Резюме

Бромелаинът принадлежи към група ензими за смилане на протеини, получени в търговската мрежа от плода или стъблото на ананаса. Плодовият бромелаин и стволовият бромелаин се приготвят по различен начин и съдържат различен ензимен състав. „Бромелаин“ обикновено се отнася до „стволовия бромелаин“. Бромелаинът е смес от различни тиол ендопептидази и други компоненти като фосфатаза, глюкозидаза, пероксидаза, целулаза, есхараза и няколко протеазни инхибитори. Проучванията in vitro и in vivo показват, че бромелаинът проявява различни фибринолитични, антиедематозни, антитромботични и противовъзпалителни действия. Бромелаинът се абсорбира значително в организма, без да губи своята протеолитична активност и без да причинява големи странични ефекти. Бромелаинът има много терапевтични ползи, като лечение на ангина пекторис, бронхит, синузит, хирургична травма и тромбофлебит, изтриване на рани и засилено усвояване на лекарства, особено антибиотици. Също така облекчава артрозата, диарията и различни сърдечно-съдови нарушения. Бромелаинът притежава и някои противоракови дейности и насърчава апоптотичната клетъчна смърт. Тази статия разглежда важните свойства и терапевтичните приложения на бромелаин, заедно с възможния начин на действие.

свойства

1. Въведение

2. Биохимични свойства

Суровият воден екстракт от стъбло и плод на ананас е известен като бромелаин. Това е смес от различни тиол ендопептидази и други компоненти като фосфатази, глюкозидаза, пероксидази, целулази, гликопротеини, въглехидрати и няколко протеазни инхибитори [14]. Стволовият бромелаин (EC.3.4.22.32) се различава от плодовия бромелаин (EC.3.4.22.33) [15]. Ензимните дейности на бромелаина включват широк спектър с рН от 5,5 до 8,0 [16]. Различни протеинови фракции бяха получени посредством различни „биохимични техники като електрофореза на полиакриламиден гел на натриев додецил сулфат“ (SDS-PAGE), изоелектрично фокусиране (IEF) и мултикатодна PAGE [17, 18]. В днешно време бромелаинът се приготвя от охладен ананасов сок чрез центрофугиране, ултрафилтрация и лиофилизация. Процесът дава жълтеникав прах, чиято ензимна активност се определя с различни субстрати като казеин (FIP единица), желатин (желатинови разграждащи единици) или хромогенни трипептиди [7, 17, 19, 20].

3. Абсорбция и бионаличност

Тялото може да абсорбира значително количество бромелаин; около 12 gm/ден бромелаин може да се консумира без големи странични ефекти [13]. Бромелаинът се абсорбира от стомашно-чревния тракт във функционално непокътната форма; приблизително 40% от белязания бромелаин се абсорбира от червата във високомолекулна форма [21]. В проучване, проведено от Castell et al. [13] Установено е, че бромелаинът запазва протеолитичната си активност в плазмата и също така е установено, че е свързан с алфа 2-макроглобулин и алфа1-антихимотрипсин, двете антипротеинази на кръвта. В скорошно проучване беше показано, че 3,66 mg/ml бромелаин е стабилен в изкуствения стомашен сок след 4 часа реакция, а също 2,44 mg/ml бромелаин остава в изкуствена кръв след 4 часа реакция [22].

4. Лекарствени приложения

Клиничните проучвания показват, че бромелаинът може да помогне при лечението на няколко разстройства.

4.1. Ефекти на бромелаин върху сърдечно-съдовата система и кръвообращението

4.2. Бромелаинът облекчава артрозата

Артрозата е най-честата форма на артрит в западните страни; в САЩ разпространението на остеоартрит варира от 3,2 до 33% в зависимост от ставата [29]. Комбинация от бромелаин, трипсин и рутин е сравнена с диклофенак при 103 пациенти с остеоартрит на коляното. След шест седмици и двете лечения доведоха до значително и подобно намаляване на болката и възпалението [30]. Бромелаинът е хранителна добавка, която може да осигури алтернативно лечение на нестероидното противовъзпалително лекарство (НСПВС) [31]. Играе важна роля в патогенезата на артрита [32]. Бромелаинът има аналгетични свойства, за които се смята, че са резултат от прякото му влияние върху медиатори на болката като брадикинин [33, 34]. Най-ранните съобщени проучвания, изследващи бромелаин, са поредица от доклади за 28 пациенти с умерен или тежък ревматоиден или остеоартрит [35].

4.3. Ефект на бромелаин върху имуногенността

Бромелаинът се препоръчва като адювантен терапевтичен подход при лечението на хронични възпалителни, злокачествени и автоимунни заболявания [36]. Експериментите in vitro показват, че бромелаинът има способността да модулира молекулите на повърхностна адхезия върху Т-клетките, макрофагите и естествените клетки-убийци и също така да индуцира секрецията на IL-1β, IL-6 и фактор некроза на тумора α (TNFα) от периферна кръв мононуклеарни клетки (PBMCs) [37–43]. Бромелаинът може да блокира пътищата на Raf-1/извънклетъчно регулирана киназа- (ERK-) 2, като инхибира трансдукцията на сигнала на Т-клетките [44]. Лечението на клетки с бромелаин намалява активирането на CD4 (+) Т клетки и намалява експресията на CD25 [45]. Освен това има доказателства, че оралната терапия с бромелаин предизвиква определени аналгетични и противовъзпалителни ефекти при пациенти с ревматоиден артрит, който е едно от най-честите автоимунни заболявания [46].

4.4. Ефект на бромелаин върху кръвосъсирването и фибринолизата

Бромелаинът влияе върху коагулацията на кръвта чрез увеличаване на серумната фибринолитична способност и чрез инхибиране на синтеза на фибрин, протеин, участващ в съсирването на кръвта [47]. При плъховете намаляването на нивото на серумен фибриноген от бромелаин зависи от дозата. При по-висока концентрация на бромелаин, както протромбиновото време (PT), така и активираното частично тромбопластиново време (APTT) са значително удължени [48]. Проучванията in vitro и in vivo предполагат, че бромелаинът е ефективно фибринолитично средство, тъй като стимулира превръщането на плазминогена в плазмин, което води до повишена фибринолиза чрез разграждане на фибрина [49, 50].

4.5. Ефекти на бромелаин върху диария

Доказателствата сочат, че бромелаинът противодейства на някои от ефектите на някои чревни патогени като Vibrio холера и Escherichia coli, чийто ентеротоксин причинява диария при животните. Изглежда, че бромелаинът проявява този ефект чрез взаимодействие с чревни секреторни сигнални пътища, включително аденозин 3 ′: 5′-циклична монофосфатаза, гуанозин 3 ′: 5′-циклична монофосфатаза и зависими от калция сигнални каскади [51]. Други изследвания предполагат различен механизъм на действие. При инфекция с Е. coli, активното добавяне с бромелаин води до някои антиадхезионни ефекти, които пречат на бактериите да се прикачат към специфични гликопротеинови рецептори, разположени на чревната лигавица, като протеолитично модифицират местата за свързване на рецепторите [52, 53].

4.6. Ефект на бромелаин върху раковите клетки

4.7. Роля на бромелаин в хирургията

Прилагането на бромелаин преди операция може да намали средния брой дни за пълно изчезване на болката и възпаление след операция [64, 65]. Проучванията показват, че бромелаинът може да бъде ефективен за намаляване на подуване, натъртване и болка при жени с епизиотомия [66]. В днешно време бромелаинът се използва за лечение на остро възпаление и спортни наранявания [31].

4.8. Роля на Бромелайн в изгарянията на дебридмънт

Отстраняването на увредена тъкан от рани или изгаряния от втора/трета степен се нарича дебридиране. Бромелаинът, прилаган като крем (35% бромелаин в липидна основа), може да бъде от полза за премахване на некротичната тъкан и ускоряване на заздравяването. Бромелаинът съдържа есхараза, която е отговорна за този ефект. Есхаразата е непротеолитична и няма хидролитична ензимна активност срещу нормален протеинов субстрат или различни гликозаминогликанови субстрати. Активността му варира значително при различните препарати [67]. В две различни проучвания за ензимно отстраняване, проведени в свински модел, с използване на различни агенти на основата на бромелаин, а именно Debriding Gel Dressing (DGD) и Debrase Gel Dressing показват бързо отстраняване на некротичния слой на дермата със запазване на неизгорелите тъкани [68, 69]. В друго проучване върху китайски ландрасни прасета, ензимното дебридиране с използване на локален бромелаин в разрезени следи от рани ускорява възстановяването на кръвната перфузия, рО2 в тъканите на раната, контролира експресията на TNF-α и повишава експресията на TGT-β [70]. Ензимното дебридиране с помощта на бромелаин е по-добро от хирургичното дебридиране, тъй като хирургичният разрез е болезнен, неселективен и излага пациентите на риск от повторна анестезия и значително кървене [71–74].

4.9. Токсичност на бромелаин

Според Taussig et al. [75] бромелаинът има много ниска токсичност с LD50 (смъртоносни дози) над 10 g/kg при мишки, животни и зайци. Тестовете за токсичност при кучета, с повишено ниво на бромелаин до 750 mg/kg, прилагани дневно, не показват токсични ефекти след шест месеца. Дози от 1500 mg/kg на ден, когато се прилагат на плъхове, не показват канцерогенни или тератогенни ефекти и не предизвикват промени в приема на храна, хистологията на сърцето, растежа, далака, бъбреците или хематологичните параметри [76]. Eckert et al. [41] след даване на бромелаин (3000 FIP единица/ден) на човек за период от десет дни не установи значителни промени в параметрите на кръвосъсирването.

5. Заключение

Бромелаинът има широк спектър от терапевтични ползи, но начинът на неговото действие не е правилно разбран. Доказано е, че бромелаинът се абсорбира добре в тялото след перорално приложение и няма големи странични ефекти, дори след продължителна употреба. Всички доказателства, разгледани в тази статия, показват, че бромелаинът може да се използва като ефективна добавка за здравето за предотвратяване на рак, диабет и различни сърдечно-съдови заболявания в дългосрочен план.

6. Бъдещи тенденции и перспективи

Бромелаинът може да бъде обещаващ кандидат за разработване на орални ензимни терапии за онкологични пациенти. От тази статия става ясно, че бромелаинът е многоактивен ензим; обаче са необходими повече изследвания, за да се разбере правилният механизъм на действие на бромелаина, така че мултидейционните дейности на бромелаина да могат да се използват ефективно.

Благодарности

Авторите са благодарни на DEAN, Департамент по биотехнологии, IBMER, Университета Мангалаятан, Алигарх, Индия, за предоставянето на необходимите съоръжения и насърчение. Те също така са благодарни на всички преподаватели в Института по биомедицинско образование и изследвания, Университета Мангалаятан, Алигарх, Индия, за тяхната щедра помощ и предложения по време на подготовката на доклада.