DOI: https://doi.org/10.5851/kosfa.2024.e12
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38764509
تاريخ النشر: 2024-01-31
المؤلف: Bryna Rackerby وآخرون
الموضوع الرئيسي: المستقلبات الميكروبية في تكنولوجيا الغذاء
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على الخصائص الحيوية للبروتينات المصلية، مع التركيز بشكل خاص على الجليكومكروببتيد (GMP)، الذي يتم إطلاقه أثناء إنتاج الجبن. يُعترف بـ GMP لتأثيراته البريبايوتيك، حيث يعزز نمو البكتيريا المفيدة في الأمعاء مثل البيفيدوبكتيريوم وبكتيريا حمض اللاكتيك، بالإضافة إلى خصائصه المضادة للميكروبات. تم استخدام هذه الببتيد كمصدر للبروتين للأفراد الذين يعانون من الفينيل كيتونوريا ويُقترح أن يؤثر بشكل إيجابي على تركيبة الميكروبيوم المعوي، مما قد يساعد في علاج الاضطرابات المعوية المرتبطة بالخلل الميكروبي وزيادة الصحة العامة.
تشير الاستنتاجات المستخلصة إلى أن كل من بروتين المصل و GMP يظهران نشاطات حيوية كبيرة تتجاوز مجرد توفير الأحماض الأمينية، بما في ذلك التأثيرات البريبايوتيك والمضادة للميكروبات. في الدراسات الحيوانية، ارتبطت مكملات بروتين المصل بزيادة تنوع الميكروبات المعوية، وتعزيز نمو الأنواع الميكروبية المفيدة، وتقليل علامات الالتهاب. نظرًا لقدرة GMP على تعزيز نمو الميكروبات المفيدة، يُقترح كملحق غذائي بريبايوتيك واعد. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح تأثير بروتين المصل و GMP على الميكروبيوم البشري وآثار هذه التغييرات على الصحة الفسيولوجية العامة.
مقدمة
تستعرض المقدمة أهمية المصل، وهو منتج ثانوي من إنتاج الجبن، مستمد بشكل أساسي من حليب الأبقار، والذي يُعتبر شائعًا في صناعة الألبان. يتكون بروتين المصل من بروتينات متنوعة مثل β-lactoglobulin (~65%) و α-lactalbumin (~25%) وغيرها، ويستخدم في العديد من التطبيقات، بما في ذلك المكملات الغذائية لبناء العضلات وصيغ الأطفال. تشير الأبحاث إلى أن بروتين المصل لا يساعد فقط في استعادة العضلات للرياضيين (Daniel et al., 2017; Moore, 2019) ولكنه يلعب أيضًا دورًا في التخفيف من الساركوبينيا المرتبطة بالعمر (Liao et al., 2019; Yang et al., 2012).
بالإضافة إلى ذلك، تمتلك بروتينات المصل خصائص حيوية تساهم في صحة الجهاز الهضمي، وتظهر تأثيرات مضادة للميكروبات (Kareb and Aïder, 2019)، ويمكن أن تؤثر على الميكروبيوم المعوي والتمثيل الغذائي (Boscaini et al., 2020; Nilaweera et al., 2017). الجليكومكروببتيد (GMP)، وهو مكون مهم من بروتين المصل، يمثل حوالي 20% من كتلته ويُعرف بوظائفه البريبايوتيك، المضادة للميكروبات، والمناعية (Córdova-Dávalos et al., 2019; Laura et al., 2019). تؤكد المقدمة على الأدوار المتعددة لبروتين المصل ومكوناته في الصحة والتغذية.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير لبروتين المصل والجليكومكروببتيد (GMP) على الميكروبيوم المعوي، استنادًا بشكل أساسي إلى النتائج من نماذج حيوانية ودراسات في المختبر. لقد أظهرت مكملات بروتين المصل أنها تعزز البكتيريا المفيدة مثل البيفيدوبكتيريوم بينما تقلل من الأنواع المسببة للأمراض مثل البكتيرويدس والإشريكية القولونية. تشير الدراسات إلى أن بروتين المصل يغير التركيب الميكروبي بشكل إيجابي، مما يعزز الصحة الأيضية ويقلل الالتهاب. على سبيل المثال، أفاد Nilaweera et al. (2017) بانخفاض في Firmicutes و Actinobacteria، مع زيادة في Bacteroidetes، والتي ترتبط بإنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة المفيدة (SCFAs). من ناحية أخرى، قدمت الدراسات البشرية نتائج غير متسقة، حيث أظهرت بعض الدراسات عدم وجود تغييرات كبيرة في تنوع الميكروبيوم المعوي أو تركيبه بعد مكملات بروتين المصل، ربما بسبب التباين العالي في الميكروبيومات البشرية.
كما يُظهر GMP تأثيرات بريبايوتيك، حيث يعزز نمو الكائنات المفيدة بينما يثبط مسببات الأمراض. في دراسات مختلفة، ارتبط GMP بزيادة التنوع والسكان الميكروبي المفيد في نماذج حيوانية، على الرغم من أن تأثيرات مماثلة لم تُلاحظ باستمرار في البشر. على سبيل المثال، وجد Wernlund et al. (2020) عدم وجود تغييرات كبيرة في تركيب الميكروبيوم أو الأعراض المعوية في الأشخاص الأصحاء بعد مكملات GMP. تشير الورقة إلى أن التباين في الجينات البشرية والعوامل البيئية قد يساهم في هذه التناقضات. بشكل عام، بينما يظهر كل من بروتين المصل و GMP وعدًا كمكملات غذائية لتعزيز صحة الأمعاء، فإن مزيدًا من البحث ضروري لتوضيح تأثيراتها في السكان البشريين وتطبيقاتها العلاجية المحتملة.
DOI: https://doi.org/10.5851/kosfa.2024.e12
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38764509
Publication Date: 2024-01-31
Author(s): Bryna Rackerby et al.
Primary Topic: Microbial Metabolites in Food Biotechnology
Overview
The section provides an overview of the bioactive properties of whey proteins, particularly focusing on glycomacropeptide (GMP), which is released during cheese production. GMP is recognized for its prebiotic effects, promoting the growth of beneficial gut bacteria such as Bifidobacterium and lactic acid bacteria, as well as its antimicrobial properties. This peptide has been utilized as a protein source for individuals with phenylketonuria and is suggested to positively influence gut microbiome composition, potentially aiding in the treatment of dysbiosis-related gastrointestinal disorders and enhancing overall health.
The conclusions drawn indicate that both whey protein and GMP exhibit significant bioactivities beyond mere amino acid provision, including prebiotic and antimicrobial effects. In animal studies, whey protein supplementation has been associated with increased gut microbiota diversity, enhanced growth of beneficial microbial species, and reduced inflammation markers. Given GMP’s ability to foster beneficial microbial growth, it is proposed as a promising prebiotic dietary supplement. However, further research is necessary to elucidate the impact of whey protein and GMP on the human microbiome and the implications of these changes for overall physiological health.
Introduction
The introduction outlines the significance of whey, a byproduct of cheese production, primarily derived from bovine milk, which is prevalent in the dairy industry. Whey protein, comprising various proteins such as β-lactoglobulin (~65%), α-lactalbumin (~25%), and others, is utilized in numerous applications, including dietary supplements for muscle synthesis and infant formulas. Research indicates that whey protein not only aids in muscle recovery for athletes (Daniel et al., 2017; Moore, 2019) but also plays a role in mitigating age-related sarcopenia (Liao et al., 2019; Yang et al., 2012).
Additionally, whey proteins possess bioactive properties that contribute to gastrointestinal health, exhibit antimicrobial effects (Kareb and Aïder, 2019), and can influence the gut microbiome and metabolism (Boscaini et al., 2020; Nilaweera et al., 2017). Glycomacropeptide (GMP), a significant component of whey protein, accounts for approximately 20% of its mass and is known for its prebiotic, antimicrobial, and immunomodulatory functions (Córdova-Dávalos et al., 2019; Laura et al., 2019). The introduction emphasizes the multifaceted roles of whey protein and its components in health and nutrition.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant impact of whey protein and glycomacropeptide (GMP) on the gut microbiome, primarily based on findings from animal models and in vitro studies. Whey protein supplementation has been shown to promote beneficial bacteria such as Bifidobacterium while reducing pathogenic species like Bacteroides and Escherichia coli. Studies indicate that whey protein alters microbial composition favorably, enhancing metabolic health and reducing inflammation. For instance, Nilaweera et al. (2017) reported a decrease in Firmicutes and Actinobacteria, alongside an increase in Bacteroidetes, which are linked to the production of beneficial short-chain fatty acids (SCFAs). Conversely, human studies have yielded inconsistent results, with some showing no significant changes in gut microbiome diversity or composition following whey protein supplementation, possibly due to the high variability in human microbiomes.
GMP also demonstrates prebiotic effects, promoting the growth of beneficial organisms while inhibiting pathogens. In various studies, GMP has been associated with increased diversity and beneficial microbial populations in animal models, although similar effects have not been consistently observed in humans. For example, Wernlund et al. (2020) found no significant changes in microbiome composition or gastrointestinal symptoms in healthy human subjects after GMP supplementation. The paper suggests that the variability in human genetics and environmental factors may contribute to these discrepancies. Overall, while both whey protein and GMP show promise as dietary supplements for enhancing gut health, further research is essential to elucidate their effects in human populations and their potential therapeutic applications.