Milk casein-derived tripeptides : A special focus on blood pressure and vascular function

Increased consumption of low-fat milk products is inversely associated with the risk of hypertension. The beneficial effect of milk on blood pressure is attributed to high calcium and potassium content but also to specific peptide sequences, which are cleaved from milk protein during gastrointestinal digestion, fermentation of milk with proteolytic starter cultures or enzymatic hydrolysis. Milk products fermented with Lactobacillus helveticus contain casein-derived tripeptides isoleucine-proline-proline (Ile-Pro-Pro) and valine-proline-proline (Val-Pro-Pro), which have been shown to possess antihypertensive effects in humans and in experimental animals. The aim of the present series of studies was to investigate the effects of tripeptides Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro or fermented milk products containing them on vascular function and blood pressure and to elucidate the mechanisms behind them by using different experimental models of hypertension. Another aim was to characterize the acute effects of tripeptides on blood pressure and arterial stiffness in mildly hypertensive humans. Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro or fermented milk products containing them attenuated the development of hypertension in two experimental models of hypertension, spontaneously hypertensive rat (SHR) and type 2 diabetic Goto-Kakizaki (GK) rat fed with high-salt diet. Significant differences in systolic blood pressure (SBP) were seen after 8 weeks treatment with tripeptide-containing products compared to control product. Plant sterols did not enhance this effect. Two differently produced tripeptide powders produced a similar attenuating effect on SBP in SHR. In mildly hypertensive subjects, a single administration of tripeptide- and plant sterol-containing fermented milk product decreased both SBP and diastolic blood pressure (DBP) over a period of 8 hours. Protective effect of tripeptides Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro and fermented milk products containing them on vascular function was demonstrated in in vitro studies and long-term experimental studies. The effect was shown to be endothelium-dependent and possibly involving endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF). In the clinical study, single administration of tripeptide-containing fermented milk product did not affect measures of arterial stiffness. Long-term treatment with fermented milk product containing Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro inhibited angiotensin-converting enzyme (ACE) and decreased aldosterone levels thus showing beneficial effects on the renin-angiotensin system (RAS) in SHR and GK. No changes in the components of RAS were observed by the single administration of the same product in mildly hypertensive subjects. Increased levels of cGMP, NOx and citrulline suggest increased nitric oxide (NO) production by the tripeptides. Taken together, Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro -containing products attenuate the development of hypertension after long-term treatment in experimental models of hypertension and possess an acute antihypertensive effect in mildly hypertensive subjects. In addition, these tripeptides show endothelium-mediated beneficial effects on vascular function. Attenuation of blood pressure increase by the tripeptides in experimental animals involves RAS, but its role in the antihypertensive effect in humans remains to be elucidated.

Maidon kaseiinista pilkkoutuvilla tripeptideillä (Ile-Pro-Pro ja Val-Pro-Pro) suotuisa vaikutus verenpainetaudin kehittymiseen ja verisuonten toimintaan verenpainetaudin kokeellisissa tutkimusmalleissa Tripeptidien pitkäaikainen anto esti osittain verenpainetaudin kehittymisen ja paransi verisuonten toimintaa, selviää proviisori Pauliina Ehlersin väitöskirjatyöstä. Kokeellisten löydösten lisäksi tutkimus osoitti, että tripeptidejä ja kasvisteroleja sisältävä fermentoitu maitotuote laskee verenpainetta myös lyhytaikaisesti aiempien pitkäaikaiskokeista saatujen havaintojen lisäksi henkilöillä, joilla on lievästi kohonnut verenpaine. Kohonnut verenpaine on yksi tärkeimmistä sydän- ja verisuonitautien riskitekijöistä. Lääkehoidon lisäksi elintavoilla ja ruokavaliolla voidaan vaikuttaa suotuisasti verenpaineeseen. Seuranta- ja hoitotutkimusten mukaan vähärasvaisten maitotuotteiden runsas saanti on kääntäen verrannollinen verenpainetautiriskiin. Maidon hyödylliset vaikutukset on liitetty sekä maidon sisältämiin mineraaleihin (kalsium, kalium) että maidon proteiineista pilkkoutuviin aminohappoketjuihin, peptideihin. Kahdella maidon fermentaatioprosessissa maidon kaseiinista muodostuvalla tripeptidillä, isoleusiini-proliini-proliinilla (Ile-Pro-Pro) ja valiini-proliini-proliinilla (Val-Pro-Pro) on aiemmissa tutkimuksissa havaittu olevan verenpainetta alentavaa vaikutusta, mutta tieto taustalla olevista mekanismeista sekä tripeptidien verisuonivaikutuksista on vähäistä. Väitöstutkimuksessa käytettiin pääosin perinnöllisen verenpainetaudin sekä tyypin 2 diabeteksen kokeellisia tutkimusmalleja. Näitä malleja hyödyntäen osoitettiin, että tripeptidien tai niitä sisältävien fermentoitujen maitotuotteiden päivittäinen, pitkäaikainen saanti osittain esti verenpaineen kohoamista. Kolesterolia alentavat kasvisterolit eivät lisänneet tripeptidien suotuisia verenpainevaikutuksia. Tutkimuksen mukaan tripeptidien valmistusmenetelmällä ei ole merkitystä tehon kannalta. Pienellä kliinisellä aineistolla havaittiin, että jo yksi annos tripeptidejä ja kasvisteroleja sisältävää fermentoitua maitotuotetta laski verenpainetta koehenkilöillä, joilla verenpaine oli lievästi koholla. Tämä suotuisa vaikutus kesti koko kahdeksan tunnin seuranta-ajan. Verisuonten toimintakokeet osoittivat, että Ile-Pro-Pro ja Val-Pro-Pro sekä niitä sisältävät fermentoidut maitotuotteet paransivat verisuonten laajenemiskykyä sekä lyhyt- että pitkäaikaisissa kokeellisissa tutkimuksissa. Vaikutuksen osoitettiin välittyvän verisuonen sisimmän kerroksen, endoteelin kautta. Kliinisessä kokeessa ei havaittu merkitsevää vaikutusta koehenkilöiden verisuonten toimintaan pulssiaaltoanalyysiä (PWA) käyttäen. Väitöskirjatyön biokemialliset analyysit osoittivat, että tripeptidit Ile-Pro-Pro ja Val-Pro-Pro vaikuttavat verenpaineen säätelyssä keskeiseen reniini-angiotensiinijärjestelmään. Pitkäaikaiskokeissa tripeptidejä sisältävä fermentoitu maitotuote esti verisuonia voimakkaasti supistavan ja verenpainetta nostavan angiotensiinin muodostusta. Lisäksi voidaan esittää, että tripeptidit lisäävät verisuonia laajentavan typpioksidin (NO) tuotantoa. Väitöstutkimuksen löydökset maidon kaseiinista pilkkoutuvien tripeptidien suotuisista verenpaine- ja verisuonivaikutuksista tuovat lisää tukea niitä sisältävien tuotteiden hyödyllisyydestä lievästi kohonneessa verenpaineessa. Vaikutukset reniini-angiotensiinijärjestelmään ja verisuonen endoteelin selittänevät kuitenkin vain osan tehdyistä havainnoista. Proviisori Pauliina Ehlersin farmakologian alaan kuuluva väitöskirja Milk casein-derived tripeptides: A special focus on blood pressure and vascular function tarkastetaan Helsingin yliopiston Lääketieteellisessä tiedekunnassa perjantaina 24.9.2010 klo 12 (Biomedicum Helsinki, luentosali 3, Haartmaninkatu 8, Helsinki). Vastaväittäjänä toimii professori Ilkka Pörsti Tampereen yliopistosta ja kustoksena professori Esa Korpi Helsingin yliopistosta.