Angiotensin-konvertierendes Enzym

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Das Angiotensin-konvertierende Enzym (ACE) ist auch als Kininase II oder Peptidyl-Carboxypeptidase bekannt. Es handelt sich um ein an die Membran vaskulärer Endothelzellen gebundenes Enzym, das durch Abspaltung eines Dipeptids vom C‑Terminus von Peptiden wirkt und dadurch den C‑Terminus der Peptidkette hydrolysieren kann. ACE ist in verschiedenen Geweben des menschlichen Körpers weit verbreitet; besonders hohe Konzentrationen finden sich in Nebenhoden, Hoden und Lunge. Dabei ist die ACE-Aktivität in den kapillären Endothelzellen der Lunge am höchsten. ACE ist an die Oberfläche von Endothelzellen gebunden und kann in den Blutkreislauf freigesetzt werden.

Abbildung 1. Proteinstruktur des Angiotensin-konvertierenden Enzyms (ACE).

Funktionen

• Katalysiert die Umwandlung von Angiotensin I zu Angiotensin II;
• Inaktiviert Bradykinin.
• Aufgrund dieser beiden Funktionen ist das Angiotensin-konvertierende Enzym ein ideales Target für die Behandlung von Hypertonie, Herzinsuffizienz, Diabetes und weiteren Erkrankungen. ACE-Hemmer können die Bildung von Angiotensin II reduzieren und die Bradykininaktivität erhöhen.
• Darüber hinaus kann ACE auch die Umwandlung von Angiotensin zu Angiotensin katalysieren.
• ACE-Testresultate fallen bei Patienten mit Lungenkarzinom niedriger aus.

Mechanismus

ACE ist eine Zink-Metalloprotease; das Zinkion ist für seine Aktivität von entscheidender Bedeutung, da es direkt an der Katalyse der Peptidhydrolyse beteiligt ist. Daher kann ACE durch Metallchelatoren gehemmt werden. Es wurde festgestellt, dass der E384-Rest eine Doppelfunktion besitzt: Erstens dient er als allgemeine Base zur Aktivierung von Wasser als Nukleophil. Anschließend wirkt er als allgemeine Säure zur Spaltung der C‑N-Bindung. Die Rolle des Chloridions ist komplex und umstritten. Die anionenabhängige Aktivierung durch Chlorid ist ein charakteristisches Merkmal von ACE. Experimentell wurde gezeigt, dass die Chlorid-abhängige Aktivierung der Hydrolyse stark substratabhängig ist. Obwohl Chlorid die Hydrolyserate erhöht, hemmt es beispielsweise die Hydrolyse von Hip‑Ala‑Pro und anderen Substraten bei gleichzeitiger Wirkung auf Hip‑His‑Leu. Unter physiologischen Bedingungen erreicht das Enzym bei Angiotensin I etwa 60 % seiner maximalen Aktivität, während es bei Bradykinin die volle Aktivität erreicht. Daher wird angenommen, dass die anionenabhängige Aktivierung bei ACE eine höhere Substratspezifität ermöglichen kann. Andere Hypothesen gehen davon aus, dass Chlorid lediglich die Gesamtstruktur des Enzyms stabilisiert.

Klinische Bedeutung

Die Bestimmung von ACE im Serum wird hauptsächlich zur Diagnostik von Lungenerkrankungen eingesetzt und besitzt zudem einen gewissen Nutzen für Diagnostik und Therapie anderer Systemerkrankungen. 　

Literatur

1. Skeggs LT.; et al. The preparation and function of the hypertensin-converting enzyme. The Journal of Experimental Medicine. 1956, 103 (3): 295–9.
2. Natesh R.; et al. Crystal structure of the human angiotensin-converting enzyme-lisinopril complex. Nature. 2003, 421 (6922): 551–4.

1. Lung disease

The majority of patients with sarcoidosis have increased serum ACE activity, and the positive rate and amplitude are related to the disease activity and the extent of the lesion. Pulmonary tuberculosis can also be elevated, while serum ACEs such as asthma attacks, acute cardiogenic pulmonary edema, chronic obstructive pulmonary disease, spontaneous pneumothorax, pulmonary fibrosis, adult respiratory distress syndrome, etc. all have varying degrees of decline. 　

2. Liver disease

The ACE activity of most patients with liver disease is increased, and the increasing amplitude is in order of cirrhosis, acute hepatitis, and chronic hepatitis.

3. Thyroid disease

The ACE activity of patients with hyperthyroidism is significantly higher than that of other thyroid diseases, and the level of enzyme activity is positively correlated with the content of T3 and T4.

4. Other

Diabetes, iritis, immunoblastic sarcoma, etc., serum ACE increased; hypertension, colitis, etc. decreased.