糜蛋白酶的研究概況

湖南食品藥品職業學院（410208）潘偉男 鄧水秀 賴利平

1990年Urata等在人心臟與內乳動、靜脈發現糜蛋白酶旁路途徑可轉化AngⅠ產生AngⅡ。糜蛋白酶為目前已知最強的AngⅠ轉換酶，是一種貯存在肥大細胞分泌顆粒中的糜蛋白樣絲氨酸蛋白酶，在內皮細胞和間質細胞的分泌顆粒中也發現其免疫反應性，這些細胞均釋放糜蛋白酶且共同定位于細胞外基質中[1]。

人糜蛋白酶是一種分子量為29000的糖蛋白，兩條肽鏈由3個二硫鍵相連，具有與絲氨酸蛋白酶相同的保守序列，主要分布在心血管、皮膚、支氣管等結締組織中。糜蛋白酶最適宜pH值為8～9，作用底物主要為AngⅠ和神經緊張素，其活性可被糜酶抑制劑、豆類胰蛋白酶抑制劑拮抗。糜蛋白酶與神經源性炎癥、黏膜下層腺體分泌、寄生蟲清除、血管活性肽代謝以及脂蛋白和細胞外基質分解代謝等有關。

人心臟糜蛋白酶為單拷貝基因表達，其基因長約3kb，有5個編碼區和4個內含子，兩端分別是5′和3′非翻譯區。第一個編碼區有58bp，在一個開放的閱讀框架中，它編碼成熟酶前體的前19個氨基酸即信號肽段。第二、三、四、五編碼區各為151、136、255、141bp，分別編碼第2至49、50至94、95至179、180至226個氨基酸，其中構成催化活性部位的氨基酸殘基His45、Asp89和Ser182分別位于二、三、五編碼區[2]。5個編碼區被4個長度各為672、742、186和368bp的內含子分開。

哺乳動物糜蛋白酶分為α和β兩型。不同動物糜蛋白酶降解AngⅠ的方式不同，田鼠、猴和人糜蛋白酶是α型糜酶(AngⅡ生成酶)，裂解AngⅠPhe8-His9之間的肽鍵生成AngⅡ，而大鼠糜蛋白酶是β型糜酶(血管緊張素肽酶)，裂解AngⅠTyr4-Ile5之間的肽鍵形成無活性肽段。研究發現，人肺、主動脈、心臟AngⅡ生成主要通過糜酶途徑；狗、倉鼠的主動脈和心臟AngⅡ生成主要通過糜酶途徑，肺主要通過ACE途徑；兔心臟AngⅡ生成主要通過ACE途徑，主動脈和肺AngⅡ生成依靠ACE和糜酶兩種途徑。

研究發現，人心臟(＞80%)和主動脈(＞60%)的大部分AngⅡ是由肥大細胞糜蛋白酶介導產生，肥大細胞受刺激后脫顆粒釋放糜蛋白酶并定位于心肌細胞間質，心室糜蛋白酶是心房的3倍，兩心室間無明顯差異。ACE途徑生成的AngⅡ僅占小部分(約11%)，且糜蛋白酶等絲氨酸蛋白酶生成AngⅡ比ACE的效率更高，特異性更強，但在人冠狀動脈ACE 介導AngⅠ向AngⅡ轉變卻比糜蛋白酶效率高。與心臟糜蛋白酶定位于內皮細胞不同，血管糜蛋白酶主要存在于外膜。正常人主動脈中大多數AngⅡ生成(82%)是糜蛋白酶依賴性的。當血管損傷時，血管壁內和動脈粥樣硬化斑塊內的肥大細胞會增多，導致病變局部AngⅡ增加，動脈粥樣硬化患者主動脈大多數AngⅡ的生成(90%)也是糜蛋白酶依賴性的[1]。

研究顯示肥大細胞糜蛋白酶定位在正常主動脈和動脈粥樣硬化主動脈的外膜，而ACE定位于正常主動脈的內皮細胞和動脈粥樣硬化新內膜的巨噬細胞中，可認為在動脈粥樣硬化發生發展過程中糜蛋白酶的組織學定位和潛在性作用與ACE均存在差異。與正常血壓大鼠相比，原發性高血壓大鼠大動脈和肺動脈平滑肌細胞中糜蛋白酶mRNA的表達水平分別高出11倍和8倍。糜蛋白酶參與心肌纖維化的機制可能是直接降解結締組織蛋白多糖和基底膜膠原，同時間接激活間質前膠原酶，使得前膠原降解為膠原的速度加快，體外研究表明此作用可能與中性粒細胞的化學趨化效應有關。糜蛋白酶自肥大細胞釋放至細胞外基質后，通過刺激間質成纖維細胞生長、加快細胞外基質膠原合成的周期和協同組胺誘導炎癥細胞入侵等作用引起組織重構。因此糜蛋白酶在調控血壓，參與心肺血管重構，高血壓、動脈粥樣硬化和心力衰竭等過程中發揮了重要作用。

目前對體內糜蛋白酶依賴性AngⅡ生成的依據并未獲得。盡管研究證實肥大細胞在人動脈管壁大量累積，其分泌顆粒促進巨噬細胞攝取LDL和膽固醇酯的堆積，但肥大細胞糜蛋白酶作為一個潛在性治療靶點在體內發揮生理和病理功能的重要作用仍有待闡明。