组织激肽释放酶相关肽酶的作用和治疗潜力的研究进展
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国家自然科学基金（３１６７１２１３）资助课题 △ 通讯作者 ｘｉａｏｙａｎｚｈｕ＠ｓｍｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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生理科学进展 ２０１８年第 ４９卷第 ５期
ＫＬＫ７（又称为角质层胰凝乳蛋白酶，ｓｔｒａｔｕｍ ｃｏｒｎｅｕｍ ｃｈｙｍｏｔｒｙｐｔｉｃｅｎｚｙｍｅ，ＳＣＣＥ）最初是从角质层组织中 提取出来的。正常人体皮肤中的总丝氨酸蛋白酶活 性主要来源于 ＫＬＫ５、ＫＬＫ７、ＫＬＫ８和 ＫＬＫ１４［３］。这 些 ＫＬＫｓ通过角质细胞中的板层颗粒进行运输，并 分泌到角质层裂隙中。此后由 ＫＬＫ５启动角质层裂 隙中 ＫＬＫｓ的蛋白水解激活级联反应：自身激活的 ＫＬＫ５可 以 水 解 切 割 ＰｒｏＫＬＫ７、ｐｒｏＫＬＫ８和 ｐｒｏ ＫＬＫ１４蛋白 Ｎ末端精氨酸或酪氨酸残基之后的前 肽，从而使其成为成熟活化的 ＫＬＫｓ，活化的 ＫＬＫ１４ 又可激活 ＫＬＫ５，从而形成正反馈级联反应［４］。
在生理情况下，皮肤组织中 ＫＬＫｓ激活后主要 通过以下三方面的作用来维持正常皮肤的屏障功 能［４］：（１）通过促进皮肤脱屑和 ／或角质细胞增殖作 用调节皮肤 细 胞 更 新 和 屏 障 厚 度；（２）通 过 调 节 脂 质处理酶和 ／或激活角质细胞表达的蛋白酶活化受 体 ２（ｐｒｏｔｅａｓｅａｃｔｉｖａｔｅｄｒｅｃｅｐｔｏｒ２，ＰＡＲ２），调节富含 脂质的皮肤 屏 障 的 通 透 性；（３）通 过 处 理 抗 微 生 物 肽和细胞因子前体，诱导抗微生物和天然免疫应答 反应。
ＫＬＫｓ在皮肤脱屑过程中的关键作用已被学者 们所公认。每隔 ２～４周，在皮肤角质层最上部分的 角质细胞就会脱离（脱屑过程），以确保健康的皮肤 细胞更新。这个脱屑过程需要 ＫＬＫｓ利用其蛋白酶 活性降解连接角质细胞的黏附蛋白，包括桥粒芯蛋 白 １（ｄｅｓｍｏｇｌｅｉｎ１，ＤＳＧ１）、桥粒胶蛋白 １（ｄｅｓｍｏｃｏｌ ｌｉｎ１，ＤＳＣ１）和角膜锁链蛋白（ｃｏｒｎｅｏｄｅｓｍｏｓｉｎ，ＣＤ ＳＮ）［３］。除皮肤 相 关 的 蛋 白 酶 抑 制 剂 （如 ｌｙｍｐｈｏ ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌＫａｚａｌｔｙｐｅｒｅｌａｔｅｄｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，ＬＥＫＴＩ）外，几 种表 皮 因 子，如 转 录 因 子 ＳＰ１（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙｐｒｏｔｅｉｎ １）［５］等均可调节内源性 ＫＬＫｓ的表达和活性。由此 可在生理水平维持 ＫＬＫｓ介导的脱屑反应并保持皮 肤屏障的完整性。
一、人组织激肽释放酶 激肽释放酶这一概念最初由 Ｗｅｒｌｅ及其同事在 ２０世纪 ３０年代引入，主要用于描述人胰腺中产生 激肽的物质，希腊语中将其称为：ｋａｌｌｉｌｒｅａｓ。此后陆 续有十几种 ＫＬＫ样的蛋白酶被鉴定出来。目前主 要将激肽释放酶分为两类：血浆激肽释放酶（ｐｌａｓｍａ ｋａｌｌｉｋｒｅｉｎ，ＰＫ，也被称为 ＫＬＫ１Ｂ）和组织激肽释放 酶家族（ｔｉｓｓｕｅｋａｌｌｉｋｒｅｉｎ，ＴＫ，包括 ＫＬＫ１ＫＬＫ１５）。 ＰＫ是来源于肝脏的蛋白酶，主要存在于血浆中，又 称 Ｆｌｅｔｃｈｅｒ因子，单基因编码，该基因位于 ４ｑ３５染 色体上，由 １５个外显子、１４个内含 子 组 成［１］。而 ＴＫ家 族 成 员 则 广 泛 分 布 于 胰 腺、肾 脏、肺 脏、心 血 管、肾上腺和前列腺等组织。现已发现 ＴＫ家族的 ＫＬＫ１ＫＬＫ１５这 １５个家族成员的基因共定位于 １９ 号染色体长臂上的串联基因簇，ＫＬＫｓ之间的核苷酸
二、组织激肽释放酶的生理和病理生理作用 尽管不同亚型的 ＫＬＫｓ在氨基酸序列和结构上 非常相似，但是它们在组织分布和底物特异性上各 有差 异，由 此 发 挥 不 同 的 效 应。 例 如，ＫＬＫ２和 ＫＬＫ３特异性表达于 前 列 腺 组 织，而 ＫＬＫ１、ＫＬＫ９ ＫＬＫ１１和 ＫＬＫ１４则广泛表达于全身各处。以下主 要介绍了 ＫＬＫｓ家族成员在不同病理生理条件下的 生物学作用。 （一）ＫＬＫｓ与皮肤病 目前发现有多种 ＫＬＫｓ （ＫＬＫ１、ＫＬＫ５８、ＫＬＫ１０、ＫＬＫ１１和 ＫＬＫ１３）共 表 达 于人表皮角质层和上颗粒层以及相关的皮脂腺、外 泌汗腺、毛囊和神经组织中。ＫＬＫ５（又称为角质层 胰 蛋 白 酶 ，ｓｔｒａｔｕｍｃｏｒｎｅｕｍｔｒｙｐｔｉｃｅｎｚｙｍｅ， ５期
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组织激肽释放酶相关肽酶的作用和 治疗潜力的研究进展
俞 晴 倪 鑫 朱晓燕△
（第二军医大学基础部生理学教研室，上海 ２００４３３）
摘要 组织激肽释放酶家族由 １５种分泌型丝氨酸蛋白酶组成，是由人类基因组中最大的蛋白酶基 因簇编码。在过去 １０年间，关于激肽释放酶的底物、内源性抑制剂以及在体内功能方面的研究已 取得巨大进步。研究表明，这些蛋白酶在不同组织中具有病理生理学作用，并且目前认为激肽释放 酶是研发气道、心血管、牙齿、皮肤和肿瘤疾病新型药物的潜在靶点。因此，阐述激肽释放酶生理功 能和病理意义方面认识的新进展，并了解鉴定激肽释放酶抑制剂中的进步，有助于我们在特定疾病 环境下更好地靶向激肽释放酶。 关键词 激肽释放酶；丝氨酸蛋白酶；病理生理学；ＫＬＫ抑制剂 中图分类号 Ｒ３６３
序列一致性从 ３５％到 ８０％ 不等，其中以三种经典 ＫＬＫｓ（ＫＬＫ１ＫＬＫ３）的核苷酸序列一致性最高［１］。
ＫＬＫｓ在细胞中以无活性的酶原 （ｐｒｏｅｎｚｙｍｅｓ） 形式被合成，一旦被分泌到细胞外、其 Ｎ末端精氨 酸或赖氨酸之后的前肽被胰蛋白酶样水解酶切除后 即成为具有丝氨酸蛋白酶活性的成熟 ＫＬＫｓ［２］。其 中只有 ＫＬＫ４是个例外，前 ＫＬＫ４酶原被分泌到胞 外后，其 Ｎ末端谷氨酸之后前肽片段是被金属蛋白 酶水解切除的，由此成为成熟的具有蛋白酶活性的 ＫＬＫ４［１］。ＰｒｏＫＬＫｓ的激活是调节 ＫＬＫｓ活性的关 键机制，目前研究认为可能主要是通过与凝血、纤溶 和补体系统中的级联激活系统类似的蛋白水解级联 激活机制而完成的［２］。
人组织激肽释放酶（ｔｉｓｓｕｅｋａｌｌｉｋｒｅｉｎｒｅｌａｔｅｄｐｅｐ ｔｉｄａｓｅｓ，ＫＬＫ）家族 包 含 人 组 织 激 肽 释 放 酶 （ＫＬＫ１） 和 １４种激肽释放酶相关肽酶 （ＫＬＫ２ＫＬＫ１５）。这 １５种同源性 丝 氨 酸 蛋 白 酶 是 由 人 类 基 因 组 中 最 大 的蛋白酶 基 因 簇 所 编 码 的。 其 中，ＫＬＫ１在 激 肽 释 放酶激肽系统中的作用、以及 ＫＬＫ３作为前列腺癌 筛查生物标记物的临床应用已经广为人知，但对于 其他 ＫＬＫｓ的组织和细胞定位以及生物学功能仍在 不断的探索中。目前研究表明，ＫＬＫ家族蛋白酶广 泛参与肾功能、脱皮、牙釉质形成、精液液化、神经突 触可塑性和脑功能调节等。本文就近年来在不同疾 病病理条件下 ＫＬＫｓ的生物学作用及其治疗潜力方 面的进展作一综述。
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生理科学进展 ２０１８年第 ４９卷第 ５期
ＫＬＫ７（又称为角质层胰凝乳蛋白酶，ｓｔｒａｔｕｍ ｃｏｒｎｅｕｍ ｃｈｙｍｏｔｒｙｐｔｉｃｅｎｚｙｍｅ，ＳＣＣＥ）最初是从角质层组织中 提取出来的。正常人体皮肤中的总丝氨酸蛋白酶活 性主要来源于 ＫＬＫ５、ＫＬＫ７、ＫＬＫ８和 ＫＬＫ１４［３］。这 些 ＫＬＫｓ通过角质细胞中的板层颗粒进行运输，并 分泌到角质层裂隙中。此后由 ＫＬＫ５启动角质层裂 隙中 ＫＬＫｓ的蛋白水解激活级联反应：自身激活的 ＫＬＫ５可 以 水 解 切 割 ＰｒｏＫＬＫ７、ｐｒｏＫＬＫ８和 ｐｒｏ ＫＬＫ１４蛋白 Ｎ末端精氨酸或酪氨酸残基之后的前 肽，从而使其成为成熟活化的 ＫＬＫｓ，活化的 ＫＬＫ１４ 又可激活 ＫＬＫ５，从而形成正反馈级联反应［４］。
在生理情况下，皮肤组织中 ＫＬＫｓ激活后主要 通过以下三方面的作用来维持正常皮肤的屏障功 能［４］：（１）通过促进皮肤脱屑和 ／或角质细胞增殖作 用调节皮肤 细 胞 更 新 和 屏 障 厚 度；（２）通 过 调 节 脂 质处理酶和 ／或激活角质细胞表达的蛋白酶活化受 体 ２（ｐｒｏｔｅａｓｅａｃｔｉｖａｔｅｄｒｅｃｅｐｔｏｒ２，ＰＡＲ２），调节富含 脂质的皮肤 屏 障 的 通 透 性；（３）通 过 处 理 抗 微 生 物 肽和细胞因子前体，诱导抗微生物和天然免疫应答 反应。
ＫＬＫｓ在皮肤脱屑过程中的关键作用已被学者 们所公认。每隔 ２～４周，在皮肤角质层最上部分的 角质细胞就会脱离（脱屑过程），以确保健康的皮肤 细胞更新。这个脱屑过程需要 ＫＬＫｓ利用其蛋白酶 活性降解连接角质细胞的黏附蛋白，包括桥粒芯蛋 白 １（ｄｅｓｍｏｇｌｅｉｎ１，ＤＳＧ１）、桥粒胶蛋白 １（ｄｅｓｍｏｃｏｌ ｌｉｎ１，ＤＳＣ１）和角膜锁链蛋白（ｃｏｒｎｅｏｄｅｓｍｏｓｉｎ，ＣＤ ＳＮ）［３］。除皮肤 相 关 的 蛋 白 酶 抑 制 剂 （如 ｌｙｍｐｈｏ ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌＫａｚａｌｔｙｐｅｒｅｌａｔｅｄｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，ＬＥＫＴＩ）外，几 种表 皮 因 子，如 转 录 因 子 ＳＰ１（ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙｐｒｏｔｅｉｎ １）［５］等均可调节内源性 ＫＬＫｓ的表达和活性。由此 可在生理水平维持 ＫＬＫｓ介导的脱屑反应并保持皮 肤屏障的完整性。
一、人组织激肽释放酶 激肽释放酶这一概念最初由 Ｗｅｒｌｅ及其同事在 ２０世纪 ３０年代引入，主要用于描述人胰腺中产生 激肽的物质，希腊语中将其称为：ｋａｌｌｉｌｒｅａｓ。此后陆 续有十几种 ＫＬＫ样的蛋白酶被鉴定出来。目前主 要将激肽释放酶分为两类：血浆激肽释放酶（ｐｌａｓｍａ ｋａｌｌｉｋｒｅｉｎ，ＰＫ，也被称为 ＫＬＫ１Ｂ）和组织激肽释放 酶家族（ｔｉｓｓｕｅｋａｌｌｉｋｒｅｉｎ，ＴＫ，包括 ＫＬＫ１ＫＬＫ１５）。 ＰＫ是来源于肝脏的蛋白酶，主要存在于血浆中，又 称 Ｆｌｅｔｃｈｅｒ因子，单基因编码，该基因位于 ４ｑ３５染 色体上，由 １５个外显子、１４个内含 子 组 成［１］。而 ＴＫ家 族 成 员 则 广 泛 分 布 于 胰 腺、肾 脏、肺 脏、心 血 管、肾上腺和前列腺等组织。现已发现 ＴＫ家族的 ＫＬＫ１ＫＬＫ１５这 １５个家族成员的基因共定位于 １９ 号染色体长臂上的串联基因簇，ＫＬＫｓ之间的核苷酸
二、组织激肽释放酶的生理和病理生理作用 尽管不同亚型的 ＫＬＫｓ在氨基酸序列和结构上 非常相似，但是它们在组织分布和底物特异性上各 有差 异，由 此 发 挥 不 同 的 效 应。 例 如，ＫＬＫ２和 ＫＬＫ３特异性表达于 前 列 腺 组 织，而 ＫＬＫ１、ＫＬＫ９ ＫＬＫ１１和 ＫＬＫ１４则广泛表达于全身各处。以下主 要介绍了 ＫＬＫｓ家族成员在不同病理生理条件下的 生物学作用。 （一）ＫＬＫｓ与皮肤病 目前发现有多种 ＫＬＫｓ （ＫＬＫ１、ＫＬＫ５８、ＫＬＫ１０、ＫＬＫ１１和 ＫＬＫ１３）共 表 达 于人表皮角质层和上颗粒层以及相关的皮脂腺、外 泌汗腺、毛囊和神经组织中。ＫＬＫ５（又称为角质层 胰 蛋 白 酶 ，ｓｔｒａｔｕｍｃｏｒｎｅｕｍｔｒｙｐｔｉｃｅｎｚｙｍｅ， ５期
·３８３·
组织激肽释放酶相关肽酶的作用和 治疗潜力的研究进展
俞 晴 倪 鑫 朱晓燕△
（第二军医大学基础部生理学教研室，上海 ２００４３３）
摘要 组织激肽释放酶家族由 １５种分泌型丝氨酸蛋白酶组成，是由人类基因组中最大的蛋白酶基 因簇编码。在过去 １０年间，关于激肽释放酶的底物、内源性抑制剂以及在体内功能方面的研究已 取得巨大进步。研究表明，这些蛋白酶在不同组织中具有病理生理学作用，并且目前认为激肽释放 酶是研发气道、心血管、牙齿、皮肤和肿瘤疾病新型药物的潜在靶点。因此，阐述激肽释放酶生理功 能和病理意义方面认识的新进展，并了解鉴定激肽释放酶抑制剂中的进步，有助于我们在特定疾病 环境下更好地靶向激肽释放酶。 关键词 激肽释放酶；丝氨酸蛋白酶；病理生理学；ＫＬＫ抑制剂 中图分类号 Ｒ３６３
序列一致性从 ３５％到 ８０％ 不等，其中以三种经典 ＫＬＫｓ（ＫＬＫ１ＫＬＫ３）的核苷酸序列一致性最高［１］。
ＫＬＫｓ在细胞中以无活性的酶原 （ｐｒｏｅｎｚｙｍｅｓ） 形式被合成，一旦被分泌到细胞外、其 Ｎ末端精氨 酸或赖氨酸之后的前肽被胰蛋白酶样水解酶切除后 即成为具有丝氨酸蛋白酶活性的成熟 ＫＬＫｓ［２］。其 中只有 ＫＬＫ４是个例外，前 ＫＬＫ４酶原被分泌到胞 外后，其 Ｎ末端谷氨酸之后前肽片段是被金属蛋白 酶水解切除的，由此成为成熟的具有蛋白酶活性的 ＫＬＫ４［１］。ＰｒｏＫＬＫｓ的激活是调节 ＫＬＫｓ活性的关 键机制，目前研究认为可能主要是通过与凝血、纤溶 和补体系统中的级联激活系统类似的蛋白水解级联 激活机制而完成的［２］。
人组织激肽释放酶（ｔｉｓｓｕｅｋａｌｌｉｋｒｅｉｎｒｅｌａｔｅｄｐｅｐ ｔｉｄａｓｅｓ，ＫＬＫ）家族 包 含 人 组 织 激 肽 释 放 酶 （ＫＬＫ１） 和 １４种激肽释放酶相关肽酶 （ＫＬＫ２ＫＬＫ１５）。这 １５种同源性 丝 氨 酸 蛋 白 酶 是 由 人 类 基 因 组 中 最 大 的蛋白酶 基 因 簇 所 编 码 的。 其 中，ＫＬＫ１在 激 肽 释 放酶激肽系统中的作用、以及 ＫＬＫ３作为前列腺癌 筛查生物标记物的临床应用已经广为人知，但对于 其他 ＫＬＫｓ的组织和细胞定位以及生物学功能仍在 不断的探索中。目前研究表明，ＫＬＫ家族蛋白酶广 泛参与肾功能、脱皮、牙釉质形成、精液液化、神经突 触可塑性和脑功能调节等。本文就近年来在不同疾 病病理条件下 ＫＬＫｓ的生物学作用及其治疗潜力方 面的进展作一综述。