新型胶原蛋白-Ca复合物的形成及吸收机理研究

人体钙营养不足引发的疾病越来越受到全球的关注。传统的小分子补钙制剂吸收性差，且过量补充有形成结石的风险。以蛋白质（多肽）为配体开发复合钙制剂对钙的释放和吸收具有缓释作用，弥补了小分子补钙制剂的缺点。研究表明，胶原蛋白可促进钙质的吸收，但天然的生物胶原结构不明晰、水溶性差，难以模拟体内（外）钙与胶原的互作及吸收机理。本项目拟以无毒、水溶性好的类人胶原蛋白（Human-like collagen，HLC）为配体，制备可食的HLC-Ca复合物，确定最优制备工艺条件，并对其载钙能力、稳定性等进行测定；利用多种光谱方法研究Ca对HLC结构及功能的影响，进而阐明Ca与HLC的互作方式及形成途径；并通过建立模型，分别在离体细胞水平及在体动物水平上研究HLC-Ca复合物的吸收规律及营养学评价。HLC-Ca形式的钙制剂不仅有补充机体胶原蛋白和钙质的双重功效，也可为将来新型补钙制剂的研发提供理论思路和方法。

人体钙营养不足引发的疾病越来越受到全球的关注。传统的小分子补钙制剂吸收性差，且过量补充有形成结石的风险。以蛋白质（多肽）为配体开发复合钙制剂对钙的释放和吸收具有缓释作用，弥补了小分子补钙制剂的缺点。本项目以无毒、水溶性好的类人胶原蛋白（Human-like collagen，HLC）为配体制备了HLC-Ca复合物。利用多种光谱方法和质谱技术研究了钙离子与HLC的相互作用；并通过建立模型，分别在离体细胞水平及在体动物水平上研究了HLC-Ca复合物的安全性和补钙活性。HLC-Ca形式的钙制剂不仅有补充机体胶原蛋白和钙质的双重功效，也可为将来新型补钙制剂的研发提供理论思路和方法。具体研究结果如下：    .1. 利用紫外光谱、荧光光谱、红外光谱及圆二色谱法技术研究了钙离子与HLC的相互作用，结果表明，生理条件下，钙离子的确可以与HLC结合形成HLC-Ca复合物，二者的互作是一个自发的（G  0）、放热的（H 0），熵减小（S 0）的过程，作用力主要为范德华力和氢键；并且钙离子的结合影响HLC三级结构微环境，但对其二级结构无影响。.2. 与超滤法相比，平衡透析法条件温和，制备的HLC-Ca复合物钙离子结合量大，每分子HLC大约可以结合10个钙离子；三种检测方法（AAS、ICP-MS和MALDI-TOF-MS）比较发现，ICP-MS对检测HLC-Ca复合物中钙离子更具优势；对不同钙盐对HLC结合钙离子的分析表明有机酸钙盐不适合作为钙离子的供体，而无机钙盐对钙离子与HLC结合影响不大；对HLC-Ca复合物结构表征发现，钙离子不仅能够维持HLC-Ca复合物的高级结构，而且可以增加HLC的稳定性。.3. 采用MTT检测和急性毒理学实验对HLC-Ca复合物的安全性评价，结果表明HLC-Ca复合物不仅对细胞无毒副作用，而且具有促进细胞增长的作用，可以作为一种潜在的功能性补钙产品进行研究。.4. 补钙功能实验表明，HLC-Ca复合物可以被Caco-2吸收，而且会伴随着钙离子进入细胞；相比无机钙（CaCl2）和有机酸钙（葡萄糖酸钙），HLC-Ca复合物对改善小鼠骨质疏松症更具优势，不仅三周内可使血清和骨骼中的钙质恢复到正常水平，而且能够显著增加骨骼密度及骨胶原水平。