Властивості та терапевтичне застосування бромелаїну: огляд

Анотація

Бромелайн належить до групи ферментів, що перетравлюють білки, комерційно отримують із плодів або стебла ананаса. Фруктовий бромелайн та бромелайн стебло готуються по-різному і містять різний ферментативний склад. "Бромелайн" зазвичай відноситься до "стовбурового бромелаїну". Бромелайн - це суміш різних тіолових ендопептидаз та інших компонентів, таких як фосфатаза, глюкозидаза, пероксидаза, целюлаза, есхараза та кілька інгібіторів протеази. Дослідження in vitro та in vivo демонструють, що бромелайн проявляє різні фібринолітичні, протинабрякові, антитромботичні та протизапальні дії. Бромелайн значно засвоюється в організмі, не втрачаючи своєї протеолітичної активності і не виробляючи жодних серйозних побічних ефектів. Бромелайн приносить багато терапевтичних переваг, таких як лікування стенокардії, бронхіту, синуситу, хірургічної травми та тромбофлебіту, обробки ран та посиленого всмоктування ліків, особливо антибіотиків. Це також полегшує остеоартроз, діарею та різні серцево-судинні розлади. Бромелайн також має деяку протиракову активність і сприяє апоптотичній загибелі клітин. У цій роботі розглядаються важливі властивості та терапевтичне застосування бромелаїну, а також можливий спосіб дії.

1. Вступ

2. Біохімічні властивості

Сирий водний екстракт стебла та плодів ананаса відомий як бромелайн. Це суміш різних тіолових ендопептидаз та інших компонентів, таких як фосфатази, глюкозидаза, пероксидази, целюлази, глікопротеїни, вуглеводи та кілька інгібіторів протеази [14]. Стебло бромелаїну (EC.3.4.22.32) відрізняється від фруктового бромелаїну (EC.3.4.22.33) [15]. Ферментативна активність бромелаїну включає широкий спектр із діапазоном рН від 5,5 до 8,0 [16]. Різні білкові фракції отримували за допомогою різних "біохімічних методів, як електрофорез натрію додецилсульфат натрію в поліакриламідному гелі" (SDS-PAGE), ізоелектричне фокусування (IEF) та багатокатодна PAGE [17, 18]. В даний час бромелайн готують із охолодженого ананасового соку шляхом центрифугування, ультрафільтрації та ліофілізації. У процесі отримують жовтуватий порошок, ферментна активність якого визначається за допомогою різних субстратів, таких як казеїн (одиниця FIP), желатин (одиниці перетравлення желатину) або хромогенні трипептиди [7, 17, 19, 20].

3. Всмоктування та біодоступність

Організм може засвоїти значну кількість бромелаїну; близько 12 г/добу бромелеїну можна споживати без будь-яких серйозних побічних ефектів [13]. Бромелайн всмоктується із шлунково-кишкового тракту у функціонально інтактній формі; приблизно 40% міченого бромелаїну всмоктується з кишечника у високомолекулярній формі [21]. У дослідженні, проведеному Castell та співавт. [13] Було виявлено, що бромелайн зберігає свою протеолітичну активність у плазмі, а також виявлено, що він зв’язаний з альфа-2-макроглобуліном та альфа1-антихімотрипсином, двома антипротеїназами крові. В недавньому дослідженні було продемонстровано, що 3,66 мг/мл бромелаїну було стабільним у штучному шлунковому соку через 4 години реакції, а також 2,44 мг/мл бромелаїну залишалося в штучній крові після 4 годин реакції [22].

4. Лікарське застосування

Клінічні дослідження показали, що бромелайн може допомогти в лікуванні ряду розладів.

4.1. Вплив бромелаїну на серцево-судинну систему та кровообіг

4.2. Бромелайн полегшує артроз

Артроз - найпоширеніша форма артриту в західних країнах; в США поширеність остеоартриту коливається від 3,2 до 33% залежно від суглоба [29]. Комбінацію бромелаїну, трипсину та рутину порівнювали з диклофенаком у 103 пацієнтів з остеоартритом коліна. Через шість тижнів обидва способи лікування призвели до значного і подібного зменшення болю та запалення [30]. Бромелайн - це харчова добавка, яка може забезпечити альтернативне лікування нестероїдним протизапальним препаратам (НПЗЗ) [31]. Він відіграє важливу роль у патогенезі артриту [32]. Бромелайн має знеболюючі властивості, які, як вважають, є результатом його безпосереднього впливу на медіатори болю, такі як брадикінін [33, 34]. Найбільш ранніми повідомленнями про дослідження бромелаїну були низка повідомлень про випадки 28 пацієнтів із середньою та важкою формою ревматоїдного або остеоартриту [35].

4.3. Вплив бромелаїну на імуногенність

Бромелайн рекомендований як допоміжний терапевтичний підхід при лікуванні хронічних запальних, злоякісних та аутоімунних захворювань [36]. Експерименти in vitro показали, що бромелайн має здатність модулювати молекули поверхневої адгезії на Т-клітинах, макрофагах та клітинах природних кілерів, а також індукувати секрецію IL-1β, IL-6 та фактор некрозу пухлини α (TNFα) периферичною кров’ю мононуклеарні клітини (РВМС) [37–43]. Бромелайн може блокувати шляхи Raf-1/позаклітинної регульованої кінази- (ERK-) 2, інгібуючи передачу сигналу Т-клітин [44]. Обробка клітин бромелаїном зменшує активацію CD4 (+) Т-клітин і зменшує експресію CD25 [45]. Більше того, є дані, що пероральна терапія бромелаїном надає певні знеболюючі та протизапальні ефекти у пацієнтів з ревматоїдним артритом, який є одним з найпоширеніших аутоімунних захворювань [46].

4.4. Вплив бромелаїну на згортання крові та фібриноліз

Бромелайн впливає на згортання крові, збільшуючи фібринолітичну здатність сироватки крові та пригнічуючи синтез фібрину, білка, який бере участь у згортанні крові [47]. У щурів зниження рівня фібриногену в сироватці крові бромелаїном залежить від дози. При більш високій концентрації бромелаїну як протромбіновий час (PT), так і активований частковий тромбопластиновий час (APTT) помітно подовжуються [48]. Дослідження in vitro та in vivo показали, що бромелайн є ефективним фібринолітичним агентом, оскільки він стимулює перетворення плазміногену в плазмін, що призводить до посилення фібринолізу за рахунок деградації фібрину [49, 50].

4.5. Вплив бромелаїну на діарею

Докази свідчать, що бромелайн протидіє деякій дії деяких кишкових збудників, таких як холерний вібріон та кишкова паличка, ентеротоксин яких викликає діарею у тварин. Бромелайн виявляє цей ефект, взаємодіючи з кишковими секреторними сигнальними шляхами, включаючи аденозин 3 ': 5'-циклічну монофосфатазу, гуанозин 3': 5'-циклічну монофосфатазу та кальцій-залежні сигнальні каскади [51]. Інші дослідження припускають інший механізм дії. При інфекції кишкової палички активна добавка бромелаїну призводить до деяких антиадгезійних ефектів, які перешкоджають прикріпленню бактерій до специфічних рецепторів глікопротеїнів, розташованих на слизовій оболонці кишечника, шляхом протеолітичної модифікації місць прикріплення рецепторів [52, 53].

4.6. Вплив бромелаїну на ракові клітини

4.7. Роль бромелеїну в хірургії

Введення бромелаїну перед операцією може зменшити середню кількість днів до повного зникнення болю та післяопераційного запалення [64, 65]. Випробування вказують на те, що бромелайн може бути ефективним у зменшенні набряків, синців та болю у жінок, які страждають на епізіотомію [66]. У наш час бромелайн використовується для лікування гострого запалення та спортивних травм [31].

4.8. Роль бромелеїна в дебридменс опіках

Видалення пошкодженої тканини з ран або опіків другого/третього ступеня називається дебридіментом. Бромелайн, що застосовується у вигляді крему (35% бромелаїну в ліпідній основі), може бути корисним для зняття некротичних тканин та прискорення загоєння. Бромелайн містить есхаразу, яка відповідає за цей ефект. Есхараза є непротеолітичною і не має гідролітичної ферментної активності щодо нормального білкового субстрату або різних субстратів глікозаміноглікану. Його активність сильно варіюється залежно від різних препаратів [67]. У двох різних дослідженнях ферментативної дебридементації, проведених на свинячій моделі, з використанням різних засобів на основі бромелаїну, а саме: «Дебридуючий гелевий пов’язок» (DGD) та «Дебразе-гель-пов’язка» показали швидке видалення некротичного шару дерми зі збереженням незгорілих тканин [68, 69]. В іншому дослідженні на свинях китайського ландрас, ферментативне оброблення з використанням місцевого бромелеїну в порізаних слідах рани прискорило відновлення перфузії крові, pO2 у тканині рани, контролювало експресію TNF-α та підвищувало експресію TGT-β [70]. Ферментативне оброблення за допомогою бромелаїну краще, ніж хірургічне оброблення, оскільки хірургічний розріз є болючим, неселективним і піддає пацієнтів ризику повторної анестезії та значної кровотечі [71–74].

4.9. Токсичність бромелаїну

За даними Taussig та співавт. [75] бромелайн має дуже низьку токсичність при LD50 (летальних дозах), що перевищує 10 г/кг у мишей, тварин та кроликів. Тести на токсичність на собаках, із збільшенням рівня бромелаїну до 750 мг/кг, що вводиться щодня, не показали токсичних ефектів через шість місяців. Дозування 1500 мг/кг на добу при введенні щурам не виявляло канцерогенних або тератогенних ефектів і не викликало жодних змін у споживанні їжі, гістології серця, росту, селезінки, нирок або гематологічних параметрів [76]. Еккерт та ін. [41] після прийому бромелаїну (3000 одиниць FIP/добу) людині протягом десяти днів не виявлено значних змін параметрів згортання крові.

5. Висновок

Бромелайн має широкий спектр терапевтичних переваг, але спосіб його дії недостатньо зрозумілий. Доведено, що бромелайн добре засвоюється в організмі після перорального прийому, і він не має значних побічних ефектів, навіть після тривалого застосування. Усі докази, розглянуті в цій роботі, свідчать про те, що бромелайн можна використовувати як ефективну добавку до здоров'я для профілактики раку, діабету та різних серцево-судинних захворювань у довгостроковій перспективі.

6. Майбутні тенденції та перспективи

Бромелайн може бути перспективним кандидатом для розробки пероральної ферментної терапії для онкологічних хворих. З цього документу видно, що бромелайн є ферментом, що реагує на багато реакцій; однак необхідні додаткові дослідження, щоб зрозуміти належний механізм дії бромелаїну, щоб багатофункціональна активність бромелаїну могла бути ефективно використана.

Подяки

Автори висловлюють подяку DEAN, Департаменту біотехнологій, IBMER, Університет Мангалаятан, Алігарх, Індія, за надання необхідних можливостей та заохочення. Вони також вдячні всім викладачам Інституту біомедичної освіти та досліджень Університету Мангалаятан, Алігарх, Індія, за їх щедру допомогу та пропозиції під час підготовки доповіді.