食品科学专业--毕业论文的文献综述

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血管紧张素转化酶抑制肽的研究进展

高血压是世界范围内的重大公共卫生问题，目前全球高血压患者已达18亿，我国高血压患病率2002年为18．8%[1]。抗根据2009年发布的《中国心血管病报告》，我国18岁以上高血压人口估计至少有2亿。已经成为名副其实的高血压人口大国[2]。目前，常用抗高血压药物有利尿剂、钙拮抗剂(CCB)、血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素受体拮抗剂(ARB)、β-受体拮抗剂[3]5类。血管紧张素转化酶抑制剂的作用是通过抑制ACE的活性，使得血管紧张素II 的生成和激肽的破坏均减少，从而达到降低血压的目的。ACE抑制肽是一类是介于氨基酸与蛋白质之间的生物活性肽，具有安全性高、效果专一无副作用、易被人体消化吸收和稳定性好等优势，易被生产厂家和消费者所接受，具有极好的市场前景。

1.1高血压病

1.1.1高血压病简介

高血压是一种以动脉收缩压或舒张压升高为特征的临床综合症。按照世界卫生组织（WTO）、国际高血压学会（ISH）高血压防治指南和中国高血压防治指南[4]，高血压定义为：在18周岁以上成年人，未服抗高血压药物的情况下，收缩压≥140 m mHg和舒张压≥90 mmHg。有关研究表明，引起高血压病的主要因素为肥胖、食盐摄入过量、饮酒、遗传、年龄、性别、工作的紧张度等等[5,6]。由于其病因十分复杂，对高血压的发病机理至今仍未有确切的认识，目前存在的学说主要有：精神、神经学说、肾原学说、心钠素学说、离子学说、胰岛素学说等。

1.1.2高血压病的防治方法

轻度高血压病一般不需要药物治疗，通过改善生活方式来治疗，如限制食盐（< 6g/day），减轻与控制体重，戒烟，低脂饮食，限制饮酒，经常性活动，调整生活规律，保证足够睡眠，避免情绪波动及过度劳累等[7]。

对于较严重的高血压病一般要进行药物治疗，高血压的现代治疗药物主要

有六大类，即利尿剂、β受体阻滞剂、钙拮抗剂、血管紧张素转换酶抑制剂（Angiotensin converting enzyme inhibitor, ACEI）、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂（ARB）及α受体阻滞剂。另外我国也有一些复方制剂及中药制剂在使用。1.2降压肽及其作用机制

1.2.1 ACE对血压的调节作用

ACE是一种金属二肽羧肽酶,由一个糖蛋白和一条多肽单链复合而成。相对分子质量大约在170 kD左右,广泛分布于体内各组织中。人体的升压系统肾素血管紧张素系统(renial angioten-sin system,RAS)和降压系统激肽释放酶激肽系统(kallikrein-kinin system,KKS)在血压调节及心血管功能方面扮演着重要角色。ACE通过对RAS系统和KKS系统的调控达到调节血压的作用(图1)。

图1ACE在血压调节中的作用

Fig.1Role of ACE in blood pressure accommodation

在RAS系统中:血管紧张素原在肾素的作用下水解,C端失去Leu,转化为血管紧张素Ⅰ(AngⅠ),AngⅠ在ACE的作用下水解, C-端失去His-Leu,转化为血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)。AngⅡ一方面可以使小动脉、血管平滑肌收缩,增加周边血管阻力,引起血压迅速增高;另一方面能够刺激醛固酮分泌,促进人体肾脏对Na+、K+的吸收, 减少肾血流量,引起钠储量和血容量的增加,导致血压升高。

在KKS系统中:激肽原在激肽释放酶的作用下水解,转化为缓激肽,缓激肽可通过血管内皮细胞释放NO及合成前列腺素而使血管舒张,使血压下降。然而在ACE 的作用下,舒缓激肽C端失去Phe-Arg,转化为缓释肽1-7,失去降压功能,导致血压升高。因此,通过抑制ACE,使AngⅠ无法转化为具有强升压作用的AngⅡ,同时保持具有血管舒张作用缓激肽的生物活性,是降压最重要的途径。

1.2.2 ACE抑制肽定量构效关系研究

ACE包括N和C两个同源区域,每个区域包含一个结合Zn2 +的活性位点,Zn2 +结合位点是ACE催化反应的活性基团所在部位,同时Zn2 +、Cl-是维持ACE活性所必需的。1977年Ondetti等[8]根据竞争性抑制剂和ACE活性结合位点的关系建立模型假说,这个模型成为解释ACE作用机理的经典模型,第一个临床口服高效降压药卡托普利就是根据这个原理开发出来的。1982年Cushman 等[9]和Ondetti等[10]进一步改进此模型。在此基础上,研究者开发了一系列ACE 抑制剂降压药和食品源保健品。目前国内外批准使用的ACE抑制剂降压药己有十几种,还有7种ACE抑制剂降压药处于临床前和临床Ⅰ、Ⅱ期阶段。

由于人工合成的降压药物在降压的同时产生高血钾症、肾功能可逆性下降、咳嗽和血管水肿等多种副作用,药食同源的ACE抑制肽成为降压药物研究的新热点。ACE抑制肽是一种重要的ACE抑制剂,属于竞争性抑制剂,即它们对ACE 活性区域的亲和力比血管紧张素Ⅰ或舒缓激肽强,能够与血管紧张素Ⅰ或缓激肽竞争ACE,与ACE结合后抑制其活性,且不易从ACE结合区释放,阻碍ACE催化水解舒缓激肽成为失活片段和ACE催化AngⅠ向AngⅡ转化的生化反应过程,起到降压作用。为了开发高效ACE抑制肽,在确定ACE结构和ACE抑制肽的作用机理后,人们把研究的重点转向ACE抑制肽的结构和生物活性的关系。

研究表明,ACE抑制肽的相对分子质量比较小,大多数活性肽仅包含2~12个氨基酸残基,有利于人体直接高效吸收利用。Li等[11]认为ACE抑制肽的C末端三肽的氨基酸种类是影响其活性的重要因素,C末端三肽含有疏水性氨基酸或芳香族氨基酸的ACE抑制肽活性更高;Cheung等[12]发现活性较强的ACE抑制肽C端氨基酸一般为具环状结构的芳香族氨基酸(如色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等)或脯氨酸;N端为长链或具支链的疏水氨基酸(如缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等)或碱性氨基酸可以提高肽的抑制活性,而N端为脯氨酸能够降低肽的抑制活性。

小肽的构效关系表明C端含有赖氨酸或精氨酸的ACE抑制肽活性高,因为赖氨酸或精氨酸侧链上的胍或ε-氨基上的正电荷对ACE抑制活性起着重要作用[11,13]。目前,对ACE抑制肽的构效关系的分析还处于初级阶段,尚需要进一步深入研究。

现有ACE抑制肽的构效关系大多以定性描述为主，而且大多研究基本上都是围绕肽链长度和氨基酸序列两方面对活性的影响来展开。1977年，Ondett等［14］在对ACE的结构进行了深入研究的基础上首次提出了ACE与底物作用的模型;随后，Cushman等［15］和Ondetti等［16］对该模型进行了补充和完善(见图2)，指出ACE活性中心存在S1、S1＇、S2＇三个必需结合位点，均具有较强的疏水性，底物C末端三肽氨基酸残基或抑制剂的相应基团能分别与ACE的3个必需结合位点作用;若底物C末端倒数第三位为芳香族氨基酸时与活性部位S1亲和力较大;若倒数第二位为丙氨酸时与部位S1＇亲和力大，而为脯氨酸时较小;当C 末端为脯氨酸时与S2＇亲和力较大，为谷氨酸时较小。此外，ACE分子末端带有的正电荷能与底物C末端氨基酸羧基的负电荷形成离子键;在部位S1和S1＇之间存在一个Zn2+，能与C末端第二位肽键的羰基络合，使该羰基更具亲电性而易被水解;在S1＇和S2＇之间还存在一个活性部位X-H，它能以氢键形式与底物末端肽键相结合。除了这3个必需结合位点外，ACE中还存在多个辅助结合位点，它们能与长肽的近N端氨基酸残基结合从而提高与底物的结合能力。当然，一旦ACE中的这些活性位点被抑制剂所结合将直接导致酶的失活。在该模型的指导下，人们成功地合成了一系列活性很强的ACE抑制剂。