食品生物化学食品生物化学 (36).ppt

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1、结合新冠疫情谈食品生物化学学习重要性Published by AAAS2020年春，病毒肆虐.l全国乃至各国每天都将目光锁定住新冠状病毒疫情实时大数据报告.Ebola Virous（病毒）三大微生物细菌、真菌、病毒Fungal（真菌）Gut microbiota（肠道细菌）原核生物（单细胞）真核生物（单或多细胞）非细胞型微生物细胞结构细胞结构结构简单，病毒外壳拟核、DNA分子细胞核、染色体RNA或DNA1m10m10m100m100nm以内二分裂增殖出芽、孢子增殖只在宿主活细胞中进行冠状病毒的简介l冠状病毒属的病毒是具囊膜（envelope）、基因组为线性单股正链的RNA病毒，是自然界广泛存在

2、的一大类病毒。l冠状病毒直径约80120nm，基因组全长约27-32kb，是目前已知RNA病毒中基因组最大的病毒。l冠状病毒仅感染脊椎动物，如人、鼠、猪、猫、犬、狼等。l2019新型冠状病毒（2019-nCoV，引发COVID-19 3 ）是目前已知的第7种可以感染人的冠状病毒。其余6种分别是HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、SARS-CoV和MERS-CoV。呈球形或椭圆形，具有多形性。病毒有包膜，包膜上存在棘突，整个病毒像日冕，不同的冠状病毒的棘突有明显的差异。Published by AAAS2019年新型冠状病毒（2019-nCoV）中科院

3、武汉病毒所新型冠状病毒或来源于蝙蝠华南农业大学穿山甲为新冠病毒的潜在中间宿主 新冠病毒电镜图像病毒表面的凸起，看起来就像皇冠2019-nCoV的发现2020年1月2日2019新型冠状病毒全基因组的序列2019年12月30日收到武汉市不明原因肺炎样品2020年1月5日新型冠状病毒被成功分离2020年1月9日完成国家病毒资源库入库2020年1月11日发布了2019新型冠状病毒基因组序列信息2020年1月12日WHO正式命名“2019新型冠状病毒（2019-nCoV）”2019-nCoV的命名变化1月12日，世界卫生组织最初将新病毒临时命名为“2019-nCoV“2月11日，WHO将新型冠状病毒感染

4、引起的疾病正式命名为“COVID-19“，即2019年冠状病毒疾病的缩写。2月11日，国际病毒分类委员会（CSG）建议将2019-nCoV命名为“严重急性呼吸综合征冠状病毒2”，即“SARS-CoV-2”2月18日，多位中国专家联名在柳叶刀线上平台刊发文章，对新型冠状病毒命名提出了建议，呼吁将病毒命名为“HCoV-19“（“2019年人冠状病毒”）病毒名称（常用名）国际病毒分类委员会相关病毒专家们WHO疾病名称病毒分类名未完待续2019-nCoV结构2019-新冠状病毒的结构l冠”即囊膜上的棘突(刺突)l冠状病毒整体为球形lRNA为30kb序列l棘突蛋白（spikeprotein）是冠状病毒最

5、重要的表面蛋白，与病毒的传染能力密切相关，可引发免疫应答。Genomecompositionandphylogenetictreefor2019-nCoVCell Host&Microbe(2020),https:/doi.org/10.1016/j.chom.2020.02.0012019-新冠状病毒检测分析确诊利用实时荧光RT-PCR，显示2019-nCoV核酸阳性。新冠病毒检测流程l标本采集优选顺序为鼻咽拭子、口咽拭子、痰液、肺泡灌洗液、血液、粪便；l75%酒精喷采集管外后，放入标有“生物危险”密封袋，随时注意安全防护。l标本采集后应尽可能在2-4h内送到实验室。2-8，不超过72h。超

6、过72h，应干冰运输。l标本接收和处理要按相应的生物安全级别处理。l病毒灭活：56，45min。新冠病毒进入细胞的方式12病毒感染人体细胞全过程胞吞病毒通过表面刺突蛋白与细胞特异性受体血管紧张素转化酶2（ACE2）结合，经胞吞（实质是网格蛋白介导的内吞）在细胞内形成内体。病毒直接进入细胞膜上TMPRSS2受体(一种Ser.蛋白酶)结合，直接切除病毒表面S1蛋白，使病毒外壳与细胞膜偶联，将RNA注入细胞内。进入细胞复制（合成蛋白质、RNA）装配胞吐释放到细胞外2019-新冠状病毒致病机理-“劫持”细胞的ACE2蛋白病毒侵入：1.新冠病毒S蛋白与ACE2蛋白结合后，使ACE2蛋白活性降低；2.病毒

7、侵入后还可激活细胞表面ADAM17蛋白(整合素金属蛋白酶)，该蛋白可协助病毒切除ACE2蛋白，利于病毒释放。3.ACE2蛋白参与血管收缩素功能的调节。病毒侵入细胞后，血管收缩素功能紊乱，使肺出现纤维化，细胞凋亡速度加快。l武汉病毒研究所的科学家发现，新型冠状病毒和2003年的SARS病毒一样，也是通过识别ACE2蛋白进入人体细胞的，ACE2是“新冠病毒”侵入人体的关键（可参考SARS-CoV入侵细胞机理，左图）SARS-CoV结合ACE2受体入侵细胞示意图2019-新冠状病毒致病-过度激活免疫系统l新型冠状病毒是通过S蛋白与ACE2结合入侵肺部细胞；病毒进入人体后，主要通过激活免疫系统，通过细

8、胞因子、炎症因子等导致肺损伤，严重的导致“细胞因子风暴”引起病人死亡。免疫系统激活（过度）1.病毒感染巨噬细胞，能够迅速激活巨噬细胞，诱导巨噬细胞释放促炎因子；2.但当病毒在巨噬细胞内大量繁殖时，巨噬细胞的激活就格外强烈，能够释放超量的促炎因子，引发细胞因子风暴。细胞因子风暴示意图（病毒感染上皮细胞）2019-新冠状病毒可能的药物靶点阻止病毒内吞途径：敲除/阻断ACE2蛋白阻止膜融合途径：目前研究出EK1蛋白与HR1结合，阻遏膜融合与接受或释放有关的蛋白质结合，使病毒进出受阻抑制RNA合成与复制增强免疫西湖大学团队解析ACE2全长结构上面的蓝色和灰白色部分，是ACE2的两个结构PD（肽酶结构域

9、）和CLD（样域），但ACE2很难在体外稳定获得，常常是与肠道内的一个氨基酸转运蛋白B0AT1打包一同出现。对于后续疫苗和抗病毒药物的研发，无疑提供了重要的结构生物学数据支撑。食品生物化学之于2019-新冠状病毒l当前新型冠状病毒肺炎（简称新冠肺炎）流行，基础营养状况较差的老年人和慢病患者感染后病情更加危重，凸显营养治疗更加重要。l营养治疗是基础治疗手段，是新冠肺炎患者综合治疗措施的核心内容之一。关于防治新型冠状病毒肺炎的营养建议l在早期阶段推荐允许性低热卡方案，达到营养摄入量的60%80%，病情减轻后再逐步补充能量及营养素达到全量。l重症肺炎患者极易出现营养不良和肠屏障损伤。恺英,石汉平.关

10、于新型冠状病毒肺炎患者的医学营养治疗专家建议解读J.中华医学杂志,2020,100(00):E005-E005.DOI:10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2020.0005l专家建议对所有新冠肺炎患者要常规接受营养诊断，通过营养诊断，找出需要营养治疗的患者，实施精准营养治疗。l任何行之有效的营养诊断方法均可使用，包括主观整体评估(SGA)、全球营养不良领导倡议(GLIM)、体质指数（BMI）及理想体重等，重症患者推荐使用代谢车。遵循3个优先的原则：l饮食优先、口服途径优先，肠内营养优先。l营养不良患者首先选择膳食及营养教育l膳食不足时，才选择人工营养（肠内营养、肠外营养

11、）；营养治疗途径首先选择口服如ONS，口服不足时，才选择管饲或静脉营养；l人工营养方法首先选择肠内营养，肠内营养不足时，才选择肠外营养。l当下一阶梯不能满足60%目标需要量35h时，应该晋级选择上一阶梯。OralNutritionalSupplements(ONS)Supplementalparenteralnutrition(SPN)TotalParenteralNutrition(TPN)TotalParenteralNutrition(TPN)l新冠肺炎患者的共同特征是发热与炎症。l体温每升高1oC，人体能量消耗增加10%l体温越高，能量消耗越大，能量需求也越多。l新冠肺炎患者的能量需求

12、高于正常人。l能量负平衡（负债）与感染性并发症密切相关。l累计能量负债33494kJ，患者可能出现并发症。l累计能量负债超过41868kJ时，患者可能出现死亡。l维持新冠肺炎患者的能量平衡至关重要。l病情越重、创伤越大，能量消耗越多，蛋白质丢失越多，两者相比，蛋白质需求更高。l单纯能量达标，不能降低死亡率，能量与蛋白质双达标，才能降低死亡率。l新冠肺炎患者尤其是重症患者，由于炎症介质如白细胞介素（IL）-1、IL-6、肿瘤坏死因子（TNF）-等的作用，分解代谢更加严重，肌肉丢失更加显著，提高蛋白质供给是营养治疗的重中之重。l肺炎通过破坏ilvC基因抑制体内BCAA合成，补充支链氨基酸(BCAA

13、)，提高其比例到35%，不仅仅可以显著抑制肌肉分解，还可以改善胰岛素抵抗，增强干扰素疗效。l每天补充3g-羟基-甲基丁酸钙（HMB）可以显著增加肌肉合成，抑制肌肉分解。-羟基-甲基丁酸钙（HMB）支链氨基酸(BCAA)-Hydroxy-methylbutyricacid，HMBl新冠肺炎患者如果使用肠外营养，其中常规包含脂肪乳剂。l由于炎症作用，左旋肉碱的合成和活性减弱，长链脂肪酸进入线粒体困难，补充外源性左旋肉碱、优先使用中长链脂肪酸，可以提高脂肪酸的氧化利用，改善其他药物的毒副作用。l重症患者使用N-3脂肪酸后死亡风险更低、感染更少、住院时间更短。lN-9脂肪酸具有免疫中性作用，对血流动力

14、学及内皮细胞功能干扰更小，长期使用对免疫功能及肝脏功能抑制更少。3脂肪酸（Omega-3fattyacids）又称n3脂肪酸l在炎症介质如IL-1、IL-6、TNF等作用下，胰高血糖素水平升高，肝脏乳酸糖异生增加；炎症介质抑制了丙酮酸脱氢酶的活性，使葡萄糖去路被阻断；综合结果使血糖升高、葡萄糖利用障碍；l降低非蛋白能量中的葡萄糖供能比例，可改善胰岛素抵抗，可以减少CO2产量，更加有利于呼吸功能不全、糖尿病及其他慢性代谢性疾病患者；l降低非蛋白热卡/氮比为（100150）/1，将蛋白质在全部能量中的供能比例由平时的15%提高到25%30%。提高优质蛋白质的供给，如乳清蛋白及其它动物蛋白，使其比例

15、达到50%，更有益于预防肌肉减少，增强呼吸肌力量、促进咳嗽排痰。优质蛋白质及肽类营养物质利用食品生物化学知识l功能性肽主要通过分解食源性蛋白质而获得；l功能性肽的制备以发酵和酶解两种方式为主。l酶解可分为单酶酶解和复合酶酶解。单酶酶解常用到的酶有碱性蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等。l复合酶对蛋白进行作用时，由于各种酶具有不同的切位点，可以进行互补切割，从而有可能生成更丰富的功能性肽。动物蛋白和植物蛋白源l研究发现，胸腺肽（胸腺五肽、胸腺肽1）可通过增强免疫力抵抗病毒。增强机体免疫力利用食品生物化学知识胸腺五肽(TP-5)胸腺肽1(T1)胸腺肽1是由Goldstein等1997年从小牛胸腺素V组

16、分中分离得到的单一多肽。由28个氨基酸残组成的酸性多肽，分子量3108。胸腺肽1是人体内源性物质，与体内胸腺肽1结构及活性完全一致。胸腺五肽由精氨酸、赖氨酸、天门冬氨酸、缬氨酸、酪氨酸五种氨基酸组成，分子量679.77。胸腺五肽非人内源性物质，是胸腺生成素的一部分，胸腺生成素是49肽，胸腺五肽与胸腺生成素具有相同的生理功能。28个氨基酸组成，3108 Da胸腺五肽和T1肽分子结构Arg-Lys-Asp-Val-Tyr5个氨基酸组成，679.76 DaT1T细胞NK细胞CD8+CD4+Th1cells病毒/肿瘤感染的细胞killkillIL-2,INF-直接抗病毒/肿瘤作用u增强MHC-I类抗原表达u直接抑制病毒复制u增强谷胱甘肽水平直接作用u促进T细胞的增生和分化u促进细胞因子的表达间接作用T1（胸腺五肽）具有直接抗病毒功能及间接增强免疫力的功能Food2019-nCov