thumb|right|250px|Prerezan sadež ananasa Bromelain je surov ekstrakt iz ananasa in vsebuje vrsto različnih proteinaz. Ima vrsto različnih učinkov, predvsem pa antiedemično, antiinflamatorno, antitrombotično in fibrinolitično aktivnost.
Aktivne substance v bromelainu še niso v celoti raziskane, vendar se je bromelain zaradi učinkovitega zdravljena po peroralni uporabi in maloštevilnih nezaželenih učinkih uveljavil med pacienti kot fitoterapevtsko zdravilo. Pripisujejo mu širok spekter terapevtske uporabe in se ga uporablja za reverzibilno inhibicijo agregacije trombocitov, zdravljenje angine pectoris, bronhitisa, sinuzitisa, postoperacijskih travm, tromboplebitisa prav tako pa povzroča povečano absorbcijo antibiotikov ob hkratnem jemanju. Farmakološke lasnoste bromelaina so delno posledica protelitičnega delovanja, prisoten pa je vpliv neproteinskih faktorjev.
Nedavne študije so preučevale protitumorno delovanje bromelaina. Deluje kot imunomodulator, tako da izboljša imunotoksičnost monocitov v boju s tumornimi celicami in s spodbujevanjem proizvodnje različnih citokinov (tumor nekrotični faktor a, interlevkini 1b, 6, 8)
Proteolitični encimi bromelaina
Bromelain spada v skupino proteolitičnih encimov, ki se uporabljajo v zdravilih za peroralno sistemsko zdravljenje inflamatornih, malignih bolezni in težav povezanih s strjevanjem krvi. Poleg bromelaina in papaina spadata v to skupino tudi tripsin in kimotripsin. Ti encimi imajo širok spekter terapevtskega delovanja. In vitro in vivo študije so potrdile antiedemično, antiinflamatorno, antitrombotično in fibrinolitično delovanje. Prav tako nadzorujejo adhezijo molekul na krvne in endotelijske celice in nadzirajo ter aktivirajo različne imunske celice in citokine.
Biokemija
Bromelain je surov, vodni ekstrakt iz stebla in nerazvitih plodov ananasa. Predstavlja mešanico različnih tiol-endopeptidaz, fosfataz, glukozidaz, peroksidaz, celulaz, glikoproteinaz in karbohidraz. Vsebuje tudi različne proteinske inhibitorje. Bromelain, ki se pridobiva iz stebla se razlikuje od tistega, ki je pridobljen iz plodov.
Danes se ga pridoba iz ohlajenega anasovega soka s centrifugiranjem, ultrafiltracijo in liofilizacijo. Produkt, ki ga dobimo z uporabo tehnoloških procesov, je rumen prah, bogat z encimi. V vodnih raztopinah se bromelain hitro uniči, to prepreči dodatek seruma z a2 mikroglobulini. Z uporabo visoko ločljivostne tekočinske kromatografije in ostalimi biokemičnimi metodami lahko izoliramo in ločimo bazične in kisle tiol- proteinaze iz bromelaina. Večina teh spada v skupino glikoziliranih encimov iz družine papainov z različno proteolitično aktivnostjo, molekulsko maso med 20 in 31 kDa(kilodaltonov) in izoelektrično točko med 4,8 in 10. Med bazičnimi proteinazami ananain izkazuje najvišjo specifično proteinazno aktivnost. Encimska aktivnost encimov obsega širok pH spekter delovanja, optimalno območje encima je med 5,5 - 8.
Encimi bromelaina reagirajo s širokom spektrom molekul in kemijskih skupin, od sintetičnih nizkomolekularnih amidov in dipeptidov do substratov z veliko molekulsko maso, npr. fibrin, albumin, kazein, angiotenzin II, bradikinin. Veliko tendenco imajo tudi do cepljenja vezi na mestu kjer se nahajajo aminokisline glicin, alanin in leucin. Proteazna aktivnost bromelaina ima največ zaslug za antiinflamatorno delovanje in inhibicijo agregacije trombocitov, protitumorni učinek ki ga pripisujejo bromelainu, pa je bolj povezan z njegovimi neproteinskimi komponentami.
+Cisteinske proteinaze v ananasu Ime encima Molekulska masa (Dalton) Izoelektrična točka Glikozilacija Steblo ananasa stebelni bromelain 23,800 > 10 glikoziliran ananain 23,464 > 10 neglikoziliran comosain(več encimov) 24,509/23,569 > 10 glikoziliran Plod ananasa plodovni bromelain 23,000 4,6 neglikoliziran
Farmakodinamika
Glavne lastnosti in delovanje bromelaina so bile ugotovljene na osnovi različnih in vitro kliničnih študijah in študijah na živalih (predvsem glodalcih).
Bromelain preprečuje nastajanje in zmanjšuje obstoječe edeme zmanjšuje krvni nivo fibrinogena spodbuja fibrinolizo aktivira plazmin podaljušuje protrombinski in delno tromboplastinski(ob jemanju večjih doz bromelaina) čas preprečuje agregacijo krvnih trombocitov preprečuje adhezijo trombocitov na endotelijske celice krvnih žil zmanjšuje krvno koncentracijo plazemskih kininov zmanjšuje nivo prostaglandina E2 in tromboxana A2 v eksudatu med akutnim vnetjem deluje kot antiinflamatorna učinkovina spodbuja izločanje interlevkinov (1,6,7) in tumor nektrotičnega faktorja iz krvnih monocitov in granulocitov spodbuja oksidativno lizo in citotoksičnost granulocitov proti tumornim celicam povečuje permeabilnost tkiva za aplikacijo antibiotikov preprečuje metastaze pri miših, ki se uporabljajo v predkliničnih študijah
Določeni učinki so posledica zmožnosti bromelaina, da spremeni in uravnava površino celičnih struktur s cepitvijo določenih površinskih peptidov. Z modifikacijo adhezijskih molekul lahko prepreči tumornim celicam, da bi se namnožile in združile v večji agregat, ki bi bil potencialno nevaren. Antiedemični in fibrinolitični učinek temelji na dejstvu, da sestavine bromelaina raztapljajo komponente celične membrane, prav tako pa vplivajo na hemostatične procese.
Antiedemičen učinek
Različne raziskave na živalskih modelih so potrdile, da bromelain zmanjšuje edeme, kot tudi preprečuje njihovo nastajanje. V študiji kjer so primerajali antiedemičen učinek različnih učinkovin (indometacin, acetilsalicilna kislina, aescin, oksifenbutazon...) in bromelaina, so ugotovili, da ima slednji najmočneje izraženo delovanje. To je bilo izraženo tako pri peroralni kot tudi intraperitonealni aplikaciji. Bromelain povečuje tkivno permeabilnost s fibrinolizo in spodbuja reabsorbcijo edemske tekočine v krvni obtok. Ob peroralni aplikaciji bromelaina pride po 12 urah do bistvenega zmanjšanja edema, medtem ko je pri intravenozni aplikaciji to zmanjšanje največje v prvih urah.
Spodbujevanje absorbcije
Bromelain povečuje permeabilnost tkiv za peniciline in tetracikline, ki jih apliciramo peroralno. Posledično se poveča absorbcija in difuzija po subkutani ali intramuskularni aplikaciji antibiotikov. S tem dosežemo višje serumske in tkivne koncentracije, nezaželeni učinki pa so manjši. Pri bolnikih, ki so imeli težje zdravstvene težave (pljučnica, bronhitis, infekcijo s stafilokoki, tromboplebitis itd...) se je izkazala kombinirana terapija antibiotikov z bromelainom za bolj uspešno kot terapija s samim antibiotikom.
Vpliv na strjevanje krvi in fibrinolizo
Študije, ki so preučevale antiedemičen učinek bromelaina predpostavljajo, da so za to odgovorni hemostatični procesi, npr. podaljšanje protrombinskega časa, delno tromboplastinskega časa in zmanjšanje krvne koncetracije fibrinogena.
Vpliv na agregacijo trombocitov
Oralna apliakcija bromelaina pri zdravih ljudeh v izvedeni študiji je povzročila zmanjšanje ADP- inducirane agregacije trombocitov. Inkubacija trombocitov z bromelainom prepreči agregacijo le teh.
Protitumorno delovanje bromelaina
Bromelain inhibira proliferacijo različnih tumorskih celic in vitro. Inhibitorni efekt ni povezan s proteolitično, peroksidazno ali inhibitorno agregacijsko aktivnostjo bromelaina. Ugotovljeno je bilo , da je protitumorni učinek pogojen s koncentracijo bromelaina in najbrž tudi z indukcijo diferenciacije levkemičnih celic, ki jo povzroča in vitro. Posledica same diferenciacije je apoptoza tumornih celic. Na tem principu deluje veliko citostatikov
Antitrombotično in antimetastatično delovanje bromelaina
Bolniki z malignimi obolenji ali okultnim rakom imajo povečano tveganje za razvoj tromboz, prav tako je povečan pojav tromboze pri bolnikih z visceralnim rakom. Tumorne celice ob stiku s trombociti sprostijo različne faktorje (PDGF, TGF-b, trombin, trombospondin, prostaglandine, katepsin...), ki spodbudijo agregacijo trombocitov. prav tako lahko poškudujejo vaskularne stene in sprožijo zastoje, ki posledično povzročijo koagulacijo. Trombociti lahko tvorijo agregate s tumornimi celicami, ki se adhezirajo na endotelij in stimulirajo procese metastaze.
Bromelain deluje kot antikoagulant in potencialno kot antimetastatik. 1. V eni izmed opravljenih prekliničnih študij je bromelain, ki so ga dajali mišim, predhodno okuženim s tumornimi celicami, zmanjšal sprejem le teh za 77 do 98 %, vzrok za to pa je zgolj v sami koncentraciji bromelaina, ne pa v njegovem proteolitičnem ali peroksidaznem učinku.
2.V in vitro študiji so mišje melanoma celice inkubirali v bromelainu, posledično pa se je zmanjšala masa prej nastalega pljučnega metastatičnega tumorja za trikrat. Kljub tej ugotovitvi, bromelain ne prispeva k povečanju končnih možnosti za preživetje in ozdravitvi.
Metastazirane tumorne celice, ki prehajajo skozi žile, nosijo CD 44 adhezijske molekule na svoji površini, s katerimi se adhezirajo na endotelijske celice s hialuronskim ligandom. Bromelain cepi CD 44 molekule na podlagi svojega proteolitičnega efekta in tako inhibira enega od prvih korakov pri razvoju metastaz. Metastazirane tumorne celice nosijo receptor (uPAR) za urokinazni aktivator plazminogena(uPa), ki proizvaja plazmin iz plazminogena.
Plazmin razgrajuje ekstracelularni matriks, ki je sestavljen iz kolagena tipa 4, laminina in fibronektina. Tumorne celice izločajo tudi metaloproteinaze, ki jim olajšajo prehod skozi ekstracelularni matriks. Bromelain zmanjšuje uPAR ekspresijo in uPa aktivnost ter posledično inhibira invazivni korak metastaze.
Nedavne študije so raziskovale interakcije med tumornimi celicami in trombociti v detajlih, potekajo pa na več nivojih: intravazalna distribucija, adhezija na endotelijske celice , invazija in ekstravazacija. Trombociti se vežejo direktno na tumorne celice, ob sproščanju različnih faktorjev kot npr. trombocitni faktor 4, trombospondin, trombin in gelatinaza A, ki olajšajo trombotično formacijo.
TGF-b faktor, ki ga proizvajajo tumorne celice in trombociti, igra pomembno vlogo. Inducira sintezo ekstracelularno matričnih proteinov in stimulira aktivnost uPa in angiogeneze. Neravnovesje v krvnem obtoku lahko pripelje do formacije strdkov, zaradi agregacije trombocitov in tumornih celic. Bromelain ima sposobnost inhibiranja trombocitne agregacije in vitro kot tudi in vivo kot tudi inhibicije invazije tumornih celic.
Funkcija bromelaina pri adheziji na celično površino
V eni izmed študij so ugotovili, da bromelain pri zdravljenju T limfocitov odstranjuje površinske celične molekule in s tem izboljša CD-2 uravnavano T celično stimulacijo. Adhezijska molekula CD 44 je vzbudila veliko zanimanje za raziskave, ko so ugotovili, da deluje kot marker za celice v obtoku, še posebno metastazirajoče tumorne celice. Bromelain zmanjšuje CD 44 ekspresijo pri Molt 4/8 levkemiji in pri SK-Mel 28 melanoma celicah, še posebej je za ta efekt odgovorna frakcija bromelina F9, z visoko proteolitično aktivnostjo. V primerjavi s kimotripsinom, tripsinom ali papainom je bromelain pri zmanjševanju CD 44 ekspresije bolj učinkovit. Zdravljenje človeških limfocitov z bromelainom F9 zmanjša ekspresijo CD 44 molekul, na molekule CD 11a pa nima vpliva, zmanjša pa se adhezija na endotelijske žile. Kljub vsem študija zaenkrat obstaja vprašanja ali je modulacija CD 44 molekul predpogoj za antimetastatično delovanje bromelaina.
V izpeljani študiji so peroralno dajali 3000 FIP enot bromelaina dnevno (10 dni), kar je povzročilo zmanjšanje CD 44 ekspresije na limfocitih sesalca s tumorjem. Eskpresija na CD 11a in CD 62L pa je bila malo zvišana, CD 16 molekule so ostale nespremenjene.
Bromelain modulira funkcijo imunskih celic