納豆激酶溶解血栓機(jī)制

1、© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net納豆激酶溶解血栓機(jī)制陳麗娟1 3 沙長青1 任永春2 奚新偉1 王佳龍1(1 黑龍江省科學(xué)院應(yīng)用微生物研究所 哈爾濱 150010 2 哈爾濱辰龍藥物研究所 哈爾濱 150072)

2、摘要 根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道 ,綜述了關(guān)于納豆激酶溶栓機(jī)制的研究進(jìn)展 ,將納豆激酶的溶栓機(jī)制歸納為以下四點(diǎn) :直接溶栓作用 ;刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)源 t2PA ;激活體內(nèi)尿激酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槟蚣っ?;通過降解和失活纖溶酶原激活劑的抑制劑(PAI21) 調(diào)控纖溶作用。關(guān)鍵詞 納豆激酶 纖維蛋白 纖溶酶 PAI21收稿日期 :20032012153 電子信箱 :swjszz @ 163. com納豆激酶 (nattokinase)

3、 是一種具有溶解交聯(lián)纖維蛋白功能的絲氨酸蛋白酶。1987 年日本的須見洋行博士從 200 余種食品中篩選出的有很強(qiáng)溶解纖維蛋白作用的納豆食品。并從其中提取純化出這種酶 ,由于是從納豆中獲得因此稱為納豆激酶(nattokinase)[1～3] 。納豆是一種日本的傳統(tǒng)食品 ,大豆經(jīng)過蒸煮后 ,接上納豆芽孢桿菌 ( Bicillus subtilisvar. natto) ,經(jīng)發(fā)酵后制成的發(fā)酵產(chǎn)物[2] 。由于在日本納豆是一種非常大眾化的食品

4、 ,所以日本很多學(xué)者對納豆芽孢桿菌的菌種選育 ,發(fā)酵工藝 ,提取純化方法 ,各種不同產(chǎn)物的分析技術(shù)[4 ,5] ,納豆及納豆激酶的生理生化性質(zhì) ,基因克隆 ,DNA 序列[11] 以及藥理學(xué)功能 ,[9 ,10] 治療學(xué)上的作用 ,各種食品添加劑 ,功能性食品的生產(chǎn)等進(jìn)行了深入的研究 ,并對納豆食品和含納豆激酶的保健食品進(jìn)行深入開發(fā) ,向世界各地開拓市場 ,作為一種可以治療和預(yù)防心腦血栓 ,冠心病 ,心絞痛 ,腦中風(fēng) ,老年癡呆以及各種

5、常見多發(fā)病的功能食品。近幾年 ,我國也掀起對納豆及納豆激酶的研究和開發(fā)的熱潮。從 1995 年[12] 國內(nèi)第一篇有關(guān)納豆和納豆激酶的報(bào)道以來至今已有數(shù)十篇報(bào)告 ,而且研究與開發(fā)同時(shí)并進(jìn)。從菌種的篩選[13] ,發(fā)酵工藝 ,提取純化 ,生理生化 ,藥理藥效[14] ,基因克隆和表達(dá)及產(chǎn)品開發(fā)等多方面進(jìn)行研究[15] ,取得很好進(jìn)展 ,也許不久就有納豆激酶的新藥上市。雖然 ,國內(nèi)外對納豆及納豆激酶作了很多研究 ,但對納豆激酶的溶解血栓和降

6、解交聯(lián)纖維蛋白作用機(jī)制則研究的甚少 ,為此本文收集和歸納了目前關(guān)于納豆激酶溶栓機(jī)制的論述 ,以期對納豆激酶的研究和開發(fā)起到推動作用。1 纖溶系統(tǒng)與溶栓治療在人和哺乳動物血液中都有一個(gè)纖溶系統(tǒng) ,如圖 1 所示 ,它擔(dān)任溶解血栓和防止出血與保護(hù)傷口的雙重作用[17 ,18] 。在纖溶酶原激活劑 (PA) 的作用下 ,纖溶酶原(plasminogen) 轉(zhuǎn)變成纖溶酶 (plasmin) ,纖溶酶將血塊上不溶的纖維蛋白降解為可溶性的產(chǎn)物

7、,從而使血栓溶解。纖溶酶原激活劑(PA)PA 的抑制劑纖溶酶抗纖溶酶抑制劑(a22AP)纖維蛋白 纖維蛋白降解產(chǎn)物圖 1 人和哺乳動物體內(nèi)纖溶系統(tǒng)示意圖體內(nèi)纖溶系統(tǒng)是一種平衡調(diào)節(jié)器 ,由體內(nèi)的纖溶作用和抗纖溶作用來保持這種平衡 ,以免因失去這種平衡而導(dǎo)致疾病的發(fā)生。在實(shí)現(xiàn)纖溶作用中 ,血液里有兩種纖溶酶原激活劑 ,其一為源自于血管內(nèi)皮細(xì)胞的組織型纖溶酶原激活劑 (t2AP) ,其二是由腎細(xì)胞產(chǎn)生和分泌的尿激酶型的纖溶酶原激活劑(u2

8、PA) 。在正常情況下 ,血液中只存在少量的PA ,而形成微量的纖溶酶 ,并通過纖溶酶原激活劑的抑制劑 (PAI21) 和 a22抗纖溶酶 (a22AP) 來保持纖溶系統(tǒng)的平衡。纖溶酶原被激活產(chǎn)生纖溶酶的過程是纖溶作用、 細(xì)胞遷移、 細(xì)胞外基質(zhì)降解等多種生物過程的第 23 卷第 4 期中 國 生 物 工 程 雜 志CHINA BIOTECHNO LOGY 2003 年 4 月© 1994-2010

9、China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net溶過程。圖 2 顯示了納豆激酶的激活作用。圖 2 納豆激酶激活尿激酶水解四肽底物反應(yīng)時(shí)間曲線4 納豆激酶通過降解和失活纖溶酶原激活劑的抑制劑( pAI 21) 調(diào)節(jié)溶栓作用納豆激酶是屬枯草桿菌產(chǎn)生的一種纖溶性絲氨酸蛋白酶 ,在酶分類學(xué)上稱枯草

10、桿菌素 NAT 或枯草桿菌素 BSP。最近 , 日本學(xué)者又 有 新 的 發(fā)現(xiàn)[16～19] ,他們發(fā)現(xiàn)納豆激酶在體外具有降解和失活纖溶酶原激活劑 (t2PA) 的抑制劑 PAI21 的作用。PAI21 是體內(nèi)調(diào)控纖溶系統(tǒng)平衡的主要因子。它通過降解 t2PA 來調(diào)節(jié)體內(nèi)纖溶酶原被激活為纖溶酶的作用。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)納豆激酶有降解和失活 PAI21的作用 ,所以認(rèn)為這種通過納豆激酶降解和失活PAI21 的功能 ,可以調(diào)控 PAI21 ,t2PA 和

11、纖溶酶與纖維蛋白的平衡關(guān)系 ,改變體內(nèi)的溶栓作用。Urono 等[19] 首先從納豆中提取純化出納豆激酶 ,同時(shí)用基因工程技術(shù)克隆到 P AI21 基因 ,構(gòu)建出表達(dá)載體 ,并用 E. coli 中表達(dá)生產(chǎn)重組的 PAI21 ,同時(shí)純化得到純一的重組 PAI21(rpPAI21) 作實(shí)驗(yàn)材料。在此基礎(chǔ)上 ,他們作了納豆激酶使 rPAI21 活性失活的研究 ,確定了這種反應(yīng)的劑量依賴關(guān)系(濃度在 0102～110nm olΠ L 之間)

12、,如圖 3 ,在納豆激酶使rpPAI21降解反應(yīng)中 ,測出納豆激酶的最大半數(shù)圖 3 納豆激酶降解 PAI 21 的量效關(guān)系抑制率為011nm olΠ L濃度。分析測定納豆激酶降解和失活 rpPAI21 的作用位點(diǎn)是在 rpPAI21 的 Arg3462Met347 氨基酸殘基之間 ,而該位點(diǎn)剛好在它的酶活性位點(diǎn)(P12P1 ‘) 附近 ,因此破壞了 rpPAI21 的作用位點(diǎn) ,使其失去活性。通過納豆激酶對 t2PA 誘導(dǎo)的纖維蛋白

13、溶解作用的影響研究發(fā)現(xiàn) :012nm olΠ L 濃度的 t2PA 所誘導(dǎo)的纖維蛋白血栓的溶解時(shí)間為 014 ± 012h ,當(dāng)在反應(yīng)液中加入 4nm olΠ L 有活性的 rpPAI21 后 ,其水解時(shí)間延長到 2911 + 214h ,這就證明 rpPAI21 的加入使t2PA 失活 ,又使 t2PA 失去激活纖溶酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w溶酶的作用 ,所以使纖維蛋白的溶解時(shí)間延長。然后在向反應(yīng)液中 ,按劑量依賴關(guān)系加入 1nm olΠ

14、 L 濃度的納豆激酶后 ,又顯著地縮短了纖維蛋白的溶解時(shí)間至 716 ± 016h ,這就表明加入納豆激酶后使rpPAI失活 ,t2PA 不被降解 ,纖溶酶增多 ,降解纖維蛋白量增加。從圖 4 可以看到在富含 PAI21 的纖維蛋白血栓的纖溶過程中 ,納豆激酶對纖維蛋白栓子的溶解起著重要作用。圖 4 在 PAI 21 存在下納豆激酶對纖維蛋白溶解時(shí)間的影響已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾種有活性的凝血因子 ,包括 XIa 因子 ,鈣結(jié)合因子 X

15、a 和凝血酶等均能與 PAI21 反應(yīng)并使 PAI21 失去活性 ,這是眾所周知的調(diào)控凝血作用和纖溶作用之間的一種平衡。而且也證明 ,納豆激酶降解和失活 PAI21 是特異現(xiàn)象 ,所以提出這種作用為納豆激酶具有很強(qiáng)的溶栓作用的一種新的作用機(jī)制。5 結(jié)語納豆激酶纖溶作用的研究得到普遍的重視 ,已有一些研究報(bào)告。但對其溶栓作用的機(jī)理則研究的不多 ,亦無較詳細(xì)報(bào)告。本文提出前述的幾種機(jī)5 5 第 4 期 陳麗娟 等 :納豆激酶溶解血栓機(jī)制