Blood pressure lowering effects of Lactobacillus helveticus fermented milk containing bioactive peptides Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro; mechanistic, kinetic and clinical studies

The purpose of the present study was to evaluate the effects of Lactobacillus helveticus fermented milk (peptide milk) containing the casein-derived tripeptides Isoleucyl-prolyl-proline (Ile-Pro-Pro) and Valyl-prolyl-proline (Val-Pro-Pro) on blood pressure and vascular function in hypertensive subjects. The peptide milk lowered systolic and diastolic blood pressure in long-term use in hypertensive subjects when blood pressure was measured by using 24-hour ambulatory blood pressure measurement (ABPM). The blood pressure lowering effect was seen with the dose of 50 mg of tripeptides, and a tendency for lowering blood pressure was also observed when the dose was 5 mg. No adverse effects compared to the placebo group were reported or detected in laboratory analysis. The effect of the peptide milk on arterial stiffness was shown using two different methods, the ambulatory arterial stiffness index (AASI) and pulse wave analysis (PWA). According to the AASI, arterial stiffness was significantly reduced in the peptide milk group compared to the baseline level, but the difference was not significant compared to the placebo group. PWA showed that the peptide milk reduced arterial stiffness significantly compared to the placebo group. Endothelium-independent relaxation (nitroglycerin) and endothelium-dependent relaxation (salbutamol) did not differ between the groups. The blood pressure lowering mechanisms of the tripeptides and the kinetics of Ile-Pro-Pro were investigated using spontaneously hypertensive rats (SHR) and Sprague-Dawley rats. Previous studies have suggested that the blood pressure lowering effect of the tripeptides Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro is based on angiotensin-converting enzyme inhibition, but the present findings did not agree with these previous studies. It was shown in SHR that calcium, potassium and magnesium may also have an important role in attenuating the development of hypertension as part of the peptide milk effect. In addition, the present study suggests indirectly that improved endothelial nitric oxide release capacity is not the mechanism by which peptide milk mediates its favourable circulatory effects. The kinetics of Ile-Pro-Pro were studied using adult Sprague-Dawley rats. The results showed that orally administered Ile-Pro-Pro is absorbed at least partly intact from the gastrointestinal tract. Radiolabelled Ile-Pro-Pro was distributed in different tissues and considerable radioactivity levels were found in tissues related to the renin-angiotensin system (RAS), adrenals, aorta and kidneys. Ile-Pro-Pro does not bind to plasma proteins, and therefore it is possible that its blood pressure lowering effect is mediated by free Ile-Pro-Pro. In conclusion, consumption of the peptide milk lowers blood pressure and reduces arterial stiffness in hypertensive subjects. Ile-Pro-Pro can be absorbed partly intact from the gastrointestinal tract and might accumulate in tissues related to the RAS. The precise blood pressure lowering mechanism of peptide milk remains to be studied.

Kohonnut verenpaine on eräs tärkeimmistä sydän- ja verisuonitautien vaaratekijöistä. Se altistaa aivoverenvuodolle, aiheuttaa sydän- ja verisuonimuutoksia sekä lisää riskiä munuaisten vaurioitumiselle. Vaikka suomalaisten verenpainearvot ovat laskeneet viime vuosikymmenen aikana, on kohonnut verenpaine yhä edelleen merkittävä kansanterveydellinen ongelma. Vuoden 2006 lopussa noin 500 000 henkilöä sai Suomessa Kansaneläkelaitoksen korvaamaa verenpainelääkitystä. Elämäntapatekijöillä, kuten ravitsemuksella, fyysisellä aktiivisuudella ja tupakoimattomuudella on merkittävä vaikutus verenpainetaudin hoidossa ja ehkäisyssä Terveystieteiden maisteri Tiina Jauhiaisen väitöskirjatyössä selvitettiin, voidaanko maitovalmisteella, joka sisältää maidon hapatuksessa muodostuvia bioaktiivisia peptidejä, isoleusiini-proliini-proliinia (Ile-Pro-Pro) ja valiini-proliini-proliinia (Val-Pro-Pro), alentaa pitkäaikaisesti käytettynä verenpainetta ja parantaa verisuonten kimmoisuutta henkilöillä, joilla on lievästi kohonnut verenpaine. Lisäksi selvitettiin näiden peptidien vaikutusmekanismeja ja kinetiikkaa elimistössä kokeellisilla malleilla. Väitöskirjassa todettiin, että peptidejä sisältävä hapatettu maitovalmiste näyttäisi alentavan verenpainetta henkilöillä, joilla on lievästi kohonnut verenpaine. Selkein tulos verenpainevaikutuksesta saatiin 24-tunnin vuorokausiverenpainemittauksella, jossa ero peptidejä saaneen ryhmän ja lumeryhmän välillä systolisen ja diastolisen verenpaineen laskussa oli tilastollisesti merkitsevä. Tätä verenpaineen mittausmenetelmää voidaan pitää luotettavimpana tapana mitata verenpainetta. Väitöskirjatyön tutkimukset osoittivat myös, että peptidejä sisältävällä maitovalmisteella näyttäisi olevan edullisia vaikutuksia verisuonten kimmoisuuteen. Tämä vaikutus osoitettiin kahdessa tutkimuksessa. Vastaavia tutkimuksia maitopeptidien vaikutuksista ei ole aikaisemmin tehty. Väitöskirjatutkimus osoitti, että Ile-Pro-Pro tripeptidi imeytyy osittain kokonaisena kokeellisilla malleilla ja jakaantuu elimistössä mm. niihin kudoksiin, jotka liittyvät verenpaineen säätelyjärjestelmiin. Tripeptidi ei sitoudu plasman proteiineihin. Tämä väitöskirjatyö ei voinut todistaa aikaisempaa hypoteesia tripeptidien angiotensiiniä konvertoivan entsyymin estovaikutuksesta keskeisimpänä mekanismina. Verenpainetta alentava mekanismi jäi tämän työn aikana vielä epäselväksi ja sen selvittäminen vaatii lisätutkimuksia. Yhteenvetona väitöskirjatyön tuloksista voidaan sanoa, että peptidejä sisältävä hapatettu maitovalmiste alentaa verenpainetta ja vähentää verisuonten jäykkyyttä ja tukee siten hyvin verenpaineen lääkkeetöntä hoitoa osana muita terveellisiä elämäntapoja. Tiina Jauhiainen: Blood pressure lowering effects of Lactobacillus helveticus fermented milk containing bioactive peptides Ile-Pro-Pro and Val-Pro-Pro; mechanistic, kinetic and clinical studies. Helsingin yliopisto, Lääketieteellinen tiedekunta, Biolääketiede.