42-Lys-Lys-Pro-Pro 16,V區與C1區交界處也有Pro215(Pro-Gly-Leu-Pro215)參與疏水性結合13。如果有Pro-X-X-Pro/Pro-X-X-X-Pro的胜肽與之結合,或與疏水區結點,都可能干擾RAGE與Aβ的結合。

故進一步推論:酪蛋白或乳汁中可能含有Pro-X-X-Pro或Pro-X-X-X-Pro的疏水性胺基酸序列,能跟RAGE或Aβ結合。

我們從蛋白質資料庫調出乳汁中各種蛋白質的胺基序列,一一搜尋Pro-X-X-Pro或Pro-X-X-X-Pro序列。發現β酪蛋白含11個為最多, αs1酪蛋白有2個,κ酪蛋白有1個, IgA抗體輕鏈有2個,乳鐵素有1個, β乳球蛋白和α乳白蛋白等則沒有。

 

乳源PRP能與RAGEAβ結合

進一步要證實是否含Pro-X-X-Pro或Pro-X-X-X-Pro的序列(乳源PRP),真的能與RAGE或Aβ結合?

我們找了β酪蛋白的數段序列委請廠商合成,購買RAGE和Aβ的抗體,用酵素免疫分析法偵測是否這些合成的胜肽能與RAGE或Aβ結合。

興奮的發現,確實會結合。而且某些序列結合較強,某些則較弱。

 

乳源PRP的製造

要分離這些含Pro-X-X-Pro/Pro-X-X-X-Pro的特定胜肽,沒有固定的分子大小,無法用各種色層分析的方法來純化。我們選擇與RAGE或Aβ結合較強的合成胜肽,連結到載體,免疫小鼠,與瘤細胞融合,選製造單源抗體。再將這些單源抗體連接到樹酯,製造親和性管柱。如此則能分離特定的胜肽。

另一方面,要取得這些特定序列的胜肽,須要分解β酪蛋白。然而,乳中的酪蛋白由上萬個分子聚集呈直徑約140nm的酪蛋白膠粒(如圖11-8),外層包覆κ-酪蛋白,內層由αs1-酪蛋白、β酪蛋白、鈣磷奈米小粒組成(Holt et al., 2013)。光線透不過去被彈回來,所以乳汁看起來都呈白色。

 酪蛋白膠粒的兩種分子模式.jpg - 失智症

 

如何均勻的分解這巨大的酪蛋白膠粒,以避免膠粒外層過度分解成胺基酸,而內層則尚未分解?我們用掃流式膜過濾,將分解夠小的分子濾出,太大的分子則流回去繼續分解,解決了這問題。

Pro-X-X-Pro/Pro-X-X-X-Pro序列主要存在於β酪蛋白,而羊乳β酪蛋白佔51%,牛乳則佔34%。故我們選擇β酪蛋白較多的羊乳,經過上述酵素的分解,單源抗體親和性管柱的分離,純化乳源PRP (如圖)。

乳源PRP純化流程-1.jpg - 失智症

 

再用酵素免疫分析偵測,證實乳源PRP能與RAGE或Aβ結合,並能抑制Aβ與RAGE的結合。如圖所示,Aβ+PRP (上圖右)或RAGE+PRP (下圖右)的呈色,都較沒加PRP(上下圖左)的呈色淡,表示結合較少。

乳源PRP能抑制Aβ與RAGE結合.jpg - 失智症

 

 

 

乳源PRP能與RAGE結合,理論上也應可抑制高血糖產生的氧化AGE(進階糖化產物),經由血腦屏障的RAGE進入腦部,危害腦神經,因而減少高血糖的失智風險。

 

乳源PRP促進神經突觸生長

進一步研究顯示,乳源PRP能促進小鼠海馬迴神經元的突觸生長,也能促進正常小鼠的空間學習(陳,2017碩士論文)

乳源PRP增加神經突-1.jpg - 失智症

 

 

乳源PRP配合運動或銀杏

腦部Aβ過多而聚集,是阿茲海默症的病因。運動或銀杏葉萃取物能增加腦血流,因而增加腦部Aβ的排出。然而這些Aβ在血液遶一圈,以及血小板等製造的Aβ,會與血腦屏障的RAGE結合而再進入腦部。乳源PRP能抑制RAGE與Aβ結合,故可減少Aβ進入腦部。因此,乳源PRP與運動或銀杏配合,是減少腦部Aβ的最佳方法。

 

如何增加乳品防失智的效果

回到本文的開頭,每周攝取乳品3次者,認知惡化風險顯著減少。每周3次,表示不必每天都吃,隔天就可以。可能乳源PRP是阻擋Aβ經由RAGE進入腦部。好像防守山海關,一夫當關,萬夫莫敵。直到它被酵素分解掉。

另外,其統計差異為P=0.044。為什麼不是0.01或更低?表示雖然是有功效,對某些人還是無效的。

合理的解釋,除了阿茲海默症的其他病因外,乳品酪蛋白要在腸道適當的分解出PRP小胜肽,才能被吸收。不過很快又被進一步分解成無效的胺基酸。能進入到血液的機率不大。

 

最好是吃時就已經分解成乳源PRP如此,可以在口腔兩頰或舌下吸收,進到小腸還可以進一步吸收。大大增加乳源PRP的吸收機會。

 

經過酵素分解的產品,如醱酵的(羊乳) cheese,含有較多的小胜肽。優酪乳只經短暫的醱酵,細菌優先利用醣類,因此酪蛋白很少被分解。買回的優酪乳未拆封前,可以放在室溫四、五小時,讓細菌進一步分解,再放冰箱。如此,增加酪蛋白分解的機率,會含較多的乳源PRP。

如果能找到廠商合作,將乳源PRP製成錠劑,當然效果最好。

總結,乳源PRP可以阻擋Aβ進入腦部,而減少失智的風險。其為疏水性小胜肽,吸收路徑主要為口腔舌下或兩頰;次要是小腸。因此食用上述產品時,盡量在口腔停留久一點。另外,隔天吃就可以,最好空腹時服用,減少在胃停留時被胃蛋白酶分解。

 

摘自「失智症-阿茲海默症的病因與預防」,吳輔祐著。漢珍數位圖書公司出版。

失智書封面-1.jpg - 失智症

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老人失智症的預防(5-0)--策略思考

老人失智症的預防(5-1)--血糖血壓

老人失智症的防(5-2)--氧化發炎

老人失智症的預防(5-3)--增加腦本

老人失智症的預防(5-4)--促進Aβ排出

老人失智症的預防(5-5)--減少Aβ進入

老人失智症的預防--摘要

 

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以生理、生化、分子生物學解釋阿茲海默症塑身養生的學理與經驗

失智症-阿茲海默症的病因與預防」--2016年2月出版

肥胖與塑身生理學」---塑身兼養生的教科書
名列國家圖書館:臺灣出版TOP1-2009代表性圖書主題書展

 

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