納豆激酶研究現(xiàn)狀及展望

◎ 楊 溢，王雅南，王雪梅，黃 美，朱曉光，李維維，金 橋

（康奧科技集團(tuán)，天津 300011）

納豆激酶（Nattokinase，NK）是在納豆發(fā)酵過(guò)程中由枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的一種具有強(qiáng)力纖溶活性的堿性絲氨酸蛋白酶[1]，由日本學(xué)者須見(jiàn)洋行等首先在納豆中發(fā)現(xiàn)并命名。大量實(shí)驗(yàn)證明，納豆激酶具有顯著的溶栓活性[2-4]。納豆激酶是一種分子量為27728Da的單鏈多肽[6]，特異性作用于血漿纖溶酶的底物S-2251[6]，溶栓效果好且作用迅速，與傳統(tǒng)的溶栓藥物相比還有諸多優(yōu)勢(shì)：①分子量小，更易被人體腸道吸收。②在體內(nèi)半衰期長(zhǎng)達(dá)8 h，作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。③來(lái)源于傳統(tǒng)食品，無(wú)免疫原性，可口服，安全無(wú)毒副作用。④生產(chǎn)成本低廉，工藝簡(jiǎn)單[7-8]。因此，納豆激酶在開(kāi)發(fā)新一代溶栓藥物方面具有非常大的應(yīng)用潛力。本文對(duì)納豆激酶的分離純化工藝、作用、溶栓機(jī)理等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)其應(yīng)用前景做出展望，以期為納豆激酶新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供參考。

1 納豆激酶的分離純化

目前，納豆激酶主要從納豆芽孢桿菌發(fā)酵液中提取，經(jīng)過(guò)一系列分離純化工藝后干燥制得。常用的分離純化方法有柱層析、超濾、萃取、親和顆粒吸附、集成化分離技術(shù)等[9]。由于發(fā)酵液成分復(fù)雜，納豆激酶活性易受到環(huán)境影響，而且單一的分離純化方法單獨(dú)使用時(shí)得到的酶純度不高。因此在納豆激酶的分離純化過(guò)程中，為了保證酶活力同時(shí)提高產(chǎn)率，通常采用兩種或多種操作共同達(dá)到目的。膨脹床吸附技術(shù)是一種新型集成化分離技術(shù)，可直接從固液混合原料液中直接吸附目標(biāo)蛋白產(chǎn)品，有效簡(jiǎn)化操作步驟，提高產(chǎn)品得率，實(shí)現(xiàn)快速分離純化。胡洪波等[10]利用膨脹床技術(shù)分離純化納豆激酶，操作步驟由傳統(tǒng)的6步簡(jiǎn)化為2步，操作時(shí)間縮短10 h左右，回收率高達(dá)95%。利用基因工程技術(shù)選擇合適的載體進(jìn)行納豆激酶基因的克隆、重組、表達(dá)，從而達(dá)到提高納豆激酶產(chǎn)量和純度的目的。余榕捷等[11]構(gòu)建的大腸桿菌工程菌成功表達(dá)了納豆激酶融合蛋白，并證實(shí)了其溶栓活性。

2 納豆激酶的作用

2.1 預(yù)防和治療血栓病

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體試驗(yàn)均已證實(shí)，納豆激酶是一種安全高效并且具有極強(qiáng)溶栓活性的纖溶酶，且具有傳統(tǒng)溶栓藥物無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，如溶栓效果好、藥效持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、安全無(wú)毒副作用、成本低、可口服等。納豆激酶體外溶栓作用明顯。呂偉[12]將納豆激酶與等量的蚓激酶同時(shí)作用于纖維蛋白-瓊脂糖平板相同時(shí)間，比較兩種酶體所產(chǎn)的溶圈直徑大小，從而判斷體外溶栓效果。結(jié)果表明，等量納豆激酶和蚓激酶，納豆激酶組溶圈直徑大于蚓激酶組，說(shuō)明等量納豆激酶體外溶栓效果優(yōu)于蚓激酶。饒穎竹等[13]研究納豆激酶粗酶液體外溶栓效果，結(jié)果表明，納豆激酶組溶解血塊的速率明顯高于尿激酶組。納豆激酶良好的體內(nèi)溶栓作用也得到許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)。舒敏[14]建立大鼠血栓模型并灌喂不同劑量納豆激酶，經(jīng)采血檢測(cè)和纖維蛋白降解產(chǎn)物測(cè)定證實(shí)納豆激酶具有較強(qiáng)的體內(nèi)纖維蛋白溶解活性。健康人群服用納豆激酶試驗(yàn)結(jié)果顯示，口服納豆激酶后可提高體內(nèi)纖溶活性[15]，因此也可證實(shí)納豆激酶具有預(yù)防血栓病的作用。

2.2 其他功效

納豆激酶除具有良好的溶栓作用外，還可輔助其他心腦血管疾病的治療。實(shí)驗(yàn)證明，納豆激酶具有一定的降血脂作用。謝嵩等[16]研究納豆激酶對(duì)高脂模型大鼠的降脂功效，結(jié)果表明，低、中、高納豆激酶劑量組在給藥6周后總膽固醇、甘油三酯水平均顯著降低（P＜0.05）。另外，納豆激酶還能降低血液黏度，改善血液循環(huán)、軟化血管、增加血管彈性等，從而對(duì)高血壓、中風(fēng)、冠心病、阿爾茨海默病和動(dòng)脈粥樣硬化等心腦血管疾病具有輔助治療和預(yù)防作用[17-18]。

3 納豆激酶的溶栓機(jī)理

①作為一種枯草芽孢桿菌絲氨酸蛋白酶，納豆激酶本身可以直接水解交聯(lián)纖維蛋白發(fā)揮溶栓作用。②納豆激酶可刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞組織型纖溶酶原激活劑（t-PA），t-PA可激活纖溶酶原轉(zhuǎn)變成纖溶酶，以使積累的纖維蛋白溶解。還有研究發(fā)現(xiàn)，納豆激酶具有降解t-PA抑制劑（PAI-1）的作用，通過(guò)使PAI-1失活，保證t-PA增加，促使纖溶酶增加，加速血栓溶解。③納豆激酶可以使體內(nèi)的尿激酶原轉(zhuǎn)化為尿激酶，從而間接發(fā)揮溶栓作用[7]。

4 納豆激酶產(chǎn)品

目前，納豆激酶產(chǎn)品主要有普通食品、功能性食品、食品添加劑等用于保健和防病，產(chǎn)品形式主要有膠囊、片劑、粉劑、液體劑等，尚未見(jiàn)納豆激酶藥物制劑正式面世。以納豆激酶為主要功效成分的鮮納豆是源自中國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵食品，在日本有1 000多年的食用歷史，富含氨基酸、有機(jī)酸、寡糖、維生素、礦物質(zhì)和活性酶等，具有溶栓、抗腫瘤、降血壓、抗菌和抗氧化等生理功能，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高[19]。但鮮納豆氨臭味較重很難被我國(guó)人接受，因此未得到大范圍推廣。食品除營(yíng)養(yǎng)功能、保健功能外，風(fēng)味也是非常重要的屬性。因此，需要開(kāi)發(fā)符合中國(guó)消費(fèi)者口味的納豆產(chǎn)品，目前主要通過(guò)優(yōu)化工藝和添加其他輔料來(lái)進(jìn)行納豆風(fēng)味改良。納豆激酶功能性食品主要發(fā)揮預(yù)防和通過(guò)食療輔助治療的作用。市售納豆激酶類保健品主要有片劑和膠囊劑兩種形式，在日本、中國(guó)、韓國(guó)等地均已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

5 展望

包括血栓病在內(nèi)的心腦血管疾病已成為威脅人類健康的頭號(hào)殺手，且隨著人口老齡化的到來(lái)，患者還在逐年增加。溶栓是治療血栓病的重要手段，溶栓藥物市場(chǎng)存在巨大潛力。目前，常見(jiàn)應(yīng)用于溶栓臨床治療的藥物如尿激酶、鏈激酶等普遍存在半衰期短、副作用大、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，很難成為大眾化消費(fèi)藥品，開(kāi)發(fā)替代藥物成為研究的熱點(diǎn)。納豆激酶具有安全有效、可口服、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的天然溶栓藥物，將納豆激酶應(yīng)用于溶栓產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有廣闊前景。除優(yōu)良的溶栓作用外，納豆激酶還具有輔助降血脂、降血壓、軟化血管等功效，開(kāi)發(fā)納豆激酶產(chǎn)品，對(duì)預(yù)防和治療心腦血管疾病具有重要意義。利用現(xiàn)代食品生物技術(shù)如基因工程技術(shù)、酶工程技術(shù)等對(duì)納豆激酶進(jìn)行深入研究，開(kāi)發(fā)出更多滿足人們需求的新產(chǎn)品，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。