Ангиотензинпревращающий фермент (АПФ, дипептидил-карбоксипептидаза A, кининаза II, карбоксикатепсин, пептидилдипептидаза А, КФ 3.4.15.1) обладает пептидилдипептидазной и слабыми трипептидилкарбоксипептидазной и эндопептидазной активностями [50]. Он выделен и очищен из разных тканей, в том числе из мозга, различных видов животных[46]. Фермент из всех тканей (эндотелиальная форма), за исключением семенников (тестикулярная форма), имеет очень близкие физико-химические и иммунологические свойства, тогда как фермент из семенников отличается от ангиотензинпревращающего фермента из других источников по молекулярной массе и иммунологическим свойствам.
В мозге обнаружена только эндотелиальная форма. Она состоит из одной полипептидной цепи, имеет молекулярную массу 170-180 кДа и содержит около 13% остатков нейтральных сахаров. Эндотелиальная форма состоит из двух гомологичных доменов, каждый из которых имеет активный центр и центр связывания Zn2+ [10].
Отличия в степени гликозилирования приводят к образованию двух иммунологически идентичных форм, одна из которых (эндотелиальная) с молекулярной массой 180 кДа присутствует, исключая семенники, во всех тканях, в том числе и мозге, а вторая (нейрональная) с молекулярной массой 170 кДа – обнаруживается только в мозге, и не присутствует в других тканях.[41]
Имеются единичные сообщения об обнаружении в различных органах и тканях более высокомолекулярных каталитически активных форм АПФ с молекулярной массой 600 кДа, 430 кДа, 330 кДа, 240 кДа, иммунологически полностью идентичных эндотелиальной форме. В настоящее время неясно, являются ли эти формы предшественниками АПФ, или образуются при гель-фильтрации благодаря склонности молекул фермента, как и других мембраносвязанных белков, к агрегации. pI фермента из различных органов и тканей колеблется в пределах от 4,6 до 5,1, что обусловливает дополнительную гетерогенность фермента при электрофоретическом разделении. Полагают, что гетерогенность АПФ может иметь важное значение для избирательности регуляции его активности в различных тканях. [25].
АПФ из различных источников имеет оптимум pH 7,6-8,2, для проявления максимальной активности необходимы ионы Cl- .[30] АПФ содержит 1 прочно связанный ион Zn2+ на каждый активный центр и сильно ингибируется хелатирующими агентами, такими как ЭДТА и о-фенантролином [61]. Фермент ингибируется брадикининпотенциирующим фактором (Ki 40 нМ), дитиотреитолом, 2-меркаптоэтанолом и додецилсульфатом натрия. N-этилмалеимид, бацитрацин, пуромицин, фосфорамидон, тиорфан, ингибитор металл-зависимых основных карбоксипептидаз ГЭМЯК не влияют на его активность [10]. Создан целый класс пептидных аналогов субстратов АПФ с Ki порядка 10-50 нМ, наиболее известные из них каптоприл (IC50 » 20 нМ), еналаприл (IC50 25-35 нМ), лизиноприл (IC50 3-10 нМ) [49].
Фермент in vitro катализирует расщепление в общей сложности более 30 биологически активных пептидов и их предшественников [75]. Он превращает ангиотензин I в ангиотензин II (Km 4-70 мкМ), последовательно отщепляет два дипептида с C-конца брадикинина, расщепляет неокиоторфин с образованием киоторфина (Km 0,58 мМ), Met-энкефалин-Arg6-Phe7 с образованием Met-энкефалина (Km 0,30 мМ), вещество P и вещество K, холецистокинин и гастрин, энкефалин, нейротензин, нейрокинины A и B, рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона. АПФ катализирует образование Met-энкефалин-Arg6 из Met-энкефалин-Arg6-Gly7-Leu8, отщепляет последовательно два дипептида с C-конца динорфина A 1-8, расщепляет натрийуретический фактор из мозга и предсердий, вазопрессин, окситоцин.
Активность АПФ in vitro ингибируется многими биологически активными пептидами и их предшественниками: неокиоторфином, Met-энкефалин-Arg6-Phe7, b-липотропином, веществом P, брадикинином, Leu-энкефалин-Arg6 и некоторыми дипептидами [10].
АПФ широко распространён в тканях человека и животных. Наиболее высокий уровень АПФ в периферических тканях обнаружен в лёгких и семенниках, в почках активность АПФ примерно в 25 раз меньше, чем в лёгких. В сыворотке крови активность АПФ примерно в 200 раз ниже, чем в лёгких [18]. Активность фермента в мозге сопоставима с активностью в почках. Наиболее высокое содержание АПФ обнаружено в гипофизе и стриатонигральном тракте. АПФ локализован преимущественно в синаптосомах [43]. В стриатонигральном тракте фермент связан с фракцией мембран, содержащей мускариновые рецепторы, причём в этой фракции обнаруживается только нейрональная, но не эндотелиальная форма АПФ. Таким образом, на мембранах дендритов локализована только нейрональная форма АПФ.[41]
Хорошо известно, что АПФ является компонентом ренин-ангиотензиновой системы. В периферических органах и тканях он вовлекается в обмен ангиотензина и брадикинина и является важным звеном регуляции артериального давления, водно-солевого баланса и воспалительных процессов.[60] В последнее время обнаружено, что АПФ вовлекается в определение эмоционального статуса животных, устойчивости к эмоциональному стрессу [12], агрессивности [16], предрасположенности к потреблению этанола, мозговой АПФ вовлекается в формирование наследственно обусловленной гипертонии, в ответ на воздействие стрессирующих факторов [27] и потребление этанола [17]. Ингибиторы АПФ влияют на потребление воды и этанола, усиливают анальгетическую активность Met-энкефалин-Arg6-Leu7 и подавляют его деградацию в мозге. Каптоприл, кроме того, обладает центральным действием, является антидепрессантом, его антидепрессивный эффект блокируется налоксоном, он пролонгирует и усиливает анальгетические эффекты Met- и Leu-энкефалинов, причём это усиление также блокируется налоксоном. Участие АПФ в некоторых из перечисленных выше физиологических и патологических процессов, а также многие из перечисленных эффектов, вызванных введением его ингибиторов, невозможно объяснить исходя из представления, что единственной функцией АПФ является участие в обмене ангиотензинов и брадикинина. Приведенные факты позволяют предположить, что АПФ вовлекается в обмен и других регуляторных пептидов [10], что подтверждается и достаточно высокой активностью фермента в мозге.
Лейцинаминопептидаза (КФ 3.4.11.1) проявляет широкую субстратную специфичность и отщепляет практически любые N-концевые аминокислоты, за исключением аланина и цистеина [56]. Она гидролизует амид лейцина лучше, чем ариламид лейцина, с меньшей скоростью расщепляет лизин- и аргининамид. Фермент имеет по данным Хрусталёвой [36] и Fraticante и соавт. [51] молекулярную массу около 62 кДа, по данным Shimamura и соавт. [74] – 53000, по данным Gibson и соавт [56] – 270 кДа, что позволяет предположить возможность существования субъединичной структуры. Он проявляет максимальную активность при нейтральных и слабощелочных значениях pH, активируется ионами Mn2+, ингибируется ПХМФС, бестатином и амастатином; пуромицин и арфаменин A не влияют на его активность [72]. Фермент отщепляет остаток тирозина от Tyr-Gly-Gly, Tyr-Gly-Gly-Phe, Leu-энкефалина, динорфина-(1-8), динорфина-(1-10) и динорфина-(1-13), максимальная скорость расщепления наблюдается в случае Leu-энкефалина, с удлинением цепи скорость расщепления субстрата резко уменьшается [56]. Активность фермента равномерно рапределена между серым и белым веществом коры полушарий. Он обнаружен как в цитозольной так и мембранной фракциях головного мозга, особенно высокая активность найдена в миелине. Считают, что лейцинаминопептидазе принадлежит важная роль в инактивации энкефалинов, вещества Р и, возможно, большинства других регуляторных пептидов [36].
Одним из эндогенных пептидов, широко представленных в разных отделах мозга, в том числе и в эмоциогенных зонах гипоталамуса, является вещество Р. Известно, что вещество Р способно оказывать непосредственное влияние на активность центральных нейронов, в большинстве случаев возбуждая их. Вместе с тем была отмечена способность вещества Р изменять реакции нейронов на нейромедиаторы. Доказано, что вещество Р способно снижать степень выраженности невротических состояний, нормализовать сон, улучшать память и процессы обучения, что позволяет рассматривать его как модулятор физиологических и патологических процессов.
Кроме того, вещество Р, содержащееся в нейронах задних рогов спинного мозга, способно передавать сигналы от периферических болевых рецепторов в центральные отделы нервной системы. Исследования на крысах позволили рассматривать вещество Р, синтезирующееся в гипоталамусе, как один из возможных пептидных факторов устойчивости к эмоциональному стрессу[37]. Вещество Р оказывает также модулярное влияние на метаболизм катехоламинов мозга при эмоциональном стрессе, выражающееся в способности вызвать долговременные изменения содержания норадреналина и дофамина в гипоталамусе и среднем мозге в сторону повышения, что расценивается как проявление центральных нейрохимических механизмов адаптации к эмоциональному стрессу[37].
Экспериментальные данные показывают, что содержание вещества Р в гипоталамусе коррелирует с устойчивостью к эмоциональному стрессу [48]. У больных неврозом отмечены снижение содержания вещества Р в крови и расстройства сна. У экспериментальных животных, подвергнутых эмоциональному стрессу, также нарушается электроэнцефалографическая структура сна. Сон является антистрессовым фактором. Во время бодрствования содержание вещества Р в крови снижается. При полноценном сне его уровень вновь повышается. Введение в организм животных, подвергнутых эмоциональному стрессу, вещества Р восстанавливает нормальную структуру сна. Таким образом, эмоциональный стресс, нарушая сон, лишает организм одного из защитных механизмов, с помощью которого повышается содержание вещества Р и обеспечивается устойчивость к стрессу. Учитывая то, что организм способен сам синтезировать вещество Р в большей степени во время сна, с одной стороны, и то, что содержание этого вещества в гипоталамусе коррелирует с устойчивостью к эмоциональному стрессу, с другой стороны, встает вопрос: каким путем, кроме полноценного сна, можно добиться ускоренного и полного восстановления в организме уровня вещества Р.