FSHW | 藥用真菌靈芝中一種新的功能三肽（SYP）的發現及其降血壓作用機制

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

靈芝（Ganoderma）是一類重要的藥用真菌，具有多種藥理作用，包括抗高血壓作用。靈芝自古以來被作為中草藥使用，現階段人們對其藥效物質和藥理作用進行了大量研究，但有關靈芝抗高血壓的活性成分及其相關作用機制方面的研究較少，特別是靈芝多肽和抗高血壓作用之間的關系尚不明了。

血管緊張素I轉換酶（ACE）可將血管緊張素I（Ang I）水解為強效血管收縮劑血管緊張素Ⅱ（AngⅡ），它與血管緊張素受體1型（AT1R）結合，導致血壓升高。因此，抑制ACE活性有望預防和治療高血壓。近年來，人們先后從植物、動物和微生物材料中分離到了可抑制ACE的蛋白或多肽分子，但主要開展了對ACE的抑制作用研究，在具體的體內降血壓試驗和相關分子機制方面的實證研究還較少。

中南林業科技大學劉高強教授課題組在自主采集的靈芝（Ganoderma lingzhi）新菌株SCIM1006中分離出一個新的具有ACE抑制活性的小分子肽（僅3 個氨基酸，即三肽Ser-Tyr-Pro, SYP）,然后利用自發性高血壓大鼠（SHR）動物模型評估了其降壓功能，進一步通過基因芯片技術分析了ACE抑制肽的潛在降血壓機制，并在相應血管緊張素誘導的人主動脈內皮細胞（HAEC）和血管平滑肌細胞（VSMC）中進一步驗證了發揮降血壓作用的相關分子機制。

Result and Discussion

靈芝ACE抑制肽的分離和鑒定

本研究以具有自主知識產權的靈芝（G. lingzhi）SCIM 1006菌株為研究對象，通過液體發酵技術獲得靈芝菌絲體，用緩沖液進行多肽提取，然后依次用100 kDa和3 kDa超濾膜進行超濾，收集分子量小于3 kDa超濾液，并經脫鹽柱、RP-HPLC（Znertsil ODS-3柱）分離純化，ACE抑制活性跟蹤檢測和質譜鑒定，獲得具有顯著抑制ACE活性的靈芝三肽Ser-Tyr-Pro（SYP），其IC50為62.5 μg/mL。

SYP的胃腸液消化穩定性、毒性和生物利用度分析

通過模擬人體胃腸液消化分析靈芝活性寡肽SYP的胃腸液消化穩定性。如圖1A所示，由于SYP中Tyr殘基是胃蛋白酶的酶切位點，因而在胃液消化時能被胃蛋白酶降解。但SYP在腸液消化時能保持良好的穩定性。利用MTS測定不同濃度SYP對腸上皮細胞Caco-2和人主動脈內皮細胞HAEC的毒性，發現SYP細胞毒性較小（圖1B和1C）。采用靜脈注射、腹腔注射、灌胃等不同給藥方式，以不給藥作為空白對照，分析SHR動物模型評價SYP的短期降血壓功效（圖1D）。由圖1E和1F可知，盡管靜脈注射的降血壓效果明顯好于灌胃和腹腔注射，但靜脈注射在短時間內（1.0 h）血壓出現回升，推測SYP可能被血液中存在的氨肽酶降解而失效。如圖1G所示，SYP經靜脈注射后，隨著時間的延長，SHR血液中SYP濃度逐漸降低。其中，靜脈注射1 h后，血清SYP濃度急劇下降。由圖1H可知，相較于已滅酶處理的對照組，SYP與血清共孵育1 h后，SYP濃度明顯下降，下降幅度高達（50.90±1.03）%，預示SYP可能被血液中存在的某些蛋白酶或氨肽酶降解。但當SYP與血清共孵育4 h后，SYP并未被完全降解。結合上述血壓測定結果可推知，SYP具有快速降低血壓的特點，但隨著時間推移，SYP很有可能被血液蛋白酶或肽酶降解，但血液中殘留的SYP濃度足夠，被血液輸送至靶器官/組織，最終發揮降血壓作用。

圖1 靈芝菌絲體三肽SYP的胃腸液消化穩定性、毒性和生物利用度分析

SYP體內長期給藥降血壓功效

本研究建立SHR動物模型，以卡托普利為陽性對照，以SYP改性肽Ac-AFP-NH2（無顯著抑制ACE活性）為陰性對照，評價靜脈注射長期給藥（28 天）的降血壓功效（圖2A）。SHR經SYP靜脈注射28 天后，SHR的收縮壓和舒張壓均顯著降低（P < 0.05）（圖2B-C）。

圖2 靈芝菌絲體三肽SYP體內長期降血壓作用

SYP降血壓的分子機制——SHR胸主動脈基因芯片分析

進一步對SHR胸主動脈采樣，通過基因芯片技術建立基因表達譜，分析SYP在體內的降血壓分子機理。由圖3B-E可知，有21 個鈣相關下調基因，6 個鈣調素相關下調基因。由于SYP抑制了ACE活性，在腎素-血管緊張素系統（RAS）中發現了

ACE

AT1R

calmodulin 1

ACE2

激活蛋白-a

prolyl oligoptidase

AT2R

MAS1

eNOS

sGC

PKG

圖3 靈芝菌絲體三肽SYP體內降血壓分子機制分析

SYP降血壓的分子機制——HAEC模型中的驗證

建立由Ang Ⅰ誘導的人主動脈內皮細胞（HAEC）模型，同時以卡托普利為陽性對照，以SYP改性肽Ac-AFP-NH2為陰性對照，在活細胞內鑒別SYP的作用靶蛋白，并闡明其降血壓分子機制。HAEC細胞提取液各項指標檢測結果如圖4B-E所示，HAEC細胞經SYP處理后ACE活性明顯下降，而Ac-AFP-NH2處理對各項指標均無影響。由圖4H-J可知，SYP處理顯著影響eNOS和ET-1的mRNA轉錄水平，AT1R表達水平不受影響；SYP對eNOS和ET-1的蛋白表達水平調控與其mRNA轉錄水平的變化趨勢相似；經SYP處理后ET-1和NOX表達顯著降低（P < 0.01），eNOS磷酸化水平顯著提高（P < 0.01），而改性肽Ac-AFP-NH2無明顯變化（P > 0.05）。由圖4F和4G可知，SYP顯著抑制了AngⅡ有關的NOX活性和表達，從而降低了ROS積累；SYP顯著降低AngⅡ誘導的VSMCs鈣濃度升高(P < 0.05)。

圖4 靈芝菌絲體三肽SYP降血壓分子機制的驗證

綜上所述，在不影響受體AGTR1表達水平的情況下，SYP通過抑制ACE活性，阻斷Ang Ⅱ生成，進而激活eNOS/NO/cGMP信號通路，發揮舒張血管功能。同時，由于Ang Ⅱ減少，Ang Ⅱ/NOX2/ROS旁路也受到影響，導致NOX2蛋白/酶活水平下降，從而阻斷ROS產生。NO是血管舒張因子，由SYP激活eNOS/NO/cGMP通路產生的NO，未能被ROS轉化成ONOO?而被消耗，因而能在體內積累而發揮血管舒張作用。

Conclusion

本研究從靈芝發酵菌絲體中分離得到一種新的小分子降壓三肽SYP，其抑制ACE活性IC50值為62.50 μg/mL。SYP具有良好的腸道消化耐受性、良好的生物安全性、生物穩定性和生物利用度，特別是長期給藥情況下，SYP對SHR大鼠具有顯著降血壓作用。進一步研究發現，SYP通過激活eNOS/NO/cGMP信號通路，抑制AngⅡ/NOX/ROS信號通路，進而使Ca2+濃度下調，最終導致血管舒張。本論文從細胞、動物和分子水平較系統地研究了靈芝中SYP的降血壓作用，為揭示靈芝抗高血壓活性成分及其相關作用機制提供了新的實驗依據。本研究也有望為靈芝在創新藥和保健食品中的開發提供理論依據，并為其他天然來源的生物活性肽研究提供借鑒。

第一作者簡介

伍強，博士，副教授，碩士生導師，主要從事微生物發酵與代謝調控、生物活性肽制備與功效活性分析等科研工作，湖南省食品科學技術學會青委會委員，湖南省微生物學會理事，主持國家自然科學基金青年項目、湖南省自然科學基金項目、湖南省教育廳優秀青年項目、市工程技術研究中心等省市級以上項目9 項；發表學術論文近30 篇，其中以第一/通信作者在Crit Rev Biotechnol、J Agric Food Chem、Food Sci Hum Well等國際權威期刊發表論文10 篇；為Crit Rev Food Sci、Food Chem、J Cell Mol Med、J Nutr Biochem等期刊審稿；申請/授權中國發明專利10 項、國際發明專利1 項。

通信作者簡介

劉高強，博士，二級教授，博士生導師，國務院政府特殊津貼專家，湖南省“十四五”重點學科生物學博士點學科帶頭人、湖南省科技創新團隊負責人、湖南省國際科技創新合作基地負責人。入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”、“全國林草科技創新領軍人才”、湖南省“芙蓉學者”特聘教授、全國林業和草原教學名師、湖南省優秀研究生導師。主要從事微生物生理代謝與發酵應用研究，擔任中國菌物學會常務理事、中國菌物學會藥用真菌專業委員會副主任、湖南省微生物學會副理事長、《Mycology》和《菌物學報》等期刊編委。主要論文發表在Biotechnology Advances、Nature Communications、Bioresource Technology、Green Chemistry、Journal of Integrative Plant Biology等10余個國際主流期刊上。獲湖南省自然科學獎一等獎（排名第1）和中國林業青年科技獎等表彰和獎勵。

Discovery and mechanism of anti-hypertensive effect of a novel tripeptide (SYP) from medicinal fungus Ganoderma lingzhi

Qiang Wua,b,c,#, Feijun Luod,#, Jia Huanga,b, Ping Huanga,b, Yongnan Liua,b, Xiaoling Wanga,b,*, Gaoqiang Liua,b,*

a Hunan Provincial Key Laboratory of Forestry Biotechnology and International Cooperation Base of Science and Technology Innovation on Forest Resource Biotechnology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China

b Microbial Variety Creation Center, Laboratory of Yuelushan Seed Industry, Changsha 410004, China

c College of Food and Chemical Engineering, Shaoyang University, Shaoyang 422000, China

d Laboratory of Molecular Nutrition, National Engineering Laboratory for Rice and Byproducts, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China

*Corresponding authors.

Abstract

Ganoderma lingzhi is a new species of the prize medicinal mushroom Ganoderma (Agaricomycetes). Using angiotensin Ⅰ-converting enzyme (ACE) as a target, a tripeptide Ser-Tyr-Pro (SYP) was discovered with preponderant ACE inhibitory activity with an 50% inhibiting concentration (IC50) value of 62.50 μg/mL attribute to the formed salt bridge and hydrogen bonds between SYP and ACE. SYP even maintained superior bioactivity after intestinal digestion, and exerted no cytotoxicity, but presented incomplete bioavailability in blood of spontaneous hypertensive rats (SHRs). Furthermore, it performed antihypertensive effect in vivo by inhibiting the influx of Ca2+ through activating endothelial NO synthase (eNOS)/NO/guanosine 3’,5’-cyclic monophosphate (cGMP) pathway, accompanied by attenuating angiotensin Ⅱ (Ang Ⅱ)/NADPH oxidase (NOX)/reactive oxygen species (ROS) pathway. This work not only discoverers a novel pharmacological ingredient from medicinal mushroom G. lingzhi for hypertension therapy, but also provides an insight into molecular mechanism of the ACE inhibitory peptide (ACEIP) on lowering blood pressure.

Reference:

WU Q, LUO F J, HUANG J, et al. Discovery and mechanism of anti-hypertensive effect of a novel tripeptide (SYP) from medicinal fungus Ganoderma lingzhi[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(2): 9250032. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250032.

本文編譯內容由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意