造骨牛奶蛋白及相关组分的研究进展

食品卫生安全是公共卫生领域的重大问题，目前我国在这一领域尚存在诸多薄弱环节。新的《食品安全法》将于2009年6月1日正式实施,这是我国加强食品安全的重要改革和进步。

本文对造骨牛奶蛋白(Osteoblasts milk protein,OMP)相关组分的研究信息进行综述，并对其安全性研究加以关注。

1造骨牛奶蛋白（OMP）

1.1 OMP的组成成分

对于OMP的主要组成成分，目前尚无统一的确切说法。杜明等[1]的文章中指出,造骨牛奶蛋白是一种微量存在于牛乳中的天然活性蛋白，在提高人体骨密度方面具有独特的效果。其主要成分包括血管生长因子、细胞生长因子、酪蛋白磷酸肽、维生素D3等营养物质。在初乳中含量相对较高，这种蛋白能激活人体中某种酶的活性，使机体骨骼更健康。OMP可直接作用于骨头，可以增加造骨细胞活力，从而使骨骼留住钙质，直接增加骨密度。

一项专利[2]中的表述是，OMP的规范名词为生长因子浓缩物（growth factor concentration，GFC），主要成分为类胰岛素成长因子(IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ)和转化生长因子(TGF-β1，TGF-β2)。

由于目前国家有关部门尚未授权任何组织或个人对OMP的组成成分进行检测，因此，尚无法确定OMP的主要组分。

1.2 OMP的安全性研究

OMP不属于我国批准使用的食品添加剂，也不属于申报新资源食品的范围，是未纳入我国现行食品卫生标准管理的食品原料。鉴于OMP仅是商品名称，欧美国家并没有其安全性研究的资料。

在全球最大的生物医学文献数据库PubMed中进行关键词为“growth factor concentration”(生长因子浓度)的检索，共有134条与之有关的论文摘要信息。若以关键词为“Osteoblasts Milk Protein”进行检索，则只是列出一些可能有关但不含该术语的论文。在国际癌症研究中心（IARC）的网站上，同样没有关于OMP的相关文献。该机构也未将OMP列为致癌物质。

2 乳铁蛋白与乳过氧化物酶

2.1 乳铁蛋白

乳铁蛋白（Lactoferrin，LF）是一种多功能的蛋白质，其多肽链由703个氨基酸残基组成。LF是一种铁结合性糖蛋白，一个分子有2个铁结合部位。LF在酸性条件下对热稳定，且稳定性随铁饱和度的增加而增加[3]。

乳铁蛋白具有广谱的抗细菌感染活性[4~6]，其抑菌谱包括革兰阳性菌、革兰阴性菌、好氧菌、厌氧菌和酵母菌。乳铁蛋白对多种病毒有抑制作用。有研究表明，乳铁蛋白能抑制铁诱导的脂质过氧化过程所产生的硫代巴比妥酸和丙二醛的生成，具有抗氧化作用。乳铁蛋白还可以调节巨噬细胞活性和刺激淋巴细胞合成，对免疫功能进行调节[7]。乳铁蛋白对消化道肿瘤，如结肠癌、胃癌、肝癌等具有化学预防作用，可抑制由此引发的肿瘤转移[8]。此外，乳铁蛋白也可调节胃肠道内铁的吸收。

活性LF（ALF）已经被美国FDA和美国农业部批准用于新鲜肉类的防腐辅助剂。在欧盟、日本和韩国，ALF也被允许使用。美国FDA 2009年2月最新公布的GARS(公认为安全的)列表中，牛源乳铁蛋白被认为是安全的[9]。新西兰食品安全署的目录上，乳铁蛋白被归类为营养粉末，可以作为奶制品的原料使用。

2.2 乳过氧化物酶

乳过氧化物酶（Lactoperoxidase，LPO）是牛乳中发现最早，数量最多的酶类之一，是以过氧化氢为供体的氧化还原酶类，分子量为80~100 ku。乳过氧化物酶和硫氰酸盐、过氧化氢共同组成乳过氧化物酶体系（LPS），是牛奶中超强有力的抗菌系统，可以增加原乳的保存期限。但是，这3种成分必须同时存在，缺少任何一种，LPS都不能发生抑菌作用。因过氧化氢在奶中含量甚微，需要从外源提供。新鲜挤出的牛乳中，天然含有LPS。

LPS具有广谱抗菌性，也可用于延长巴氏杀菌乳的保质期[10]。新西兰食品安全署的目录上，LPO同样被归类为营养粉末，可以作为奶制品的原料使用。

3 牛奶碱性蛋白（MBP）

牛奶碱性蛋白亦称乳碱性蛋白，是乳蛋白的碱性部分，为乳中的痕量成分，其最大的特点是可以抑制破骨细胞并可增殖成骨细胞[11]。MBP是由日本雪印乳业技术研究所发现的[12]。雪印公司在给美国FDA的申请书中清楚写明BMBPF（bovine milk basic protein fraction)的主要成分为乳铁蛋白和乳过氧化氢酶，此外，还含有半胱氨酸蛋白酶抑制因子 C（Cystatin C）、激肽原片段1-2（kininogen fragment 1-2）和HMG样蛋白（HMG-like protein）[13]。

体外细胞培养实验发现，MBP可显著减少骨吸收窝陷的数目[14]。动物实验显示,低剂量的MBP能促进大鼠骨基质形成[15]。健康成年男性实验结果表明,MBP可调节骨代谢，从而维持骨重建的平衡[16]。健康成年女性的研究结果表明，MBP可使骨密度增加，提高骨代谢[17]。

通过对MBP的单剂量口服毒性研究、4周重复剂量口服毒性研究、13周重复剂量口服毒性研究以及MBP的致畸研究发现，在临床上，MBP对任意剂量组的男性或女性的体重、食品消耗、尿液分析、血液分析、眼科、器官及组织病理学等情况没有造成影响。此外，MBP的诱导活性在用沙门菌作反向突变扫描检验中未被检出[12]。

目前，MBP已经被开发为功能性食品添加剂，广泛应用于干酪、脱脂牛奶、乳饮料、酸奶和冰淇淋等乳制品中[12]。

美国FDA根据2006年日本雪印牛奶公司的申请，在现有资料的基础上，目前对雪印公司认为BMBPF“一般认为是安全的”不加质疑。但是对于BMBPF是否属于FDA认证的GRAS，FDA未做出决定。同时，雪印公司负有确保该公司销售食物成分安全的责任。这一结果仅适用于2岁以上人群，依据现有资料，无法评价其对2岁以下婴幼儿的作用[13]。但是，在新西兰食品安全署的目录上，并没有MBP这一商品名称。

4 胰岛素样生长因子-Ⅰ（insulin-like growth factor-Ⅰ，IGF-Ⅰ）

4.1 IGFs的结构

胰岛素样生长因子（IGFs），也称类胰岛素样生长因子，是一类具有广泛生物学功能的细胞因子，也是胰岛素家族成员，由IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ两部分组成。其中，IGF-Ⅰ是含有70个氨基酸残基的单链蛋白，分子量是7.5 kD，结构中含有3个链内二硫键。人体的许多组织可以合成分泌IGFs，血液中的IGFs主要由肝脏生物学合成。IGF-Ⅰ基因定位于12q23，IGF-Ⅱ基因定位于11p15.5，它们在基因定位上与RAS相邻[18]，提示RAS原癌基因家族成员与IGF家族成员可能存在某种功能或进化上的关联性[19]。

4.2 牛奶中IGF-Ⅰ的来源

天然牛奶中也可含有IGF-Ⅰ。用巴氏消毒法（75℃，45 s）消毒后不能使牛奶中的IGF-Ⅰ变性，但在高温消毒（121℃，5 min）后即无法检测出IGF-Ⅰ的存在[20]。现代养牛场曾使用重组牛生长激素（rBGH）来增加产奶量，随后研究发现，经rBGH喂饲的奶牛牛乳中IGF-Ⅰ的含量升高，考虑到可能的风险，目前，在北美及欧洲rBGH已经通过立法禁止使用了[21]。

4.3 IGF-Ⅰ的生物学功能

IGF-Ⅰ主要调节机体出生后的生长发育，介导生长激素的促生长作用，促进肌肉和骨骼生长，脑发育及脏器生长，恢复体重。

IGF-Ⅰ能够促进成纤维细胞、平滑肌细胞、乳腺上皮细胞、成骨细胞等多种细胞的增殖，还可促进卵母细胞成熟，抑制卵泡凋亡。IGF-Ⅰ能促进胸苷进入DNA合成，促进成纤维细胞复制，是细胞从G1期向S期转变的必需因子。该功能被认为与癌症发生具有密切关系。IGF-Ⅰ可以通过与IGF-Ⅰ受体的作用，在肝细胞、肌肉细胞等多种细胞中促进氨基酸和葡萄糖的摄取及蛋白质合成；还可促进肌肉细胞摄取葡萄糖和氨基酸，使糖原合成增多，分解减少，降低血糖。此外，IGF-Ⅰ具有非选择性神经营养作用，能促进外周神经再生。

IGF-Ⅰ作为一种蛋白质，正常情况下会在胃肠道内被消化分解成氨基酸，然后才能被人体吸收利用。因此，IGF-Ⅰ口服之后不会产生生物有效性[22]。

4.4 IGF系统与肿瘤

在IARC专家组将来的评估优先等级目录中，IGF的优先等级被列为低。有体外研究实验结果表明，血液中IGF水平的升高可能会引起乳腺癌、结肠癌和前列腺癌[23]。4.4.1 IGF-Ⅰ的致癌及促癌性研究 对于恶性细胞而言，IGF-Ⅰ具有较强有丝分裂原性和抗凋亡活性。IGF-Ⅰ能通过肿瘤细胞自分泌或旁分泌方式产生，促进肿瘤细胞分化、生长。

现有动物实验资料多限于转基因动物。Digiovanni等[24]在转基因小鼠中观察到了特定表皮基底细胞IGF-Ⅰ表达导致的自发性肿瘤促进。应用肝特异性IGF-Ⅰ基因敲除（LD）鼠（该鼠血清中IGF-Ⅰ水平为正常对照鼠的25%）的研究中发现，LD鼠乳腺肿瘤生长潜伏期延长、发生延缓且较少转移[25]。利用DMBA致癌剂建立乳腺癌动物模型试验结果提示,IGF-Ⅰ水平决定了乳腺肿瘤发生的组织学类型[26]。另外，IGF-Ⅰ也参与恶性转化，可与雌孕激素在多水平层次协同诱发乳腺癌[27]。IGF-Ⅰ还可与IGF-Ⅰ受体和受体底物等调控下游信号系统，促进细胞增生及肿瘤细胞的侵袭和转移。人群研究方面，应用meta分析方法对现有流行病学研究资料的分析表明,IGF-Ⅰ水平的升高与乳腺癌发病率上升的关联仅见于绝经前女性[28]。现有研究不能证明IGF-Ⅰ和乳腺癌存在直接联系。前瞻性流行病学研究表明，血浆中IGF-Ⅰ水平与前列腺癌和结肠癌有关。

刘欣春等[29]的实验表明,IGF-Ⅰ对新生小鼠后肢肌分离培养得到骨骼肌源性干细胞有促增殖作用，且随IGF-Ⅰ浓度的增加而增加，并逐渐趋于饱和。

Fukuda等[30]研究发现，IGF-Ⅰ可通过诱导血管内皮生长因子基因转录，调控血管内皮生长因子在结直肠癌细胞上表达，促进肿瘤组织血管生成，从而导致肿瘤生成和转移。结直肠癌细胞被IGF-Ⅰ激活后,经常过度表达IGF-ⅠR,促进肿瘤细胞分裂增殖,促进细胞向恶性表型转化并产生抑制肿瘤细胞凋亡的作用。Wu等[31]研究发现，血清中IGF-Ⅰ的水平与结直肠癌的发生概率有关。血循环中IGF-Ⅰ水平的提高可增加肿瘤发生的易感性和促进肿瘤的过度生长。另外，IGF-Ⅰ受体激活p38及异位细胞核的β-catenin 磷酸化, 使E-cadherin复合体降解,可促进肿瘤细胞转移。

4.4.2 IGF-Ⅰ与肿瘤的诊断和治疗

从现有的研究结果看，IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR水平有可能作为临床上一个新的指标来预测高危人群,协助做出早期诊断，并通过改变这些指标的水平，来达到预防和治疗肿瘤的目的。但其可靠性和临床诊断价值尚不能完全肯定。IGF-ⅠR可作为肿瘤治疗中新的分子靶点，在恶性肿瘤治疗中具有重要的临床应用前景及价值。

血清中IGF-Ⅰ的变化可直接或间接地反映乳腺癌的恶性表型、内分泌微环境状态、乳腺癌恶性生物学行为和相互影响因素的综合状态, 是乳腺癌内分泌治疗或手术治疗监测的一种很理想和很有潜力的肿瘤分子生物学标志物。

4.5 IGF-Ⅰ的安全性研究

美国FDA认为牛奶中适量增加IGF-Ⅰ的浓度，不会造成食品安全方面的隐患[22]。

IGF-Ⅰ也可应用在临床疾病的诊断和治疗上。目前临床实验正在研究将IGF-Ⅰ作为生长障碍、糖尿病（1型、2型）、肌萎缩性脊髓侧索硬化、烧伤和肌强直性营养不良的评价指标。2005年，美国FDA正式批准IGF-Ⅰ用于严重IGF-Ⅰ缺乏患者的临床治疗。另外，IGF-Ⅰ的生理功能决定了IGF-Ⅰ也可用于骨质疏松症和心血管疾病的治疗，不过现阶段尚未用于临床治疗实践。

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(收稿日期：2009-03-18)