生命科學與營養學領域的重大發現——類饑餓素

在生命科學與食品營養的交叉領域，一類天然活性成分——類饑餓素，正逐漸走進人們的視野。

上海舒澤生物科技研究所的兩代科學家，歷經20余年的接力研究，專注于口服促內源性生長激素釋放的課題。研究發現，地球上的動物在饑餓狀態下，會激活一系列保守的同源基因表達和信號通路，以此應對能量短缺帶來的壓力。人類與酵母菌大約在10億年前擁有共同祖先，二者共享了約30%的基因。當面臨能量短缺時，人類和酵母菌會通過激活保守的信號通路和同源基因表達來抵御壓力，這些基因在漫長的演化過程中，功能始終保持著高度保守。

一、Snf1（酵母）與AMPK（人類）

以酵母的Snf1基因和人類的AMPK基因為例。在葡萄糖缺乏的情況下，酵母的Snf1基因會被激活，它能夠促進分解代謝，比如促使糖原分解、脂肪酸氧化，同時抑制合成代謝。而人類的AMPK基因，在能量不足，也就是ATP水平較低時，會通過感知AMP/ATP比例的升高而被激活。激活后的AMPK會促進能量生成，像推動脂肪酸氧化、自噬等過程，并且抑制能量消耗過程，例如抑制蛋白質合成。

從基因角度來看，Snf1是AMPK在酵母中的直系同源基因，它們都屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶，是同一蛋白家族的成員。

二、TOR（酵母）與mTOR（人類）

再看酵母的TOR基因和人類的mTOR基因。當營養充足時，酵母的TOR會被激活，進而促進細胞生長，其中就包括促進蛋白質合成。而在營養缺乏的情況下，TOR的活性受到抑制，此時會觸發自噬和應激響應機制。

人類的mTOR則通過整合或分泌生長因子、營養和能量信號，來調控細胞代謝。在能量缺乏時，mTOR的活性會降低，從而誘導自噬，并抑制合成代謝。

TOR（雷帕霉素靶蛋白，Target of Rapamycin）在酵母和哺乳動物中高度保守，mTOR（哺乳動物雷帕霉素靶蛋白，mammalian TOR）是其直系同源基因。

上海舒澤生物科技研究所的科研團隊，通過對上述酵母同源性基因表達的蛋白質進行分離和純化，然后再進一步酶水解發現了一類天然活性成分。這類成分具有與饑餓素（Ghrelin）類似的活性結構域，并且能夠激活生長激素促分泌素受體（GHS - R）。樓秀余教授將其命名為“類饑餓素”。

三、饑餓素與類饑餓素

1999年，人們發現了饑餓素，它是一種能夠激活GHS - R的內源性多肽激素。Ghrelin - GHS - R可以通過軸突末端刺激多種下丘腦肽能系統，其中一個重要作用就是促使腦垂體分泌生長激素。

類饑餓素（Ghrelin - like peptides）指的是一類與饑餓素（Ghrelin）在結構或功能上相似的肽類分子。它并非單一的化合物分子或多肽，而是酵母蛋白質經過特定氨基酸位點選擇性酶解后，用層析柱分離得到的由26 - 35個氨基酸殘基組成的復合多肽類物質。在這些肽類分子中，部分活性結構域具有激活GHS - R的作用，這類物質通常被稱為饑餓素類似物（Ghrelin analogs），簡稱“類饑餓素”。

饑餓素是單一結構分子，一般通過化學合成制備；類饑餓素則是活性肽類物質，通過酵母精細發酵和特定蛋白質的氨基酸位點經過酶水解工藝制備而成。

饑餓素主要由胃分泌，它能夠刺激食欲、促進食物攝入，在能量平衡和體重調節方面發揮著關鍵作用。類饑餓素具有與之類似的功能，可能是通過與饑餓素受體（GHSR，生長激素促分泌受體）結合來發揮作用的。

四、類饑餓素的特點

①結構相似性：類饑餓素在氨基酸序列或三維結構上與饑餓素相似。

②功能相似性：可能通過激活GHSR受體，刺激生長激素釋放、增加食欲或調節代謝。

③來源多樣性：類饑餓素存在于其他組織或生物體中，而不僅限于胃。

五、饑餓素的主要功能

①刺激食欲：饑餓素通過作用于下丘腦的食欲中樞，增加饑餓感。

②促進生長激素釋放：通過與GHSR結合，刺激垂體釋放生長激素。

③調節能量代謝：影響脂肪儲存、糖代謝和能量消耗。

④胃腸道功能：調節胃酸分泌和胃腸蠕動。

六、類饑餓素的研究意義

①肥胖與代謝疾病：研究類饑餓素可能為肥胖、糖尿病等代謝疾病提供新的治療靶點。

②神經科學：類饑餓素可能參與調節情緒、認知和行為。

③藥物開發：基于類饑餓素的藥物可能用于治療食欲障礙或代謝紊亂。

七、相關分子研究

①Obestatin：由饑餓素前體基因編碼的另一種肽，功能與饑餓素相反，可能抑制食欲。

②Motilin：結構與饑餓素相似，參與調節胃腸運動。

總的來說，類饑餓素作為一類與饑餓素功能或結構相似的分子，在食欲調節、能量代謝以及內分泌和神經功能等方面，發揮著重要作用，具備潛在的研究價值和臨床應用前景。

（作者：上海舒澤生物科技研究所所長樓秀余）