糜蛋白酶的研究概況

湖南食品藥品職業(yè)學院（410208）潘偉男 鄧水秀 賴利平

1990年Urata等在人心臟與內(nèi)乳動、靜脈發(fā)現(xiàn)糜蛋白酶旁路途徑可轉(zhuǎn)化AngⅠ產(chǎn)生AngⅡ。糜蛋白酶為目前已知最強的AngⅠ轉(zhuǎn)換酶，是一種貯存在肥大細胞分泌顆粒中的糜蛋白樣絲氨酸蛋白酶，在內(nèi)皮細胞和間質(zhì)細胞的分泌顆粒中也發(fā)現(xiàn)其免疫反應(yīng)性，這些細胞均釋放糜蛋白酶且共同定位于細胞外基質(zhì)中[1]。

人糜蛋白酶是一種分子量為29000的糖蛋白，兩條肽鏈由3個二硫鍵相連，具有與絲氨酸蛋白酶相同的保守序列，主要分布在心血管、皮膚、支氣管等結(jié)締組織中。糜蛋白酶最適宜pH值為8～9，作用底物主要為AngⅠ和神經(jīng)緊張素，其活性可被糜酶抑制劑、豆類胰蛋白酶抑制劑拮抗。糜蛋白酶與神經(jīng)源性炎癥、黏膜下層腺體分泌、寄生蟲清除、血管活性肽代謝以及脂蛋白和細胞外基質(zhì)分解代謝等有關(guān)。

人心臟糜蛋白酶為單拷貝基因表達，其基因長約3kb，有5個編碼區(qū)和4個內(nèi)含子，兩端分別是5′和3′非翻譯區(qū)。第一個編碼區(qū)有58bp，在一個開放的閱讀框架中，它編碼成熟酶前體的前19個氨基酸即信號肽段。第二、三、四、五編碼區(qū)各為151、136、255、141bp，分別編碼第2至49、50至94、95至179、180至226個氨基酸，其中構(gòu)成催化活性部位的氨基酸殘基His45、Asp89和Ser182分別位于二、三、五編碼區(qū)[2]。5個編碼區(qū)被4個長度各為672、742、186和368bp的內(nèi)含子分開。

哺乳動物糜蛋白酶分為α和β兩型。不同動物糜蛋白酶降解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之間的肽鍵生成AngⅡ，而大鼠糜蛋白酶是β型糜酶(血管緊張素肽酶)，裂解AngⅠTyr4-Ile5之間的肽鍵形成無活性肽段。研究發(fā)現(xiàn)，人肺、主動脈、心臟AngⅡ生成主要通過糜酶途徑；狗、倉鼠的主動脈和心臟AngⅡ生成主要通過糜酶途徑，肺主要通過ACE途徑；兔心臟AngⅡ生成主要通過ACE途徑，主動脈和肺AngⅡ生成依靠ACE和糜酶兩種途徑。

研究發(fā)現(xiàn)，人心臟(＞80%)和主動脈(＞60%)的大部分AngⅡ是由肥大細胞糜蛋白酶介導(dǎo)產(chǎn)生，肥大細胞受刺激后脫顆粒釋放糜蛋白酶并定位于心肌細胞間質(zhì)，心室糜蛋白酶是心房的3倍，兩心室間無明顯差異。ACE途徑生成的AngⅡ僅占小部分(約11%)，且糜蛋白酶等絲氨酸蛋白酶生成AngⅡ比ACE的效率更高，特異性更強，但在人冠狀動脈ACE 介導(dǎo)AngⅠ向AngⅡ轉(zhuǎn)變卻比糜蛋白酶效率高。與心臟糜蛋白酶定位于內(nèi)皮細胞不同，血管糜蛋白酶主要存在于外膜。正常人主動脈中大多數(shù)AngⅡ生成(82%)是糜蛋白酶依賴性的。當血管損傷時，血管壁內(nèi)和動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)的肥大細胞會增多，導(dǎo)致病變局部AngⅡ增加，動脈粥樣硬化患者主動脈大多數(shù)AngⅡ的生成(90%)也是糜蛋白酶依賴性的[1]。

研究顯示肥大細胞糜蛋白酶定位在正常主動脈和動脈粥樣硬化主動脈的外膜，而ACE定位于正常主動脈的內(nèi)皮細胞和動脈粥樣硬化新內(nèi)膜的巨噬細胞中，可認為在動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展過程中糜蛋白酶的組織學定位和潛在性作用與ACE均存在差異。與正常血壓大鼠相比，原發(fā)性高血壓大鼠大動脈和肺動脈平滑肌細胞中糜蛋白酶mRNA的表達水平分別高出11倍和8倍。糜蛋白酶參與心肌纖維化的機制可能是直接降解結(jié)締組織蛋白多糖和基底膜膠原，同時間接激活間質(zhì)前膠原酶，使得前膠原降解為膠原的速度加快，體外研究表明此作用可能與中性粒細胞的化學趨化效應(yīng)有關(guān)。糜蛋白酶自肥大細胞釋放至細胞外基質(zhì)后，通過刺激間質(zhì)成纖維細胞生長、加快細胞外基質(zhì)膠原合成的周期和協(xié)同組胺誘導(dǎo)炎癥細胞入侵等作用引起組織重構(gòu)。因此糜蛋白酶在調(diào)控血壓，參與心肺血管重構(gòu)，高血壓、動脈粥樣硬化和心力衰竭等過程中發(fā)揮了重要作用。

目前對體內(nèi)糜蛋白酶依賴性AngⅡ生成的依據(jù)并未獲得。盡管研究證實肥大細胞在人動脈管壁大量累積，其分泌顆粒促進巨噬細胞攝取LDL和膽固醇酯的堆積，但肥大細胞糜蛋白酶作為一個潛在性治療靶點在體內(nèi)發(fā)揮生理和病理功能的重要作用仍有待闡明。