Bluthochdruck zählt zu einer der häufigsten Zivilisationskrankheiten und ist der Hauptfaktor für die Entstehung kardiovaskulärer Erkrankungen. Das Präventionspotenzial bei Hypertonie ist sehr hoch, da lebensstilassoziierte Faktoren wie Übergewicht, hoher Kochsalz- und Alkoholkonsum oder Stress die Entstehung eines erhöhten Blutdrucks wesentlich begünstigen. Daher wird eine antihypertensive Therapie meist mit nicht-medikamentösen Maßnahmen eingeleitet. Für die Regulation des Blutdrucks ist die nähere Betrachtung des Angiotensin-Converting Enzymes (ACE) wichtig, da es eines der Schlüsselenzyme des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems und des Kallikrein-Kinin-Systems darstellt. Die Möglichkeit, dass ACE-inhibierende Peptide aus Lebensmittelproteinen über die Nahrungsmittelaufnahme einen positiven physiologischen Effekt auf den Blutdruck ausüben, ist ein vielversprechender Ansatz zur Unterstützung einer nicht-medikamentösen Therapie bei Hypertonie. In der Literatur sind zahlreiche Peptide beschrieben, welche eine inhibitorische Wirkung auf das ACE in vitro besitzen. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Klasse der tryptophanhaltigen Dipeptide, die in der Literatur als potente, natürliche ACE-Inhibitoren beschrieben sind. Die tryptophanhaltigen Peptide wurden hinsichtlich ihrer Gewinnung, ihrer Hemmwirkung auf das Zielenzym und bezüglich ihrer Bioverfügbarkeit in vitro und in vivo untersucht.

Als Schlüsselenzym im Renin-Angiotensin System übernimmt das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) eine wichtige Rolle bei der Blutdruckregulierung. ACE spaltet das biologisch inaktive Angiotensin I zum vasokonstriktorisch wirksamen Angiotensin II, was zu einem Anstieg des Blutdruckes führt. Tier- und Humanstudien zeigten, dass die Aufnahme bekannter, aus dem Proteinabbau stammender ACE-Inhibitoren eine Absenkung des Blutdruckes bewirkte. In der Lebensmittelindustrie finden Hydrolysate von Milchproteinen, im speziellen von Molkenproteinen, Einsatz in hypoallergenen (HA) Säuglingsnahrungen. Obwohl das Phänomen einer ACE-Inhibierung durch HA-Nahrungen in vitro in der Literatur bereits Erwähnung fand, existieren bislang keine Angaben zu einer potentiellen Wirkung in vivo. In der vorliegenden Arbeit konnte für kommerzielle hypoallergene (HA) Säuglingsnahrung eine sehr starke ACE-Hemmung in vitro zeigen (IC50-Werte zwischen 20 und 104 mg Protein/liter), welche die für fermentierte Sauermilchprodukte dokumentierte Wirkung bei weitem überstieg.] Mittels RP-HPLC und ESI-TOF-MS konnte neben zahlreichen bekannten Peptiden mit ACE-hemmendem Effekt erstmals das aus der Primärsequenz von -Lactalbumin freigesetzte Dipeptid Ile-Trp in den HA-Nahrungen identifiziert und quantifiziert werden. Ile-Trp ist der bislang potenteste in Lebensmitteln nachgewiesene ACE-Inhibitor (IC50 = 0,7µM). HA-Nahrungen zeigten auch ex vivo im Zellsystem (HUVECs) einen stark ACE-hemmenden Effekt. Aus diesem Grunde wurde ein möglicher Einfluss der HA-Nahrungen auf den Blutdruck spontan hypertensiver Ratten untersucht. Hierfür wurden die Tiere im Rahmen einer Fütterungsstudie über 14 Wochen mit standardisiertem Futter, welchem HA-Nahrung (Gruppe 1), konventionelle Säuglingsnahrung (Gruppe 2) bzw. der bekannte ACE-Inhibitor Captopril (Gruppe 3) zugesetzt war, gefüttert. Eine vierte Gruppe mit Standardfutter diente als Kontrolle. Der Blutdruck wurde am wachen Tier nichtinvasiv mittels tail-cuff-Methode gemessen. Der systolische Blutdruck sank bei Verabreichung der HA-Nahrung nach 7 Wochen signifikant um 21 ± 8 mmHg ab im Vergleich zur Kontrollgruppe bzw. den mit konventioneller Säuglingsnahrung gefütterten Tieren. Captopril führte zur einer Blutdrucksenkung um 30 ± 7 mmHg.

Bluthochdruck zählt zu einer der häufigsten Zivilisationskrankheiten und ist der Hauptfaktor für die Entstehung kardiovaskulärer Erkrankungen. Das Präventionspotenzial bei Hypertonie ist sehr hoch, da lebensstilassoziierte Faktoren wie Übergewicht, hoher Kochsalz- und Alkoholkonsum oder Stress die Entstehung eines erhöhten Blutdrucks wesentlich begünstigen. Daher wird eine antihypertensive Therapie meist mit nicht-medikamentösen Maßnahmen eingeleitet. Für die Regulation des Blutdrucks ist die nähere Betrachtung des Angiotensin-Converting Enzymes (ACE) wichtig, da es eines der Schlüsselenzyme des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems und des Kallikrein-Kinin-Systems darstellt. Die Möglichkeit, dass ACE-inhibierende Peptide aus Lebensmittelproteinen über die Nahrungsmittelaufnahme einen positiven physiologischen Effekt auf den Blutdruck ausüben, ist ein vielversprechender Ansatz zur Unterstützung einer nicht-medikamentösen Therapie bei Hypertonie. In der Literatur sind zahlreiche Peptide beschrieben, welche eine inhibitorische Wirkung auf das ACE in vitro besitzen. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Klasse der tryptophanhaltigen Dipeptide, die in der Literatur als potente, natürliche ACE-Inhibitoren beschrieben sind. Die tryptophanhaltigen Peptide wurden hinsichtlich ihrer Gewinnung, ihrer Hemmwirkung auf das Zielenzym und bezüglich ihrer Bioverfügbarkeit in vitro und in vivo untersucht.

Als Schlüsselenzym im Renin-Angiotensin System übernimmt das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) eine wichtige Rolle bei der Blutdruckregulierung. ACE spaltet das biologisch inaktive Angiotensin I zum vasokonstriktorisch wirksamen Angiotensin II, was zu einem Anstieg des Blutdruckes führt. Tier- und Humanstudien zeigten, dass die Aufnahme bekannter, aus dem Proteinabbau stammender ACE-Inhibitoren eine Absenkung des Blutdruckes bewirkte. In der Lebensmittelindustrie finden Hydrolysate von Milchproteinen, im speziellen von Molkenproteinen, Einsatz in hypoallergenen (HA) Säuglingsnahrungen. Obwohl das Phänomen einer ACE-Inhibierung durch HA-Nahrungen in vitro in der Literatur bereits Erwähnung fand, existieren bislang keine Angaben zu einer potentiellen Wirkung in vivo. In der vorliegenden Arbeit konnte für kommerzielle hypoallergene (HA) Säuglingsnahrung eine sehr starke ACE-Hemmung in vitro zeigen (IC50-Werte zwischen 20 und 104 mg Protein/liter), welche die für fermentierte Sauermilchprodukte dokumentierte Wirkung bei weitem überstieg.] Mittels RP-HPLC und ESI-TOF-MS konnte neben zahlreichen bekannten Peptiden mit ACE-hemmendem Effekt erstmals das aus der Primärsequenz von -Lactalbumin freigesetzte Dipeptid Ile-Trp in den HA-Nahrungen identifiziert und quantifiziert werden. Ile-Trp ist der bislang potenteste in Lebensmitteln nachgewiesene ACE-Inhibitor (IC50 = 0,7µM). HA-Nahrungen zeigten auch ex vivo im Zellsystem (HUVECs) einen stark ACE-hemmenden Effekt. Aus diesem Grunde wurde ein möglicher Einfluss der HA-Nahrungen auf den Blutdruck spontan hypertensiver Ratten untersucht. Hierfür wurden die Tiere im Rahmen einer Fütterungsstudie über 14 Wochen mit standardisiertem Futter, welchem HA-Nahrung (Gruppe 1), konventionelle Säuglingsnahrung (Gruppe 2) bzw. der bekannte ACE-Inhibitor Captopril (Gruppe 3) zugesetzt war, gefüttert. Eine vierte Gruppe mit Standardfutter diente als Kontrolle. Der Blutdruck wurde am wachen Tier nichtinvasiv mittels tail-cuff-Methode gemessen. Der systolische Blutdruck sank bei Verabreichung der HA-Nahrung nach 7 Wochen signifikant um 21 ± 8 mmHg ab im Vergleich zur Kontrollgruppe bzw. den mit konventioneller Säuglingsnahrung gefütterten Tieren. Captopril führte zur einer Blutdrucksenkung um 30 ± 7 mmHg.

Proteinhydrolysate gewinnen als Bestandteil von Lebens- und Futtermitteln zunehmend an Bedeutung. In Abhängigkeit ihrer Sequenz können darin enthaltene Peptide über Wechselwirkungen mit dem Angiotensin-Converting Enzym (ACE), welches eine Schlüsselfunktion bei der Blutdruckregulation einnimmt, physiologisch wirken und damit einen Beitrag zur Gesunderhaltung leisten oder hinsichtlich antioxidativer Eigenschaften einen positiven Effekt auf die Lagerstabilität und damit Qualität von Lebensmitteln ausüben. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst die ACE-inhibierende Aktivität von Pflanzenproteinen im Vergleich zum Molkenprotein hinsichtlich Struktur-Wirkbeziehungen und gegenüber den Domänen des ACEs sowie verschiedenen ACE-Spezies charakterisiert. Des Weiteren wurde eine Verkapselung von in Proteinhydrolysaten enthaltenen Dipeptiden angestrebt und der Einfluss auf deren proteolytische Stabilität untersucht. Dipeptide unterliegen während der gastrointestinalen Verdauung einem Abbau, was einen limitierenden Faktor für deren Bioaktivität darstellt. Zur Charakterisierung von Cyclodextrin-Komplexen mit aromatischen Aminosäuren sowie korrespondierenden Dipeptiden wurden UV- und fluorometrische Methoden sowie NMR-Techniken verwendet. Abschließend wurde das antioxidative Potential von Proteinhydrolysaten zunächst im Modellsystem und anschließend unter Nutzung von Lebensmittelmatrices abgeschätzt. Zusammenfassen konnte für die untersuchten Pflanzenproteinhydrolysate ein ausgesprochen gutes den potenten Milchproteinhydrolysaten vergleichbares ACE-inhibitorisches Potential als auch eine konzentrationsabhängige antioxidative Aktivität abgeleitet werden. Insbesondere Reisproteinhydrolysat erwies sich als potente Quelle physiologisch als auch antioxidativ wirksamer Peptide.

Viruset SARS-CoV-2 binder till det membranbundna enzymet angiotensinkonvertas 2 (ACE2). ACE2 är även en del av Renin-Angiotensin-Aldosteron-systemet (RAAS) och Kallikrein-Kinin-systemet (KKS). Den enzymatiska delen av ACE2 klyvs från cellmembranet vid inbindningen av viruset eller genom enzymet ADAM17 och bildar då cirkulerande ACE2 (sACE2). Syftet med den här litteraturstudien var att undersöka om sACE2 kan kopplas till allvarlighetsgraden av covid-19. Studierna visade blandade resultat. Tre artiklar visade ökande halter sACE2 vid svår covid-19. Två studier visade sjunkande halter sACE2 vid svår covid-19. Två artiklar visade ingen koppling mellan sACE2 och allvarlighetsgraden av covid-19. Då forskningsområdet omkring SARS-CoV-2 är nytt finns det stora variationer i studiernas upplägg, vilket resulterar i att resultaten är osäkra och svåra att jämföra med varandra. Eventuellt kan det finnas en koppling mellan mängden sACE2 och allvarlighetsgraden av covid-19. Mer forskning behövs för att säkerställa om sACE2 i kombination med andra tester kan användas för att upptäcka patienter i risk för allvarlig covid-19. / The virus SARS-CoV-2 binds to the enzyme Angiotensin Converting Enzyme 2 (ACE2) which causes shedding of the extracellular part of the enzyme and produces soluble ACE2 (sACE2). ACE2 is also a part of Renin-Angiotensin-Aldosterone-system (RAAS) and Kallikrein-Kinin-system (KKS). The enzyme ADAM17 also causes ACE2 to shed during inflammation. Since inflammation is an important part of the Covid-19 pathogenesis, the sACE2 levels may affect the pathogenesis of Covid-19. The purpose of this literature study was to investigate a possible connection between sACE levels and Covid-19 severity. Three articles showed high levels of sACE2 in severe Covid-19. Two articles showed low levels of sACE2 in severe Covid-19. Two articles showed no connection between severity of Covid-19 and sACE2 levels.  Due to the novelty of the research area, there are variations in the study set-up. Although inconclusive study results, sACE2 may be used as a secondary biomarker to detect indications of severe Covid-19, but more research is needed.

Magister Pharmaceuticae - MPharm / Due to the contribution of hypertension to various cardiovascular diseases, many studies are currently focused on identifying efficient bioactive compounds with antihypertensive activity and thus reducing the levels of cardiovascular disease. ACE inhibitors are an important component of the therapeutic regimen for treating hypertension, but due to the increase in the prevalence of side effects of synthetic compounds, alternative and complementary medicines which may consist of pure bioactive compound or a combination of various compounds from natural sources are gaining importance in overcoming hypertension. Hypericum perforatum has been studied for various activities including anti-bacterial, anti-depressant, anti-oxidant properties, but studies on its cardiovascular effects specifically ACE inhibitory activity have not yet been explored. In this study, ACEI assay-guided fractionation of the ethanol extract of Hypericum perforatum was carried out other to isolate a compound with ACE inhibition. A compound – (3-hydroxy 4, 4 dimethyl-4-butyrolactone) was isolated from an active fraction of the plant extract and was tested for ACE inhibition and its chemical structure elucidated using 1HNMR and C13NMR spectrometry and further characterized using mass spectrometry and FTIR.

Oxidative stress is associated with development and progression of cardiovascular disease. Angiotensin II produces oxidative stress and endothelial dysfunction, and its actions may be attenuated by the activity of angiotensin converting enzyme type 2 (ACE2) which converts angiotensin II to the vasoprotective peptide angiotensin (1-7). Similarly, increased oxidative stress is associated with aortic valve stenosis in humans and mice. In my thesis studies, I explore mechanisms of modulation and generation of oxidative stress in cerebral arteries and heart valves. First, I tested the hypothesis that ACE2 deficiency increases oxidative stress and vasomotor dysfunction in cerebral arteries, and examined the role of ACE2 in vascular aging. Vasomotor function was assessed in the basilar artery ex vivo of adult and old ACE2 deficient (ACE2-/y) and wild type (WT or ACE2+/y) mice. ACE2 was present, but at relatively low levels in cerebral arteries. Systolic blood pressure was similar in adult and old ACE2-/y and ACE2+/y mice. Maximal dilatation to acetylcholine was impaired in the basilar artery from adult ACE2-/y mice compared to adult ACE2+/y. In old mice, maximal vasodilatation to acetylcholine was impaired in ACE2+/y mice and severely impaired in ACE2-/y mice. The antioxidant tempol improved responses to acetylcholine in adult and old ACE2-/y and ACE2+/y mice. Nitrotyrosine staining in the basilar artery was increased in adult ACE2-/y mice and in old ACE2-/y and ACE2+/y mice relative to adult ACE2+/y, which indicates that oxidative stress was higher in cerebral arteries from ACE2 deficient mice and old mice. Expression of NADPH oxidase subunits Nox2 and p47phox, and of pro-inflammatory molecules Rcan1 and TNF alpha; was increased in cerebral arteries from old ACE2-/y and ACE2+/y mice. Additionally, I tested the hypothesis that serotonin induces oxidative stress in human heart valves, and examined mechanisms by which serotonin may increase reactive oxygen species (ROS). Superoxide (O2.-) was measured in heart valves from explanted human hearts that were not used for transplantation. Superoxide levels (lucigenin-enhanced chemiluminescence) were increased in homogenates of cardiac valves and pulmonary artery after incubation with serotonin. A non-specific inhibitor of flavin-oxidases (DPI), or inhibitors of monoamine oxidase-MAO (tranylcypromine and clorgyline), prevented serotonin-induced increase in O2.-. Dopamine, another MAO substrate which is increased in patients with carcinoid syndrome, also increased superoxide levels in heart valves, and this effect was attenuated by clorgyline. Apocynin did not prevent increases in O2.- during serotonin treatment. Addition of serotonin to recombinant human MAO-A generated superoxide, and this effect was prevented by an MAO inhibitor. In conclusion, I have demonstrated that ACE2 deficiency impairs vasomotor function in cerebral arteries from adult mice and augments endothelial dysfunction during aging. Oxidative stress plays a critical role in cerebrovascular dysfunction induced by ACE2 deficiency and aging. I have also identified a novel mechanism whereby MAO-A can contribute to increased oxidative stress in human heart valves and pulmonary artery exposed to serotonin and dopamine.

Research Objectives Heart failure (HF) is a common condition in persons older than 65 years. Existing literature indicated that hospital readmission rates after discharge for heart failure patients are immensely high. However, previous studies showed that almost half of the early hospital readmissions could be prevented. Moreover, Angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor and Angiotensin receptor blocker (ARB) are the commonly used medications for heart failure patients to control blood pressure. Nevertheless, studies indicated that these two medications could also cause the risk of hospital readmission. Little studies examined the associations of medication use and hospital readmission of heart failure patients in Taiwan. This study aims to investigate the influence factors of hospital readmissions among heart failure patients in Taiwan. Study Design We collected the data from National Health Insurance (NHI) database during the period from year 2000 to 2006. Based on the rule of Bureau of National Health Insurance in Taiwan, the 14-day readmission is considered as a poor quality indicator. We categorized readmissions into 4 groups (14-day, 30-day, 180-day and over 180-day) and evaluated each group¡¦s demographic, hospital characteristics, medical resource utilization, Charlson Comorbidity Index and medication utilizations of ACE inhibitor and ARB. We conducted descriptive analyses by using chi-square and t tests and applied multivariate logistic regression analyses to estimate the probabilities of hospital readmissions of heart failure patients. Population Studied Patients aged 50 or older with heart failure were identified based on the International Classification of Diseases, Ninth Revision, Clinical Modification (ICD-9-CM). Principle Findings Among 1920 heart failure patients, 19.9% of them were readmitted within 14 days, 7.6% were readmitted within 30 days and 26% were readmitted within 180 days. The medical resource utilizations such as average inpatients cost per patient, average outpatients cost per patient, total medical cost, average of inpatients times per patient and average of outpatients times per patient were significantly higher in patients with readmissions than those without readmission. Age, Charlson Comorbidity Index, patients who had been treated with ACE inhibitors and patients who had been treated with ARB were significantly affected the probabilities of readmissions. Conclusion The heart failure patients with readmissions had significantly higher medical resource utilizations than those without readmission. The medication uses of ACE inhibitors or ARB were significantly affected the probabilities of hospital readmissions. By understanding more about the influence factors of readmissions among heart failure patients, we may provide continue improvements of quality of care and reduce unnecessary medical costs. This study results provide useful reference for policy-makers to establish effective disease management program and appropriate health care financing arrangement in the future.

published_or_final_version / Medical Sciences / Master / Master of Medical Sciences