《Journal of Advanced Research》：Tetrapeptides derived from black bean enhance osteogenesis and alleviate ovariectomy-induced bone loss via activation of BMP-2/Smad signaling
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本研究針對骨質疏松癥治療中合成代謝藥物稀缺且存在安全性風險的問題，聚焦黑豆源四肽的骨生成促進作用。研究人員通過體外MC3T3-E1細胞實驗和卵巢切除(OVX)小鼠模型，發現KIGT、KGVG等六種含賴氨酸四肽能顯著促進成骨分化，其機制是通過與BMP-2蛋白特異性結合激活BMP-2/Smad信號通路。該研究為開發基于寡肽的骨質疏松治療新策略提供了理論依據，發表于《Journal of Advanced Research》具有重要意義。
隨著全球老齡化進程加速，骨質疏松癥已成為威脅老年人健康的"隱形殺手"，尤其對絕經后女性造成嚴重負擔。這種骨骼疾病以骨量減少和微結構惡化為特征，其根本病理在于破骨細胞骨吸收與成骨細胞骨形成之間的失衡。目前臨床主要采用抗骨吸收藥物和合成代謝藥物兩類治療策略，但現有合成代謝藥物如特立帕肽等存在給藥方式不便、使用時限嚴格及潛在副作用等局限性，這促使科研人員不斷從天然產物中尋找更安全有效的替代方案。
在《Journal of Advanced Research》最新發表的研究中，江南大學張燕等人將目光投向了黑豆這一營養豐富的植物蛋白源。黑豆蛋白富含賴氨酸、亮氨酸等對骨骼健康有益的氨基酸，其酶解產生的寡肽特別是四肽已顯示出成骨潛力，但具體作用機制尚不明確。為此，研究團隊系統探討了六種黑豆源四肽（KIGT、KGVG、KTGV、SIKL、KLGT和SLKL）的成骨活性及其分子機制。
研究采用多學科技術方法：通過細胞活力檢測和堿性磷酸酶(ALP)活性分析評估四肽對MC3T3-E1前成骨細胞增殖和分化的影響；利用蛋白質印跡(Western blot)和免疫熒光技術檢測成骨相關蛋白表達；運用分子對接模擬四肽與BMP-2的相互作用；采用卵巢切除(OVX)小鼠模型進行體內功效驗證；通過micro-CT掃描和骨生物力學測試分析骨微結構和力學性能。
黑豆源四肽刺激體外成骨分化研究結果表明，所有六種四肽均能顯著促進MC3T3-E1細胞的成骨分化，特別是在骨生成早期（第3天）效果最為明顯。在0.1μM的低濃度下即可觀察到明顯的成骨效應，且最佳作用濃度因肽序列而異。蛋白質水平分析顯示，四肽處理顯著上調了Runx2、OSX和Col1等成骨相關標志物的表達。
黑豆源四肽通過靶向BMP-2/Smad信號通路上調骨生成機制研究揭示，這些四肽通過直接與BMP-二聚體結合，激活下游Smad1/5磷酸化，進而調控成骨轉錄因子表達。分子對接分析表明，四肽中的賴氨酸殘基與BMP-2蛋白的Arg114和Gln64殘基形成鹽橋、電荷吸引和氫鍵等相互作用，這是其共享成骨機制的結構基礎。使用Noggin抑制BMP-2或siRNA敲低BMP-2表達均能逆轉四肽的成骨效應，證實了BMP-2/Smad信號通路的關鍵作用。
黑豆源四肽在體內誘導骨合成代謝效應研究顯示，經過10周的口服干預，KIGT、KGVG和黑豆水解寡肽(HP1，<1 kD)能顯著改善OVX小鼠的骨微結構，提高骨密度(BMD)、骨體積分數(BV/TV)和骨小梁數量(Tb.N)，同時增強骨生物力學強度。組織形態計量學分析表明，肽治療增加了成骨細胞數量，減少了破骨細胞活性，呈現出雙重的骨代謝調節作用。
討論部分深入分析了黑豆四肽的成骨機制及其應用前景。研究人員指出，含賴氨酸四肽通過特異性靶向BMP-2蛋白，激活經典的BMP-2/Smad信號通路，這一機制與多種天然產物的成骨作用模式相似。特別值得注意的是，黑豆水解寡肽混合物(HP1)表現出優于單一四肽的抗骨質疏松效果，提示多種寡肽的協同作用可能帶來更好的治療效果。
該研究的創新性在于首次系統闡明了黑豆源四肽通過BMP-2/Smad信號通路促進骨生成的具體分子機制，并證實了其在動物模型中的抗骨質疏松功效。根據體表面積折算，小鼠有效劑量對應人體日攝入量約為243-486mg（以60kg成人計），遠低于目前已批準使用的肽類健康食品劑量，具有良好的轉化前景。
綜上所述，這項研究不僅為黑豆肽作為功能性食品成分用于骨骼健康提供了科學依據，也為開發寡肽類骨質疏松治療藥物開辟了新途徑。未來研究可進一步探討這些肽段對腸道微生態和雌激素代謝的潛在影響，以及最優肽組合配方的確定，為推進臨床轉化奠定基礎。
