摘要
菠萝蛋白酶在1957年首次作为治疗性药物介绍。它的作用包括：阻止血小板凝集，纤维蛋白溶解，消炎作用，抗肿瘤作用，细胞因子和免疫调节作用，皮肤清创，促进其他药物的吸收，粘液溶解作用，帮助消化作用，促进伤口愈合，改善心血管和循环系统。菠萝蛋白酶能被很好的口服吸收，资料表明，在高剂量下，它的治疗效果更好。虽然，它的这些作用的机理还不能完全解释，但是已证明菠萝蛋白酶是一种安全有效的治疗药物。
一、简介
菠萝作为一种药用植物在各国广泛使用，菠萝蛋白酶在1876年被证明化学成分。在1957年，Heinicke发现在菠萝的茎中含有高浓度的菠萝蛋白酶，并首次将其作为药品应用。菠萝蛋白酶（Bromelain）是从菠萝的果实以及茎叶中提取的一种酶的化合物（主要是蛋白水解酶），国际上医药用的菠萝蛋白酶和我国国标药用菠萝蛋白酶主要是从菠萝的茎中提取的。
菠萝蛋白酶主要由半胱氨酸蛋白酶组成，也包含少量酸性磷酸酶、过氧化物酶、淀粉酶、纤维素酶以及有机结合的钙和一些蛋白酶抑制剂，这些成分具有它们各自的生理活性。这就是许多菠萝蛋白酶的生理活性作用不能用其蛋白水解酶活性来解释得原因。所以，菠萝蛋白酶的药效取决于多个因子，而不是分离出的某一个因子。
菠萝蛋白酶至少含有四种不同的半胱氨酸蛋白酶，在菠萝茎中发现8种主要的蛋白水解活性物质，两种主要的酶被称为F4，F5。另外一种活性最高的蛋白酶称为F9，大约占有总蛋白的2%。在F4，F5酶中，50%的蛋白质是糖基化的，而F9不是糖基化的。F4，F5的最适PH为4.0-4.5，而F9为中性。整个的提取物在4.5-9.8范围内有活性。
菠萝被热带地区的居民用做草药已经有几个世纪的历史，它被用做助消化药，用作净化药剂来改善皮肤的纹理和促进伤口愈合。在商业上菠萝蛋白酶还用于一些化妆品和肉类的嫩化剂和营养补充剂。菠萝蛋白酶有助消化活力，研究表明菠萝蛋白酶有促进伤口愈合，消炎、止泻和抗癌的作用。
菠萝蛋白酶来源于天然植物，不同的来源在酶的生理活性上有差异，即使水解活力相同。菠萝蛋白酶热不稳定，不适当的加工和保存条件会极大的降低酶的活力。因此，必须重视菠萝蛋白酶的加工和储存条件。
二、药理作用
大量的实验和临床研究表明，口服菠萝蛋白酶有广泛的药理活性和临床疗效。从药理作用分析，菠萝蛋白酶的主要药理作用有：
1. 菠萝蛋白酶的助消化活性是基于它能水解蛋白质成寡肽和氨基酸。菠萝蛋白酶是一种半胱氨酸蛋白酶，其活性中心含有半胱氨酸。
2. 菠萝蛋白酶被公认为是一种有效的抗炎药物，但其消炎机理到目前还不能被完全理解。可以部分解释为菠萝蛋白酶将纤维蛋白溶酶原激活，使之变成纤维蛋白溶酶，并且，通过阻止激肽原形成激肽，从而减少激肽的产生，达到消炎的作用。另一种可能是，菠萝蛋白酶能降解循环系统中的抗原-抗体免疫复合物，抑制胞外调节激酶（ERK）-2和p21信号的产生。还有一种可能是通过分解参与T细胞与抗原间相互作用的相关分子，提高自身反应性T细胞活化的阀值。
3. 菠萝蛋白酶公认的免疫调节活性的作用机理可能有：它能提高CD2介导的
细胞激活作用，提高对非抗原依赖性单核细胞的结合，增加外周血单核细胞的α干扰素、肿瘤坏死因子、白介素（IL-1 β）和白介素（IL-6 β）的生成。菠萝蛋白酶的这些作用取决于它的水解活性，或者将表面分子消除，或者将存在于细胞膜中的分子暴露，以此来改变受体-配体相互作用。最近的研究表明，菠萝蛋白酶有阻断T细胞中胞外调节激酶的活性，结果导致T细胞信号传导被阻断。菠萝蛋白酶可以从淋巴细胞中除去T细胞CD44分子，从而影响T细胞活化。实验表明高纯度的菠萝蛋白酶F9能粘附于外周血中的淋巴细胞上到达脐静脉的内皮细胞。菠萝蛋白酶和F9都能减少CD44的表达，但是F9的活性比菠萝蛋白酶高10倍，能抑制大约97%的CD44的表达。而且F9能选择性的降低外周血淋巴细胞的CD44的表达。
4.菠萝蛋白酶能减少肠毒性大肠杆菌引起的腹泻，通过水解断裂小肠的糖蛋白受体而使肠毒性大肠杆菌的受体失活。
5.菠萝蛋白酶的抗癌活性的机理是通过它的水解活性能破坏癌细胞和内皮细胞的粘附分子，并抑制了胞外调节激酶（ERK）-2和p21的信号传导。
菠萝蛋白酶对恶性肿瘤细胞的分化方面有很重要的作用，某些半胱氨酸蛋酶（如钙调节蛋白）参与了细胞凋亡过程。如果菠萝蛋白酶能进入癌细胞，就有可能参与细胞凋亡。菠萝蛋白酶诱导产生细胞因子如干扰素、肿瘤坏死因子等促进肿瘤细胞的死亡。
6.菠萝蛋白酶公认的促创伤愈合活性可能是通过它的抗炎作用实现的。
7.菠萝蛋白酶能抑制血液中血小板凝集，促进纤维蛋白溶酶原转变成纤维蛋白溶酶。
三、菠萝蛋白酶的吸收
菠萝蛋白酶是大分子化合物，口服后能否吸收是大多数人关心的。经过许多科学家的研究表明，菠萝蛋白酶能被动物的胃肠道完整吸收，至于口服后的生物利用度，各研究者提供的数据不一，从5-40%不等。
White等人用I125 标记的酶做动物实验，证明完整的菠萝蛋白酶分子在血液中检测达到40%的吸收。在口服一小时后，血药浓度最高，但是它的水解活性很快失活，可能被血浆中的蛋白酶控制机制及血清中的α巨球蛋白控制。菠萝蛋白酶在较宽的pH值（3-10）范围内有活性，也不会被胃酸失活。菠萝蛋白酶的消炎、免疫调节和抗癌作用需要它被吸收，不能被吸收的菠萝蛋白酶能通过信号转导机制调节某些作用。组织培养的研究表明，菠萝蛋白酶能够进入细胞，并且，经过肠胰循环被吸收。
四、临床应用
1.血小板凝集，纤维蛋白溶解，和消炎活性
菠萝蛋白酶能抑制血小板凝结的报道见于1972年，20个有心脏病或高血小板凝集值的患者口服菠萝蛋白酶，17个患者血小板凝集降低，9个有高血小板凝集值的患者中，有8个恢复正常。体外研究表明，菠萝蛋白酶能以剂量依赖的方式阻止由ADP或肾上腺素以及前列腺素前体刺激引起的血小板凝集。
菠萝蛋白酶在体外和体内都是一种有效的纤维蛋白溶解剂。但是，它的作用对纤维蛋白原溶液比对血清更有效，这可能是因为血清中含有蛋白酶抑制剂。大鼠服用菠萝蛋白酶，发现血清中的纤维蛋白原水平呈剂量依赖性减少。在高浓度的菠萝蛋白酶下，凝血酶原时间（PT）和活化的部分凝血酶原激酶（APTT）时间明显的延长。菠萝蛋白酶的纤维蛋白溶解活力归功于能促进纤维蛋白溶酶原转化为纤维蛋白溶酶，通过降解纤维蛋白限制了凝集过程的扩展。
菠萝蛋白酶直接和间接作用于相关的其他酶系统来起消炎作用，依托度酸和菠萝蛋白酶都能以剂量依赖方式抑制大鼠的发炎疼痛。在对实验诱导的大鼠水肿消炎效果的实验中，菠萝蛋白酶是九种消炎药品中最有效的。强第松和菠萝蛋白酶在消除炎症方面能力相当，在大鼠动物模型中，用菠萝蛋白酶和依莫法宗治疗，可明显的降低发热引起的免疫反应性物质P的释放，降低水肿。
胶原和血小板的表面接触可激活激肽系统，刺激Hageman因子转化为活化的蛋白酶（XIIa因子），引发凝血的级联反应。XIIa因子将血清中的前激肽释放酶转化成激肽释放酶，从而激活激肽系统，接着，通过将因子XI转化成对应的活化形式继续凝集级联反应的固有途径。在自催化循环中，激肽加速了Hageman因子的活化，Hageman因子的活化有效的继续激活激肽系统和凝集级联反应。另外，激肽断裂生成缓激肽，缓激肽是一种提高血管通透性和疼痛的刺激物。凝集级联反应活化到一定程度时，纤维蛋白原转化成纤维蛋白，纤维蛋白在受伤的部位形成保护性的外壳。这种外壳阻止组织间体液流动，促进水肿，阻断血流循环。
为确定菠萝蛋白酶对血浆激肽释放酶系统的作用，检查大鼠在炎症部位的缓激肽的水平和血浆渗出。菠萝蛋白酶（5和7.5mg /kg）引起大鼠炎症部位缓激肽水平剂量依赖性降低，同时血浆中缓激肽前体的水平也降低。血浆渗出也剂量依赖性的降低。服用菠萝蛋白酶后，血浆中缓激肽降解活力提高，尽管在体液中没有改变。单次给大鼠注射菠萝蛋白酶（10mg/kg）后,大鼠血浆中高分子量的激肽原和前激肽释放酶的水平显著减少，在72小时后逐渐恢复。而在这段时间内，低分子量的激肽原水平没有改变。
在菠萝蛋白酶处理的大鼠中也发现因子X和凝血酶原减少，因子X和凝血酶原是通过固有途径和外源途径的级联反应将纤维蛋白原转化成纤维蛋白所必需的。这表明菠萝蛋白酶作用的部分结果是通过破坏血浆的激肽释放酶系统抑制炎症部位缓激肽的生成，同时，通过减少凝集级联反应的中间产物限制纤维蛋白的生成。这些作用导致炎症部位的疼痛和水肿明显减少，同时促进了受伤部位的血液循环。
凝块形成后，血管修复功能开始作用，将纤溶酶原转化成纤溶酶，纤溶酶降解纤维蛋白使之成为小分子物质，被巨噬细胞和单核细胞移走。在大鼠中，菠萝蛋白酶能刺激纤溶酶原转化成纤溶酶，提高纤维蛋白的溶解能力。这样就使静脉停滞最小，促进流动，提高通透性和修复组织的生物连续性。
菠萝蛋白酶的治疗作用也由于它能选择性的调节血栓素和前列腺素的生物合成。两组前列腺素具有相反的作用，最终影响环-3，5-腺苷酸（cAMP）活化，而环-3，5-腺苷酸是一种重要的细胞生长的调节物质。
肾上腺素、胶原、纤维蛋白酶与血小板的结合，激活磷酸脂酶C和磷脂酶A2，从细胞膜的磷脂（卵磷脂和磷脂酰肌醇）释放花生四烯酸。
纤溶酶原被口服的菠萝蛋白酶活化后抑制细胞膜释放花生四烯酸，结果降低了血小板凝集和前列腺素原的调变。可以推测，菠萝蛋白酶的治疗导致内源性的前列腺素PGI2 和 PGE2对血栓烷A2 （thromboxane A2）相对比例提高。
非甾体类的消炎药抑制环氧化酶，环氧化酶是合成前列腺素必需的，结果导致有消炎作用的前列腺素和其前体降低。菠萝蛋白酶可以选择性的降低血栓素，改变血栓素和前列腺环素（PGI2）的比例，而不是阻断对环氧化酶的花生四烯酸级联反应。与NSAIDs作用相似，菠萝蛋白酶能抑制PGE2，但是作用较小。
2.抗肿瘤
根据前面的内容，菠萝蛋白酶能导致肿瘤细胞凋亡，能水解肿瘤和内皮细胞的粘附分子和诱导杀伤肿瘤细胞的细胞因子以及增强免疫反应的作用。癌症病人口服菠萝蛋白酶始见于1972年。12个患有卵巢癌和乳腺癌的患者每天口服600mg菠萝蛋白酶，周期6个月到几年不等。一些病人的癌症肿块消失，转移率降低。另有报道将每天1000mg剂量的菠萝蛋白酶和化疗药物如5-FU和长春碱结合使用，结果肿瘤缩小。
菠萝蛋白酶也以剂量依赖的方式降低了植入老鼠体内的Lewis肺癌细胞的转移。
3.皮肤修复
局部应用菠萝蛋白酶乳膏（脂基中35%菠萝蛋白酶）对于除去烧伤残屑和加速愈合有很好的疗效。菠萝蛋白酶中的一种非水解活性物质有这种作用，这种叫做去痂酶的物质对正常的蛋白质底物和各种氨基葡糖多聚糖没有水解活力。它的活性随着制备工艺不同而有很大的变化。
菠萝蛋白酶对大鼠的实验性烧伤实验获得完美的结果，平均只用1.9天就使烧伤痊愈，而胶原酶需要10.6天才能达到同样的效果。
菠萝蛋白酶能从活体组织界面上分离焦痂，可以推断，菠萝蛋白酶激活胶原酶，胶原酶降解焦痂中失活的胶原蛋白。这样就在活的和死的组织产生了界面。只用很小的摩擦力，用一个压舌板就可以将所有的焦痂移除，留下适合移植的界面。使用菠萝蛋白酶，移植可在事故发生的24小时进行。用菠萝蛋白酶软膏治疗烧伤可最大限度的减少疤痕的生成。
4.增强抗菌素的作用
抗菌素的增强作用是菠萝蛋白酶的主要用处之一。菠萝蛋白酶可以改变器官和组织对不同药物的通透性。能延长服用戊巴比妥的老鼠睡眠时间，提高老鼠的盘尼西林和庆大霉素的脊柱水平浓度。在人体内，菠萝蛋白酶能提高抗菌素的血尿水平，当菠萝蛋白酶与四环素和阿莫西林同时服用时，血液和组织的药物浓度较高的。对18名妇女同时服用80mg 菠萝蛋白酶和四环素或阿莫西林，结果，与对照组相比，两种抗菌素的血清水平浓度在子宫、卵巢导管和卵巢中都有提高。但是对吲哚美辛没有这种效果，消炎药吲哚美辛是一种环氧化物酶抑制剂，这表明菠萝蛋白酶有一种不确定的活性，能够提高抗菌素的吸收和组织分布。双盲法实验表明，口服540mg 菠萝蛋白酶肠溶片后，血清中的四环素水平提高三倍。
将菠萝蛋白酶和抗菌素结合治疗53个有下列病症的病人：肺炎、支气管炎、皮肤葡萄球菌感染、血栓性静脉炎，肾盂肾炎、蜂窝炎、直肠周和直肠脓肿。其中23个病人曾服用抗菌素无效。每天四次服用菠萝蛋白酶，同时单独或组合服用下列抗菌素：青霉素，氯霉素，红霉素和新生霉素，对照组为56个病人单只服用抗菌素。23个以前对抗菌素治疗无效的病人中，有22个病人对结合治疗有明确反应。与单独服用抗菌素相比，抗菌素与菠萝蛋白酶结合使用在所研究的每种疾病中病死率都有明显的降低。
48个急性鼻窦炎患者进行标准治疗，包括抗组胺和止痛剂，如果标明还有抗菌素。其中的23个病人每天4次服用菠萝蛋白酶，而剩下的25个病人接受安慰剂治疗。接受菠萝蛋白酶治疗的病人中有83%鼻粘膜炎症完全消失，而对照组只有52%。78%的服用菠萝蛋白酶的病人呼吸得到改善，而对照组有68%。85%的服用菠萝蛋白酶的病人鼻粘膜炎症完全消失和呼吸困难完全消除。安慰剂组中，对炎症有40%的达到相同效果，53%的呼吸困难消失。
菠萝蛋白酶对抗菌素和其他药物的增强作用是因为菠萝蛋白酶能促进吸收，同时提高患病组织的通透性，使抗菌素能够更多的到达炎症部位。菠萝蛋白酶还能对免疫系统的特异性和非特异性物质提供相似的通路，所以提高了机体对自身抗病机制的利用。
5.粘液溶解特性
局部使用酶，如菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶，能除去过量的宫颈粘液的报道发表于1954年。
菠萝蛋白酶对家兔痰液粘稠度效果的验证在体内和体外进行。在所有实验中，菠萝蛋白酶对家兔痰液粘稠度降低的效果最好，但同时有使痰液量增加的可能。在对124名住院病人进行的临床研究中，这些病人患有慢性支气管炎，肺炎、支气管肺炎和肺脓肿等疾病，接受口服菠萝蛋白酶治疗的病人痰量和脓液明显减少，这一结果有力的支持了菠萝蛋白酶能降低痰液粘度的说法，用菠萝蛋白酶可以比较容易的清理呼吸道。
6.帮助消化的作用
对胰切除手术、胰腺功能不足和其他的肠功能紊乱的患者用菠萝蛋白酶作为消化酶，可以改善病人消化吸收。因为其较宽的PH范围，菠萝蛋白酶在胃和小肠中都有活性，可以发挥消化酶类的作用。在某些消化酶缺失的情况下，菠萝蛋白酶可以作为胃酶和胰蛋白酶的替代物。联合使用牛胆汁、胰酶和菠萝蛋白酶治疗胰酶性脂肪痢病人，可使其粪便中脂肪排泄量减少，体重增加。同时，胃痛、肠胃气胀等相关症状得到改善。菠萝蛋白酶可以促进胃溃疡的愈合，它能促进含硫化合物和氨基葡萄糖的吸收，从而促进胃粘膜的愈合。
7.在手术过程中的应用和治疗肌肉骨骼损伤
菠萝蛋白酶对炎症和软组织损伤有治疗作用。菠萝蛋白酶临床实验是对74名拳击运动员进行的，这些运动员面部有挫伤，眼眶，唇、耳朵，胸部和手臂有血肿。每天四次服用菠萝蛋白酶，坚持服用四天或直到挫伤消失。另外72名拳击运动员服用安慰剂作为对照组。58个服用菠萝蛋白酶的运动员在四天内挫伤消失，其余16人在8-10天完全消失，而对照组只有10人在四天内挫伤消失，其余的在7-14天痊愈。
在大鼠的创伤诱导性水肿实验中研究了菠萝蛋白酶减少水肿的特性，在口服菠萝蛋白酶后，可观察到水肿显著的减少，但是肠胃外的应用只能得到最小的治疗效果。虽然肠道应用的酶被认为在肠道中被降解，口服菠萝蛋白酶后，得到比较好的结果，这一结果支持了菠萝蛋白酶可被肠道吸收而不失去其生物活性的观点。
55个手术前的病人被分成两组，第一组有22个，在手术前48-72小时服用菠萝蛋白酶，每天4 次，在手术后继续服用72小时。另一组有33个病人，在手术当天服用菠萝蛋白酶，第一次服用在手术前一小时。第一组的50%和第二组的42.4%病人在72小时内完全消失疼痛和炎症，在手术后的三天中，服用菠萝蛋白酶的那组只有一个患者疼痛和感染持续了72小时。对应的另一组有五个。在另一实验中，在手术前48-72小时服用菠萝蛋白酶的疼痛完全消失的平均天数与不服用酶的相比，从3.5天减少到1.5天，感染消失的天数从6.9天减少到2.0天。
16个做口腔手术的病人在手术前48-72小时服用菠萝蛋白酶，每天四次。在手术后的24小时内，75%的病人被确定为有微弱或没有炎症，对应的接受安慰剂的对照组只有19%。在手术后的24小时，疼痛消失或轻微的比例为38%，对应的接受安慰剂的对照组只有13%。72小时后，这个比例上升到75%，对应的接受安慰剂的对照组只有38%。
8.在治疗心血管和循环系统疾病中的应用
研究发现菠萝蛋白酶能在体内或体外抑制血小板的凝集，防止心绞痛和暂时性局部心肌缺血的发作，对于预防和治疗血栓形成和血栓性静脉炎非常有用。它可以分解胆固醇块，发挥有效的纤溶活性。动物实验表明，长时间服用菠萝蛋白酶有抗高血压的作用。
对14名患心绞痛的病人每天服用400-1000mg菠萝蛋白酶，结果表明在4-90天内，所有病人的症状消失。在每天服用500-700mg菠萝蛋白酶的病人中也观察到同样的结果。病人在停药一段时间后，心绞痛在不同的时间段重新发作，一般是在承受压力的情况下引发。
也有报道称每天服用120-400mg菠萝蛋白酶同时服用乳清酸镁和钾可以有效降低冠心病的发作。在一项研究中对73名急性血栓性静脉炎患者实验发现将菠萝蛋白酶和止痛药合用可降低所有的炎症症状，包括疼痛、水肿、压痛、皮肤温度和失能。菠萝蛋白酶之所以对这些病症有作用是因为它能分解纤维块，实验表明菠萝蛋白酶在体内和体外能溶解家兔主动脉中的动脉硬化块。而且菠萝蛋白酶能提高血管壁对氧气和营养物质的通透性，提高血液的流动性，这些都有助于治疗上述病症。
五、毒性、副作用和变态反应
菠萝蛋白酶低毒性，几乎无毒。LD50大于10g/kg，狗的毒性实验表明，每天给狗服用菠萝蛋白酶750 mg/kg，6个月没有发现有毒作用，以1.5g/kg/ 天给大鼠服用，没有致癌或致畸作用。对人的临床实验没有发现毒副作用。每天服用菠萝蛋白酶460mg，对人的心率或血压没有影响，但是剂量达到1840mg时，它会增加心跳速度，而且具有剂量依赖性。但是没有发现血压的改变。
菠萝蛋白酶是一种致敏源，吸入酶粉会导致过敏，特别是IgE介导的呼吸道过敏，但口服不会引起过敏，因此要严格防止吸入酶粉末，但也有极少数人对口服菠萝蛋白酶过敏。许多国家用菠萝蛋白酶作为肉的嫩化剂和啤酒澄清剂，有些人在食用菠萝蛋白酶处理过的食物后，产生过敏，可能是由于对酶的过敏。因此，对菠萝及其制品过敏者慎用。
六、禁忌
孕妇和处于哺乳期的妇女不要使用菠萝蛋白酶。
七、剂量和用法
临床研究表明，菠萝蛋白酶的最小有效剂量是160mg/天，大多数情况下，最佳的服用剂量是750-1000mg/天，一般将一日的剂量分成四次服用，如果作为助消化药使用，一般在饭前或饭后服用，但如果作为其他病症的治疗剂使用，最好不要在用餐前后服用，而应该在两餐之间服用。
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