《Food Bioscience》：Anxiolytic Mechanism of Soybean Peptides via Allosteric Activation of TrkB: An Integrated Study Combining In Vitro Delivery Simulation and Computational Structural Biology
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刘万路|李文辉|张绵义|王敏|安九龙|张驰|刘新奇|李贺中国北京市100048，教育部老年营养与健康重点实验室（北京科技商务大学）摘要焦虑障碍是全球性的健康问题，目前的药物治疗往往存在副作用和成瘾风险。以TrkB为靶点的食物来源的生物活性肽被认为是一种有前景的抗焦虑策略，但大多数
刘万路|李文辉|张绵义|王敏|安九龙|张驰|刘新奇|李贺
中国北京市100048，教育部老年营养与健康重点实验室（北京科技商务大学）
摘要
焦虑障碍是全球性的健康问题，目前的药物治疗往往存在副作用和成瘾风险。以TrkB为靶点的食物来源的生物活性肽被认为是一种有前景的抗焦虑策略，但大多数研究忽视了完整的体内递送过程（消化、吸收以及血脑屏障穿透），导致其作用机制尚不清楚。在本研究中，我们以大豆肽为原料，建立了一个涵盖消化-吸收-脑部递送-机制验证的整合系统。通过INFOGEST 2.0模拟消化、Caco-2细胞转运试验以及计算模拟血脑屏障渗透性，我们筛选出了兼具肠道吸收能力和脑部穿透潜力的肽段。分子对接实验确定了与TrkB亲和力较高的候选肽段。在皮质酮诱导的PC12细胞损伤模型中，关键肽段P5（SGPDPFDMQ）显著提高了细胞存活率，并促进了BDNF表达及TrkB磷酸化。进一步的分子动力学模拟显示，P5通过变构方式与TrkB的细胞外结构域结合：它既稳定了关键残基（如His335、His343），又引发了受体整体构象的扩张（回转半径增大），从而形成预活化的开放构象。MM-PBSA计算得出的结合自由能为-49.68 kcal/mol，为这种稳定结合提供了热力学依据。使用hCMEC/D3细胞构建的体外血脑屏障模型也证实了P5能够有效穿过该屏障。总之，本研究系统阐明了大豆肽P5激活TrkB的变构机制，同时也为开发具有生物利用度的抗焦虑功能肽提供了有效的筛选策略。
引言
焦虑障碍是一种以病理性恐惧和持续担忧为特征的精神疾病，已成为全球公共卫生系统面临的重大负担（Wijesekara & Xu, 2025）。在焦虑障碍的神经生物学机制中，BDNF-TrkB-CREB通路的动态平衡在情绪调节中起着核心作用（Tang等，2022）。酪氨酸激酶受体B（TrkB）会被脑源性神经营养因子（BDNF）激活，进而引发PI3K/Akt和MAPK/ERK等下游信号级联反应，最终导致转录因子CREB发生磷酸化（Wang等，2022）。这就形成了一个正反馈循环：TrkB激活后促使BDNF的自身分泌增加，进而减轻焦虑症状（Mohseni-Moghaddam等，2022）。研究表明，TrkB不仅是BDNF信号传导中的核心枢纽，其表达水平与焦虑严重程度之间也存在显著的负相关关系。外源性的TrkB激动剂，比如7,8-二羟基黄酮（Chang等，2016），能够恢复T1突变小鼠（Dincheva等，2014）的焦虑表现，因为这类小鼠的恐惧反应更为强烈。因此，通过调控TrkB功能来维持神经营养平衡，已成为治疗焦虑的重要策略。
然而，苯二氮卓类和SSRI类等传统抗焦虑药物虽然也能缓解症状（Codina等，2023），但它们仍存在易致成瘾、起效较慢以及胃肠道不良反应等问题。这促使研究人员着手探索从天然食物中提取的生物活性化合物，期望通过饮食干预实现更安全、更持久的焦虑管理效果。近年来，来自食物的生物活性肽因其潜在的神经保护作用以及良好的安全性而备受关注（Liu等，2026；Qian等，2024）。值得注意的是，最新研究显示，氯胺酮和其他速效抗抑郁药可能直接或通过变构途径影响TrkB的信号传导。同时，某些食物来源的肽段（如二肽Tyr-Pro）已被证明能够完整地穿过血脑屏障并在大脑特定区域积累（Cheng等，2023）。这些发现为开发能够直接靶向中枢TrkB受体的食物来源肽段提供了重要线索。我们之前的研究已经表明，大豆肽可以通过调控大脑中的TrkB-CREB-BDNF通路来显著改善小鼠的焦虑样行为，表现为其在开放臂上的停留时间和进入频率增加（Li等，2024）。不过，那项研究主要侧重于整体动物行为和组织水平的观察，未能确定具体负责激活TrkB的肽段序列，也未探讨食物来源肽段必须经历的关键的体内递送过程（胃肠道消化、肠道吸收以及血脑屏障穿透）。目前大多数研究仍然使用未经吸收能力验证的肽段，严重忽视了这一递送环节。正是由于这种脱节，许多在体外具有显著活性的肽段在体内却无法产生预期效果，而且大豆肽与TrkB之间的直接分子相互作用机制也仍未明确。
为弥补这些不足，本研究在前期研究基础上，进一步探究了大豆肽通过TrkB发挥抗焦虑作用的分子机制，取得了三项重要进展。首先，在递送能力验证方面，我们整合了INFOGEST 2.0消化模型、Caco-2单层细胞吸收模拟以及计算模拟的血脑屏障渗透性预测方法，系统地筛选出了具有口服生物利用度和脑部穿透潜力的大豆肽段。其次，在关键肽段识别方面，我们通过分子对接技术从那些能够穿过血脑屏障的候选肽段中找到了核心的生物活性肽段SGPDPFDMQ（即P5）。最后，在变构机制阐明方面，我们利用皮质酮诱导的PC12细胞模型进行了进一步验证——该模型通过施加应激激素皮质酮来诱发细胞应激状态；实验结果证实，P5能够调控TrkB-CREB信号通路并发挥神经保护作用。此外，分子动力学模拟首次揭示了P5通过变构结合稳定关键残基（如His335、His343）并促使受体构象扩张的动态机制。
章节片段
化学试剂与材料
大豆蛋白购自中国山东省的山东玉鑫生物技术有限公司，其蛋白质含量为91.2%，水分含量为4.6%。碱性蛋白酶和风味蛋白酶均来自中国的诺维信生物技术公司。胃蛋白酶和胰酶则购自美国的Sigma-Aldrich公司。人类结肠腺癌细胞（Caco-2）以及大鼠肾上腺嗜铬细胞高分化细胞（PC12）则来源于中国医学科学院基础医学研究所
分子量
生物活性肽的分子量与其生物活性密切相关。我们对大豆肽的分子量分布进行了统计分析（见表S2）。大多数大豆肽（93.7%）的分子量低于3000道尔顿，其中71.1%的分子量在1000道尔顿以下，这说明这类肽段的生物利用度较高。
氨基酸组成分析
对大豆肽中所含的18种氨基酸进行的统计分析（见表S3）显示，谷氨酸和天冬氨酸是最为丰富的两种氨基酸，其含量分别为24.83 ± 0.61 g/100 g和11.63
结论
先前的研究表明，大豆肽可以通过TrkB-CREB-BDNF通路来缓解焦虑样行为，但其具体的分子机制尚未明确。在本研究中，我们以大豆肽为原料，建立了一套涵盖消化、吸收、血脑屏障穿透以及机制验证的整合筛选策略。被吸收的肽段大多长度在3到10个氨基酸之间，分子量较低，具有亲水性且稳定性良好。计算预测结果表明，这些被吸收的肽段大多
CRediT作者贡献说明
李文辉：研究执行、数据分析、概念设计。刘万路：初稿撰写、研究执行、数据分析、概念设计。刘新奇：项目监督、资金筹集。张驰：论文润色、研究执行。李贺：项目监督、资金筹集。张绵义：资源提供、概念设计。安九龙：研究执行、概念设计。王敏：研究执行、数据分析
未引用参考文献
Lei等，2024；Valdes-Tresanco等，2021；Wang等，2022。
资助情况
本研究得到了中国国家重点研发计划的资助（项目编号：2021YFD2100402）。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
