奶粉加工對(duì)其食用屬性的改變及細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的定量化評(píng)價(jià)

王茜茜，肖笑潔，王興亞，李 陽(yáng)，龐廣昌*

（天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134）

奶粉加工對(duì)其食用屬性的改變及細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的定量化評(píng)價(jià)

王茜茜，肖笑潔，王興亞，李 陽(yáng)，龐廣昌*

（天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134）

牛乳酪蛋白經(jīng)過(guò)胃蛋白酶控制酶解制備富含改善睡眠和抗疲勞生物活性肽酶解物作為添加劑，按優(yōu)化的配方制備成改善睡眠和抗疲勞的奶粉，通過(guò)健康志愿者食用該功能性配方奶粉和全脂奶粉（作為對(duì)照），檢測(cè)服用前、后血清中38 種細(xì)胞因子質(zhì)量濃度的變化。結(jié)果表明：全脂奶粉可顯著刺激TNF-α的表達(dá)水平；而功能性配方奶粉則對(duì)TNF-α、VEGF、G-CSF、IL-17、IL-1ra和IFN-γ的表達(dá)均有顯著下調(diào)作用。為了定量化評(píng)價(jià)這些作用，通過(guò)國(guó)際上權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)檢索查詢這些具有顯著性變化的細(xì)胞因子的分泌細(xì)胞和靶細(xì)胞，構(gòu)建食用該功能性配方奶粉和全脂奶粉后機(jī)體細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的變化網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)屬于有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)不僅可以直觀比較食用功能性配方奶粉和全脂奶粉前后細(xì)胞間的無(wú)線通訊變化層次和規(guī)律，還可以通過(guò)引入節(jié)點(diǎn)的出強(qiáng)度（S出）、入強(qiáng)度（S入）和總強(qiáng)度（S總）以及整體網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度（S網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)。其中食用全脂奶粉組網(wǎng)絡(luò)有15 個(gè)節(jié)點(diǎn)和108 條邊，并且S網(wǎng)絡(luò)= 34.2，表明全脂奶粉對(duì)機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)具有明顯的促進(jìn)作用；而食用功能性配方奶粉組的網(wǎng)絡(luò)共有23 個(gè)節(jié)點(diǎn)和304 條邊，并S網(wǎng)絡(luò)=-885.7，表明食用功能性奶粉主要發(fā)揮下調(diào)細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)活性、免疫和生理代謝水平的作用，并且這種抑制作用明顯比全脂奶粉的促進(jìn)作用更強(qiáng)。本研究可為食品的體內(nèi)功能性評(píng)價(jià)提供一個(gè)新的定量化評(píng)價(jià)方法。

功能性配方奶粉；細(xì)胞因子；細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)；有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)

多年以來(lái)，奶粉以其營(yíng)養(yǎng)均衡、高蛋白含量、具有多種功能等特點(diǎn)備受人們喜愛(ài)；而且，乳是特殊食品，是嬰幼兒和中老年滋補(bǔ)營(yíng)養(yǎng)、改善健康狀況的首選食品。但對(duì)于消化弱勢(shì)群體常常難以分解吸收攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如牛乳中的蛋白質(zhì)、乳糖等，從而引起腸胃消化不適、厭食、便秘等現(xiàn)象，也就是俗稱的“上火”。在奶粉中添加酪蛋白水解肽，不僅更容易被人體腸胃吸收，而且可以作為類似激素的調(diào)節(jié)物質(zhì)[1]，如免疫調(diào)節(jié)、阿片活性、抗菌、抗病毒及降血壓、降血脂等功能活性[2-6]，維護(hù)機(jī)體健康水平。

近年來(lái)通過(guò)酶解酪蛋白獲得了大量具有生物活性的短肽，通過(guò)添加這些水解肽作為功能性食品的研究也越來(lái)越多。但是，如何對(duì)這些功能性物質(zhì)和食品進(jìn)行功能性評(píng)價(jià)則成為亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。盡管已經(jīng)沿用醫(yī)藥的評(píng)價(jià)方法加以改良，建立了多種體內(nèi)、外功能性評(píng)價(jià)方法，但是大多數(shù)為體外實(shí)驗(yàn)，如細(xì)胞培養(yǎng)、抗氧化、抗菌、清除自由基實(shí)驗(yàn)等，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)則絕大多數(shù)是通過(guò)致病或病理實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。由于在設(shè)計(jì)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)往往涉及到受試物對(duì)各臟器的作用，例如護(hù)肝作用等，按傳統(tǒng)的藥效實(shí)驗(yàn)需要摘取相應(yīng)的器官或組織進(jìn)行測(cè)定，所以食品的功能評(píng)價(jià)幾乎很少是通過(guò)人類食用所做出的。龐廣昌等[7-8]首先提出了食品發(fā)揮生物功能的主要途徑是通過(guò)食品成分與胃腸黏膜系統(tǒng)的相互作用，被認(rèn)為這些相互作用通過(guò)改變機(jī)體內(nèi)部的細(xì)胞因子的分泌與靶細(xì)胞的作用發(fā)揮功能。郭麗等[9]通過(guò)3 種方式（口服、腹腔注射、耳靜脈注射）研究酪蛋白水解肽對(duì)家兔血清中IFN-γ、TNF-α、TGF-β、IL-1β、IL-1ra、IL-4、IL-6、IL-10和IL-12共9 種細(xì)胞因子的影響，結(jié)果表明酪蛋白水解肽的確可以通過(guò)腸黏膜系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)起著重要的調(diào)節(jié)作用。2010年，龐廣昌等[10]提出：在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)存在著一個(gè)由細(xì)胞因子的表達(dá)和分泌細(xì)胞（含趨化因子和激素）通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)與靶細(xì)胞形成的細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，并認(rèn)為，通過(guò)外周血采集和測(cè)定細(xì)胞因子的變化，可以建立該無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜生物功能的定量化描述，不必，也不應(yīng)該通過(guò)摘取器官或組織來(lái)進(jìn)行測(cè)定?；G君等[11]研究了3 種劑量的酪蛋白水解肽對(duì)細(xì)胞因子表達(dá)和分泌的影響，結(jié)果表明3 個(gè)劑量組有IL-1ra、IL-5、IL-7、IL-17、EGF、TNF-α、sCD40L、MIP-1β和GRO共9 種細(xì)胞因子的表達(dá)與分泌顯著性降低；并建立了通過(guò)這些細(xì)胞因子的分泌細(xì)胞和靶細(xì)胞之間的通訊網(wǎng)絡(luò)。從細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò)圖上可以看出酪蛋白水解肽具有下調(diào)免疫的作用。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)胃蛋白酶水解酪蛋白制備小分子活性肽并添加到全脂奶粉中制成具有改善睡眠和抗疲勞作用的功能性配方奶粉，以健康志愿者服用，采集外周血進(jìn)行38 種細(xì)胞因子的測(cè)定，通過(guò)對(duì)比食用該功能性配方奶粉和全脂奶粉的細(xì)胞因子變化，建立細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，由于該網(wǎng)絡(luò)屬于有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)應(yīng)用這種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)這兩種功能性食品復(fù)雜的體內(nèi)功能進(jìn)行了定量化評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂奶粉 天津貝爾乳業(yè)有限公司；β-酪蛋白天津海河乳業(yè)有限公司。

胃蛋白酶 美國(guó)Sigma公司；β-環(huán)糊精 西安宏昌藥業(yè)有限責(zé)任公司；Millipore Human Kit、Luminex鞘液美國(guó)Millipore公司；蔗糖為食品級(jí)；氫氧化鈉、鹽酸均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FA1104N型電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司；Sartorius pH計(jì) 德國(guó)賽多利斯（北京）有限公司；NF膜納濾試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng) 北京海得科膜分離技術(shù)有限公司；Scientz-50N真空冷凍干燥機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；3K15高速冷凍離心機(jī) 美國(guó)Sigma公司；-70 ℃超低溫冰箱 上海田楓實(shí)業(yè)公司；Luminex200液相芯片分析系統(tǒng)、ELX405洗板機(jī) 美國(guó)Millipore公司。

1.3 方法

1.3.1 富含酪蛋白水解肽的功能性配方奶粉的制備

用加熱后的0.1 mol/L NaOH溶液充分溶解β-酪蛋白（質(zhì)量濃度5 g/L），調(diào)節(jié)pH 2.5，T=43 ℃，8 333 U/g胃蛋白酶進(jìn)行2.5 h充分酶解，酶解結(jié)束后調(diào)節(jié)pH 7.0，T=80 ℃，保持5 min避免進(jìn)一步水解后，將酪蛋白水解液過(guò)濾后將酪蛋白質(zhì)量濃度稀釋至6 g/L，T=40 ℃，添加2.5 g/100 mL β-環(huán)糊精，攪拌30 min，經(jīng)過(guò)納濾進(jìn)行脫鹽處理，再經(jīng)真空干燥即得酪蛋白水解肽干粉，最后將制備的酪蛋白水解肽4.2%、β-環(huán)糊精17%及蔗糖1%的質(zhì)量比例添加到全脂奶粉中，陰涼干燥保存待測(cè)。

1.3.2 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)

1.3.2.1 招募受試志愿者

招募對(duì)象為天津商業(yè)大學(xué)健康大學(xué)生，隨機(jī)分為全脂奶粉與功能性配方奶粉2 組（每組10 人，男女各半），要求所有志愿者受試期間作息統(tǒng)一，食用指定的無(wú)功能配餐或受試材料，飲用指定純凈水，無(wú)劇烈運(yùn)動(dòng)，無(wú)劇烈心情波動(dòng)。

1.3.2.2 血清樣本采集及處理

在實(shí)驗(yàn)前有對(duì)照實(shí)驗(yàn)，第1天所有受試志愿者統(tǒng)一要求并準(zhǔn)時(shí)食用指定無(wú)功能配餐，午餐（12：00）后3 h抽取自身對(duì)照血樣4 mL[12-14]，4 ℃靜置4 h，3 200 r/min離心10 min分離血清，分裝，液氮速凍，-70 ℃保存待測(cè)；第2天正式實(shí)驗(yàn)，兩組志愿者與第1天作息、飲食時(shí)間相同，在無(wú)功能配餐基礎(chǔ)上，午餐分別加食全脂奶粉或添加酪蛋白的功能性配方奶粉（各25 g，熱水沖服），下午按時(shí)采取實(shí)驗(yàn)血樣，經(jīng)過(guò)相同處理方法，待測(cè)。

1.3.3 細(xì)胞因子質(zhì)量濃度水平測(cè)定

使用Millipore Human試劑盒，通過(guò)Luminex200液相芯片分析系統(tǒng)檢測(cè)EGF、Eotaxin、FGF-2、Flt-3L、Fractalkine、G-CSF、GM-CSF、GRO、IFN-α2、IFN-γ、IL-1α、IL-1β、IL-1ra、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-9、IL-10、IL-12（p40）、IL-12（p70）、IL-13、IL-15、IL-17、IP-10、MCP-1、MCP-3、MDC、MIP-1α、MIP-1β、sCD40L、TGF-α、TNF-α、TNF-β和VEGF，共38 種人體血清中細(xì)胞因子的質(zhì)量濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 16.0將對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)配對(duì)t檢驗(yàn)，選擇90%的置信區(qū)間，P＜0.1表示有顯著性差異，P＜0.05表示有較強(qiáng)顯著性差異，P＜0.01表示有極顯著性差異。并根據(jù)細(xì)胞因子質(zhì)量濃度水平的變化，按公式（1）計(jì)算細(xì)胞因子質(zhì)量濃度變化率εi。

式中：cij表示實(shí)驗(yàn)組第j個(gè)受試者的細(xì)胞因子i的質(zhì)量濃度；cij0表示對(duì)照組中每組第j個(gè)受試者的細(xì)胞因子i的質(zhì)量濃度。

1.5 細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò)圖的繪制及定量化描述

根據(jù)計(jì)算兩組所得的有顯著性變化的細(xì)胞因子質(zhì)量濃度水平，運(yùn)用Microsoft Visio 2007繪圖軟件繪制細(xì)胞間細(xì)胞因子通訊網(wǎng)絡(luò)圖，其中每種細(xì)胞因子的分泌細(xì)胞和靶細(xì)胞都可以從細(xì)胞因子數(shù)據(jù)庫(kù)（the Cytokines Online Pathfinder Encyclopedia，COPE，http://www. copewithcytokines.de/cope.cgi）中查得，據(jù)此總結(jié)前后有顯著性變化的細(xì)胞因子，并找出其分泌細(xì)胞及作用靶細(xì)胞，如表1所示，并且所有分泌細(xì)胞與靶細(xì)胞之間通訊的權(quán)重大小可根據(jù)公式（2）表示。

式中：Wst表示分泌細(xì)胞與靶細(xì)胞之間的通訊強(qiáng)度；si表示某種細(xì)胞能否分泌細(xì)胞因子i，如果其為細(xì)胞因子i的分泌細(xì)胞，則賦值為1，否則為0；ti表示某種細(xì)胞是否是細(xì)胞因子i的靶細(xì)胞，如果細(xì)胞因子i能激活其活性，則賦值為1，若能抑制其活性賦值為-1，若無(wú)作用則為0；m表示有顯著性變化的細(xì)胞因子個(gè)數(shù)。

據(jù)此繪制的細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò)圖中，細(xì)胞間的有向連線表示分泌細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞因子傳遞信號(hào)給靶細(xì)胞；連線的粗度表示傳遞信號(hào)的大小；實(shí)線表示對(duì)細(xì)胞的刺激作用，虛線表示抑制作用。根據(jù)以上方法構(gòu)建的細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)是以細(xì)胞為節(jié)點(diǎn)，細(xì)胞間傳遞的細(xì)胞因子信號(hào)為邊線。該網(wǎng)絡(luò)為有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)[15-17]，分泌細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的信號(hào)傳遞為方向，通訊強(qiáng)度為加權(quán)量。

表1 細(xì)胞間的相互作用Table1 Cell-cell interactions

為了更好地定量化描述網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)，引入強(qiáng)度的概念[18-19]：節(jié)點(diǎn)所有連接邊的權(quán)重和。由于有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有出邊和入邊，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有各自的出強(qiáng)度、入強(qiáng)度和總強(qiáng)度，分別記為S出、S入和S總，并且整體網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度為所有節(jié)點(diǎn)的連邊權(quán)重和S網(wǎng)絡(luò)。整體網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度是反映網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞間通訊能力的重要指標(biāo)；節(jié)點(diǎn)總強(qiáng)度表示每個(gè)細(xì)胞傳遞信號(hào)的能力，節(jié)點(diǎn)的出強(qiáng)度表示細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的能力，節(jié)點(diǎn)的入強(qiáng)度表示細(xì)胞接受細(xì)胞因子信號(hào)的能力。據(jù)此將可以細(xì)胞分為三大類，主要有表達(dá)和分泌該細(xì)胞因子的細(xì)胞（高出強(qiáng)度，低入強(qiáng)度），傳遞細(xì)胞（高出強(qiáng)度，高入強(qiáng)度）和靶細(xì)胞（低出強(qiáng)度，高入強(qiáng)度）。

2 結(jié)果與分析

2.1 食用全脂奶粉和功能性配方奶粉前后健康志愿者血清中有顯著性差異的細(xì)胞因子及質(zhì)量濃度變化率

表2 有顯著性差異的細(xì)胞因子及質(zhì)量濃度變化率Table2 Significantly changed cytokines and their concentration change raatteess

由表2可知，和對(duì)照相比，食用全脂奶粉后TNF-α的質(zhì)量濃度水平在外周血清中顯著性升高，其質(zhì)量濃度變化率為38%；食用功能性配方奶粉后TNF-α、VEGF、G-CSF、IL-17、IL-1ra和IFN-γ的表達(dá)水平與對(duì)照相比均顯著下降，其質(zhì)量濃度變化率依次為-75%、-35%、-44%、-67%、-22%和-21%，說(shuō)明酪蛋白水解肽的添加的確可以改變?nèi)谭鄣氖秤脤傩?，由炎癥細(xì)胞因子TNF-α質(zhì)量濃度升高引起的“熱性”屬性變成多種細(xì)胞因子質(zhì)量濃度降低共同造成的“涼性”屬性。該結(jié)果進(jìn)一步證明了機(jī)體內(nèi)存在以細(xì)胞因子為信號(hào)分子，分泌細(xì)胞因子的細(xì)胞和有該細(xì)胞因子受體的靶細(xì)胞之間的無(wú)線通訊系統(tǒng)。

2.2 細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)圖及定量化評(píng)價(jià)

由于上述每種細(xì)胞因子的功能極其復(fù)雜，在不同的條件下可以有許多不同甚至相矛盾的生理功能，為了直觀地反映出這些細(xì)胞因子在機(jī)體內(nèi)如何控制機(jī)體的代謝、內(nèi)分泌和生理活性，從而模擬了具有顯著性變化的這些細(xì)胞因子綜合作用的細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò)圖[20-23]，如圖1、2所示。

圖1 食用全脂奶粉對(duì)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的變化Fig.1 Effect of whole milk powder on intercellular wireless communication network

由圖1可知，食用全脂奶粉組網(wǎng)絡(luò)有15 個(gè)節(jié)點(diǎn)和108 條邊，網(wǎng)絡(luò)邊線明顯以實(shí)線為主，并且S網(wǎng)絡(luò)=34.2，表明全脂奶粉對(duì)機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)有明顯的促進(jìn)作用；并且機(jī)體食用全脂奶粉后所分泌的細(xì)胞因子的總體作用是：使B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)獲得性免疫和以巨噬細(xì)胞為主的先天免疫活性增強(qiáng)；同時(shí)刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞等神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的活性；并對(duì)脂肪細(xì)胞的活性起抑制作用，從而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，造成機(jī)體“上火”。

圖2 食用功能肽奶粉對(duì)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的變化Fig.2 Effect of functional milk powder on intercellular wireless communication network

由圖2可知，食用功能性配方奶粉組網(wǎng)絡(luò)共有23 個(gè)節(jié)點(diǎn)和304 條邊，網(wǎng)絡(luò)邊線明顯以虛線為主，并S網(wǎng)絡(luò)= -885.7，表明食用功能性奶粉主要發(fā)揮下調(diào)細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)活性、免疫和生理代謝水平的作用，并且這種抑制作用明顯比全脂奶粉的促進(jìn)作用更強(qiáng)，作用途徑更廣泛。食用添加酪蛋白水解肽的功能性配方奶粉后機(jī)體中形成的細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò)變化圖整體上與食用全脂奶粉相反：B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)獲得性免疫和以巨噬細(xì)胞為主的先天免疫活性顯著降低；并且抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的活性，有助于疲勞緩解等作用；同時(shí)增強(qiáng)脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞的活性，其中增加脂肪細(xì)胞活性則標(biāo)志著脂肪代謝途徑的增加，而對(duì)肝細(xì)胞活性的增強(qiáng)作用，可能增強(qiáng)肝細(xì)胞的排毒功能，從而避免過(guò)度的免疫，促進(jìn)機(jī)體健康。

圖3 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度Fig.3 Strength of the nodes in the networks

由圖3可知，食用全脂奶粉與功能性配方奶粉后每種細(xì)胞傳遞信號(hào)的強(qiáng)度大小可以明確相互比較。其中全脂奶粉組主要的分泌細(xì)胞有：?jiǎn)魏思?xì)胞、平滑肌細(xì)胞和NK細(xì)胞，并且對(duì)靶細(xì)胞都為強(qiáng)刺激作用；功能性奶粉組的主要分泌細(xì)胞有：平滑肌細(xì)胞、NK細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞、上皮細(xì)胞、胸腺細(xì)胞、支持細(xì)胞和肝細(xì)胞，前四種細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞為強(qiáng)抑制作用，后3 種對(duì)靶細(xì)胞為弱促進(jìn)作用。這些細(xì)胞可以通過(guò)腸黏膜免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等途徑，受到激素或其他信號(hào)分子的刺激，繼而指揮其他細(xì)胞作出應(yīng)答（效應(yīng)）。

全脂奶粉組主要的傳遞細(xì)胞有：成纖維細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，并且其細(xì)胞間均為強(qiáng)促進(jìn)作用；功能性奶粉組主要的傳遞細(xì)胞有：成纖維細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、卵泡細(xì)胞和黃體細(xì)胞，并且細(xì)胞間都為強(qiáng)抑制作用。其中嗜中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞為免疫細(xì)胞，傳遞細(xì)胞承擔(dān)著信號(hào)傳遞的作用，作為必不可少的中間傳遞細(xì)胞，將信號(hào)傳遞給靶細(xì)胞。

全脂奶粉組主要的靶細(xì)胞有：內(nèi)皮細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、破骨細(xì)胞、滑膜細(xì)胞、朗格爾漢斯細(xì)胞和脂肪細(xì)胞，并且除脂肪細(xì)胞外分泌細(xì)胞對(duì)其均為強(qiáng)刺激作用；功能性配方奶粉組主要的靶細(xì)胞有：B淋巴細(xì)胞、破骨細(xì)胞、朗格爾漢斯細(xì)胞、造血祖細(xì)胞和脂肪細(xì)胞，并且除脂肪細(xì)胞外分泌細(xì)胞對(duì)其均為強(qiáng)抑制作用。接受來(lái)自前兩類細(xì)胞的指揮，作為靶細(xì)胞發(fā)揮其生物功能。

3 結(jié) 論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到：全脂奶粉可顯著提高TNF-α的質(zhì)量濃度；功能性奶粉對(duì)TNF-α、VEGF、G-CSF、IL-17、IL-1ra和IFN-γ共6 種細(xì)胞因子質(zhì)量濃度有顯著抑制作用，根據(jù)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)繪制分泌細(xì)胞與靶細(xì)胞之間的通訊網(wǎng)絡(luò)圖，直觀地比較了全脂奶粉與功能性奶粉對(duì)血清中細(xì)胞因子的非線性網(wǎng)絡(luò)作用差異，在全脂奶粉中添加酶解牛乳酪蛋白所獲得的生物活性肽以后的確可以發(fā)揮下調(diào)機(jī)體炎癥和過(guò)頭的免疫應(yīng)答活性，降低機(jī)體的代謝活性，抵抗由于代謝失衡所造成的疲勞和失眠，避免過(guò)敏反應(yīng)、炎癥和自身免疫疾病的發(fā)生。

通過(guò)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的變化，比較了食用功能性配方奶粉和全脂奶粉后細(xì)胞間的通訊變化規(guī)律，其可能作用機(jī)制為：功能性配方奶粉攝入人體后進(jìn)入胃腸道，其功能性成分可通過(guò)與腸黏膜免疫系統(tǒng)的相互作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)與分泌，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)作用與靶細(xì)胞，改變機(jī)體內(nèi)細(xì)胞間的無(wú)線通訊狀態(tài)，發(fā)揮生理作用[24-27]；這些作用主要是：避免過(guò)頭的免疫應(yīng)答和炎癥，控制和緩解代謝網(wǎng)絡(luò)擾動(dòng)，降低免疫失衡引起的身體不適，如感冒、消化不良等。值得注意的是，肝細(xì)胞在表達(dá)和分泌細(xì)胞因子以及傳遞信息給其他靶細(xì)胞方面發(fā)揮了重要作用。這可能是因?yàn)樵谖改c系統(tǒng)和肝臟之間存在一個(gè)信號(hào)交流通路（通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)），食物和胃腸黏膜系統(tǒng)相互作用的信息可能通過(guò)各種信號(hào)分子如：細(xì)胞因子、趨化因子或激素傳遞給肝細(xì)胞，肝細(xì)胞再通過(guò)表達(dá)和分泌細(xì)胞因子指揮相應(yīng)的靶細(xì)胞作出進(jìn)一步的應(yīng)答；神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞）等都作為信息傳遞細(xì)胞，進(jìn)一步表明功能性奶粉對(duì)腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有顯著的緩解作用，這可能正是發(fā)揮抗疲勞和改善睡眠作用的重要機(jī)制；B淋巴細(xì)胞、朗格爾漢斯細(xì)胞等是作為細(xì)胞因子的靶細(xì)胞發(fā)揮其生理活性，表明功能性奶粉具有抑菌、免疫調(diào)節(jié)等作用。

因?yàn)槊庖叻烙到y(tǒng)是機(jī)體賴以生存的基礎(chǔ)，所以機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)和代謝優(yōu)先滿足免疫防御系統(tǒng)的需要。這就意味著只要不存在營(yíng)養(yǎng)缺陷，就能保證機(jī)體的免疫和防御系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是在營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩不斷蔓延的今天，多數(shù)人群，特別是肥胖、高血壓、高血脂等人群往往表現(xiàn)為不同程度的炎癥、過(guò)敏、自身免疫性疾病和代謝失調(diào)（如糖尿?。┑?，這些都是免疫過(guò)強(qiáng)、合成與分解代謝失衡所造成的。為了避免這些健康隱患，如何降低和避免過(guò)頭的免疫和代謝失衡已經(jīng)成為現(xiàn)在功能性食品研究的焦點(diǎn)。奶粉雖然可以提供豐富的營(yíng)養(yǎng)，但是其免疫激活作用也帶來(lái)很多弊端，特別是在營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩普遍存在的今天，如何改善其功能特性，應(yīng)該成為功能性乳制品研究的重點(diǎn)。同時(shí)細(xì)胞間無(wú)線通許網(wǎng)絡(luò)模型還有其非常重要的應(yīng)用價(jià)值，尤其對(duì)功能性食品的評(píng)價(jià)提供了一定的指導(dǎo)意義。功能性食品發(fā)揮功能是通過(guò)細(xì)胞間無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，是非線性的、體內(nèi)的、異常復(fù)雜的，至今并沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)、定量化評(píng)價(jià)方法，此網(wǎng)絡(luò)模型恰恰為解決這一難題提供了一種解決方案。

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Milk Powder Processing for Improved Edible Attributes and Quantitative Evaluation of Intercellular Wireless Communication Network

WANG Xi-xi, XIAO Xiao-jie, WANG Xing-ya, LI Yang, PANG Guang-chang*
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

An optimized formulation of milk powder containing the pepsin hydrolysate of milk casein rich in bioactive peptides with sleep-improving and anti-fatigue functions was developed. Human feeding trails of the functional milk formula and whole milk powder (as a control) were carried out on healthy volunteer subjects. Changes in the serum concentrations of 38 cytokines before and after consumption were examined. The results showed that whole milk significantly stimulated the expression levels of TNF-α, whereas the functional milk formula significantly reduced the expression levels of TNF-α, VEGF, G-CSF, IL-17, IL-1ra and IFN-γ. To quantitatively evaluate these effects, the international authoritative database was retrieved to query the cytokine-secreting cells and target cells to build intercellular wireless communication networks in response to the consumption of the functional milk formula and whole milk powder. Through the directed weighted networks, we could not only visually compare the changing levels and patterns of intercellular wireless communication before and after the consumption of the tested materials, but also could quantitatively evaluate these changes by the outstrength(Sout), the into-strength (Sin) and the total strength (Stotal) of the nodes, and overall network strength (Snetwork). The network from the consumption of whole milk powder had 15 nodes and 108 edges, with an Snetworkof 34.2, showing that whole milk plays a significant role in promoting the intercellular wireless communication network. The network from the functional milk formula had 23 nodes and 304 edges, with an Snetworkof -885.7, showing that the functional milk formula plays a major role in down-regulating the activity of intercellular communication network, the immune system, and the physiological and metabolic levels, and this inhibitory effect was significantly stronger than the promoting effect of whole milk. The mathematical network models can be used as a new method for the quantitative evaluation in vivo of functional foods.

functional milk formula; cytokines; intercellular wireless communication network; directed weighted network

R151.1

A

1002-6630（2014）21-0223-06

10.7506/spkx1002-6630-201421044

2014-05-11

天津市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（10ZCKFNC01800）

王茜茜（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樯锘钚晕镔|(zhì)的分離純化。E-mail：wxx24680@sina.com

*通信作者：龐廣昌（1956—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。E-mail：pgc@tjcu.edu.cn