纳豆激酶最新研究进展

第6卷第5期2010年5月亚太传统医药ASIAPACIFIETRADITIONALMEDICINEVO16NO5MAV2010纳豆激酶最新研究进展纪红蕊哈尔滨理工大学化学与环境工程学院，黑龙江哈尔滨150040摘要纳豆激酶是一种由纳豆茵或纳豆产生的碱性丝氨酸蛋白酶能直接降解血中纤维蛋白原及激活纤溶酶原为纤溶酶，刺激血管内皮细胞释放组织型纤溶酶原激活剂。大量的药理药效研究表明，纳豆激酶纤溶活性强、稳定性好、副作用小，是较为理想的溶栓药物之一，但仍存在一系列有待解决的问题。综述了纳豆激酶的理化特性、药理药效等方面的研究进展为纳豆激酶的进一步开发利用奠定基础。关键词纳豆激酶；理化特性药理作用中图分类号R969文献标识码A文章编号16732197201005014403LATESTADVANCEINNATTOKINASEJIHONGRUIPHARMACYENGINEERINGDEPARTMENTOFTHESCHOOLOFCHEMISTRYANDENVIRONMENTALENGINEERING，HARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY，HARBIN150040，CHINAABSTRACTNATTOKINASE，AALKALISERINEPROTEINASEPRODUCEDFROMNATTOBACILLUSORNATTOHAYBACILLUS，ISASTRONGFIBRINOLYTICENZYMEITCOULDDIRECTLYDEGRADEFIBRINOGENINBLOOD，ACTIVATEPLASMINOGENTOFIBRINOLYSINANDSTIMULATEVASCULARENDOTHELIALCELLTORELEASETISSUETYPEPLASMINOGENACTIVATORMANYANIMALEXPERIMENTSANDCLINICALRESEARCHINDICATEDITPOSSESSEDTHECHARACTERISTICSOFSTRONGEELLULOLYTICACTIVITY，GOODSTABILITYANDFEWSIDEEFFECT，SONATTOKINASEWASTHEIDEALTHROMBOLYTICDRUGTHISREVIEWSUMMARIZEDTHEPHYSICOCHEMICALCHARACTERISTICSANDPHARMACOLOGICACTIONTOFURTHERSERETHEFOUNDATIONFOREXPLOITATIONANDUTILIZATIONKEYWORDSNATTOKINASE；PHYSICOCHEMICALCHARACTERISTICS；PHARMACOLOGICACTION心脑血管血栓是引起中老年人心肌梗死、脑卒中等心脑血管疾病死亡的重要因素。溶解血栓是治疗这一类疾病的重要手段，近年来研制抗血栓药物已成为各国医药界的研究热点_1。纳豆是日本的传统食品，已食用千年，1987年日本的SUMIH等人_2首次发现纳豆含有溶解血栓纤维蛋白的成分，是一种由纳豆菌或纳豆枯草杆菌产生的碱性丝氨酸蛋白酶，并将其命名为纳豆激酶NATTOKINASE，NK。随后。很多学者对NK的结构、药理学药效、临床等方面进行了研究，发现其具有纤溶、降胆固醇、降血脂、降血压、抗菌和抗氧化等多方面作用口。NK有望成为新型溶栓药物制剂E4。目前，日本、韩国、朝鲜已有多家生产NK的药品和保健品公司。现就其多方面的研究进展综述如下。L纳豆激酶的理化特性NK是一种碱性丝氨酸蛋白酶，呈单链多肽结构无二硫键，溶于水，呈白色或淡黄色，在280NM处有吸收峰。根据不同的测定方法，其分子量有明显差异，在2730035000之间。但根据DNA序列，推断出NK序列为一条由275个氨基酸残基组成的单链多肽，准确分子量为27728。其保守催化活性部位存在于HIS64、ASP32、SER221，与底物的结合部位为LEU64、SER125、GLY127。对NK最敏感的底物为SERALAALAPROPNA其次是HISASPVALLEULYSPNA。有研究口】、显示。该酶活性不受5MMOLLCYS的影响，而LMMOLLDFP二异丙基氟代磷酸酯、5MOLL敌百虫却能完全抑制其活性。推测出其活性中心的丝氨酸结构。金属离子H可使该酶完全失活，ZN、CU、AL、CA2和MN有一定的抑制作用，I和FE元明显影响，M和CO具有明显的激活作用8。该酶的等电点PI为86103，最适酶反应PH为8，最适反应温度为457。2纳豆激酶的药理、药效研究21NK的溶栓作用MARTIN等对200种具有口服纤溶作用的物质进行了研究发现NK是目前发现的最具潜力的溶纤蛋白酶。与尿激酶、链激酶相比，NK的体内半衰期长达8H，能温和持续地提高血液的纤溶活性，不易引起出血，大剂量给小鼠收稿日期20100221作者简介纪红蕊1978一，女，博士，哈尔滨理工大学化学与环境工程学院讲师，主要研究方向为心血管药理学。一144第6卷第5期2010年5月亚太传统医药ASIAPACIFICRRADITIONALMEDICINEV0L_6NO5MAV2010喂服NK后未发现畸变现象|10。且该酶能穿过肠壁进入血液_11。以大鼠为研究对象，通过静脉注射NK，发现】其纤溶能力是血纤维蛋白溶酶的4倍以上。王萍等L13对纳豆提取激酶、NK粗酶的纤溶性质进行研究，结果表明，模拟胃环境的酸性条件下，粗酶失去纤溶活性，而纳豆浸提液纤溶活性保持25；SDSPAGE电泳显示，胰蛋白酶对NK成分没有降解作用体外溶栓作用表明NK溶解纤维蛋白的方式是直接溶解，而不是通过激活纤溶酶原。段智变141利用20FEC1制造兔颈动脉血栓模型，并将日本大耳兔随机分为十二指肠注射NK高、低剂量实验组、生理盐水模型对照组，观察NK粗酶液体内溶解血栓的作用。试验表明，NK高剂量组给药1、15H后，凝血时间CT、凝血酶原时间PT、凝血酶时间1TR和凝血活酶时间AP】广R均显著延长，给药2H后优球蛋白溶解时间ELT和纤维蛋白原FIG含量显著降低，纤维蛋白裂解产物FDP含量明显增高，血浆DDIMER呈阳性；低剂量组CT、和APITR各指标及FIG含量无显著变化，但ELT明显缩短，FDP含量、RRR值显著增高，且血浆DDIMER呈阳性。实验表明NK可以提高纤溶活性、增强抗凝作用。张利等15观察了NK对纤维蛋白溶解活性，结果显示高、中、低剂量的NK均能显著降低血浆ELT的溶解时间、显著降低血浆FIG的含量、显著增加FDP的含量，表明NK具有较强的纤维蛋白溶解性，且同等剂量的NK和尿激酶相比前者的纤溶性大于后者；体内血栓溶解的实验结果显示NK可明显地延长血栓形成时间、显著减少股动脉的长度及湿重并明显提高血栓的再通率、显著减少肺内血栓的形成，表明NK具有较强的体内溶栓作用且同等剂量的NK和尿激酶相比，前者的溶栓作用高于后者。NK可以明显缩短优球蛋白溶解时间，增加血栓分解产物E16。杨霞等采用30FEC1制造大鼠颈动脉血栓模型，随机分血栓对照组、低剂量NK组、高剂量NK组、蚓激酶对照组和生理盐水对照组。血栓复制40MIN后，NK组与单纯血栓组相比，股动脉血压显著下降。此外，NK组与单纯血栓组比较，NK处理的动物其血栓的湿质量、干质量降低。同时，还利用花生油喂食的方法构建高脂血症动物模型，分成普通饲料对照组、添加花生油对照组，同时添加低剂量NK和同时添加高剂量NK组，结果表明在高脂血症动物模型中，添加NK组表现出总胆固醇TC和高密度脂蛋白胆固醇HDLC明显降低，而且这种趋势随着NK量的增高更加显著。提示，NK有一定的预防和降低血脂的作用。王俊菊等。分别采用试管法测定家兔全血凝固时间、血浆复钙时间、凝血酶时间、大鼠凝血活酶时间、凝血酶引起的纤维蛋白凝固时间；采用QUICK法测定大鼠凝血酶原时间。结果表明NK能显著延长家兔全血凝固时间、血浆复钙时间、凝血酶时间、大鼠凝血活酶时间、凝血酶引起的纤维蛋白凝固时间、大鼠凝血酶原时间，证实NK对凝血过程的三阶段都有影响。毛娜娜等93以肾上腺素附加冰浴制备大鼠急性血瘀模型。观察NK对大鼠血液流变学的影响，结果表明NK能明显降低血瘀大鼠的全血低、中、高切黏度，血浆黏度，红细胞压积，纤维蛋白原，红细胞聚集指数及电泳指数还采用ADP、凝血酶和花生四烯酸诱导大鼠血小板聚集用比浊法测定不同时间点的聚集率及最大聚集率，结果表明NK明显抑制ADP、凝血酶、花生四烯酸诱导的血小板聚集，提示NK能明显改善血瘀大鼠的血液流变学指标，具有显著的抗血小板聚集作用。KAIDA等203报道内皮损伤后附壁血栓的形成与内膜增厚有关。SUZUKIE报道NK调节血栓溶解可能与其抑制内膜增厚有关。内皮损伤可能导致TPA的合成，NK对PAI一1的抑制可以进一步增加TPA的活性内皮部位NK可能直接溶解纤维蛋白，使血栓溶解从管壁附近开始，血栓与血管壁表面分离，血栓之间彼此分开使血栓释放的各种细胞因子和生长因子在到达血管壁之前就会被血流冲走，结果降低了内皮损伤触发的内膜增厚。ESZTERPAIS等在体外研究了NK对血液流变学的影响，结果显示该酶能够剂量依赖性地使全血低切粘度和红细胞聚集性下降，改善血流状态和微循环，抑制血栓形成。综上，NK的纤溶机理E14,23包括NK使血浆压D一二聚体呈阳性，直接分解血栓，明显增高纤维蛋白降解产物FDP的含量；NK激活纤溶酶原激活物，刺激血管内皮细胞产生组织型纤溶酶原激活剂TPA，TPA溶解纤维蛋白，降解血栓，将体内的尿激酶原激活为尿激酶，尿激酶与TPA一同激活纤溶酶原，溶解血栓。还可以灭活纤溶酶原激活剂的阻断剂PAI一1，进一步激活更多的尿激酶和TPA，促进血纤维蛋白的溶解。而分解血栓；NK抑制内源性及外源性凝血系统而达到抗栓溶栓作用。主要通过增高TR，显著降低血浆ELT和影响机体凝血因子即FIG明显延长AIY】、CT和；该酶是一种丝氨酸蛋白酶，具有直接水解交联纤维蛋白的作用。但对纤维蛋白原并不敏感，故该酶发挥溶纤作用时不水解血浆纤维蛋白原不易引起出血。22其它药理作用另有报道，NK中含有可以治疗高血压的血管紧张素转化酶抑制剂成分，因此可以进一步研究其在治疗高血压方面的应用。有研究表明，口服NK能明显降低深静脉血栓和肢体水肿的发生。吴杰忱等报道了NK在骨质疏松和糖尿病的预防和治疗中的作用。3NK的开发前景随着人类社会的人口老龄化日趋严重，各类心脑血管疾病的发病率逐年增加，血栓病致死率已位居各类疾病之首。目前，临床使用的抗血栓药物，如链激酶、尿激酶、组织血纤溶酶原激活剂等，在临床使用过程中存在稳定性差、一145第6卷第5期2010年5月亚太传统医药ASIAPACIFICTRADITIONALMEDICINEVO16NO5MAY2010药效短、易引起患者全身性出血等副作用、半衰期短、来源短缺成本高等缺点矧。因此，国内外在抗血栓药物方面的研究正趋向于低价高效、易吸收、体内半衰期长的药物方向发展。纳豆激酶来源于传统发酵食品，生产工艺简单，无副作用，安全性高，符合治疗血栓病的药品或食品基料的要求。目前，黑龙江省科学院应用微生物研究所研制的NK制剂恩开胶囊已处于中试阶段而国内企业中有北京燕京中发的燕京牌纳豆、北京龙兴的NK胶囊、天津百德公司的纳豆口嚼片、湖南贵生坊的纳豆素胶囊。大量的研究驯认识到该酶具备分子量较小的单链蛋白，易被人体吸收；直接降解交联纤维蛋白且对纤维蛋白原不敏感，体内出血倾向性小；体内半衰期长价格低廉；有一定的抗胰酶水解能力，可由肠吸收入血，口服有效；具备一定的抗凝血功能。NK作为一种高效安全并可直接溶解纤维蛋白的纤溶酶。正在成为当今溶栓药物研究的焦点。参考文献234567891O12赵洪，何执中溶栓药物研究进展J中国生化药物杂志，2003，2415153SURNIH，HAMADAH，TSUSHIMAHETA1ANOVALFIBRINOLIEENZYMEINTHEVEGETABLECHEESENATTOATYPICALANDPOPULARSOYBEANFOODINTHEJAPANESEDIETJEXPERIENTIA，1987，43201L10一L117刘北域纳豆激酶的研究进展J药物生物技术，1998，196401403皱和昌溶栓剂的发展及研究J中国药学杂志，1997，325263SHIMIZUMPURIFICATIONANDCHARACTERIZATIONOFPHYTASEFROMBACILLUSSUBTILISNATTON一77JBIOSCIBIOTECHNOLBIOCHEM，1992，56812661269宁树成，赵丽娜，张岸平，等纳豆激酶研究进展J华北煤炭医学院学报，2006，85632633奚新伟，王佳龙，赵晓宇纳豆激酶基因工程研究进展J生物技术2004，1436970江晓，董明盛，江汉湖一种食源性纤溶酶纳豆激酶酶学性质的研究J中国酿造，2002，12325MARTINM，KOUHEIMNATTOANDITSACRIVEINGREDIENTNATTOKINASE，APOTENTANDSAFETHROMBOLYTICAGENTJALTERNATIVECOMPLEMENTARYTHERAPIES，20029157164SUMIHSINGLEORALDOSETOXICITYSTUDYOFNATTOKINASENSKFDPOWDERINRATSJJAPANBIOSCIENCELABORATORY，1999，26，FEBRUARYFUJITAM，HONGK，ITOYETA1TRANSPORTOFNATTOKINASEACROSSTHERATINTESTINALTRACTJBIOLPHARMBULL，1995，1891194一】96MITSUGUFKYONGSUHTHROMBOLYTICEFFECTOFNATTOKINASEONACITEMICALLYIHDUCEDTHROMBOSISMODELINRATJBIOLPHAMBULL，1995146一131415161718192O21222324252627282930王萍，陈钧纳豆激酶纤溶活性研究J江西农业大学学报，2O04，263431434段智变，江汗湖，张书霞，等纳豆激酶纤溶功能极其机理研究J食品与发酵工业，2003，29215张利，成子强，李培锋，等纳豆激酶溶血栓作用的研究J山东农业大学学报自然科学版，2005，364625631SUMIH，HAMADAH，NAKANISHIKETA1ENHANCEMENTOFTHEFIBRINOLYTICACTIVITYINPLASMABYORALADMINISTRATIOOFNATTLKINASEJAETAHAEMATOL，1990，843139143杨霞，郭晓晶，纳豆激酶对实验动物溶栓作用的研究J1U西医药杂志，2O08，37121O741076王俊菊，李培锋，关红纳豆激酶抗凝血作用的研究J中国生化药物杂志，2004，255276278毛娜娜，谢梅林，顾振纶，等纳豆激酶对急性血瘀模型大鼠血液流变学及血小板聚集的影响J中成药，2009，315679682KAIDAT，MATSUNOH，NIWAM，ETA1ANTIPLATELETEFFECTOFFK633，APLATELETGLYEOPROTEINI1WMAANTAGONIST，ONTHROMBUSFORMATIONANDVASCULARPATENCYAFTERTHROMBOLYSISINTHEINJUREDHAMSTERCAROTIDARTERYJTHROMBHAEMOST，1997，773562567SUZUKIY，KONDOK，MATSUMOTOY，ETA1DIETARYSUPPLEMENTATIONOFFERMENTEDSOYBEAN，NATTO，SUPPRESSESINTIMALTHICKENINGANDMODULATESTHELYSISOFMURALTHROMBIAFTERENDOTHELIALINJURYINRATFEMORALARTERYJLIFESCI，2003，731012891298PAISE，AEXYT，IR0LSW0RTH