Ферменты папайи для чего
Что такое папаин
Время чтения: 10 мин.
Папаин: польза, вред
Фермент нужен не только пищеварительной системе — папаин входит в состав антивозрастных косметических средств, биологически активных добавок для отличной работы пищеварительной системы.
Функции папаина
Бонус для желающих похудеть или избавиться от лишнего жира — папаин расщепляет жиры (они же липиды) и ускоряет регенерацию мышц. Это значит, что тренировки будут эффективнее, а потеря объемов быстрее.
Кроме пользы природное соединение таит опасность. Есть несколько факторов, которые нужно знать перед применением препарата:
Папаин: зачем нужен
Представьте, что вместе с хорошим пищеварением вы избавляетесь от мимических морщин. Круто же! Тем более, что добывается исключительно из фрукта папайи, а не синтезируется в лабораториях. Вещество активно используется в процессе изготовления пищеварительных ферментов, косметических средств, антигельминтных препаратов, бактериостатических веществ и т.д. Широкое применение вещество нашло из-за уникальности свойств и отсутствия побочных эффектов.
Папаин: где есть
В большом количестве соединение встречается в экзотическом фрукте папайя, который произрастает в Гавайях и на побережье Индийского моря. Второе место по количеству занимают: манго, ананасы, банан и киви.
Но, чтобы получить нужное количество папаина из фруктов придется съедать не менее килограмма в день, а это не очень полезно, мягко скажем.
Чтобы употребление приносило пользу, а дозы было легко контролировать есть биодобавки к рациону, такие как Toxic Free!
Папаин: как принимать
Вещество следует употреблять во время еды, не допускается приём на голодный желудок.
Панкреатин – синтетический препарат, обладающий ферментативной активностью, предназначен для скорого расщепления белков и жиров, трудноперевариваемой пищи. Назначается докторами для лечения: панкреатита, ферментативной недостаточности, гастрита. Панкреатин купить за 100 рублей можно в каждой аптеке.
Папаин и панкреатин
Что делать, если пищеварение нуждается в поддержке? Панкреатин — лекарственное средство, которое назначается лечащим врачом, а самолечение, как известно, может быть опасно. В этом случае папаин станет отличным решением.
Что выбрать: панкреатин или папаин
Панкреатин существует на рынке больше 10 лет. Отечественный, дешевый препарат по эффективности не уступает новым лекарствам. Но, получает его из материалов животного происхождения и рядом побочных эффектов.
Папаин – новый аналог ферментативного средства, изготовленные на растительной основе, что снижает риск появления побочных эффектов.
Вывод — делать осознанный выбор! Для профилактики и улучшения самочувствия можно и нужно прибегать к приему папаина, а о бонусах мы уже писали выше. Если же ситуация связана с назначениями врача, то рекомендуем их придерживаться и обсуждать вопрос замены панкреатина. Помните, выбор за вами — учитывайте побочные эффекты и думайте стратегически о своем здоровье!
Папаин: 10 полезных свойств, дозировка, побочные эффекты
Папаин, или фермент папайи, вы можете найти в плодах этого растения или в ряде пищевых добавках. Папаин не только улучшает пищеварение и снижает воспаление, но также может помочь бороться с некоторыми инфекциями и улучшить заживление ран. В этой статье вы узнаете больше о ферменте из папайи, о его пользе для здоровья, дозировках приема и возможных побочных эффектах.
Статья основана на выводах 93 научных исследований
В статье цитируются такие авторы, как:
Внимание! Все статьи на сайте носят информационный характер. Перед использованием тех или иных техник или рекомендаций обязательно проконсультируйтесь со своим врачом или профильным специалистом.
Папаин, что это такое?
Папаин – это фермент, который естественным образом присутствует в папайе (Carica papaya) и горной папайе (Vasconcellea cundinamarcensis). Это протеаза-фермент, способный расщеплять белки на аминокислоты, что помогает пищеварению.
Папаин используется растениями для борьбы с насекомыми, так как этот фермент вызывает значительную деградацию миофибриллярных и коллагеновых белков. (10)
Папаин извлекается из латекса папайи, молокообразной жидкости, которая сочится из плодов, стебля и листьев растения. Плод папайи наиболее богат папаином. Чем более незрелый плод, тем больше папаина и тем он активнее. (3, 4, 5)
Люди давно знают о ферменте папайи, используя его для улучшения пищеварения и уменьшения боли, отеков и воспалений. Папаин способен уменьшать вздутие живота, газообразование и диарею. Согласно последним исследованиям, он также может бороться с воспалением и бактериальными инфекциями. (6, 7, 8)
Вы можете получить фермент папаин, если будете есть плод папайи, но вам нужно будет съесть много этих плодов, которые должны быть незрелыми (зеленого цвета). Однако, вы также можете получить папаин, который вырабатывается из папайи и предлагается на рынке в виде добавок или в составе препаратов с разными ферментами. (9)
Благодаря своему белково-деструктивному действию, папаин также часто применяется в промышленности в качестве мясного размягчителя. (1, 2)
Как действует папаин
В общем, фермент папайи (папаин) переваривает белки, освобождая аминокислоты, которые кишечник сможет поглотить. Кроме того он блокирует рост вредных кишечных бактерий, поддерживая здоровую микрофлору.
Кроме того, папаин участвует в детоксикации глиадина: компонента глютена, вызывающего проблемы в кишечнике у людей с целиакией. (10, 9, 6, 11)
Папаин также является антиоксидантом и противовоспалительным средством. Он может нейтрализовать избыточные свободные радикалы или иммунные комплексы, которые могут накапливаться и способствовать развитию ряда хронических заболеваний. (7, 12, 13, 8, 14)
Папаин, короткая характеристика
Вот обзор преимуществ для здоровья и рисков приема папаина: (6, 7, 8, 9, 1)
Полезные свойства
Возможные негативные свойства
Папаин: полезные свойства для здоровья
Хорошие доказательства эффективности
Улучшение пищеварения
Фермент папаин улучшает пищеварение, расщепляя белки на аминокислоты, что помогает организму усваивать питательные вещества. Поэтому он способен улучшить симптомы у людей с различными расстройствами пищеварения. (1, 15, 9, 16, 17)
Целиакия
Папаин расщепляет пептиды глиадина, входящего в состав глютена. Таким образом, этот фермент потенциально может помочь людям с целиакией. В недавнем исследовании с участием всего 3-х человек с целиакией добавки папаина улучшили усвоение питательных веществ и уменьшили жидкий и рыхлый стул. (16, 18, 10)
Расстройство желудка и изжога
В клиническом исследовании с участием 200 человек с расстройством желудка папаин уменьшил воспаление в желудке. По сравнению с плацебо он облегчал такие симптомы, как боль в животе, рвота, тошнота, изжога, отрыжка и вздутие живота. (19)
Синдром раздраженного кишечника
В двух клинических исследованиях, в которых участвовало в общей сложности более 150 человек, либо с доминирующим синдромом раздраженного кишечника с запором (СРК-С), либо с хроническим воспалением желудка (гастритом), папаин улучшил такие симптомы, как запор, вздутие живота, болезненные движения кишечника, метеоризм и боль в животе, одновременно уменьшая общее воспаление. (9, 6)
Фермент папайи также способен блокировать рост вредных кишечных бактерий, вызывающих синдром раздраженного кишечника и другие расстройства желудка и кишечника. (20, 11)
Язва желудка
Папаин в опытах на животных снижал кислотность желудка и размер язв у крыс с язвенной болезнью желудка. (21, 22)
В целом, данные свидетельствуют о том, что папаин может помочь при таких проблемах с пищеварением, как несварение желудка, СРК и воспаление желудка. Вы должны обсудить со своим врачом, может ли прием папаина помочь в качестве добавки к вашему режиму лечения. Важно отметить, что вам лучше никогда не использовать папаин в качестве замены того, что рекомендует или предписывает ваш врач.
Папаин помогает заживлять раны
В множественных клинических исследованиях с общим числом более чем 350 людей и 30 детей, папаин, применяемый на коже, ускорил заживление кожных язв или ожогов. Это уменьшало размер раны, помогало удалению поврежденной ткани кожи, ускорило закрытие раны и сократило пребывание в больнице. Папаин сработал лучше, чем коллагеназа, повязка с перекисью водорода или плацебо. (23, 24, 25, 26, 27, 28)
В исследованиях на животных и клетках папаин при местном действии удалял мертвые клетки и ткани, стимулировал заживление ран и уменьшал образование рубцов и воспалений. Помимо того, он помогал формировать новые ткани, а также тормозил развитие бактериальной инфекции. (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36)
Папаин помогает при воспалении и окислительном стрессе
В 3-х клинических исследованиях с участием более чем 250 человек фермент папайи снижал воспаление кишечника и желудка и улучшал такие симптомы, как тошнота, боль в желудке и запор. (9, 6, 19)
Комбинация папаина с другими ферментами (бромелайн, трипсин и химотрипсин) снижала высокий уровень белка TGF-бета, тем самым снижая воспаление у 130 человек. (37)
У крыс папаин снижал воспаление так же хорошо, как индометацин (НПВП). (38, 39)
Более того, фермент папайи усиливает регуляторные Т-клетки, которые снижают воспаление и нормализуют иммунный ответ. Папаин также снижал уровень выработки воспалительных цитокинов (ФНО-альфа, IL-8, IL-6) в клетках у человека. (40)
Папаин показал следующие полезные свойства в исследованиях на животных и клетках:
Мало доказательств пользы для человека
Здоровье полости рта
В клиническом исследовании с участием 52 пациентов с брекетами и воспалением десен зубная паста с папаином, бромелайном, мисваком и нимом подавляла формирование зубного налета и развитие кариеса лучше, чем стандартная зубная паста. Ферментный гель из папайи помог очистить полости зубов, снизил количество бактерий и уменьшил боль в 7 клинических исследованиях с участием всего 159 детей. (45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52)
В лаборатории ферментный гель папайи подавлял кариес зубов, не влияя на костную структуру зубов. Он также предотвращал рост бактерий, вызывающих зубной налет, и формирование их биопленок. (53, 54, 55, 56, 57, 58)
Хотя результаты этих исследований являются многообещающими (особенно в отношении влияния папаина на лечение кариеса), было проведено лишь несколько небольших клинических исследований. Для подтверждения этих предварительных выводов необходимы дополнительные исследования на больших популяциях людей.
Инфекции
В 3-х клинических исследованиях с участием более 400 человек с лихорадкой Денге экстракт листьев папайи увеличивал количество тромбоцитов и сокращал время пребывания в больнице по сравнению с плацебо. Однако неясно, был ли этот эффект обусловлен папаином или другими соединениями в листьях растения. (60, 61)
В 3-летнем исследовании с участием 62 женщин с вагинальными дрожжевыми инфекциями (кандидоз) добавка с папаином, бромелайном и рутином, улучшила симптомы и уменьшила число рецидивов инфекции. (62)
В исследованиях на животных и клетках папаин разрушал биопленки – липкую массу бактерий, которая сопротивляется методам лечения с помощью антибиотиков. Фермент папайи также блокировал рост таких бактерий, грибков и паразитов: (63, 11, 64, 43)
Снижение боли и болезненности мышц
В клиническом исследовании с участием 80 пациентов, перенесших операцию, добавка с папаином, бромелайном и рутином, уменьшала боль быстрее, чем плацебо. Это также снизило потребность у людей в обезболивающих препаратах. (66)
Еще в одном исследовании с участием 30 здоровых людей мульти-ферментная добавка, включающая папаин, уменьшала мышечную боль и болезненность после интенсивных физических упражнений немного лучше, чем плацебо. Кроме того, прием добавки предотвращал повреждение мышц и улучшал восстановление после физических нагрузок. (67, 68)
Два клинических испытания папаина в сочетании с другими ферментами и соединениями не могут считаться достаточным доказательством того, что папаин помогает при боли и болезненности мышц. Необходимы дальнейшие клинические исследования с использованием только папаина.
Симптомы аутизма
Пищеварительные ферменты могут улучшить симптомы у некоторых детей с аутизмом. Папаин и пепсин улучшали эмоциональную реакцию, общее поведение и кишечные симптомы в клиническом исследовании более 100 детей с аутизмом. (12)
Опоясывающий лишай (Herpes zoster)
В клиническом исследовании с участием 192 пациентов с опоясывающим лишаем пищеварительные ферменты, включая папаин, снимали боль и повреждения кожи так же эффективно, как и противовирусный препарат Ацикловир. Однако трудно сказать, насколько папаин, а не другие пищеварительные ферменты, используемые в терапии, способствовал получению этого эффекта. (69)
Исследование от 2016 года подтвердила этот эффект папаина против опоясывающего лишая, показав, что фермент папайи способен подавлять воспалительный белок TGF-b1, способного усилять вспышку Herpes zoster. (90)
Боль в горле
В клиническом исследовании с участием 100 людей с больным горлом и/или воспалением миндалин, пастилки с ферментом папайи уменьшали отек, выделение слизи, кашель, покраснение и боль лучше, чем плацебо. Но эти пастилки также содержали лизоцим и бацитрацин, которые могут убивать бактерии, поэтому вклад папаина в наблюдаемые эффекты пока трудно оценить. (13)
Лечение рака
В клиническом исследовании с участием 120 пациентов с распространенным раком шейки матки, фермент папайи вместе с трипсином и химотрипсином уменьшал побочные эффекты лучевой терапии (вагинальные, генитальные, мочевые и кишечные проблемы). (70)
В исследованиях на животных и клетках папаин блокировал рост, распространение и выживание различных раковых клеток (печени, толстой кишки, кишечника, легких, кожи). (8, 71, 73, 74)
Побочные эффекты приема папаина
Этот список не охватывает все возможные побочные эффекты. Если вы заметили у себя какие-либо другие побочные эффекты, обратитесь к своему врачу.
Общие побочные эффекты
Побочные эффекты, сообщаемые после использования папаина, являются умеренными и включают в себя: (24, 75)
Аллергическая реакция
Если у вас есть аллергия на папайю или латекс, избегайте добавок папаина; они могут вызвать аллергическую реакцию. (76)
Беременность и фертильность
У беременных крыс незрелые или полузрелые плоды папайи стимулировали схватки. У самцов крыс и мышей экстракты папайи снижали подвижность и фертильность сперматозоидов. (77, 78, 79, 80, 81) Основываясь на этих предварительных данных, беременные женщины или пары, пытающиеся забеременеть, должны избегать добавок с папаином.
Лекарственные взаимодействия
Взаимодействие добавок, трав, различных веществ и лекарств может быть опасным и, в редких случаях, даже опасным для жизни. Всегда консультируйтесь со своим врачом перед началом приема добавки или витаминов, и дайте ему знать обо всех лекарствах и веществах, которые вы принимаете или планируете принимать.
Комбинация папаина вместе с препаратами для лечения диабета может чрезмерно снизить уровень сахара в крови, что может быть опасно. (82)
Экстракты из листьев папайи могут увеличивать количество тромбоцитов. Папаин или пюре из плодов папайи могут замедлять свертываемость крови. Следует избегать их сочетания с разжижающими кровь средствами (такими как гепарин, ксарелто, аспирин или варфарин, клопидогрел), чтобы не усилить риск кровотечения. А если вам предстоит хирургическая операция, то стоит прекратить прием папаина за 2-3 недели до даты операции. (83, 84)
Папаин может изменять показатели наличия каннабиноидов в моче, нейтрализуя их в организме. Этот фермент папайи входит в состав некоторых препаратов для детоксикации лекарств, например, нордиазепама. (91)
Добавки с папаином
В зависимости от ваших целей в области своего здоровья, вы можете принимать фермент папайи через рот или наносить его на кожу. Незрелые плоды папайи содержат папаин, но трудно сказать, сколько именно. Для более точного дозирования фермент папайи выпускается в виде пюре, порошка, капсул, пастилок и жевательных таблеток. Папаин также входит в состав кремов, гелей и раневых повязок. (6, 85, 13)
Помните, что ферментные добавки папайи не были одобрены для медицинского применения из-за отсутствия качественных и широкомасштабных клинических исследований. Правила устанавливают только производственные стандарты для выпуска пищевых добавок, но не гарантируют, что они безопасны или эффективны. Поговорите со своим врачом, прежде чем начать принимать добавки с папаином.
Комбинации папаина и других веществ
Дозировки приема папаина
Поскольку папаин не одобрен как вещество для лечения ни для одного заболевания, официальной дозы в медицине не существует. Пользователи и производители добавок установили неофициальные дозы, основанные на методе проб и ошибок. Обсудите со своим врачом, может ли папаин быть полезен в качестве дополнительного подхода в вашем случае и какую дозу вы должны принимать.
Вы можете приобрести и принимать пюре из папаина прямо или смешать его с водой, соком, пищей или коктейлями. Капсулы с порошком или жевательные пастилки содержат от 20-40 мг и до 500 мг папаина и должны приниматься в соответствии со спецификациями каждой марки, так как добавки не имеют стандартов.
Препарат Карикол (Caricol, производится в Германии) – это концентрат из мякоти незрелой папайи. Он также содержит натуральные ароматизаторы и концентрат манго и сливы, которые улучшают его вкус. В клинических исследованиях использовали 20 мл/20 г Карикола 1-2 раза в день. Производители рекомендуют принимать по 1-3 порции (по 20 мл) после еды или по мере необходимости. (9, 6)
При ангине люди могут принимать леденцы (добавка Фрубиензим), содержащие 2 мг папаина, 5 мг лизоцима и 200 мг бацитрацина в течение 4-х дней. (13)
Для лечения боли и отека (от воспаления) после ранения или хирургической операции пациентам назначалась дозировка 1500 мг (2520 единиц FIP) папаина в день. Следует помнить, что дозировка папаина более 1500 мг в сутки увеличивает риски перфорации (прорыва) пищевода.
Дозировки папаина между 25 – 100 мг в день обычно считаются безопасными и хорошо переносимыми. Избегайте дозировок, превышающих 500 мг в день. Чтобы снизить риск побочных эффектов, если у вас есть добавка с большей дозой, принимайте эту добавку по частям и во время еды.
Некоторые добавки с папаином могут указывать на этикетке дозировку в количестве единиц USP. Для справки, 12 000 единиц USP папаина равны примерно 100 мг.
Ферменты папайи для чего
Одной из основных задач Национальной программы «Здоровье» основателем которого является Президент Туркменистана Гурбангулы Беодымухамедов – обеспечение населения страны лекарственными препаратами за счет лекарств отечественного производства,изучение возможности выращивания ценных лекарственных растений в условиях Туркменистана, разработка агротехники возделывания и обеспечение страны медицинскими препаратами и ценным сырьем для промышленности [1].
В современном мире большое внимание уделяется использованию в медицинской практике биологически активных препаратов растительного происхождения.
Мировая медицина ограничиваются от использования антибиотиков, так как снижается иммунная система и приводит к другим сложным последствиям. Ученые полагают, что в будущем антибиотики могут быть заменены супер-антителами, для которых не будет препятствием клеточная стенка, которые смогут проникать внутрь клеток и уничтожать болезнетворные бактерии, вирусы и токсины. Они испытывают технологию модификации антител, которая позволяет им свободно проникать в клетки и покидать их [1, 2–9, 12].
Авторы осознают, что при написании статьи не все задуманное удалось реализовать в полном объеме. Прекрасно понимают, что делают научный обзор по использованию лекарственных энзимов растительного происхождения в широком направлений, поэтому имеется недостатки как в теоретическом плане, так в прикладной, практической части. Но тем не мене вопрос использования нанотехнологии в генной инженерий и, прежде всего расшифровка геном человека позволяют создавать новые лекарственные препараты. Если будем лучше понимать роль генов в развитии болезней и то, как протекают процессы в наших клетках на наноуровне, сможем более целенаправленно вести исследования. С помощью генетики и биотехнологии сможем в будущем более эффективно выявлять причины заболеваний; тем самым исследования в области фармакология – это существенный шаг будет в деле создания инновационных лекарственных средств, устраняющих саму почину болезни. Большой интерес в этом предоставляют протеолитические ферменты растительного происхождения дынного древа [1–4].
Сделанный научно-информационый обзор, собранные материалы и методика подхода могут быть полезны для применения их не только в клинической медицине Туркменистана, но и в других странах мира.
Биотехнологические особенности дынного дерева
Лекарственное сырье. В качестве лекарственного сырья используют высушенный млечный сок – латекс. Коагулированные комья латекса крошат и высушивают на солнце или при легком искусственном подогревании (в последнем случае получают папаин более высокого качества). Полученный латекс растворяют в воде и осаждают спиртом для очистки папаина. В меньших количествах папаин содержится и в других частях растения, в частности в листьях (Folia Caricae Papayae) [2–4, 8–11].
Биологически активные вещества. Методом электрофореза в кислой среде в латексе Carica papaya L. идентифицировано 7 белков: липаза, хитиназа, лизоцим и комплекс протеолитических ферментов:
Папаин (EC 3.4.22.2) – монотиоловая цистеиновая эндопротеаза. По характеру ферментативного действия ее называют «растительным пепсином». Но, в отличие от пепсина, папаин активен не только в кислых, но и в нейтральных и щелочных средах (диапазон рН 3–12, оптимум рН 5) [2–4, 8–11, 17–20].
Химопапаин (EC 3.4.22.6) – монотиоловая цистеиновая протеиназа. Благодаря субстратной специфичности похожа на папаин, но отличается от него электрофоретической подвижностью, стойкостью и растворимостью [2–4, 12, 13].
Протеиназа IV – цистеиновая протеиназа, основная протеиназа латекса, составляет около 30 % присутствующего в нем белка (Buttle D. J. etc., 1989).Проявляет высокую степень гомологии с протеиназой III папайи (81 %), химопапаином (70 %) и папаином (67 %). Очень близка к химопапаину по молекулярной массе и заряду молекулы. Загрязнение этим ферментом химопапаина является причиной его гетерогенности в ходе исследований. M.P. Thomas и соавт. (1994) относят этот фермент к фракции химопапаина М [2–4, 8–11, 15, 16].
Карикаин (EC 3.4.22.30) – наиболее щелочная среди цистеиновых протеиназ латекса папайи. Подобно папаину, он сначала продуцируется в форме неактивного зимогена прокарикаина, содержащего ингибиторный прорегион из 106 N-терминальных аминокислот. Активация фермента заключается в отщеплении прорегиона молекулы без ее последующих конформационных изменений. Строение протеиназ папайи изучено с помощью рентгенструктурного анализа (Maes D. etc., 1996) [2–4, 11–18].
Протеиназа w (эндопептидаза А, пептидаза А) – монотиоловая цистеиновая протеиназа. Это полипептид, содержащий 216 аминокислотных остатков и 3 дисульфидные связи. Для проявления его ферментативной активности важно наличие свободного остатка цистеина в активном центре (Dubois T. etc., 1988). Проявляет высокую степень гомологии с папаином (68,5 %). По специфичности ферментативного действия напоминает папаин, поскольку связывается с субстратом в участках локализации дисульфидных связей. Расщепление происходит тогда, когда в следующей позиции находятся лейцин, валин или треонин. Пептидаза ІІ – щелочная монотиоловая цистеиновая протеиназа. В каталитическом центре содержит дитиоацильную группу.
В латексе неспелых плодов папайи содержатся также ингибиторы протеолитических ферментов: цистатин (ингибитор протеиназ с молекулярной массой 11 262 Да) и белок со свойствами ингибитора цистеиновых протеиназ, молекула которого состоит из 184 аминокислотных остатков, содержит 2 дисульфидные связи и 2 углеводных остатка в позициях Asp84 и Asp90 (Odani S. etc., 1996) [2–4, 12–19].
В спелых плодах дынного дерева содержится 8–12 % сахара, значительное количество витаминов А, В1, В2, С и D, тонизирующие вещества. В листьях папайи выявлены свободные и связанные фенольные соединения, танины, органические кислоты и алкалоиды.
В листьях имеются свободные и связанные фенольные соединения, танины, органические кислоты, стероидные и тритерпеновые сапонины, флавониды, липиды, кумарины, глюкозы, альколоиды, применяемые при лечении туберкулеза и обладающие желче- и мочегонными свойствами [2–4, 11–20].
Фармакологические свойства. Эти протеолитические ферменты растительного происхождения обладают противовоспалительными, антикоголяционными, диградрационными, болеутоляющими, бактерицидными, гемолитивными свойствами. Данные ферменты широко применяются в медицинской практике: офтомологии, хирургии, нейрохирургии, ортопедии, урологии, гастроэнтрологии и др. Они способствуют разрушать белки полупепдидов и аминокислот, растворяют мертвые клетки, при этом не влияя на нормальные.
Модификация комплекса протеиназ папайи синтетическими полимерами. Изучение деструкции ферментных препаратов
Проблема повышения эффективности терапии во многом решается благодаря поиску новых лекарственных средств, важное место среди которых отводится модифицированным производным биокатализаторов с пролонгированным терапевтическим действием [6–8]. Как правило, модификацию ферментов выполняют с использованием растворимых полимеров. В Институте молекулярной биологии и биологической физики АН Грузинской ССР получены водорастворимые и биосовместимые производные полиуретанов и полиамидов [6]. Ранее уже была показана их пригодность для использования в качестве стабилизирующих фермент (трипсин, химотрипсин) носителей [12]. В настоящей работе изучена модификация этими полимерами терапевтически значимого ферментного препарата – комплекса протеиназ папайи [12, 13].
С целью определения целесообразности дальнейшего медико-биологического испытания модифицированных ферментов проведено сравнительное изучение их деструкции под действием экстремальных рН и протеаз. Сопоставление данных о целостности набора молекул ферментного препарата (на основе результатов молекулярно-массового распределения и его каталитической активности) позволяет не только оценить влияние носителя на лекарственный агент, но и сформулировать рекомендации для фармакологического исследования модифицированных препаратов биокатализаторов.
В своей научной статье А.В. Максименко, Л.А. Надирашвили, В.В. Абрамова, Г.С. Еркомаишвили, Р.Д. Кацарава, В.П. Торчилин «Модификация комплекса протеиназ папайи синтетическими полимерами. Изучение деструкции ферментных препаратов» проведённых в Институт экспериментальной кардиологии Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР и Институт фармакохимии имени И.Р. Кутателадзе АН Грузинской ССР, Тбилиси.
В статье авторами описана химическая модификация комплекса протеиназ папайи синтетическими полимерами – полиамидом, полиуретаном. Изучены свойства модифицированных ферментных препаратов: показана их устойчивость к протеолизу при физиологических условиях и деструкция в щелочной области рН. Модификация комплекса протеиназ папайи усиливает влияние цистеина на стабильность модифицированных препаратов. Осаждение их при кислых значениях рН позволяет легко отделять биокатализатор от реакционной смеси. Обсуждаются перспективы дальнейшего исследования полученных производных.
Условия проведения эксперимента
Реагенты. Нативный препарат комплекса протеиназ папайи (КПЛ) из млечного сока дынного дерева был выделен и охарактеризован по описанному методу [6, 7]. Полимерные носители были получены из Института физиологии им. И.С. Бериташвили АН Грузинской ССР. Ими были водорастворимый полиамид с молекулярной массой 50–60 кД.
(1)
и полиуретан с молекулярной массой 45–50 кД [4]
(2)
Этиловый эфир N-бензол-L-аргинина (ВАЕЕ), L-цистеин, «субтилизин Карлсберг» произведены фирмой Sigma (США). Проназа Е, N-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимид, 3-меркапто-1,2-пропандиол – производства фирмы Serva (ФРГ); сефадексG-75 superfine получен от фирмы Pharmacia (Швеция). Все остальные реагенты – продукты производства «Реахим» (СССР) аналитической степени чистоты.
Ковалентное присоединение КПЛ к полимерным носителям. Связывание ферментного препарата с карбоксилсодержащими полимерами проводили через карбодиимидную активацию в соответствии с [8]. 20 мг носителя (полиамида или полиуретана) растворяли в 2 мл 0,01 М раствора трис-буфера, рН 8,0. Затем добавляли 1 мл того же буферного раствора, содержащего 2,5 мг карбодиимида. Смесь инкубировали в течение 30 мин при 4°, после чего добавляли 1 мл раствора того же буфера, содержащего 10 мг нативного КПЛ и 2,5 мг цистеина (для сравнения были выполнены эксперименты и без цистеина в реакционной смеси). Дальнейшую инкубацию проводили в течение 20 ч при 4°. Препараты выделяли методом ультрафильтрации на установке «Amicon» (США) с фильтром ХМ-30, проводя отмывку дистиллированной водой до постоянной оптической плотности промывных вод (220 нм). После этого препараты лиофилизовали. Сравнительное определение молекулярной массы производных проводили методами гель-хроматографии и электрофореза.
Изучение деструкции ферментных препаратов. За деструкцией полимерных образцов cледили, сопоставляя профили элюции проб инкубационной смеси с колонки сефадекса G-75 [9]. Инкубацию препаратов проводили в 0,1 М трис-буфере, рН 7,4 и 0,1 М боратном буфере, рН 9,6, при 30° как в отсутствие, так и в присутствии протеаз – проназы или субтилизина. Концентрация в инкубационной смеси нативного препарата 1 мг/мл, модифицированных – 1–3 мг/мл; проназы 0,2 мг/мл, субтилизина 0,1 мг/мл; носителей (1 мг/мл). Оптическую плотность проб элюата для нативного и модифицированных препаратов регистрировали при 280 нм, для полимерных носителей – при 208 нм.
Определение каталитической активности. Каталитическую активность ферментных препаратов определяли методом измерения начальных скоростей гидролиза 0,05 М раствора ВАЕЕ с 0,1 М КС1 на рН-стате «Radiometer» (Дания) при рН 7,0 и комнатной температуре.
Влияние сульфгидрильных реагентов на каталитическую активность ферментных препаратов исследовали измерением последней до и после (в течение 5 ч) добавления 10 мг/мл меркапто-пропандиола (1 мМ) к растворам биокатализаторов [6].
Измерение термостабильности ферментных препаратов. Растворы нативного и модифицированного полиамидом или полиуретаном (10 мг/мл) комплекса протеиназ папайи инкубировали при 37 °С в 0,1 М буферных растворах, рН 7,4 или рН 9,6, в присутствии 6 мг/мл и в отсутствие цистеина. Периодически отбирали пробы из инкубационной смеси (0,2 мл) и определяли на рН-стате их каталитическую активность, как описано выше.
Титрование сульфгидрильных групп ферментных препаратов. Эксперимент проводили по методу Эллмана [10], как описано ранее [7]. Титрант – 5,5-дитио-бис-2-нитробензойная кислота (получен от фирмы Calbiochem, США), коэффициент экстинкции 13 600 М•см–1 [6, 7, 12. 13].
В результате получены:
Свойства препаратов комплекса протеиназ папайи, модифицированного синтетическими полимерами. В результате ковалентного присоединения КПЛ к полиамиду или полиуретану с носителем связывается около 90 % исходного количества белка (как в присутствии, так и в отсутствие цистеина в инкубационной смеси). Однако проведение модификации в присутствии цистеина обеспечивает получение препаратов с большей величиной остаточной каталитической активности, чем без этой аминокислоты. Так, для препаратов КПЛ-полиамид, полученных с цистеином и без него, остаточная каталитическая активность составляет 70 и 50 %, соответственно, а для КПЛ-поли- уретан – 70 и 20 %. Данные титрования сульфгидрильных групп в ферментных препаратах показывают, что, по-видимому, ковалентного присоединения цистеина к полимерной матрице не происходит (табл. 1). Цистеин способствует только реактивации обратимо инактивированных ферментов [6], повышая, как уже говорилось, остаточную каталитическую активность модифицированных препаратов.
Каталитические параметры – ферментативного гидролиза ВАЕЕ нативным и модифицированным комплексами протеиназ папайи (0,1 М KCI, рН 7,0, комнатная температура)