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胰蛋白酶抑制劑是抑制胰蛋白酶的絲氨酸蛋白酶抑制劑，可能是外源性或內源性化合物。包括：α-抗胰蛋白酶、抑蛋白酶多肽、卵黏蛋白、BowmarrBirk大豆胰蛋白酶抑制物、Kazal胰腺胰蛋白酶抑制物、Kunitz大豆胰蛋白酶抑制物等。胰蛋白酶(Trypsin)在脊椎動物中，作為消化酶而起作用。其在胰臟以酶的前體——胰蛋白酶原被合成的。胰蛋白酶原受腸激酶或胰蛋白酶的限制分解成為活化胰蛋白酶，是肽鏈內切酶，它能把多肽鏈中賴氨酸和精氨酸殘基中的羧基側切斷。其不僅起消化酶的作用，而且能限制分解糜蛋白酶原、羧肽酶原、磷脂酶原等其他酶的前體，起活化作用。胰蛋白酶抑制劑(Trypsininhibitor，TI)普遍存在于自然界的動物、植物和微生物中，目前，研究較多的胰蛋白酶抑制劑主要來源于人類主要的糧食，如豆科、喬本科，在十字花科中也有報道。而在動物界中，動物的血液、胰臟，以及酵母菌、鏈霉菌屬等微生物中亦有胰蛋白酶抑制劑的存在。
胰蛋白酶抑制劑可以與胰腺分泌的絲氨酸蛋白酶系(如胰蛋白酶、糜蛋白酶等)發生不可逆的反應。胰蛋白酶抑制劑與其靶酶的相互作用，通常與酶和底物之間的相互作用一樣，屬于互補型作用機制。胰蛋白酶抑制劑與胰蛋白酶(或糜蛋白酶)相互反應時，抑制劑暴露在外的活性中心(反應位點)與靶酶的活性中心通過氫鍵相連，形成穩定的復合物，從而導致酶活性中心的閉鎖，使靶酶的活性喪失，且此反應是不可逆的。與通常的酶催化反應相比，胰蛋白酶與其抑制劑之間反應的米氏常數(Km)很低，故胰蛋白酶與其抑制劑的親和力大，兩者可以迅速結合成無活性、不可逆的復合物。與一般的酶的底物不同，酶對抑制劑的反應位點的肽鍵并不能作用，抑制劑與酶結合后其活性中心的肽鍵并不裂解或裂解速率極慢。因此，該復合物雖然可以分解成游離的酶和變性或未變性的抑制劑，但解離速率非常緩慢。
胰蛋白酶抑制劑根據分子質量、半胱氨酸含量、反應位點的數量主要可分為Kunitz型抑制劑、Bowman-Birk型抑制劑、PotatoⅠ型、PotatoⅡ型及Kazal型。其中研究最為廣泛和深入的是Kunitz型抑制劑及Bowman-Birk型抑制劑兩類，分別是庫尼茲胰蛋白抑制劑(KunitztypeTrypsininhibitor，簡稱KTI)和鮑曼-貝爾克胰蛋白酶抑制劑(Bowman-BirktypeTrypsininhibitor，簡稱BBTI)。1947年首次自大豆中分離和結晶出Kunitz胰蛋白酶抑制劑，發現其分子質量約20.1kD，其半胱氨酸含量相對低，分子內含有2個二硫鍵和1個反應位點，該反應位點一般只能與胰蛋白酶相互作用。大豆中的Kunitz型胰蛋白酶抑制劑，分子內含有181個氨基酸殘基，2個二硫鍵(Cys39～Cys86、Cys138～Cys145)，分子中多以松散的線團狀的分子存在，位于138位和145位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵，結合形成了一個由8氨
基酸組成的小環，另外在39位和86位的半胱氨酸之間形成了第2個二硫鍵。其活性中心位于第63位的精氨酸和第64位的異亮氨酸，這2個氨基酸位于分子的外部，并且一個KTI分子抑制劑能鈍化1個分子胰蛋白酶。其他來源的Kunitz型胰蛋白酶抑制劑也被陸續研究。而來自牛的胰腺的胰蛋白酶抑制劑也屬于Kunitz型，其分子質量為6.5kD，含有3個二硫鍵，但同樣只有1個反應位點。利用晶體學和圓二色性方法研究大豆Kunitz型胰蛋白酶抑制劑的蛋白結構主要由β折疊組成，同時由12組反向平行的β-股以疏水側鏈、隨機卷曲和轉角結構穩定形成的十字交叉的區域。Kunitz型胰蛋白酶抑制劑已經從刺桐(Erythrina)、四棱豆、牧豆樹、葵花籽、洋紫荊(Bauhinavariegata)、鳳凰木(Delonixregia)、豬屎豆(Crotalariapaulina)、黎豆(Mucunapruriens)、海紅豆(Adenantherapavonina)、棕色腰豆等植物的種子及土豆等提取獲得。Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制劑(BBTI)于1946年由自大豆中分離獲得。該Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制劑的分子質量大約為8kD，富含半胱氨酸，包含2個反應位點及7個二硫鍵。2個反應位點分別抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶，反應位點的單邊結構呈現環狀結構。一環狀結構為胰蛋白酶結合區域含有4個二硫鍵，可抑制胰蛋白酶的活性，而另一環狀結構為胰凝乳蛋白酶的結合區，存在3個二硫鍵，可與胰凝乳蛋白酶相結合抑制其活性。由于分子內富含二硫鍵和亞基間的極性相互作用，這些BBTI的熱穩定性和酸堿穩定性較好。目前已從多種來源中分離純化得到BBTI。自中國竹臭蛙的皮膚分泌物中提取獲得只有62個氨基酸的Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制劑。自蠶豆中，利用色譜法分離了分子質量為7.5kD的Bowman-Birk型抑制劑，其具有抗菌作用，可抑制HIV-1反轉錄酶活性，同時對鼠的脾細胞具有促進增殖的作用。
PI-Ⅰ和PI-Ⅱ家族是一類誘導型的蛋白酶抑制劑。其中PI-Ⅰ家族包括馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅰ和番茄蛋白酶抑制劑Ⅰ，它們的分子質量為8.1kD，只有1個活性中心，主要抑制胰蛋白酶，而對胰凝乳蛋白酶抑制作用較弱。PI-Ⅱ家族包括馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅱ和番茄蛋白酶抑制劑Ⅱ，由2個重復序列構成，分子質量為24kD，包含2個活性中心，能抑制胰蛋白酶和凝乳蛋白酶。
胰蛋白酶抑制可以與生物的胰蛋白酶結合，不可逆形成無酶活性的復合物，從而抑制了生物對蛋白質的消化、吸收和利用等能力，也因此被稱為抗營養因子。而昆蟲攝入蛋白酶抑制劑后，其與昆蟲腸道的蛋白酶形成穩定的復合物，從而使昆蟲的蛋白消化酶活性受到抑制。同時，蛋白酶和蛋白酶抑制劑的復合物還可能作為一個負反饋信號抑制昆蟲的進食。這種重效應將降低害蟲對食物蛋白的有效利用率同時也減少了食物的攝取，最終導致昆蟲由于缺乏必需的營養(蛋白質)停止發育并最終死亡。抗蟲害是胰蛋白酶抑制劑的生物功能。胰蛋白酶抑制劑的生理作用除了抗微生物、抗蟲害外，其對生物的生長發育，甚至細胞的凋亡也都有調節作用。而近些年來人們也注意到了胰蛋白酶抑制劑的抗病毒和抗癌作用，并廣泛開展了這方面的相關研究。在抗病毒方面，豆類中提取了Kunitz型胰蛋白酶抑制劑，該抑制劑可以抑制對HIV-1增殖至關重要的HIV-1反轉錄酶的活性，從而使得此胰蛋白酶抑制劑具有了抑制HIV-1增殖的可能性。Ye等[18]發現來自蠶豆的Bowman-Birk型抑制劑也同樣具有抑制HIV-1反轉錄酶活性的作用。這些研究都說明胰蛋白酶抑制及具有抑制病毒增殖的可能性。
在抗腫瘤方面，自北海道黑豆中提取的Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制劑顯示了對MCF-7乳房癌細胞增殖的抑制作用，此研究也表明了該胰蛋白酶抑制劑可能具有抗癌的作用。自大豆中提取的胰蛋白酶抑制劑通過下調uPA尿激酶纖維蛋白溶酶原激活物從而阻止卵巢癌細胞的擴散，該研究同樣證實了胰蛋白酶抑制劑可能存在抗癌的生理活性。自蠶豆中提取、分離獲得了分子質量為15kD的Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制劑，除了可以抑制HIV-1的反轉錄酶的活性外，同時具有通過誘導染色質凝聚和細胞凋亡而抑制HepG2肝腫瘤細胞增殖的能力。自宮粉羊蹄甲提取的一種新型的Kunitz型胰蛋白酶抑制劑(BvvTI)，除了具有抑制HIV-1的反轉錄酶的活性外，還可明顯地抑制鼻咽癌細胞CNE-1增殖作用，同時對細胞活素類和細胞凋亡都有影響。胰蛋白酶抑制劑的這些生物活性賦予了應用于醫藥的潛力。但關于胰蛋白酶的抑制劑對腫瘤細胞和HIV-1的逆轉錄酶的抑制機制到目前為止還未明確，需要進一步的研究探討。
1. 從動物臟器中提取
牛肺胰蛋白酶抑制劑(也稱抑肽酶)的分子質量為6.2×103u，是由58個氨基酸殘基組成的堿性多肽.它的一級結構和二級結構均已闡明，分子內有3對二硫鍵，整個分子呈梨型，活性中心為賴氨酸，位于分子的頂端.從分子質量看有兩類，一類是分子質量較大的；一類是分子質量較小的.將化學改性與修飾殼聚糖體，共價偶聯配基牛胰蛋白酶，制成固定化酶為抑肽酶親和吸附劑，直接對黃牛肺提取液一步層析純化，再超濾脫鹽、濃縮、去熱原，凍干即抑肽酶.抑肽酶比活5.7×10
3kIU/mg，收率22×104kIU/kg(牛肺)；固定化酶單位活力2.595×103kIU/g(干)，酶活性回收率55%，非特異性吸附較小，機械強度高，可反復使用.
2. 從人尿中提取
人尿胰蛋白酶抑制劑(HUTI)是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，表觀分子質量為67×103u，等電點為2～3.它是一種糖蛋白，糖的質量分數高達20%～30%.人尿中的抑肽酶不同于由牛肺、胰提取的抑酶，它對人體不產生抗原抗體反應，更適于臨床.目前提取UTI的方法有綜合使用三氯醋酸、硫酸銨、甲醇沉淀法，使用膨潤土法，使用DEAE-纖維素法，使用固定化胰蛋白酶的方法，直至最近使用的脫乙酞殼多糖以及硅酸鎂的方法.利用純胰蛋白酶作為配體偶聯于CNBr-Sepharose4B為親和載體，在不同條件下洗脫親和蛋白，可從粗品溶液中快速分離純化具有胰蛋白酶抑制活性的兩種純產物.根據洗脫條件，可將有抑制活性的20×103和40×103u蛋白質分離為兩個單獨組分或混合物.其中20×103u組分的抑制活性回收率為35%，抑制比活為3.387×103kIU/mg；40×103u組分的相應值分別為53%和3.116×103kIU/mg.混合物的抑制活性回收率和抑制比活分別為89%和3.076×103kIU/mg.
3. 植物中提取
20世紀40年代人們發現植物中含有蛋白酶抑制劑，在植物貯藏器官，特別在種子中，其含量常常高達總蛋白的10%.食物中植物胰蛋白酶如果沒被除去或抑制，它在體內能與小腸液中胰蛋白酶、糜蛋白酶結合，生成無活性復合物，消耗和降解胰蛋白酶，導致腸道對蛋白質消化、吸收及利用能力下降.導致胰腺腫大和體內氨基酸代謝失調等疾病.但也有報導大豆中微量胰蛋白酶抑制劑對于糖尿病治療、調節胰島素失調有一定效果.利用固定化胰蛋白酶分離純化大豆胰蛋白酶抑制劑可得到高純度的大豆胰蛋白酶抑制劑.研究結果表明：大豆胰蛋白酶抑制劑通過各階段純化后其活性從0.95kIU/mL增高至325.5kIU/mL，純化程度提高324.6倍，得率0.033%；電泳結果表明：利用固定化胰蛋白酶分離純化的大豆胰蛋白酶抑制劑有單譜帶，純化效果明顯.從已發表的Ti基因順序設計了引物，通過PCR技術從大豆總DNA中擴增了Tid基因的編碼序列，從而最終獲得了Ti蛋白一級結構的資料.采用凝膠層析及離子交換層析等方法，從苦蕎種子中分離出一組胰蛋白酶抑制劑(TBTIⅠ、Ⅱ).對其性質研究表明：兩個組分均對胰蛋白酶有較強的抑制作用，對胰凝乳蛋白酶抑制作用較弱，其中TBTI-Ⅱ的抑制作用大于TBTI-Ⅰ，兩者對胃蛋白酶、木瓜蛋白酶及枯草桿菌蛋白酶均無抑制作用.用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳和SephadexG-100凝膠層析分別對純化產物進行分析得出TBTI-Ⅰ和TBTI-Ⅱ的近似分子質量分別為15.0×103u和18.0×103u.TBTI-Ⅰ、Ⅱ都具有較高的熱穩定性，在100℃處理10min后可保留86%左右的抑制活性.TBTI在酸性環境下較為穩定，在pH2.0條件下保溫1h，仍保留75%的抑制活性.用Lineveaer-Burk作圖法得知，該抑制劑屬競爭性抑制類型，TBTI-Ⅱ的Ki值為3.59×10-7mol/L(以BAPNA為底物)，對胰蛋白酶的摩爾抑制比為1∶1.4.以菠菜種子為材料，經脫脂、酸性溶液抽提、熱變性、硫酸銨分部沉淀得到胰蛋白酶抑制劑粗提物，再經離子交換、親和層析和凝膠過濾，分離得到胰蛋白酶抑制劑SOTI，純化倍數為57.22，SDS-PAGE測定其分子質量約為22×103u，等電聚焦測定其等電點為4.02.SOTI具有較高的熱穩定性，在100℃處理后仍然具有一定的抑制活性.
[1] 營養科學詞典
[2] 胰蛋白酶抑制劑的結構與功能研究進展
[3] 胰蛋白酶抑制劑的研究進展