李 謀,楊小琳,趙金禮

(陜西慧康生物科技有限責(zé)任公司醫(yī)藥研發(fā)中心,西安 710054)

高血壓作為常見病、多發(fā)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(fā)病率逐年升高且呈年輕化趨勢(shì)[2]。我國(guó)高血壓患病人數(shù)達(dá)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(jìn)行治療[3]。預(yù)防、治療高血壓可降低心腦血管疾病及其他并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展。血管緊張素轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)此類藥物具有引發(fā)血管水腫[4]、咳嗽、高鉀血癥、腎功能減退等的風(fēng)險(xiǎn)[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(zhì)是人體重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，食物蛋白經(jīng)過胃蛋白酶、胰蛋白酶等水解為寡肽和氨基酸為機(jī)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(yīng)小、容易為機(jī)體吸收等優(yōu)勢(shì)。食源性抗高血壓肽ACE抑制肽亦因其安全性高、來(lái)源廣泛、不良反應(yīng)小而成為高血壓防治領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，現(xiàn)將近幾年來(lái)發(fā)現(xiàn)的食源性ACE抑制肽的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 ACE抑制肽抗高血壓的機(jī)制

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS)和激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)(kallikrein-kinin system,KKS)在血壓調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。RAS能夠直接參與血管收縮，調(diào)節(jié)鈉潴留和鈉排泄，通過減少鈉重吸收、增加鈉排泄、對(duì)鈉鹽的敏感性，調(diào)節(jié)內(nèi)皮及血管損傷修復(fù)，從多方面調(diào)節(jié)血壓[7]。

RAS中肝臟分泌的無(wú)活性的腎素原，經(jīng)腎素催化分解在兩個(gè)Leu之間斷裂，水解為血管緊張素Ⅰ，血管緊張素Ⅰ無(wú)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(fā)揮血管收縮功能[8]，此外血管緊張素轉(zhuǎn)換酶還可通過作用于KKS調(diào)節(jié)血壓，KKS中緩激肽作用于血管內(nèi)皮的緩激肽受體促進(jìn)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(wú)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(fā)揮降血壓作用。

圖1 血管緊張素轉(zhuǎn)換酶在腎素-血管緊張素系統(tǒng)及激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)中的作用

2 食源性ACE抑制肽

近年來(lái)隨著非傳染性疾病及藥物不良反應(yīng)發(fā)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(diǎn)。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(xué)功能。高血壓為常見病、多發(fā)病，其發(fā)病人群基數(shù)龐大，且患者需要終身服藥，20世紀(jì)80年代研究者已經(jīng)開始研究食源性ACE抑制肽[10]。隨后研究者展開了乳源性、發(fā)酵來(lái)源、植物、動(dòng)物、海洋生物來(lái)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(duì)近些年發(fā)現(xiàn)的ACE抑制肽按來(lái)源分類闡述。

2.1乳源及發(fā)酵來(lái)源ACE抑制肽 牛奶、水牛奶、牦牛奶等乳品及發(fā)酵乳制品富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)豐富，經(jīng)發(fā)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(jì)研究者已經(jīng)開始降壓食品的研究[10]，目前已經(jīng)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(guó)的Evolus,均以早年發(fā)現(xiàn)的VPP和IPP[12]兩種ACE抑制肽為核心原料。

Yamamoto等[13]對(duì)酪蛋白發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行分離純化得到Y(jié)P二肽，發(fā)現(xiàn)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(guān)性。Ibrahim等[14]采用胃蛋白酶水解羊奶發(fā)現(xiàn)了PEQSLACQCL、QSLVYPFTGPI、ARHPHPHLSFM三種具有強(qiáng)的ACE抑制活性，與卡托普利相當(dāng)，深入研究PEQSLACQCL、QSLVYPFTGPI、ARHPHPHLSFM體內(nèi)吸收代謝途徑，有望開發(fā)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(fā)酵產(chǎn)物中新發(fā)現(xiàn)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(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)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(yè)化，其他ACE抑制肽尚停留在體外活性驗(yàn)證階段，進(jìn)一步研究這些活性多肽在體內(nèi)的ACE抑制活性及其作用機(jī)制、代謝途徑將促進(jìn)植物源ACE抑制肽的商業(yè)化。

2.2動(dòng)物來(lái)源ACE抑制肽 動(dòng)物組織器官富含蛋白質(zhì)，是活性多肽的重要來(lái)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(duì)獲得ACE活性肽，在自發(fā)性高血壓模型鼠進(jìn)行體內(nèi)研究，發(fā)現(xiàn)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(fā)揮降壓功能。Cheng等[20]對(duì)雞骨采用胃蛋白酶和胰蛋白酶水解發(fā)現(xiàn)，其降解產(chǎn)物具有抗壓功能，提示雞骨水解產(chǎn)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(fā)為口服功能性食品及口服降壓藥。

2.3植物來(lái)源ACE抑制肽 我國(guó)植物種類豐富，且有著以植物性食材為主的飲食傳統(tǒng)，研究植物性來(lái)源的ACE抑制肽極具開發(fā)意義。Connolly等[22]對(duì)釀酒谷物廢棄物降解產(chǎn)物研究，新發(fā)現(xiàn)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(shù)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(jìn)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(fā)現(xiàn)的ACE活性肽，對(duì)6種肽體外活性實(shí)驗(yàn)測(cè)定發(fā)現(xiàn)僅FFAPYAPNFPFK的活性較高，其IC50=0.461 μmol/L，有效濃度較低具有商業(yè)開發(fā)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(duì)油菜籽堿裂解后進(jìn)行分類純化獲得油菜籽蛋白肽凍干粉，在自發(fā)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(yáng)性對(duì)照，降壓效果相當(dāng)，在預(yù)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(xié)同作用發(fā)揮降壓功能，尚需對(duì)其產(chǎn)物深入研究，剖析降壓活性成分，進(jìn)而深入研究毒理、藥代等促進(jìn)臨床制劑開發(fā)。

Furuta等[26]對(duì)藻膽蛋白采用胃蛋白酶、胰蛋白酶等酶降解后發(fā)現(xiàn)ACE的抑制活性增強(qiáng)，并對(duì)降解片段進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)LRY抗壓三肽，體外實(shí)驗(yàn)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(duì)LRY三肽展開深入研究。

2017年研究者從米糠中篩選得到Y(jié)SK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(nèi)形成強(qiáng)的氫鍵相關(guān)[27]。

蕎麥富含降壓活性分子，用于降壓已經(jīng)有數(shù)十年歷史，Koyama等[28]通過分離純化蕎麥發(fā)酵產(chǎn)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(fā)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(fā)現(xiàn)可降低血壓30～40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，降壓效果顯著。

雖然植物來(lái)源中獲得了為數(shù)不少的抗高血壓活性肽，也有部分多肽獲得了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，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(zhǎng)、耐酶解、可口服的降壓肽，將是未來(lái)的研究方向之一。

2.4海洋生物來(lái)源ACE抑制肽 海洋生物物產(chǎn)豐富，大量的海洋動(dòng)物、植物引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。海洋動(dòng)植物富含蛋白質(zhì)，是各類活性多肽開發(fā)豐富的寶庫(kù)，眾多學(xué)者對(duì)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(fā)現(xiàn)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(guó)蠟蝦篩選發(fā)現(xiàn)3種新型ACE抑制肽FCVLRP、IFVPAF、KPPETV IC50分別為12.3、3.4、24.1 μmol/L，對(duì)上述多肽在體內(nèi)消化后發(fā)現(xiàn)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(wú)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(nèi)吸收，具有極大的藥物開發(fā)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(jīng)蛋白酶消化后發(fā)現(xiàn)其ACE抑制活性提高3.5倍，在自發(fā)性高血壓小鼠中給予3 μmol/kg MEGAQEAQGD發(fā)現(xiàn)其降壓效果顯著。

水母作為一種重要的漁業(yè)資源，來(lái)源廣泛，適合進(jìn)行ACE肽的研究和提取。Liu等[33]采用優(yōu)化水解條件:在水解溫度58 ℃,水解時(shí)間3.90 h，酶基質(zhì)比例2.8%,pH 7.60條件下ACE抑制率達(dá)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(gòu)效學(xué)研究表明酪氨酸為ACE活性肽的活性位點(diǎn)。但是此前發(fā)現(xiàn)的很多ACE活性肽不含有酪氨酸，推測(cè)ACE存在多個(gè)活性位點(diǎn)。進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)的ACE抑制肽進(jìn)行構(gòu)效學(xué)研究將促進(jìn)對(duì)此類活性肽的進(jìn)一步認(rèn)知。

Yu等[34]新近采用計(jì)算機(jī)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(duì)上述四肽合成后進(jìn)行ACE抑制活性篩選獲得PGAR、IGPR兩種新型ACE抑制肽，他們對(duì)構(gòu)效學(xué)分析認(rèn)為疏水性氨基酸和芳香族氨基酸與ACE活性呈正相關(guān)。此外Yu等[35]還對(duì)大馬哈魚采用計(jì)算機(jī)虛擬篩選，利用在線程序預(yù)測(cè)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(shí)，在C端的PHE和ARG增強(qiáng)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(shù)的應(yīng)用有助于獲得更多ACE活性肽及促進(jìn)解析ACE抑制肽的作用機(jī)制。

這些年學(xué)者們已經(jīng)對(duì)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(lái)在海洋生物中發(fā)現(xiàn)的具有降壓活性的ACE抑制肽來(lái)源及其序列信息進(jìn)行匯總，見表1。

表1 海洋生物來(lái)源ACE抑制肽

海洋生物來(lái)源的ACE抑制肽與其他來(lái)源獲得ACE抑制肽類似,海洋生物中發(fā)現(xiàn)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(dòng)物模型中驗(yàn)證了其降壓活性，進(jìn)一步驗(yàn)證其代謝途徑、生物利用度及其潛在不良反應(yīng)的研究是決定其是否具有開發(fā)價(jià)值的重要制約因素。

3 小 結(jié)

我國(guó)患高血壓的人群不斷增加，且有年輕化趨勢(shì)，防治形勢(shì)嚴(yán)峻，且高血壓需終身服藥，服藥周期長(zhǎng)，存在引發(fā)血管水腫甚至致死的風(fēng)險(xiǎn)。故尋找更為安全有效的高血壓防治手段極具研究和開發(fā)意義。食源性ACE抑制肽因安全性高被廣泛研究，近年來(lái)獲得了大量具有抗壓活性的ACE抑制肽，然而大多數(shù)研究?jī)H停留在抗壓活性的體外驗(yàn)證階段，如何通過進(jìn)一步深入研究，篩選獲得抗壓活性強(qiáng)，耐酶解、無(wú)毒性的高效抗壓肽是未來(lái)此類研究的一個(gè)方向，此外對(duì)篩選得到的ACE抑制肽進(jìn)行改構(gòu)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(duì)上述食源性ACE抑制肽的作用機(jī)制及其代謝途徑以及信號(hào)通路進(jìn)行深入研究，有助于我國(guó)多肽類功能性降壓食品的商品化進(jìn)程，有助于預(yù)防高血壓，降低高血壓的發(fā)病率。