食源性血管紧张素转换酶抑制肽的研究进展

李 谋,杨小琳,赵金礼

(陕西慧康生物科技有限责任公司医药研发中心,西安 710054)

高血压作为常见病、多发病，是心脑血管疾病的主要致病因素，是成人死亡、病残的主要原因[1]。高血压发病率逐年升高且呈年轻化趋势[2]。我国高血压患病人数达2.6亿，45～75岁人群中50%以上患有高血压，另外有部分患者因未觉察，尚未进行治疗[3]。预防、治疗高血压可降低心脑血管疾病及其他并发症的发生、发展。血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)抑制剂目前仍是使用广泛且效果显著的抗高血压药物，但临床发现此类药物具有引发血管水肿[4]、咳嗽、高钾血症、肾功能减退等的风险[5-6]。研究者开始寻找更安全、更有效的高血压防治手段。食物蛋白质是人体重要的营养物质，食物蛋白经过胃蛋白酶、胰蛋白酶等水解为寡肽和氨基酸为机体所吸收利用，寡肽具有抗肿瘤、抗衰老、提高免疫力、降糖、降脂、降血压等多种功效，且具有安全性高、不良反应小、容易为机体吸收等优势。食源性抗高血压肽ACE抑制肽亦因其安全性高、来源广泛、不良反应小而成为高血压防治领域的研究热点，现将近几年来发现的食源性ACE抑制肽的研究进展进行综述。

1 ACE抑制肽抗高血压的机制

肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)和激肽释放酶-激肽系统(kallikrein-kinin system,KKS)在血压调节中起关键作用。RAS能够直接参与血管收缩，调节钠潴留和钠排泄，通过减少钠重吸收、增加钠排泄、对钠盐的敏感性，调节内皮及血管损伤修复，从多方面调节血压[7]。

RAS中肝脏分泌的无活性的肾素原，经肾素催化分解在两个Leu之间断裂，水解为血管紧张素Ⅰ，血管紧张素Ⅰ无活性，在ACE的作用下，C端的His-Leu被切除，形成具有活性的血管紧张素Ⅱ，发挥血管收缩功能[8]，此外血管紧张素转换酶还可通过作用于KKS调节血压，KKS中缓激肽作用于血管内皮的缓激肽受体促进一氧化氮、前列腺素等具有舒张血管的活性分子，舒张血管从而降低血压。在ACE作用下缓激肽被降解为无活性片段[9]，促使血压升高，见图1。ACE抑制肽可作用于RAS和KKS而发挥降血压作用。

图1 血管紧张素转换酶在肾素-血管紧张素系统及激肽释放酶-激肽系统中的作用

2 食源性ACE抑制肽

近年来随着非传染性疾病及药物不良反应发生率的增加，食源性活性多肽因活性、安全性高成为研究热点。食源性活性多肽大多系分解天然食物蛋白所得，具有广泛的生物学功能。高血压为常见病、多发病，其发病人群基数庞大，且患者需要终身服药，20世纪80年代研究者已经开始研究食源性ACE抑制肽[10]。随后研究者展开了乳源性、发酵来源、植物、动物、海洋生物来源食源性ACE抑制肽的研究，获得了大量的食源性ACE抑制肽。以下对近些年发现的ACE抑制肽按来源分类阐述。

2.1乳源及发酵来源ACE抑制肽 牛奶、水牛奶、牦牛奶等乳品及发酵乳制品富含蛋白质、矿物质营养丰富，经发酵或者水解处理后可释放多种功能性多肽[11]，如抗氧化肽、抗高血压肽，20世纪研究者已经开始降压食品的研究[10]，目前已经有少量商品化的ACE抑制肽-降压乳制品上市销售，如日本的Ameal、Calpis及法国的Evolus,均以早年发现的VPP和IPP[12]两种ACE抑制肽为核心原料。

Yamamoto等[13]对酪蛋白发酵产物进行分离纯化得到YP二肽，发现YP在高血压小鼠模型上具有降压效果，降压效果呈剂量相关性。Ibrahim等[14]采用胃蛋白酶水解羊奶发现了PEQSLACQCL、QSLVYPFTGPI、ARHPHPHLSFM三种具有强的ACE抑制活性，与卡托普利相当，深入研究PEQSLACQCL、QSLVYPFTGPI、ARHPHPHLSFM体内吸收代谢途径，有望开发出新一代高效安全的食源性防治高血压的功能性食品及药品。

研究者从发酵产物中新发现S.LKVREDENNPFYFRSSN.S、K.NNNPFSFLVPPQESQRR.A及S.GFAPEFLKEAFGVN.M、VAPFPEVFGK、LVYPFPGPLH及FVAPEPFVFGKEK 6种ACE抑制肽[15-16];此外另有研究者从酪蛋白酸钠和酪蛋白水解产物中发现了FVAPFPEVFG和YQEPVLGPVRGPFPIIV 2种新型ACE抑制肽[17-18]。

目前仅VPP、IPP 2种ACE抑制肽商业化，其他ACE抑制肽尚停留在体外活性验证阶段，进一步研究这些活性多肽在体内的ACE抑制活性及其作用机制、代谢途径将促进植物源ACE抑制肽的商业化。

2.2动物来源ACE抑制肽 动物组织器官富含蛋白质，是活性多肽的重要来源。Iroyukifujita等[19]采用胃蛋白酶、胰蛋白酶等水解鸡肉和卵蛋白，并对获得ACE活性肽，在自发性高血压模型鼠进行体内研究，发现IW二肽服用后2 h降压效果最好、IWH三肽服用后4 h最佳，而IWHHT五肽则在服用后6 h效果最佳，提示IWHHT可能作为前药发挥降压功能。Cheng等[20]对鸡骨采用胃蛋白酶和胰蛋白酶水解发现，其降解产物具有抗压功能，提示鸡骨水解产物为潜在的降压功能食品。Yu等[21]采用碱性蛋白酶水解卵白蛋白，获得新型ACE抑制肽：QIGLF，该肽耐酶解，提示可开发为口服功能性食品及口服降压药。

2.3植物来源ACE抑制肽 我国植物种类丰富，且有着以植物性食材为主的饮食传统，研究植物性来源的ACE抑制肽极具开发意义。Connolly等[22]对酿酒谷物废弃物降解产物研究，新发现了VVG、DVWY、VAE、FDART、WTFR、FQ 6种有显著降压效果的多肽，Liu等[23]从核桃中筛选得到ACE抑制八肽WPERPQIP，其半数抑制浓度IC50值为25.67 g/mL，Zenezini Chiozzi等[24]分别采用胰蛋白酶、胃蛋白酶水解消化花椰菜后进行活性筛选，得到6种具有ACE抑制活性的多肽，其中3种为新发现的ACE活性肽，对6种肽体外活性实验测定发现仅FFAPYAPNFPFK的活性较高，其IC50=0.461 μmol/L，有效浓度较低具有商业开发潜力。Mäkinen等[25]将土豆溶解后分离纯化得到土豆蛋白肽冻干粉,对油菜籽碱裂解后进行分类纯化获得油菜籽蛋白肽冻干粉，在自发性高血压小鼠模型中喂食600 mg/kg的土豆蛋白肽及油菜籽蛋白肽与喂食20 mg/kg的卡托普利阳性对照，降压效果相当，在预防高血压方面效果良好，但土豆蛋白肽和油菜籽蛋白肽可能是通过多种ACE抑制活性肽协同作用发挥降压功能，尚需对其产物深入研究，剖析降压活性成分，进而深入研究毒理、药代等促进临床制剂开发。

Furuta等[26]对藻胆蛋白采用胃蛋白酶、胰蛋白酶等酶降解后发现ACE的抑制活性增强，并对降解片段进一步研究发现LRY抗压三肽，体外实验表明LRY具有较高的ACE抑制活性，其IC50=0.044 μmol/L，遗憾的是研究者并未对LRY三肽展开深入研究。

2017年研究者从米糠中筛选得到YSK具有抗压活性的ACE抑制三肽，其IC50=76 μmol/L，具有降低舒张压和收缩压的活性，可能与其在体内形成强的氢键相关[27]。

荞麦富含降压活性分子，用于降压已经有数十年历史，Koyama等[28]通过分离纯化荞麦发酵产物，获得VVG、DVWY、VAE、FDART、WTFR、FQ 6种具有显著抗高血压活性的肽段，在自发性高血压模型鼠上采用0.1 mg/kg的口服剂量，口服6～9 h后发现可降低血压30～40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，降压效果显著。

虽然植物来源中获得了为数不少的抗高血压活性肽，也有部分多肽获得了动物实验数据，具有明显的降压效果，但是如何从众多植物源抗压肽中筛选到降压活性高、半衰期长、耐酶解、可口服的降压肽，将是未来的研究方向之一。

2.4海洋生物来源ACE抑制肽 海洋生物物产丰富，大量的海洋动物、植物引起了众多学者的关注。海洋动植物富含蛋白质，是各类活性多肽开发丰富的宝库，众多学者对海洋生物展开研究。

Byun等[29]从阿里斯加鳕鱼中筛选得到GPL三肽，具有ACE抑制活性，Nagai等[30]从鱼肉蛋白中筛选发现LKP、IKP、LRP 3种新的ACE抑制肽。Hai-Lun等[31]采用SM98011芽孢杆菌蛋白酶消化中国蜡虾筛选发现3种新型ACE抑制肽FCVLRP、IFVPAF、KPPETV IC50分别为12.3、3.4、24.1 μmol/L，对上述多肽在体内消化后发现KPPETV序列未变，其余两种多肽消化为RP、VPAF、FC、FCVL，其ACE活性较原肽无衰减，其中RP较原肽FCVLRP的活性提高了30倍，且其为二肽便于体内吸收，具有极大的药物开发前景。

Zhao等[32]采用菠萝蛋白酶和碱性磷酸酶水解海参获得新型ACE抑制肽MEGAQEAQGD，经蛋白酶消化后发现其ACE抑制活性提高3.5倍，在自发性高血压小鼠中给予3 μmol/kg MEGAQEAQGD发现其降压效果显著。

水母作为一种重要的渔业资源，来源广泛，适合进行ACE肽的研究和提取。Liu等[33]采用优化水解条件:在水解温度58 ℃,水解时间3.90 h，酶基质比例2.8%,pH 7.60条件下ACE抑制率达到32.21%。分离得到4种新型ACE抑制肽，序列分别为VGPY、FTYVPG、FTYVPGA、FQAVWAG，这些ACE抑制肽的IC50值分别为8.40、23.42、21.15、19.11 μmol/L。构效学研究表明酪氨酸为ACE活性肽的活性位点。但是此前发现的很多ACE活性肽不含有酪氨酸，推测ACE存在多个活性位点。进一步对现有发现的ACE抑制肽进行构效学研究将促进对此类活性肽的进一步认知。

Yu等[34]新近采用计算机辅助虚拟筛选方法大西洋鲑鱼中筛选得到21种ACE潜在活性四肽，对上述四肽合成后进行ACE抑制活性筛选获得PGAR、IGPR两种新型ACE抑制肽，他们对构效学分析认为疏水性氨基酸和芳香族氨基酸与ACE活性呈正相关。此外Yu等[35]还对大马哈鱼采用计算机虚拟筛选，利用在线程序预测所生成肽的潜在活性、溶解度、吸收、分布、代谢、排泄和毒性特性。获得了3种新型ACE抑制肽，其序列如下：EGF、HGR、VDF。分子作用模拟提示，EGF、HGR和VDF被插入到ACE的S1和S2口袋中。同时，在C端的PHE和ARG增强ACE亲和力。EGF、HGR和VDF的IC50值分别为(474.65±0.08) μmol/L、(106.21±0.52) μmol/L和(439.27±0.09) μmol/L。新技术的应用有助于获得更多ACE活性肽及促进解析ACE抑制肽的作用机制。

这些年学者们已经对黑鱼、太平洋大头鳕鱼、鲶鱼、刀鱼、水母、矮刺鲨、刺鱼、大西洋鲑鱼、大马哈鱼等多种海洋生物展开研究筛选得到众多新型ACE抑制肽[36-41]。将近年来在海洋生物中发现的具有降压活性的ACE抑制肽来源及其序列信息进行汇总，见表1。

表1 海洋生物来源ACE抑制肽

海洋生物来源的ACE抑制肽与其他来源获得ACE抑制肽类似,海洋生物中发现的多肽，大多在体外具有ACE抑制活性，部分ACE活性肽在高血压动物模型中验证了其降压活性，进一步验证其代谢途径、生物利用度及其潜在不良反应的研究是决定其是否具有开发价值的重要制约因素。

3 小 结

我国患高血压的人群不断增加，且有年轻化趋势，防治形势严峻，且高血压需终身服药，服药周期长，存在引发血管水肿甚至致死的风险。故寻找更为安全有效的高血压防治手段极具研究和开发意义。食源性ACE抑制肽因安全性高被广泛研究，近年来获得了大量具有抗压活性的ACE抑制肽，然而大多数研究仅停留在抗压活性的体外验证阶段，如何通过进一步深入研究，筛选获得抗压活性强，耐酶解、无毒性的高效抗压肽是未来此类研究的一个方向，此外对筛选得到的ACE抑制肽进行改构研究可获得高效、低毒具有良好生物利用度，也是研究方向之一。对上述食源性ACE抑制肽的作用机制及其代谢途径以及信号通路进行深入研究，有助于我国多肽类功能性降压食品的商品化进程，有助于预防高血压，降低高血压的发病率。