食源性血管緊張素轉換酶抑制肽的研究進展

李 謀,楊小琳,趙金禮

(陜西慧康生物科技有限責任公司醫藥研發中心,西安 710054)

高血壓作為常見病、多發病，是心腦血管疾病的主要致病因素，是成人死亡、病殘的主要原因[1]。高血壓發病率逐年升高且呈年輕化趨勢[2]。我國高血壓患病人數達2.6億，45～75歲人群中50%以上患有高血壓，另外有部分患者因未覺察，尚未進行治療[3]。預防、治療高血壓可降低心腦血管疾病及其他并發癥的發生、發展。血管緊張素轉換酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)抑制劑目前仍是使用廣泛且效果顯著的抗高血壓藥物，但臨床發現此類藥物具有引發血管水腫[4]、咳嗽、高鉀血癥、腎功能減退等的風險[5-6]。研究者開始尋找更安全、更有效的高血壓防治手段。食物蛋白質是人體重要的營養物質，食物蛋白經過胃蛋白酶、胰蛋白酶等水解為寡肽和氨基酸為機體所吸收利用，寡肽具有抗腫瘤、抗衰老、提高免疫力、降糖、降脂、降血壓等多種功效，且具有安全性高、不良反應小、容易為機體吸收等優勢。食源性抗高血壓肽ACE抑制肽亦因其安全性高、來源廣泛、不良反應小而成為高血壓防治領域的研究熱點，現將近幾年來發現的食源性ACE抑制肽的研究進展進行綜述。

1 ACE抑制肽抗高血壓的機制

腎素-血管緊張素系統(renin-angiotensin system，RAS)和激肽釋放酶-激肽系統(kallikrein-kinin system,KKS)在血壓調節中起關鍵作用。RAS能夠直接參與血管收縮，調節鈉潴留和鈉排泄，通過減少鈉重吸收、增加鈉排泄、對鈉鹽的敏感性，調節內皮及血管損傷修復，從多方面調節血壓[7]。

RAS中肝臟分泌的無活性的腎素原，經腎素催化分解在兩個Leu之間斷裂，水解為血管緊張素Ⅰ，血管緊張素Ⅰ無活性，在ACE的作用下，C端的His-Leu被切除，形成具有活性的血管緊張素Ⅱ，發揮血管收縮功能[8]，此外血管緊張素轉換酶還可通過作用于KKS調節血壓，KKS中緩激肽作用于血管內皮的緩激肽受體促進一氧化氮、前列腺素等具有舒張血管的活性分子，舒張血管從而降低血壓。在ACE作用下緩激肽被降解為無活性片段[9]，促使血壓升高，見圖1。ACE抑制肽可作用于RAS和KKS而發揮降血壓作用。

圖1 血管緊張素轉換酶在腎素-血管緊張素系統及激肽釋放酶-激肽系統中的作用

2 食源性ACE抑制肽

近年來隨著非傳染性疾病及藥物不良反應發生率的增加，食源性活性多肽因活性、安全性高成為研究熱點。食源性活性多肽大多系分解天然食物蛋白所得，具有廣泛的生物學功能。高血壓為常見病、多發病，其發病人群基數龐大，且患者需要終身服藥，20世紀80年代研究者已經開始研究食源性ACE抑制肽[10]。隨后研究者展開了乳源性、發酵來源、植物、動物、海洋生物來源食源性ACE抑制肽的研究，獲得了大量的食源性ACE抑制肽。以下對近些年發現的ACE抑制肽按來源分類闡述。

2.1乳源及發酵來源ACE抑制肽 牛奶、水牛奶、牦牛奶等乳品及發酵乳制品富含蛋白質、礦物質營養豐富，經發酵或者水解處理后可釋放多種功能性多肽[11]，如抗氧化肽、抗高血壓肽，20世紀研究者已經開始降壓食品的研究[10]，目前已經有少量商品化的ACE抑制肽-降壓乳制品上市銷售，如日本的Ameal、Calpis及法國的Evolus,均以早年發現的VPP和IPP[12]兩種ACE抑制肽為核心原料。

Yamamoto等[13]對酪蛋白發酵產物進行分離純化得到YP二肽，發現YP在高血壓小鼠模型上具有降壓效果，降壓效果呈劑量相關性。Ibrahim等[14]采用胃蛋白酶水解羊奶發現了PEQSLACQCL、QSLVYPFTGPI、ARHPHPHLSFM三種具有強的ACE抑制活性，與卡托普利相當，深入研究PEQSLACQCL、QSLVYPFTGPI、ARHPHPHLSFM體內吸收代謝途徑，有望開發出新一代高效安全的食源性防治高血壓的功能性食品及藥品。

研究者從發酵產物中新發現S.LKVREDENNPFYFRSSN.S、K.NNNPFSFLVPPQESQRR.A及S.GFAPEFLKEAFGVN.M、VAPFPEVFGK、LVYPFPGPLH及FVAPEPFVFGKEK 6種ACE抑制肽[15-16];此外另有研究者從酪蛋白酸鈉和酪蛋白水解產物中發現了FVAPFPEVFG和YQEPVLGPVRGPFPIIV 2種新型ACE抑制肽[17-18]。

目前僅VPP、IPP 2種ACE抑制肽商業化，其他ACE抑制肽尚停留在體外活性驗證階段，進一步研究這些活性多肽在體內的ACE抑制活性及其作用機制、代謝途徑將促進植物源ACE抑制肽的商業化。

2.2動物來源ACE抑制肽 動物組織器官富含蛋白質，是活性多肽的重要來源。Iroyukifujita等[19]采用胃蛋白酶、胰蛋白酶等水解雞肉和卵蛋白，并對獲得ACE活性肽，在自發性高血壓模型鼠進行體內研究，發現IW二肽服用后2 h降壓效果最好、IWH三肽服用后4 h最佳，而IWHHT五肽則在服用后6 h效果最佳，提示IWHHT可能作為前藥發揮降壓功能。Cheng等[20]對雞骨采用胃蛋白酶和胰蛋白酶水解發現，其降解產物具有抗壓功能，提示雞骨水解產物為潛在的降壓功能食品。Yu等[21]采用堿性蛋白酶水解卵白蛋白，獲得新型ACE抑制肽：QIGLF，該肽耐酶解，提示可開發為口服功能性食品及口服降壓藥。

2.3植物來源ACE抑制肽 我國植物種類豐富，且有著以植物性食材為主的飲食傳統，研究植物性來源的ACE抑制肽極具開發意義。Connolly等[22]對釀酒谷物廢棄物降解產物研究，新發現了VVG、DVWY、VAE、FDART、WTFR、FQ 6種有顯著降壓效果的多肽，Liu等[23]從核桃中篩選得到ACE抑制八肽WPERPQIP，其半數抑制濃度IC50值為25.67 g/mL，Zenezini Chiozzi等[24]分別采用胰蛋白酶、胃蛋白酶水解消化花椰菜后進行活性篩選，得到6種具有ACE抑制活性的多肽，其中3種為新發現的ACE活性肽，對6種肽體外活性實驗測定發現僅FFAPYAPNFPFK的活性較高，其IC50=0.461 μmol/L，有效濃度較低具有商業開發潛力。M?kinen等[25]將土豆溶解后分離純化得到土豆蛋白肽凍干粉,對油菜籽堿裂解后進行分類純化獲得油菜籽蛋白肽凍干粉，在自發性高血壓小鼠模型中喂食600 mg/kg的土豆蛋白肽及油菜籽蛋白肽與喂食20 mg/kg的卡托普利陽性對照，降壓效果相當，在預防高血壓方面效果良好，但土豆蛋白肽和油菜籽蛋白肽可能是通過多種ACE抑制活性肽協同作用發揮降壓功能，尚需對其產物深入研究，剖析降壓活性成分，進而深入研究毒理、藥代等促進臨床制劑開發。

Furuta等[26]對藻膽蛋白采用胃蛋白酶、胰蛋白酶等酶降解后發現ACE的抑制活性增強，并對降解片段進一步研究發現LRY抗壓三肽，體外實驗表明LRY具有較高的ACE抑制活性，其IC50=0.044 μmol/L，遺憾的是研究者并未對LRY三肽展開深入研究。

2017年研究者從米糠中篩選得到YSK具有抗壓活性的ACE抑制三肽，其IC50=76 μmol/L，具有降低舒張壓和收縮壓的活性，可能與其在體內形成強的氫鍵相關[27]。

蕎麥富含降壓活性分子，用于降壓已經有數十年歷史，Koyama等[28]通過分離純化蕎麥發酵產物，獲得VVG、DVWY、VAE、FDART、WTFR、FQ 6種具有顯著抗高血壓活性的肽段，在自發性高血壓模型鼠上采用0.1 mg/kg的口服劑量，口服6～9 h后發現可降低血壓30～40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，降壓效果顯著。

雖然植物來源中獲得了為數不少的抗高血壓活性肽，也有部分多肽獲得了動物實驗數據，具有明顯的降壓效果，但是如何從眾多植物源抗壓肽中篩選到降壓活性高、半衰期長、耐酶解、可口服的降壓肽，將是未來的研究方向之一。

2.4海洋生物來源ACE抑制肽 海洋生物物產豐富，大量的海洋動物、植物引起了眾多學者的關注。海洋動植物富含蛋白質，是各類活性多肽開發豐富的寶庫，眾多學者對海洋生物展開研究。

Byun等[29]從阿里斯加鱈魚中篩選得到GPL三肽，具有ACE抑制活性，Nagai等[30]從魚肉蛋白中篩選發現LKP、IKP、LRP 3種新的ACE抑制肽。Hai-Lun等[31]采用SM98011芽孢桿菌蛋白酶消化中國蠟蝦篩選發現3種新型ACE抑制肽FCVLRP、IFVPAF、KPPETV IC50分別為12.3、3.4、24.1 μmol/L，對上述多肽在體內消化后發現KPPETV序列未變，其余兩種多肽消化為RP、VPAF、FC、FCVL，其ACE活性較原肽無衰減，其中RP較原肽FCVLRP的活性提高了30倍，且其為二肽便于體內吸收，具有極大的藥物開發前景。

Zhao等[32]采用菠蘿蛋白酶和堿性磷酸酶水解海參獲得新型ACE抑制肽MEGAQEAQGD，經蛋白酶消化后發現其ACE抑制活性提高3.5倍，在自發性高血壓小鼠中給予3 μmol/kg MEGAQEAQGD發現其降壓效果顯著。

水母作為一種重要的漁業資源，來源廣泛，適合進行ACE肽的研究和提取。Liu等[33]采用優化水解條件:在水解溫度58 ℃,水解時間3.90 h，酶基質比例2.8%,pH 7.60條件下ACE抑制率達到32.21%。分離得到4種新型ACE抑制肽，序列分別為VGPY、FTYVPG、FTYVPGA、FQAVWAG，這些ACE抑制肽的IC50值分別為8.40、23.42、21.15、19.11 μmol/L。構效學研究表明酪氨酸為ACE活性肽的活性位點。但是此前發現的很多ACE活性肽不含有酪氨酸，推測ACE存在多個活性位點。進一步對現有發現的ACE抑制肽進行構效學研究將促進對此類活性肽的進一步認知。

Yu等[34]新近采用計算機輔助虛擬篩選方法大西洋鮭魚中篩選得到21種ACE潛在活性四肽，對上述四肽合成后進行ACE抑制活性篩選獲得PGAR、IGPR兩種新型ACE抑制肽，他們對構效學分析認為疏水性氨基酸和芳香族氨基酸與ACE活性呈正相關。此外Yu等[35]還對大馬哈魚采用計算機虛擬篩選，利用在線程序預測所生成肽的潛在活性、溶解度、吸收、分布、代謝、排泄和毒性特性。獲得了3種新型ACE抑制肽，其序列如下：EGF、HGR、VDF。分子作用模擬提示，EGF、HGR和VDF被插入到ACE的S1和S2口袋中。同時，在C端的PHE和ARG增強ACE親和力。EGF、HGR和VDF的IC50值分別為(474.65±0.08) μmol/L、(106.21±0.52) μmol/L和(439.27±0.09) μmol/L。新技術的應用有助于獲得更多ACE活性肽及促進解析ACE抑制肽的作用機制。

這些年學者們已經對黑魚、太平洋大頭鱈魚、鯰魚、刀魚、水母、矮刺鯊、刺魚、大西洋鮭魚、大馬哈魚等多種海洋生物展開研究篩選得到眾多新型ACE抑制肽[36-41]。將近年來在海洋生物中發現的具有降壓活性的ACE抑制肽來源及其序列信息進行匯總，見表1。

表1 海洋生物來源ACE抑制肽

海洋生物來源的ACE抑制肽與其他來源獲得ACE抑制肽類似,海洋生物中發現的多肽，大多在體外具有ACE抑制活性，部分ACE活性肽在高血壓動物模型中驗證了其降壓活性，進一步驗證其代謝途徑、生物利用度及其潛在不良反應的研究是決定其是否具有開發價值的重要制約因素。

3 小 結

我國患高血壓的人群不斷增加，且有年輕化趨勢，防治形勢嚴峻，且高血壓需終身服藥，服藥周期長，存在引發血管水腫甚至致死的風險。故尋找更為安全有效的高血壓防治手段極具研究和開發意義。食源性ACE抑制肽因安全性高被廣泛研究，近年來獲得了大量具有抗壓活性的ACE抑制肽，然而大多數研究僅停留在抗壓活性的體外驗證階段，如何通過進一步深入研究，篩選獲得抗壓活性強，耐酶解、無毒性的高效抗壓肽是未來此類研究的一個方向，此外對篩選得到的ACE抑制肽進行改構研究可獲得高效、低毒具有良好生物利用度，也是研究方向之一。對上述食源性ACE抑制肽的作用機制及其代謝途徑以及信號通路進行深入研究，有助于我國多肽類功能性降壓食品的商品化進程，有助于預防高血壓，降低高血壓的發病率。