糜蛋白酶的研究概况

湖南食品药品职业学院（410208）潘伟男 邓水秀 赖利平

1990年Urata等在人心脏与内乳动、静脉发现糜蛋白酶旁路途径可转化AngⅠ产生AngⅡ。糜蛋白酶为目前已知最强的AngⅠ转换酶，是一种贮存在肥大细胞分泌颗粒中的糜蛋白样丝氨酸蛋白酶，在内皮细胞和间质细胞的分泌颗粒中也发现其免疫反应性，这些细胞均释放糜蛋白酶且共同定位于细胞外基质中[1]。

人糜蛋白酶是一种分子量为29000的糖蛋白，两条肽链由3个二硫键相连，具有与丝氨酸蛋白酶相同的保守序列，主要分布在心血管、皮肤、支气管等结缔组织中。糜蛋白酶最适宜pH值为8～9，作用底物主要为AngⅠ和神经紧张素，其活性可被糜酶抑制剂、豆类胰蛋白酶抑制剂拮抗。糜蛋白酶与神经源性炎症、黏膜下层腺体分泌、寄生虫清除、血管活性肽代谢以及脂蛋白和细胞外基质分解代谢等有关。

人心脏糜蛋白酶为单拷贝基因表达，其基因长约3kb，有5个编码区和4个内含子，两端分别是5′和3′非翻译区。第一个编码区有58bp，在一个开放的阅读框架中，它编码成熟酶前体的前19个氨基酸即信号肽段。第二、三、四、五编码区各为151、136、255、141bp，分别编码第2至49、50至94、95至179、180至226个氨基酸，其中构成催化活性部位的氨基酸残基His45、Asp89和Ser182分别位于二、三、五编码区[2]。5个编码区被4个长度各为672、742、186和368bp的内含子分开。

哺乳动物糜蛋白酶分为α和β两型。不同动物糜蛋白酶降解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之间的肽键生成AngⅡ，而大鼠糜蛋白酶是β型糜酶(血管紧张素肽酶)，裂解AngⅠTyr4-Ile5之间的肽键形成无活性肽段。研究发现，人肺、主动脉、心脏AngⅡ生成主要通过糜酶途径；狗、仓鼠的主动脉和心脏AngⅡ生成主要通过糜酶途径，肺主要通过ACE途径；兔心脏AngⅡ生成主要通过ACE途径，主动脉和肺AngⅡ生成依靠ACE和糜酶两种途径。

研究发现，人心脏(＞80%)和主动脉(＞60%)的大部分AngⅡ是由肥大细胞糜蛋白酶介导产生，肥大细胞受刺激后脱颗粒释放糜蛋白酶并定位于心肌细胞间质，心室糜蛋白酶是心房的3倍，两心室间无明显差异。ACE途径生成的AngⅡ仅占小部分(约11%)，且糜蛋白酶等丝氨酸蛋白酶生成AngⅡ比ACE的效率更高，特异性更强，但在人冠状动脉ACE 介导AngⅠ向AngⅡ转变却比糜蛋白酶效率高。与心脏糜蛋白酶定位于内皮细胞不同，血管糜蛋白酶主要存在于外膜。正常人主动脉中大多数AngⅡ生成(82%)是糜蛋白酶依赖性的。当血管损伤时，血管壁内和动脉粥样硬化斑块内的肥大细胞会增多，导致病变局部AngⅡ增加，动脉粥样硬化患者主动脉大多数AngⅡ的生成(90%)也是糜蛋白酶依赖性的[1]。

研究显示肥大细胞糜蛋白酶定位在正常主动脉和动脉粥样硬化主动脉的外膜，而ACE定位于正常主动脉的内皮细胞和动脉粥样硬化新内膜的巨噬细胞中，可认为在动脉粥样硬化发生发展过程中糜蛋白酶的组织学定位和潜在性作用与ACE均存在差异。与正常血压大鼠相比，原发性高血压大鼠大动脉和肺动脉平滑肌细胞中糜蛋白酶mRNA的表达水平分别高出11倍和8倍。糜蛋白酶参与心肌纤维化的机制可能是直接降解结缔组织蛋白多糖和基底膜胶原，同时间接激活间质前胶原酶，使得前胶原降解为胶原的速度加快，体外研究表明此作用可能与中性粒细胞的化学趋化效应有关。糜蛋白酶自肥大细胞释放至细胞外基质后，通过刺激间质成纤维细胞生长、加快细胞外基质胶原合成的周期和协同组胺诱导炎症细胞入侵等作用引起组织重构。因此糜蛋白酶在调控血压，参与心肺血管重构，高血压、动脉粥样硬化和心力衰竭等过程中发挥了重要作用。

目前对体内糜蛋白酶依赖性AngⅡ生成的依据并未获得。尽管研究证实肥大细胞在人动脉管壁大量累积，其分泌颗粒促进巨噬细胞摄取LDL和胆固醇酯的堆积，但肥大细胞糜蛋白酶作为一个潜在性治疗靶点在体内发挥生理和病理功能的重要作用仍有待阐明。