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Péptidos y proteínas de la leche con propiedades funcionales. (Bioactive milk peptidos and proteins)

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Resumen
La fracción proteica de la leche contiene un gran número de compuestos biológicamente activos. Además de las proteínas de la leche, caseínas y proteínas del suero lácteo, existen también pequeñas cantidades de otras proteínas y péptidos. Estos péptidos, que son inactivos dentro de la secuencia de la proteína nativa, pueden ser liberados por hidrólisis enzimática, por ejemplo, durante la digestión gastrointestinal o durante el procesado del alimento. Estos péptidos bioactivos procedentes de proteínas lácteas presentan una actividad moduladora de numerosos procesos metabólicos del organismo. Asimismo, las proteínas del suero lácteo representan una mezcla variada de proteínas secretadas, tales como á-lactoalbúmina, â-lactoglobulina, lactoferrina, lactoperoxidasa, inmunoglobulinas, glicomacropéptido y una gran cantidad de factores de crecimiento. Estas proteínas tienen una serie de efectos biológicos, que van desde un efecto anticancerígenos hasta efectos en la función digestiva.
Abstract
Milk protein fraction contains many biologically active compounds. Besides milk proteins, caseins, and milk whey proteins, it also contains low amounts of other proteins and peptides. These peptides, which are inactive within the sequence of the native protein, can be released by enzymatic hydrolysis, for example during gastrointestinal digestion, or during food processing. These bioactive peptides from milk proteins are potential modulators of several metabolic processes in the body. Moreover, milk whey proteins are a varied mixture of secreted proteins, such as ?-lactalbumin, ?-lactoglubulin, lactoferrin, lactoperoxidase, immunoglobulins, glycomacropeptides and a large amount of growth factors. These proteins have some biological effects, ranging from an anticarcinogenic effect to effects on the digestive function.

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Publié le 01 janvier 2001
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Langue Español

PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS DE LA LECHE CON PROPIEDADES FUNCIONALES 135
ARTÍCULOS DE REVISIÓN
REVIEW ARTICLES
Péptidos y proteínas de la leche
con propiedades funcionales
Bioactive milk peptidos and proteins
1 1 2 1BARÓ L , JIMÉNEZ J , MARTÍNEZ-FÉREZ A Y BOUZA JJ .
1 Puleva Biotech S.A. Camino de Purchil 66, 18004 Granada (España)
2 Dpto. Ingeniería Química, Universidad de Granada
E-mail: Ibaro@puleva.es
RESUMEN
La fracción proteica de la leche contiene un gran número de compuestos biológicamente activos. Además de las
proteínas de la leche, caseínas y proteínas del suero lácteo, existen también pequeñas cantidades de otras proteínas
y péptidos. Estos péptidos, que son inactivos dentro de la secuencia de la proteína nativa, pueden ser liberados por
hidrólisis enzimática, por ejemplo, durante la digestión gastrointestinal o durante el procesado del alimento. Estos
péptidos bioactivos procedentes de proteínas lácteas presentan una actividad moduladora de numerosos procesos
metabólicos del organismo. Asimismo, las proteínas del suero lácteo representan una mezcla variada de proteínas
secretadas, tales como á-lactoalbúmina, â-lactoglobulina, lactoferrina, lactoperoxidasa, inmunoglobulinas,
glicomacropéptido y una gran cantidad de factores de crecimiento. Estas proteínas tienen una serie de efectos
biológicos, que van desde un efecto anticancerígenos hasta efectos en la función digestiva.
PALABRAS CLAVE: Leche. Proteinas. Péptidos
ABSTRACT
Milk protein fraction contains many biologically active compounds. Besides milk proteins, caseins, and milk whey
proteins, it also contains low amounts of other proteins and peptides. These peptides, which are inactive within the
sequence of the native protein, can be released by enzymatic hydrolysis, for example during gastrointestinal digestion,
or during food processing. These bioactive peptides from milk proteins are potential modulators of several metabolic
processes in the body. Moreover, milk whey proteins are a varied mixture of secreted proteins, such as ?-lactalbumin,
?-lactoglubulin, lactoferrin, lactoperoxidase, immunoglobulins, glycomacropeptides and a large amount of growth factors.
These proteins have some biological effects, ranging from an anticarcinogenic effect to effects on the digestive function.
KEY WORDS: Milk. Proteins. Peptides
PÉPTIDOS BIOACTIVOS BIOACTIVE PEPTIDES
Diet proteins supply the required aminoacidsLas proteínas de la dieta aportan los aminoá-
cidos necesarios para el desarrollo y manteni- for the development and maintenance of the cells
and tissues of the organism. As a result of pro-miento de células y tejidos de nuestro organis-
tein digestion, besides free aminoacids, pepti-mo. Como consecuencia de la digestión de las
des, that is, chains of different numbers of ami-proteínas, además de aminoácidos libres, se li-
noacids, are also released. Lately there has beenberan péptidos, que son cadenas con distintos
números de aminoácidos. En los últimos años an increasing interest in some specific proteic
fragments present in the diet that, besides theirexiste un creciente interés por determinados frag-
nutritional value, have a biological effect, asmentos específicos de las proteínas de la dieta
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que tienen una actividad biológica, regulando regulators of physiological processes. Scientific
procesos fisiológicos, además de su valor nutri- works show that these bioactive peptides can go
cional. La literatura científica evidencia que es- through the intestinal epithelium, and reach pe-
tos péptidos bioactivos pueden atravesar el epi- ripheral tissues through systemic circulation with
telio intestinal y llegar a tejidos periféricos vía the ability of performing specific functions at a
circulación sistémica, pudiendo ejercer funcio- local, gastrointestinal tract, and systemic level.
nes específicas a nivel local, tracto gastrointes- Within these activities, bioactive peptides may
tinal, y a nivel sistémico. Dentro de estas activi- modify cell metabolism and act as vasoregula-
dades, los péptidos biactivos podrían alterar el tors, growth factors, hormonal inductors, and
metabolismo celular y actuar como vasoregula- neurotransmitters
dores, factores de crecimiento, inductores hor-
monales y neurotransmisores
The Origin of Bioactive Peptides
Origen de las péptidos bioactivos All kinds of nutritive protein sources may
supply functional peptides. Besides human and
Toda fuente de proteína alimentaria es sus- cow milk, which are those most studied, other
ceptible de aportar péptidos funcionales, de for- peptides, such as those of the sardine, corn, soya,
ma que aparte de la leche humana y de vaca, que jelly, etc, have also been isolated from enzyma-
son los más estudiados, se han aislado péptidos tic hydrolysates
a partir de hidrolizados enzimáticos de proteínas Many articles connected with the structural,
muy diversas: sardina, maíz, soja, gelatina... . En physiological, and analytical aspects of bioacti-
la bibliografía podemos encontrar un gran nú- ve peptides in human and cow milk, can be found
mero de artículos relacionados con los aspectos in the bibliography. The large amount of pepti-
estructurales, fisiológicos y analíticos de los des found in both of these milks is determined
péptidos biactivos de la leche humana y de vaca. by the variability of proteins in one animal spe-
La gran diversidad de péptidos encontrados en cies compared to another. For example, casein
ambas leches viene determinado por la variabi- present in cow milk consists of αS1, αS2, β and
lidad de las proteínas de una especie animal res- -casein, while casein present in human milkκ
1
pecto de la otra. Por ejemplo, la caseína de la contains mostly β-casein and some κ -casein.
1
leche de vaca está formada por caseína αS1, αS2, Casein seems to be the highest source of these
β y κ, mientras que la caseína humana contiene peptides, but whey proteins also contain frag-
ments that are biologically active. Table 1 showssobre todo caseína β y un poco de caseína κ. La
caseína parece ser la mayor fuente de estos pép- the main bioactive peptides obtained through
tidos, pero las proteínas del suero también con- human and cow milk protein hydrolysis. These
tienen fragmentos con actividad biológica. En la bioactive peptides have been obtained through
tabla 1 se reflejan las principales péptidos bioac- in vitro digestion, with proteolitic enzymes, ei-
ther with animal or microbial origin, and in vivotivos obtenidos por hidrólisis de las proteínas de
leche humana y de vaca. Estos péptidos bioacti- through the digestion of the precursor protein.
vos se han obtenido mediante digestiones in vi- Nowadays, there are several nutritional for-
tro, con enzimas proteolíticas tanto de origen mulas containing peptides, but the type and quan-
animal como microbiano, e in vivo, por diges- tity of these peptides depend on the protein source
used (casein, lactalbumin, soya, meat) and thetión de la proteína precursora.
Hoy en día, existen diferentes fórmulas nutri- grade and sort of enzymatic hydrolysis used. The
cionales que contienen péptidos, pero el tipo y importance of these peptides is based on the
cantidad de los mismos varía de unas a otras different physiological effects, which can be
dependiendo de la fuente de proteica utilizada obtained when varying the proteic source. In this
way, better immune responses have been obtai-(caseína, lactoalbúmina, soja, carne) y del grado
y tipo de hidrólisis enzimática empleada. Prueba ned in mice fed on lactalbumin hydrolysates than
3de la importancia de estos péptidos son los dis- in those fed on casein . At the same time better
tintos efectos fisiológicos obtenidos variando la immune responses were obtained in mice fed on
4fuente proteica. Así se han obtenido mejores casein than in those fed on legume proteins , and
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²¹¹²BIOACTIVE MILK PEPTIDES AND PROTEINS 137
respuestas inmunológicas en ratones alimenta- finally a lower blood pressure was registered in
dos con hidrolizados de lactoalbúmina que de individuals fed on vegetal proteins than those
3 5, mejor respuesta inmune con caseína que .caseína fed on animal proteins
4con proteína de legumbres , menor presión arte-
rial en individuos alimentados con proteína ve-
5getal respecto animal .
TABLA I. Principales péptidos bioactivos obtenidos por hidrólisis de las proteínas de leche humana y de vaca.
y
PØ ptidos Origen de la Bioactividad descrita
bioactivos leche
α Vaca Actividad opiÆ ceaCase na casomofinaCas
Vaca Actividad opiÆ ceacase na α exorfinaαα
Vaca Actividad antihipertensivacasokinina
β casomorfina Human Vaca Act. opiÆceaCCaassena
a Vacacasokinina Act. Inmunomoduladora+ Antihipertenββ
Human VacaCaseinfosfopØ ptido Biodsiponibilidad mineral
a
Human
a
CaseinmacropØ ptido VacaCase na Modulaci n de la motricidad gastroinCase na
κ liberaci n de hormonasκ
Casoxina Human Humana
Antagonista opiÆ ceo
Casoplatelinas a
Actividad antitromb tica
α- Fragmentos 50-53 Human Vaca Actividad opiÆ ceaα-
lactoalbœ aactoalbœ
mina
mina
Vaca Actividad opiÆ cea+antihipertensivaβ- β-lactorfinasβ-
lactoglobactoglob
ulinaulina
Lactoferri VacaLactofri
na Humanna
Lactoferrosina Antagonista opiÆ ceoa
lactotransactotrans
ferrinaerrina
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TABLA I. Main bioactive peptides obtained from milk and cow proteins hydrolysis.
Described bioactivityBioactive peptides Milk origin
Cow Opioid activityα-casein α-casomorphin
Cow Opioid activitycasein α-exorphin
casokinin Cow Antihypertensive
activity
Human Cow Opioid activity-casein -casomorfinβ β
casokinin Human Cow Opioid activity
caseinfosfopØptide Human Cow Antihypertensive
Mineral bioavailability
caseinmacropeptide Cow Gastrointestinal motorκ-casein
function modulation
and hormone releasing
casoxin Human Human Gastrointestinal motor
function modulation
and hormone releasing
casoplatelins Opioid antagonist
Antithrombotic activity
fragments 50-53 Human Cow Opioid activityα-lactalbumin
Cow Hypertensive+opioidβ-lactoglobulin β-lactorfins
activity
lactoferrin Cow
lactoferroxin Opioid antagonist
lactotransferrin Human
Absorción de péptidos a través del epitelio in- Peptides Absorption through the Intestinal
testinal Ephitelium
La mayor parte de la proteína es absorbida en The greater part of the protein is absorbed as
forma de péptidos y no como aminoácidos li- peptides and not as free aminoacids. Besides
bres. Además de la acción de las enzimas pro- the action of proteolitic enzymes, peptides
teolíticas, los péptidos sufren una digestión adi- suffer an additional digestion by cytoplasmatic
cional mediante las peptidasas del borde en cepillo and brush-border peptidases. Almost all pep-
y citoplasmáticas. La mayoría de los péptidos de tides consisting of more than three aminoacids
más de tres aminoácidos son hidrolizados extra- are hydrolysed outside the cell by brush-border
celularmente por las enzimas del borde en cepi- enzymes. Dipeptides and tripeptides instead, can
llo. Mientras que los dipéptidos y tripéptidos be absorbed intact. Dipeptidases and tripeptida-
pueden ser absorbidos intactos. Dipeptidasas y ses can later hydrolyse these peptides into ami-
tripeptidasas pueden posteriormente hidrolizar noacids, but it seems to be that some of them
estos péptidos a aminoácidos, pero parece pro- can resist enzymatic attack, remaining intact to
1 bado que algunos de estos pueden escapar al ataque .reach the blood circulation
enzimático y alcanzar intactos la circulación Studies carried out in humans show the flow
1sanguínea . of peptides of different sizes through the intes-
Estudios en humanos demuestran el paso a tinal ephitelium, which are characterised by their
través del epitelio intestinal de péptidos de dife- blocked amino terminals. Luteinizing hormone
rentes tamaños que tienen la característica de tener (LH) is an example. This hormone is a decapep-
tide with blocked terminals (pyroglutamate in itsbloqueado los terminales amino. Ejemplo de esto
N-terminal and glycine in its C-terminal), ma-es la hormona luteinizante (LHR). La LHR es un
decapéptido con los terimnales bloqueados (pi- king it resistant to peptidases attack. After, ora-
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roglutamato en el extremo N-terminal y glicina lly administered blocked LH also stimulates the
en el C-terminal) lo que le confiere resistencia al releasing of the luteinizing hormone. Ten micro-
grams of oral LH increases the hormone plasmaataque de las peptidasas. La LHR bloqueada tam-
6bién estimula la liberación de la hormona lutei- level by 45%
nizante tras administración oral (diez microgra- Another example is protilerin a tripeptide with
mos de LHR oral incrementan los niveles a pyroglutamate in its N-terminal, it is secreted
6plasmáticos de hormona en un 451%) . as a tripeptide and is metabolised to an active
Otro ejemplo lo constituye la hormona libe- dipeptide. It is absorbed through the gastrointes-
radora de tirotropina (THR), un tripeptido con tinal tract and it stimulates the release of thyroid
7un piroglutamato en el extremo N-terminal. La . It also has a hypertensi-stimulating hormones
8,9THR es secretado como tripéptido y metaboliza- ve and neuromodulatory activity .
do a dipéptido activo. Se absorbe a través del
tracto gastrointestinal y estimula la liberación de
7. También sela hormona estimulante del tiroides THE BENEFITS OF BIOACTIVE
le atribuyen actividad hipertensiva y neuromo- PEPTIDES
8,9duladora .
Peptides affecting the digestive system
BENEFICIOS DE LOS PÉPTIDOS Peptides showing opiate activity, have been
BIACTIVOS isolated. They join the receptors in the intestinal
lumen and act as exogenic modulators of gastro-
Péptidos con efectos sobre el sistema digestivo intestinal motility, intestinal permeability, and
intestinal hormone release. Among these pepti-
Se han aislado péptidos que muestran una des, casomorphins (peptides ranging from 4 to
actividad opiácea. Éstos, se unen a los recepto- 10 aminoacids, derived from α and β-casein) can
res en el lumen intestinal y actúan como modu- be found. In particular, β-casomorphins may re-
ladores exógenos de la motilidad gastrointesti- duce gastric secretion and intestinal and therefo-
nal, permeabilidad intestinal y liberación de re there is a great interest for its possible bene-
hormonas intestinales. Entre ellos se encuentran ficial treatment for diarrhoea. Moreover, these
los péptidos llamados casomorfinas, peptidos de casomorphins could have a local effect, without
4-10 aminoácidos derivados de la α y β caseína. the necessity of systemic absorption, reducing
Concretamente las β-casomorfinas son capaces the peristaltic reflex through the reduction of the
10de reducir la secreción gástrica y la motilidad reflex response . This leads to thinking concer-
intestinal, por lo que actualmente existe gran ning a possible therapeutic role in the treatment
interés por su posible papel beneficioso en el for gastric disorders. Antagonist opioid active
10, postula que peptides such as casoxins (from κ-casein) andtratamiento de la diarrea. Más aún
estas casomorfinas podrían ejercer un efecto lo- lactoferroxins have also been described. These
cal, sin necesidad de absorción sistémica, redu- peptides could antagonise the inhibiting effect
ciendo el reflejo peristáltico mediante reducción of the gastric motility of casomorphins. In milk,
de la respuesta refleja. Esto lleva a pensar en un opioid activity seems to prevail, since in mature
posible rol terapéutico en el tratamiento de des- milk α and β-caseins are in greater proportion
11órdenes gástricos. También se han descrito los than κ-casein .
péptidos de actividad opioide antagonista, como Caseinmacropeptides are other peptides, whi-
las casoxinas (procedente de κ-caseína) y lacto- ch act on the gastrointestinal system. They are
ferroxinas, que parece podrían antagonizar el efecto connected with the secretion of the cholecysto-
de inhibición de la motilidad gástrica inducida kinin hormone, which regulates pancreatic se-
12por las casomofinas. Ahora bien, en la leche parece . The so-called glyco-cretion and gastric emptying
dominar la actividad opioide dada que las α y β macropeptide (GMP), has been object of several
caseínas se encuentran en mayor concentración studies. It is obtained after the initial digestion
11.en la leche madura que la κ-caseína of the κ-casein; the result is κ-paracasein and
Otros péptidos de acción sobre el sistema GMP. It covers the aminoacids 106 and 109 of
gastrointestinal son los llamados caseinmacro- the κ-casein. It has several functions, such as
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péptidos, relacionados con la secreción de la bifidobacterium stimulating factor (since it has
hormona colecistoquinina reguladora de la se- oligosaccharides), sialic acid source (important
for the infant cerebral development), antiviralcreción pancreática y reguladora del vaciamien-
12. to gástrico El denominado glicomacropéptido activity (due to sialic acid rests), and gastric
(GMP) ha sido objeto de numerosos estudios. secretion modulator. Finally, since it can be again
Resultado de la inicial digestión de la κ-caseína digested, it can produce bioactive peptides with
13con obtención de la κ-paracaseína y el GMP antithrombotic activity .
(comprende los aminoácidos 106-169 de la κ-
caseína). Se le atribuyen numerosas funciones
biológicas como ser factor estimulador de bifi- Peptides with immunomodulatory and
dobacterias (al contener oligosacáridos), fuente antimicrobial effects
de ácido siálico (importante para el desarrollo
cerebral) del lactante, actividad antiviral (debido Certain peptides, which have a protective effect
a los residuos de ácido siálico), modulador de on the organism, either enhancing the immune
las secreciones gástricas y puede ser objeto de system or showing an antimicrobial effect, have
nuevas digestiones dando lugar a péptidos bio- been discovered. They usually are small pepti-
13activos con actividad antitrombótica . des (consisting of 4 or 6 aminoacids), such as
met-enkephalin, which modifies the immune res-
ponse and delays cutaneous hypersensibility res-
14Péptidos con efectos inmunomoduladores y ponse . As an example of antimicrobial activity,
antimicrobianos we can mention fragments of α-casein, known
as isracidin, which show in vivo an antimicrobial
15effect against Staphylococcus aureus .Se han descubierto determinados péptidos que
ejercen un efecto protector sobre el organismo
ya sea potenciando el sistema inmune o mos-
trando un efecto antimicrobiano. Suelen ser pe- Peptides effecting the cardiovascular system
queños péptidos de 4-6 aminoácidos, como por
The main effects described on the cardiovas-ejemplo el Met-enkephalin, que altera la respuesta
cular system are antihypertensive and antithrom-inmune y retrasa la respuesta de hipersensibili-
14dad cutánea . Como ejemplo de actividad anti- botic activity. Certain peptides have a hyperten-
microbiana, podemos citar fragmentos de la ca- sive activity due to the inhibition of the enzyme
seína α conocidos como isracidina, que muestran responsible for angiotensin conversion, and upon
in vivo un efecto antimicrobiano frente a Sta- the conversion of angiotensin I to angiotensin II,
15phylococcus aureus . this enzyme is essential for the regulation of the
blood pressure, as angiotensin II is a strong
vasoconstrictor.Another three peptides from α-
Péptidos con efectos sobre el sistema S1-casein and two more from β-casein also show
16this activity .cardiovascular
The antithrombotic effect of other peptides,
Los principales efectos descritos sobre el sis- such as those of cow milk κ-casein, seems to be
tema cardiovascular son de actividad antihiper- caused by their structural similarity to fibrino-
tensiva y actividad antitrombótica. Los péptidos gen ? chain, so that they are in competition with
que poseen actividad antihipertensiva lo hacen platelet receptors, inhibiting therefore platelet
17por inhibición de la enzima de la conversión de aggregation .
angiotensina. Esta enzima es clave en la regula-
ción de la presión sanguínea al convertir la an-
giotensina I en angiotensina II que es un potente MILK WHEY PROTEINS
vasoconstrictor. Se han descrito tres péptidos de
la α-S1 caseína y dos de la β-caseína que mues- Whey is a high and varied mixture of secre-
16tran esta actividad . ted proteins, which contain a wide range of che-
El efecto antitrombótico de otra serie de pep- mical, physical, and functional properties. Parti-
tidos procedentes, entre otros lugares, de la ca- cularly, whey proteins constitute 20% of the cow
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seina- κ de la leche de vaca, parece venir dada milk proteins. These proteins not only play an
de la similitud estructural de éstos con la cadena important nutritive role as a rich and balanced
? del fibrinógeno, de forma que entran en com- aminoacids source, but in many cases they also
petencia con los receptores plaquetarios, inhi- seem to have certain in vivo biological and phy-
17biendo así, la agregación plaquetaria . siological effects. Within these proteins are α-
lactalbumin, β-lactoglobulin, lactoferrin, lacto-
peroxidase, immunoglobulins, glycomacropeptides,
PROTEÍNAS DEL SUERO LACTEO and a large variety of growth factors. As we have
previously stated, these proteins are involved in
many biological effects observed in animal andEl suero representa una rica y variada mezcla
human studies, which are summarised in Tablede proteínas secretadas y que poseen amplio rango
2. But these proteins, after being partially hydro-de propiedades químicas, físicas y funcionales.
Concretamente, las proteínas del suero suponen lysed, function as source of many peptides with
biological and physiological activities.alrededor del 20% de las proteínas de la leche de
Lately many research studies have been ca-vaca. Estas proteínas no sólo juegan un impor-
rried out, either in the public or the private sec-tante papel nutritivo como una rica y balanceada
tor. They are based on two aims: first of all, tofuente de aminoácidos, sino que además, en
muchos casos, parecen ejercer determinados efec- evaluate the possible physiological effects of these
proteins on clinical essays, and secondly thetos biológicos y fisiológicos, in vivo. Entre estas
development or not of nutritive products withproteínas se incluyen α-lactoalbúmina, β-lactog-
whey proteins and fragments of them, acting aslobulina, lactoferrina, lactoperoxidasa, inmunog-
health enhancing components.lobulinas, glicomacropéptidos y una gran varie-
dad de factores de crecimiento. Como hemos
comentado, estas proteínas están implicadas en
un gran número de efectos biológicos observados
en estudios en animales y humanos, y que se re-
sumen en parte en la tabla 2. Pero más aún, estas
mismas proteínas, una vez parcialmente hidroli-
zadas, sirven de fuente de numerosos péptidos que
poseen actividades biológicas y fisiológicas.
19TABLA II. Efecto funcional de las proteínas y péptidos del suero lácteo .
Prote na o pØptido Efecto funcional
Prote na de suero total AnticarcinogØnico
Inmunoestimulador
Longevidad
HipocolesterolØmico
β Funci n digestiva-Lactoglobulina
β Agonista opioide-Lactorfina
AnticarcinogØnicoα-Lactoalbœ mina
Agonista opioideα-Lactorfina
Lactoferrina Antimicrobiano
Transporte y regulaci n del hierro
Inmunoestimulador
Antiinflamatorio
Crecimiento y proliferaci n celular
AnticarcinogØnico
Lactoferricina Antimicrobiano
Imm unoglobulinas Inmunidad pasiva
Lactoperoxidasa Antibacteriano
Factores de crecimiento Diferenciaci n y crecimiento celular
Reparaci n y protecci n de la mucosa intestinal
Reparaci n de lesiones
Albœ mina sØrica
Serorfina Agonista opioide
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19TABLE II. Functional effect of milk whey proteins and peptides .
Protein or peptide Functional effect
Total whey protein Anticarcinogenic
Immunoenhancing
Longevity
Hypocholesterolemic
β-Lactoglobulin Digestive function
β Opioid agonist -lactorphin
α Anticarcinogenic-Lactalbumin
α-lactorphin Opioid agonist
Lactoferrin Antimicrobial
Iron transport and regulation
Immunoenhancing
Antiinflammatory
Cell growth and proliferation
Anticarcinogenic
γ Antimicrobial-lactoferricin
Immunoglobulins Passive immunity
Lactoperoxidase Antibacterial
Growth factors Cell differentiation and growth
Intestinal mucus repair and protection
Lesson repare
Whey albumin
Opioid agonist
Serorphin
En los últimos años, se están llevando a cabo BIOLOGICAL EFFECTS OF MILK
numerosas investigaciones, tanto por el sector WHEY PROTEINS
público como privado, con dos objetivos claros:
en primer lugar, evaluar de forma científica los The main activities described in the biblio-
posibles efectos fisiológicos de estas proteínas graphy about whey proteins are, on the one hand,
en ensayos clínicos, y en segundo lugar, desa- its anticarcinogenic activity and more specifica-
rrollo de productos alimenticios o no, donde las lly, its protective role against colon cancer, and
proteínas del suero y fracciones de la misma on the other, its role as an immune response
formen parte de la composición, actuando como stimulator.
ingredientes promotores de la salud.
Whey proteins and Anticarcinogenic Activity
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS
PROTEÍNAS DEL SUERO LÁCTEO Many studies on animals show the anticarci-
nogenic effect of total whey proteins. In an ex-
Las principales actividades descritas en bi- periment a group of mice was fed on three diffe-
bliografía de las proteínas del suero son, por un rent diets; the first diet consisted of normal feed,
lado, su actividad anticancerosa y, más concre- the second one of whey protein added feed (20g/
tamente, su papel protectivo frente al cáncer de 100g), and the third one of casein added feed
(20g/100g). After 28 weeks, a lower incidencecolon, y por otro, su papel como estimulador de
la respuesta inmune. of tumours in the mice fed on of whey proteins
could be observed, followed by those fed on casein
diet, and finally by those fed on normal feed. At
Proteínas del suero y actividad anticancerosa the end of the experiment, all mice fed on whe-
ywere alive, while 33% of mice fed on the other
18Numerosos estudios en animales muestran el two diets had died . More recently, it has been
stated that milk proteins have a protective capa-efecto anticarcinogénico de las proteínas del suero
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18totales , en ratones alimentados con pienso nor- city against the development of colon tumours
mal o adicionado de 20g/100g de proteínas del in rats, where tumours were provoked by dime-
thylhydrazine. Moreover, whey proteins weresuero o caseína, encuentran a las 28 semanas,
una menor incidencia y área de tumores en los particularly effective in reducing the incidence
ratones alimentados con proteínas del suero, se- of tumours and their size compared to meat and
19guido de los alimentados con caseína, y por úl- soya proteins .
timo, los alimentados con pienso normal. Al fi- Cell culture studies show that whey proteins
nal del experimento, todos los ratones alimentados and their fractions selectively inhibit the develo-
con suero estaban vivos, mientras que el 33% de pment of cancerous cells. In MCF-7 line cultu-
los alimentados con las otras dos dietas habían res of breast cancer cells and prostate cancer cell
19muerto. Más recientemente , establecían que line, the addition of whey proteins decreases the
20las proteínas lácteas tenían capacidad protectora development of cancerous cells .
contra el desarrollo de tumores de colon en modelo The most accepted hypothesis explaining the
de ratas con tumores inducidos por dimetilhidra- protective effect of whey proteins against colon
zina. Más aún, las proteínas del suero fueron cancer is connected with the increase of gluta-
particularmente efectivas en la reducción de la thione tissue concentrations, which are mediated
21incidencia y tamaño de los tumores respecto de by those proteins . Glutathione is a substrate
proteínas cárnicas y de soja. consisting of two sorts of enzymes, that catalyse
Estudios en cultivos celulares muestran que detoxification, selenium-dependent glutathione
las proteínas del suero y fracciones de la mis- peroxidase and glutathione transferase family.
mas, inhiben selectivamente el desarrollo de las According to this, anticarcinogenic activity is
células cancerosas. En cultivos de la línea MCF- connected with these two enzymes. On the one
7 de células de cáncer de mama y línea celular hand, and through glutathione peroxidase, it re-
de cáncer de próstata, la adición de proteínas del duces hydrogen peroxide, free radicals, and oxy-
20suero disminuye el desarrollo de las células . gen-reactive species, which may damage DNA.
La hipótesis más aceptada que explica el efecto On the other, the glutathione transferase family
protector de las proteínas del suero frente al cáncer catalyses the conjugation of toxic compounds,
de colon está relacionada el aumento de las con- mutagens and carcinogens included, to remove
22.centraciones tisulares de glutation mediada por them from the organism
21dichas proteínas . La glutation es un sustrato de Higher concentrations of glutathione in the
dos clases de enzimas que catalizan detoxifica- hepatic tissue and in the heart were obtained from
ción; la glutation peroxidasa selenio dependiente mice fed on a whey proteins diet as a proteic
y la familia de las glutation transferasas. En base source than in those fed on a casein diet or nor-
mal feed. It was considered that this increasea esto, la actividad anticarcinógena está relacio-
nada con las dos enzimas. Por un lado, reduc- was due not only to the high content of selenium
ción mediante la glutation peroxidasa de peróxi- in whey proteins, but also to the presence of γ-
do de hidrógeno, radicales libres y especies glutamylecysteinic groups, a substrate used for
reactivas al oxígeno, que pueden dañar al DNA. glutathione synthesis, which are present in the
23whey albumin fraction .Por otro lado, la familia de las glutation transfe-
rasas cataliza la conjugación de compuestos tóxi-
cos, incluidos mutágenos y carcinógenos para ser
22eliminados del organismo . Whey Proteins and Immune Response
23, obtuvieron enBounous y colaboradores
ratones alimentados con dietas con proteínas del Whey proteins seem to enhance immune res-
24,25suero como fuente proteica, mayores concentra- ponse, either humoral or cellular . The possi-
ciones de glutation en tejido hepático y corazón ble immunomodulatory action seems to be rela-
que aquellos alimentados con caseína como fuente ted to this, due to the increase of glutathione
concentration, which is mediated by whey pro-proteica o pienso estándar. Consideran que este
incremento era debido no sólo al alto contenido teins. The presence of non-denaturalised gluta-
de selenio en las proteínas del suero, sino tam- mylecystein resting in the albumin fraction is
bién, a la presencia de grupos γ-glutamilcisteíni- presumably the cause of this. Glutathione is
cos, sustrato para la síntesis de glutation, pre- necessary for both lymphocyte proliferation and
Ars Pharmaceutica, 42:3-4; 135-145, 2001BARÓ L, JIMÉNEZ J, MARTÍNEZ-FÉREZ A y BOZA JJ144
sentes mayoritariamente en la fracción de albú- activity, specifically T cells and immunocompe-
26mina sérica. tence .
Bounous, in a later study based on rats fed on
a whey proteins diet as a proteic source, found
Proteínas del suero y respuesta inmune that the immune response was five times higher
than in those fed on casein diets or cystein-su-
Las proteínas del suero parecen potenciar la pplemented casein diets. Moreover, the study
24,25.respuesta inmune, tanto humoral como celular shows that this immune response increase is
La posible acción inmunomoduladora parece estar followed by an increase in the production of
glutathione in the spleen during lymphocyte ex-relacionada también por el aumento de la con-
27centración de glutation mediada por las proteí- pansion .
nas del suero. La presencia en la fracción de Also found that diet whey proteins increase
25. The secondary im-albúmina de restos no desnaturalizados de gluta- humoral immune response
milcisteína parece ser la causa de la misma. La mune response to egg albumin immunisation was
significantly higher in rats fed on whey proteinsglutation es necesario para la actividad y proli-
feración linfocitaria, particularmente células T, as a proteic source compared to soya proteins.
26e inmunocompetencia . Furthermore, A-concanavilin, a T cell mitogen,
Bounous, en un estudio posterior encuentran provoked a higher cell proliferation in the spleen.
Few studies on humans have been carried out,que en ratas alimentadas con una dieta con pro-
although the results have been satisfactory. Ac-teínas del suero como fuente proteica, la res-
puesta inmune era cinco veces mayor que en cording to the statement that, unlike in normal
aquellas con dietas con caseína o caseína con cells, whey proteins could reduce glutathione
28, there is acisteína suplementada. Pero además, este estu- concentrations in cancerous cells
suggestion that providing these proteins mightdio demuestra que ese incremento de respuesta
reduce glutathione concentrations. Therefore,inmune está acompañada de un aumento de la
producción de glutation en el bazo durante la chemotherapy would be more effective against
27expansión linfocitaria . cancerous cells. It was also observed that after
administering a whey proteins supplement to threeTambién encuentran que las proteínas del suero
HIV seropositive individuals during three mon-de la dieta incrementan la respuesta inmune
25 ths, an increase of glutathione suboptimal valueshumoral . La respuesta inmune secundaria a la
29inmunización con ovoalbúmina fue significati- in blood mononuclear cells was found .
vamente mayor ratas alimentadas con proteínas
del suero como fuente proteica respecto de pro-
teína de soja. Además, La concanavalina A,
mitógeno de células T, inducía una mayor proli-
feración celular en el bazo.
Se han llevado a cabo muy pocos estudios en
28humanos aunque con resultados esperanzadores ,
basándose en que, al contrario que en células
normales, las proteínas del suero podrían dismi-
nuir las concentraciones de glutation en células
cancerosas, sugiere que podría ser útil adminis-
trar este tipo de proteínas disminuir la concen-
traciones de glutation y así hacer más vulnera-
bles las células cancerosas a la acción de la
29quimioterapia. Por otro lado , tras administrar
durante tres meses a tres individuos HIV-sero-
positivos un suplemento de proteínas del suero,
encuentran un incremento de los valores subóp-
timos de glutation de las células mononucleares
sanguíneas.
Ars Pharmaceutica, 42:3-4; 135-145, 2001