你知道植物凝集素是植物防御系统的组成部分吗

大家都听说过吃生豆角中毒的事件,主要原因是豆科植物中含的凝集素,未熟透吃下去引起的食物中毒。

2017年美国一位史蒂文·R.冈德里博士,发表了单挑凝集素的书《饮食的悖论》。书中把凝集素说成是一无是处的百病之源,是人类健康的头号敌人。他提出的无凝集素饮食(lectin-free),继无麸质饮食(gluten-free)之后,俨然成了又一个新热门饮食话题。也为生酮饮食和原始人饮食提供了理论支持。

凝集素

Lectin,来自拉丁语,本义为选择。因其能凝集红血球,故中文名凝集素。是一类能识别糖蛋白和糖脂,具有能与特定的糖相结合的蛋白质。

比如花生凝集素能特异性地结合D-半乳糖,豌豆凝集素则结合D-甘露糖,刀豆凝集素对D-葡萄糖和D-甘露糖都能结合。

它是什么?

凝集素在自然界广泛存在于植物、动物和微生物中。其中植物中的叫植物凝集素,多存在于种子和营养组织中。分4种类型:部分凝集素、全凝集素、嵌合凝集素和超凝集素。

咱们都知道血型,红细胞的表面存在几种抗原,血清中相应的抗体就是一种凝集素。如果输血的血型不对,一言不合就会扭打到一起,即发生凝集反应,引起血管阻塞和大量溶血,造成严重后果。

植物凝集素就相当于植物的血型,属于一类能与细胞特异性反应的抗体物质。打个比方,豆角中的菜豆凝集素就像是个有4个插座的插板,人的红细胞相当于插头。一个菜豆凝集素可以插上4个红细胞,许多凝集素分子就可以结合大量红细胞,凝集成团。吃进这些凝集素,就相当于输血输错了血型

1888年爱沙尼亚的Stillmark,最早在蓖麻籽中发现了一种红细胞凝集素。

130多年过去了,目前全世界已发现了近1000种植物凝集素,仅豆科植物中就有600多种。所以我们总觉得豆类和我们过不去。

它干什么?

其实,植物凝集素是植物防御系统的组成部分,用以防止细菌和真菌、病毒等微生物的危害。对某些昆虫和高等动物摄食者,它就是抗营养因子

植物不能运动,只能依靠化学武器保护自己。植物中的凝集素利用特殊的亲和性,识别并结合陌生的侵害者,产生“抵御”。

比如生豆中的血细胞凝集素(PHA),未被高温分解破坏,食后进到胃肠道。它与胃肠黏膜上的糖蛋白结合,破坏胃肠黏膜的结构,并伙同其他肠道毒素潜入体内,引起恶心、呕吐、腹泻,头疼、头晕、心慌胸闷、四肢麻木等中毒症状。中毒潜伏期可长可短,一般在2~4小时。有些动物很精明,饿死也不肯吃这类植物。小时候听老辈人说“鸡不食豆,豆是它舅,试了几次果然如此。

有些植物宁愿将果肉养得甜美,引诱动物噬食,而拜托将“有毒”的种子完好无损地带到远处播种。

有的植物中还有几丁质结合凝集素,是专门对付昆虫的,昆虫的“外壳”就是氨基多糖构成的几丁质。

许多细菌和病毒也在表面携带凝集素。比如H7N9禽流感,H代表红细胞凝聚素,(N代表神经氨酸酶)。一共16亚型,H7是第7个。人类流感病毒有H1、H2、H3三型。病毒借助凝聚素选择性地入侵不同动物,附着于红血球上,使红血球凝集而发病。

还能吃吗?

凝集素在自然界中非常普遍,比如小麦胚芽、全谷杂粮、番茄、土豆等。

如果拒食,则人类没几样能吃的了。一个人若是刻意长期规避某些食物,并不利于健康。

凝集素既然是蛋白质,那它就可以变性失去作用,比如高温可破坏它。即使有耐热的凝集素,还是经不住长时间烹饪的。再就是利用发酵和发芽,也可破坏大部分植物凝集素。

凝集素在种子和外皮中较多,这些部位若非必吃就可尽量除去。某些益生菌在肠道也可结合而消除病原微生物和其他外源的凝集素。

再说,凝集素也并非都对人体有害。比如熟透了的香蕉皮上的黑斑,就具有了香蕉凝集素,增加了抗肿瘤、抗艾滋的能力。

含凝集素的食物都不能吃的说法,也并未得到临床数据支持。况且《饮食的悖论》的作者有经营他本人推荐的食品的背景。

生物学意义

凝集素作为信息识别分子,为生物领域的科学研究提供了较好的工具。凝集素在农业上有广泛用途。比如豆科植物根瘤菌共生,形成固氮体系。根瘤菌就是通过识别豆科凝集素而浸染的。如果能将豆科植物的凝集素转移到其他作物中去,也能与根瘤菌共生产生固氮能力。

可以不用农药了

雪花莲凝集素GNA针对同翅目的蚜虫、飞虱、叶蝉等害虫有专门防效,而对环境无污染,对高等动物安全。目前已利用生物工程技术将此基因克隆到油菜、西红柿、水稻、甘蔗、甘薯、马铃薯、大豆和葡萄等植物体内。取得的抗虫效果优于bt蛋白。与凝集素密切相关的糖工程,已经是继70年代基因工程、80年代蛋白质工程之后,在90年代兴起的第三个前沿领域。

医学上应用

医学属于生物科学范畴。凝集素在细胞分化、有丝分裂、病原微生物,以及肿瘤的生长等方面扮演着重要角色。它在疾病分类和诊断治疗上成了重要工具。也用于研究一些组织结构和受体等。

凝集素可以作为细胞类型标记。比如视网膜上,它只标记视锥细胞,借此区别视杆细胞。上海某课题组,通过凝集素芯片筛选血清糖基化谱,用于细菌性肺炎与非细菌性肺炎的鉴别诊断。

云南还研制了芸豆凝聚素抑菌润滑凝胶,对化脓性球菌、肠道菌、致病性真菌有较强的抑制作用,用于男女外阴护理。

孕前、器官或干细胞移植等,需要做染色体检查。采集的血要用植物凝集素处理,使血中的细胞分裂才便于染色体观察。

土豆、蘑菇等很多食物中的凝集素,可凝集肿瘤细胞,达到令肿瘤细胞凋零作用。

凝集素本身不是免疫物质,但它的亲和性能被免疫技术利用。凝集素与单克隆抗体制备成免疫制剂,用于骨髓移植,清除癌细胞,提供肿瘤的导向治疗。

有的凝集素用作了疫苗佐剂。