Ферменты обмена вазоактивных пептидов

1.2.3 Ферменты обмена вазоактивных пептидов

Ангиотензинпревращающий фермент (АПФ, дипептидилкарбоксипептидаза A, кининаза II, карбоксикатепсин, пептидилдипептидаза, КФ 3.4.15.1) – гликопротеин, состоящий из одной большой полипептидной цепи. Кроме того, является Zn²⁺-содержащей дипептидилкарбоксипептидазой [14]. Впервые был выделен Скеггом и соавт. из сыворотки крови лошади. Основная масса фермента находится в мембранно-связанном состоянии – он является интегральным белком плазматической мембраны. Почти вся молекула АПФ локализована вне клетки, гидрофобный трансмембранный участок находится на карбоксильном конце полипептидной цепи, а внутриклеточный гидрофильный участок насчитывает всего 30 остатков аминокислот [53].

Фермент располагается на внешней поверхности плазматической мембраны разных клеток – эндотелиальных (артерии, вены, капилляры), специализированных эпителиальных, находящихся в местах интенсивного всасывания или выделения жидкости и солей (канальцы почек, слизистая оболочка кишечника, сосудистые сплетения мозга, цилиарное тело глаза, плацента), нейроэпителиальных (дендриты, аксоны, нервные окончания), на клетках мононуклеарного ряда (моноциты, макрофаги, фибробласты, лимфоциты), а также в репродуктивных органах. Растворимая форма фермента присутствует практически во всех биологических жидкостях: плазме, лимфе, слезной, спинномозговой, внутриглазной, амниотической жидкостях [22, 54]. До недавнего времени считалось, что растворимая форма освобождается из мембранно-связанной формы в результате отщепления С-концевого якорного фрагмента протеолитическим ферментом – секретазой, находящейся также на поверхности мембраны. Однако в 1998 г. было показано, что существует второй путь образования растворимой формы АПФ, что она может синтезироваться внутри клетки. В эндотелиальных клетках пупочной вены человека была обнаружена мРНК, кодирующая растворимую форму АПФ, не имеющую трансмембранного гидрофобного участка [67, 72].

РI фермента из различных органов и тканей колеблется в пределах от 4,6 до 5,1. Фермент имеет рН-оптимум 7,0-8,0; активируется ионами Cl, NO, SO ингибируется соединениями, содержащими SH-группу, хелаторами (ЭДТА, о-фенантролин), брадикининпотенциирующим фактором (K_i = 40 нм), ДТТ, 2-меркаптоэтанолом, додедилсульфатом натрия. Кроме того, существуют специфические ингибиторы АПФ – каптоприл (К = 20 нм), лизиноприл (К= 3-10 нм), и эналаприл (К =25-35 нм).

Фермент катализирует превращение ангиотензина I в ангиотензин II (Km = 4-70 мкМ), последовательно отщепляет два дипептида с С-конца брадикинина (кининазная реакция с участием АПФ осуществляется преимущественно в плацентарном цитозоле), расщепляет неокиоторфин с образованием киоторфина, Met-энкефалин-Arg6-Phe7 с образованием Met–энкефалина, вещество Р и вещество К, холецистокинин и гастрин, энкефалин, нейротензин, нейрокинины А и В, рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона. АПФ осуществляет образование Met-энкефалин-Arg6 из Met-энкефалин-Arg6-Gly7-Leu8, отщепляет последовательно два дипептида с С-конца динорфина А 1-8, расщепляет натрийуретический фактор из мозга и предсердий, вазопрессин, окситоцин. Отщепление АПФ C-концевого Phe-Arg от атриопептина II превращает его в атриопептин I, что сопровождается потерей его свойства расслаблять гладкую мускулатуру сосудов при сохранении натрийуретического действия.

Активность АПФ ингибируется многими биологически активными пептидами и их предшественниками: неокиоторфином, Met-энкефалин-Arg6-Phe7, b-липотропином, веществом Р, брадикинином и лей-энкефалин-арг6 и некоторыми дипептидами.

Относительно недавно было обнаружено, что АПФ является также компонентом тканей, богатых фибриллярным коллагеном (матрикс сердечных клапанов, рубцы, образующиеся в результате инфаркта миокарда, и др.), и что его содержание повышается с усилением фиброза. Предполагается, что он может оказывать влияние на состав внеклеточного матрикса, в частности на синтез коллагена [22]. Кроме того, АПФ был обнаружен в атеросклеротических бляшках в стенках сосудов, что указывает на участие фермента в атеросклеротических процессах [67].

Фермент АПФ вовлекается в физиологический контроль за циркуляцией крови в послеоперационный период, регулируя калликреин-кининовую и ренин-ангиотензивую системы [48, 74]. В связи с этим представляет интерес изучения активности АПФ в сыворотке крови у онкологических больных в ранней послеоперационный период.

КПN (кининаза I, аргинин-карбоксипептидаза) впервые выделена и очищена Erdos и Sloane из плазмы крови человека. Фермент локализован в плазме крови, обнаружен в стенках кровеносных сосудов, слизистой оболочке носа, моче, имеется единичная работа по выделению фермента из микроворсинок плаценты человека.

Фермент имеет Mr 280 кДа и состоит из четырёх субъединиц трёх типов: двух с Mr 88 кДа и по одной с Mr 55 кДа и 48 кДа. Субъединицы с Mr 88 кДа гликозилированы (на долю углеводов приходится 29% массы), не обладают ферментативной активностью и, по-видимому, стабилизируют фермент в плазме крови [62]. Они содержат 12 богатых лейцином областей, участвующих в связывании с активными субъединицами [70]. Субъединицы с Mr 48 кДа и 55 кДа обладают ферментативной активностью и не содержат в своём составе углеводных остатков. Ограниченное протеолитическое расщепление субъединицы с Mr 55 кДа сериновыми протеиназами приводит к превращению её в субъединицу с Mr 48 кДа, более глубокое расщепление даёт два фрагмента с Mr 27 и 21 кДа. Образовавшиеся фрагменты в ассоциированном состоянии обладают большей активностью, чем нативные субъединицы, но стабильность фермента при этом снижается.

КПN содержит в активном центре ион Zn²⁺, проявляет максимальную активность при pH 7,0-7,8, сохраняет около 50% от максимальной активности при pH 6,0 [55, 58]. Фермент ингибируется ЭДТА и о-фенантролином, МГТК (K_i = 0,5 мкМ), ГПЯК (K_i = 0,9 мкМ), ГЭМЯК (K_i =1,5 мкМ), АПМЯК (K_i = 52 мкМ), гистаргином и протамином (Ki = 0,32 мкМ) [56, 66]. Несмотря на то, что дитиотреитол значительно активирует фермент, 2-меркаптоэтанол и реагенты на сульфгидрильные группы ПХМФС и ПХМБ не влияют на его активность. ФМСФ, ДФФ и апротинин также не влияют на активность фермента.

КПN отщепляет остатки аргинина и лизина с C-конца различных синтетических пептидов, при этом скорость расщепления субстратов, содержащих C-концевые остатки лизина в 5-6 раз выше, чем соответствующих пептидов с C-концевым аргинином [57]. КПN отщепляет C-концевые остатки аргинина и лизина от многих природных пептидов и белков: брадикинина (значение K_m по данным разных авторов составляет от 0,4 до 19 мкМ), Met⁵-энкефалин-Arg⁶ (K_m = 49 мкМ) [69], Leu⁵-энкефалин-Arg⁶ (K_m = 57 мкМ), Met⁵-энкефалина-Lys⁶ (K_m = 216 мкМ), анафилотоксинов [49], креатинкиназы [75], a-енолазы [76], фибринопептидов .

Несмотря на многолетнюю историю изучения КПN, её биологическая роль во многом остаётся неясной. Фермент вначале был описан как карбоксипептидаза, инактивирующая брадикинин и, следовательно, способная вовлекаться в регуляцию артериального давления и тонуса кровеносных сосудов. Однако показано, что реальный вклад фермента в инактивацию брадикинина in vivo не превышает 10-12%. Вместе с тем, некоторые авторы предполагают, что КПN может играть роль модулятора действия брадикинина [55, 69].

Активность КПN изменяется при воспалении, при некоторых видах астмы, послеоперационных осложнениях. Поскольку фермент расщепляет пептиды, участвующие в развитии воспалительных реакций (брадикинин и анафилотоксины), и его активность в крови снижается при введении рекомбинантного интерлейкина-1b, вероятно, что КПN вовлекается в развитие воспалительных реакций [48].

Так как активность фермента повышается в моче больных с первичным альдостеронизмом, то, возможно, что активность КПN в почках может регулироваться альдостероном. Не исключено, что фермент может играть некоторую роль в регуляции водно-солевого обмена в почках.

Поскольку очищенная КПN способна уменьшать связывание плазминогена с клетками, хотя и не уменьшает скорости полного лизиса сгустка крови, можно предположить, что она вовлекается в процессы коагуляции крови. Однако, её реальный вклад в этот процесс in vivo пока не ясен.

Таким образом, несмотря на предположения, что КПN возможно вовлекается в регуляцию артериального давления, тонуса кровеносных сосудов, развитие воспалительных реакций, процессы свёртывания крови, её биологические функции не совсем ясны. Представляется возможным, что она вносит вклад в расщепление многих эндогенных субстратов и регуляцию многих физиологических процессов, однако в подавляющем большинстве случаев она не является единственным ферментом, участвующем в том или ином процессе. Вместе с тем, разнообразные функции вызывают интерес к изучению фермента при самых различных состояниях организма, в том числе связанных с нарушениями гемостаза [10].

В связи с этим представляет интерес изучения активности КПN в сыворотке крови онкологических больных в раннем послеоперационном периоде.

гемостаз онкологический больной карбоксипептидаза