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【摘要】 胰蛋白酶抑制剂是具有抑制胰蛋白酶作用的一类物质，可以调控生物体内多种生理反应，具有许多临床应用功能。本文以近几年国内外相关文献为资料，对其各方面的应用价值进行综述。对其作用机制与多种临床应用功能分别进行介绍，说明了胰蛋白酶抑制剂将是人类重要的药物资源。
关键词 胰蛋白酶抑制剂 临床应用
1 胰蛋白酶抑制剂的作用机制
蛋白酶抑制剂（PI）是在动植物及微生物体内广泛存在的一种对蛋白水解酶活性有抑制作用的小分子量蛋白质。它能与蛋白酶的活性部位和变构部位结合，抑制酶的催化活性或阻止酶原转化为有活性的酶，在调节蛋白酶活性和蛋白质代谢等方面起着重要的作用。在一系列的生理病理过程中也起着关键性的调控作用，是生物体内免疫系统的重要组成部分。
胰蛋白酶抑制剂（TI）是具有胰蛋白酶抑制活性的小分子多肽或蛋白质，能与相应的蛋白水解酶形成一定的动态平衡，调节生物体内许多重要的生理活动。胰蛋白酶抑制剂广泛存在于动、植物和微生物体内，根据来源不同可以分为多种 ［1］ ，从牛肺和牛胰中提取的抑肽酶（aprotinin），从人尿中提取的人尿胰蛋白酶（urinary trypsin inhibitor，UTI）、从大豆中提取的大豆胰蛋白酶抑制剂（soybean trypsin inhibitor，SBTI）以及从南瓜籽中提取的南瓜胰蛋白酶抑制剂（Cucurˉbita maxima trypsin inhibitor，CMTI）等。除此之外，还有很多人工合成的胰蛋白酶抑制剂。所以，实际上胰蛋白酶抑制剂是一个功能性概念，泛指具有胰蛋白酶抑制作用的一类物质。TI在体内很多生理体系中起关键性的调控作用，是维持体内环境稳定的重要因素。因此，TI在临床上具有良好的应用前景，本文讨论了TI在临床领域的部分研究进展。
1 胰蛋白酶抑制剂的作用机制
胰蛋白酶抑制剂属于丝氨酸蛋白酶抑制剂。它可以和胰腺分泌的丝氨酸蛋白酶系（如胰蛋白酶、糜蛋白酶等）发生反应。胰蛋白酶抑制剂与其靶酶的相互作用，通常如酶和底物之间的相互作用一样，属于互补型作用机制。两者反应时，抑制剂暴露在外的活性中心与靶酶的活性中心通过氢键相连，形成稳定的共价型复合物，从而导致酶活性中心的闭锁，使靶酶的活性丧失。与通常的酶催化反应相比，蛋白酶与抑制剂之间反应的米氏常数（Km）很低，故蛋白酶与抑制剂的亲和力大，二者可以迅速结合成复合物。与一般的酶的底物不同，抑制剂与酶结合后其活性中心的肽键并不裂解或裂解速度极慢。因此，该复合物虽然可以分解成游离的酶和变性或未变性的抑制剂，但解离速度非常缓慢 ［2］ 。
2 临床应用
在生物体内，胰蛋白酶抑制剂可以调控很多重要的生理过程，在疾病的临床诊断、治疗等方面都有广阔的应用前景。广泛的应用于急性胰腺炎、外科手术、脑血管疾病、妇产科疾病、休克以及抗肿瘤治疗中新型药物的开发。
2.1 治疗急性胰腺炎（Acute Pancrititis，AP） AP的发病机制与蛋白酶级联反应、血液循环障碍、白细胞过度激活产生的细胞因子和炎症介质有关 ［3］ 。AP发病时多种酶在胰腺内过度积累，引起胰腺本身的炎症及缺血性坏死，炎性介质进一步的释放可以导致全身性的炎性反应综合征，严重时导致患者全身器官衰竭而死。UTI可以抑制AP的蛋白酶活性，通过抑制钙离子内流来抑制血管平滑肌的收缩，增加胰腺的血流量，保护血管内皮细胞免受氧自由基等的损伤，防止微血栓形成，改善胰腺的血液循环;能有效地减少炎症介质的释放。
TI在临床上的最早应用就是应用于治疗急性胰腺炎，日本早在20世纪80年代中期做的一系列有效实验证明了TI治疗急性胰腺炎的有效性和安全性。目前很多临床上应用的胰蛋白酶抑制剂都对AP有显著的疗效 ［4］ 。近年，有人采用生长抑素和尿胰蛋白酶抑制剂联合治疗重症胰腺炎起到比单独使用时更好的疗效 ［5］ 。
2.2 外科手术中的应用 虽然通过外科手术可以解决很多患者的病痛，但手术尤其是大型的手术后，机体处于一种非生理状态，物质代谢亢进，免疫力下降，同时伴有缺血、缺氧和各种酶、炎性介质、自由基的释放，经常会导致术后器官功能衰竭的发生。近年来，大量的临床研究表明乌司他丁（尿胰蛋白酶抑制剂）可抑制术后机体的过度应激反应，抑制蛋白分解亢进，调节机体炎症介质和体液因子的水平，通过改善微循环和稳定溶酶体膜对肾小球、肾小管功能起保护作用，减少术后并发症 ［5］ 。目前，日本在手术后已经广泛使用乌司他丁以预防手术后器官功能衰竭（尤其是肾与肺）和再灌注损伤。
2.3 防治脑水肿 在临床上，脑水肿、脑缺血、蛛网膜下腔 出血后的脑血管痉挛等的治疗都是难题。目前治疗脑水肿的主要药物是甘露醇和激素，两者都有明显的副作用，前者引起心、肾损害，后者引起消化道痉挛 ［6］ 。日本学者增田（1986）、山口（1987）、神谷（1993）先后研究发现，UTI和抑肽酶及SBTI可以显著降低实验大鼠的脑含水量。1993年，神谷提出TI的详细作用机制假设:在脑缺血时，血液及脑组织中缓肽酶（bradykinin，BK）水平提高，激活磷脂酶A 2 （phosˉpholipase A2），加速花生四烯酸（arachidonic acid，AA）释放，从而加重脑水肿，有些TI如抑肽酶、SBTI通过抑制BK的生成，从而起到改善脑水肿的作用 ［7］ 在实验中给大鼠颈内动脉注射BK或狗脑室灌注BK可以诱发脑水肿，脑水肿程度与脑组织BK水平呈正相关，为此假设提供了证据。
2.4 抑制肿瘤细胞的侵袭和转移 大多数肿瘤患者死亡的主要原因是恶性肿瘤的侵袭和转移。肿瘤的侵袭和转移机制较复杂，是一个多环节、多步骤的过程，涉及细胞与细胞间，细胞与基质间的作用，以及多种基因改变等过程，其中肿瘤细胞穿透细胞外机制尤其重要。肿瘤细胞对基底膜浸润的三个步骤是:粘附、溶解和转移。其中，溶解主要的原因是肿瘤细胞下方的基底膜被蛋白酶降解。利用可降解细胞外基质的蛋白酶抑制剂来抑制肿瘤的侵袭和转移已经引起人们极大的兴趣，其中胰蛋白酶抑制剂倍受瞩目。研究证明，在人体很多肿瘤细胞上都有TI的受体 ［8］TI与受体的结合能够调节蛋白酶的活性，抑制它对基底膜的浸润，阻断肿瘤细胞的转移。Kobayashi等制备了小鼠Lewis肺癌模型，用UTI（尿胰蛋白酶抑制剂）进行抗肿瘤治疗。发现UTI对原位癌的作用不明显，但可以有效抑制肿瘤细胞的转移。尿胰蛋白酶抑制剂和牛肺胰蛋白酶抑制剂小鼠Lewis肺癌的转移有明显的抑制作用 ［9，10］ 。
虽然蛋白酶抑制剂作为新一代的抗肿瘤药物，目前还处于临床试验阶段，并且还存在许多尚未解决的问题，但是由于其针对特殊的作用靶点，尤其是其较小的药物毒性和联合用药潜能，使其具有巨大的抗肿瘤潜力。
2.5 在妇产科方面的应用 TI在妇产科方面的应用主要体现在预防早产和治疗不孕两个方面。
早产约占所有分娩数的5%～15%。早产是围产儿死亡的重要原因之一，75%以上的围产儿死亡与早产有关。约有1/4的存活早产儿会遗留智力障碍或神经系统后遗症。因此，防治早产是降低围产儿死亡率和患病率的关键。分娩前羊水中的胰蛋白酶浓度升高，激活某些蛋白水解酶如α-糜蛋白酶、弹性蛋白酶、组织蛋白酶等，降低胎膜稳固性，软化宫颈。动物实验证实胰蛋白酶抑制剂可阻止早产的胎膜、宫颈在形态、功能上的变化，同时降低羊水及血浆中IL-1、IL-6、TNF-α的浓度。
Kabayashi实验室检测妊娠羊水中的UTI水平，发现15～20周UTI浓度为1.5±0.22mol/L，30～35周为1.2±0.18mol/L，37～45周为0.58±0.24mol/L，分娩前后为0.10±0.03mol/L ［11］ ;可见UTI的浓度与正常妊娠的宫缩情况成反向关系，这有利于正常的妊娠和分娩。Matsuda等通过对43例早产孕妇的观察，发现UTI可以有效延长孕期，降低新生儿的死亡率 ［12］ 。
研究认为，早产的主要原因是感染了革兰阴性杆菌，引起绒毛膜羊膜炎。UTI预防早产的作用机制可能是:通过抑制中性粒细胞弹力蛋白酶（PMNE）和IL-1、IL-8等多种细胞因子发挥其作用。Akutsu发现中性粒细胞弹力蛋白酶水平与UTI的比值是评定破膜时间的可靠指标 ［13］ 。
Sato等用基因技术得到UTI缺乏的小鼠，发现这种小鼠的卵母细胞无法正常成熟和排出，而且其卵母细胞丘排列紊乱，若是将其卵巢移植到正常的野生小鼠的体内，发现其功能完全恢复正常。由此证明了UTI是形成稳定的卵母细胞丘复合体的一个重要的因素。而稳定的卵母细胞丘复合体的形成是卵母细胞成熟和排卵所必需的。
2.6 抗休克 动物实验表明:存在于人尿中的胰蛋白酶抑制剂乌司他丁有改善循环障碍与代谢异常，抑制内源性休克因子（如心肌抑制因子），以及增强内源性休克因子的作用 ［14］ 。在休克常规治疗的基础上加用乌司他丁，可改善休克时的循环情况，抑制休克的恶性循环，减少器官功能衰竭的发生，为休克的治疗提供有利的支持。
2.7 其他方面的应用 除了上述方面，TI在减轻肺损伤，治疗肺气肿，治疗肺曲菌病;缓解ARDS病人呼衰;抗关节炎、皮肤疾患等方面都有基础和临床研究报道。最新研究还发现在移植胰岛过程中，TI可以抑制各种丝氨酸的活性，提高移植成功率 ［15］ 。这些方面的应用还有待于更大规模的临床研究。
3 类胰蛋白酶抑制剂
类胰蛋白酶是一种由肥大细胞释放的蛋白酶，肥大细胞是变态反应性炎症的一个重要起始效应细胞。它在炎症反应的早期极为活跃且影响多种炎性过程，类胰蛋白酶抑制剂具有稳定肥大细胞的作用 ［16］ 。与白三烯类拮抗剂不同，类胰蛋白酶抑制剂可以阻断白三烯、嗜酸粒细胞、缓激肽和其他由肥大细胞释放的炎性介质，因此治疗哮喘更有效。由于类胰蛋白酶能够刺激上皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞的增生，促进肺部组织的成纤维化，因而它能够阻断哮喘过程中肺部组织形态的改变。尽管吸入性甾体化合物也能减轻哮喘症状和发炎程度，但类胰蛋白酶水平高，对肺部的病理组织学改变没有影响。但是，由于类胰蛋白酶纯化精制较难，所以要进一步的研究仍十分困难。
4 结语
胰蛋白酶抑制剂的来源广泛，抗原性相对较弱，毒性低，目前在临床上广泛应用于治疗急性胰腺炎、休克、大出血等多种疾病，有独特的疗效。但是很多最新研究也表明TI在治疗的过程中会产生很多不利的方面，如可能引起糖尿病患者肾功能紊乱和衰竭，引起血栓和过敏反应等 ［17］ 。而且有数据显示，在有的病人身上副作用超过了它的治疗作用。在以后的研究过程中，可以通过各种表达载体对不同来源的胰蛋白酶抑制剂进行表达，研究它们的性质、作用机制。同时，研究与其他药物的联合治疗，最大限度地减少副作用，最大程度地发挥疗效。 我们相信，随着生物化学科学家们的深入研究，那些身患重症的病人能够看到治愈的希望。
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作者单位:310029浙江大学生命科学学院
310018浙江理工大学生物化学研究所