Використання ферментних препаратів в медицині

Основними напрямами дослідження медичної ензимології є ензимопатологія, ензимодіагностика і ензимотерапія.

Ензимопатологія є фундаментальною частиною медичної ензимології і вивчає молекулярні основи розвитку патологічного процесу, що базуються на порушенні механізму регуляції активності та чи синтезу окремих ферментів.

Відомо багато захворювань, пов’язаних з порушенням діяльності печінки та нирок як органів, що забезпечують виведення токсичних речовин з організму. Досить часто проблема пов’язана з відсутністю або дефектами в структурі одного ферменту. Прикладом цього є хвороба Фелінга – фенілкетонурія, що розвивається внаслідок вродженої недостатності фенілаланінгідроксилази, яка перетворює фенілаланін у тирозин.

Відсутність або нестача у печінці уреази, що розщеплює сечовину до аміаку, приводить до накопичення цього токсину і навіть коми. Практично єдиною можливістю врятувати людину є гемодіаліз. Використання вільного ферменту уреази неможливе через швидку його інактивацію в організмі. Тому вирішенням проблеми стало використання мікрокапсульованих ферментів.

Ензимодіагностика вивчає зміни активності ферментів у зв’язку з патологічними станами та можливість використання цих змін для діагностики захворювань. Наприклад: серцева недостатність – для діагностики вивчають активність трансаміназ (аспартатамінотрансферази і аланін амінотрансферази). У випадку інфаркту міокарда активність цих ферментів різко підвищується в10-100 разів.

Ензимотерапія – це використання ферментних препаратів для лікування різних захворювань.

Травні ферменти – одна з найчастіше використовуваних в гастроентерології груп препаратів. Вони активно застосовуються в гастроентерологічних клініках, ці препарати, як безрецептурні, населення звично купляє в аптеках. Ферментні препарати широко використовуються при різних розладах травлення, які можуть виникати при захворюваннях будь-якого відділу шлунково-кишкового тракту.

Порушення перетравлювання та всмоктування може мати зв'язок не тільки із зменшенням вироблення різноманітних травних, і зокрема панкреатичних, ферментів, а й із їхньою інактивацією, зменшенням їхньої концентрації у порожнині кишки, швидким транзитом кишкового вмісту, порушенням змішування ферментів із хімусом. Крім того, відомо, що секреція панкреатичних ферментів може залежати від вироблення панкреозиміну і секретину.

Первинна панкреатична недостатність зумовлена захворюваннями безпосередньо самої підшлункової залози (уроджена гіпоплазія, муковісцидоз, хронічний панкреатит). ЇЇ виникненню може також сприяти деструкція ацинарних клітин, обструкція панкреатичних протоків, порушення надходження панкреатичного соку до дванадцятипалої кишки, зниження секреції бікарбонатів епітелієм підшлункової залози. У разі вторинної панкреатичної недостатності підшлункова залоза здебільшого виробляє достатню кількість ферментів, але дія їх не реалізується внаслідок наявності гострих чи хронічних гастроентерологічних захворювань, порушення мікробіоценозу кишечнику, харчової алергії тощо.

Ферментні препарати більш ефективні в разі зниження секреції ензимів чи порушення реалізації їхньої дії у порожнині кишківнику. За вторинної панкреатичної недостатності особливий акцент терапії має бути зроблений на усунення причини зниження секреції ферментів, після чого потрібно застосувати ферментні препарати із замісною метою.

Серед багатьох ферментних медикаментозних засобів, які нині є на фармацевтичних ринках України та Російської Федерації, можна виділити:

1. Однокомпонентні препарати панкреатину («Панкреатин», «Мезим форте», «Креон», «Панцитрат», «Лікреаза», «Трифермент»).

2. Багатокомпонентні препарати панкреатину:

• комбінація із компонентами жовчі, геміцелюлазою («Фестал», «Дигестал», «Ензистал»);

• комбінація із диметиконом («Панкреофлет»);

• комбінація із пепсином, амінокислотами, соляною та холевою кислотами («Панзинорм форте»);

• комбінація із рослинними або фунгальними ферментами («Панкреаль Кіршнера», «Комбіцим»);

• комбінація із рослинними ферментами, трипсином, хімотрипсином, рутином («Меркензим», «Вобензим», «Мульсаль»).

3. Препарати на основі рослинних або фунгальних ферментів («Ензимтал», «Пепфіз», «Ораза», «Солізим», «Сомілаза», «Поленаза»).

4. Препарати на основі лактази («Лактраза», «Тилактаза»).

5. Препарати на основі сахарази («Сукраїд»).

6. Екстракти слизової оболонки шлунка (абомін, ацидинпепсин, пепсидил).

Велике значення має також лікарська форма препарату:

• мікросфери із кислотостійкою та ентеросолюбільною оболонками («Креон», «Лікреаза», «Пангрол», «Панцитрат», «Проліпаза», «Вобензим»);

• мікротаблетки двошарові («Панкреаль Кіршнера», «Пангрол»);

• таблетки з кислотостійкою та ентеросолюбільною оболонками («Солізим», «Сомілаза», «Панзинормфорте», «Мезим форте», «Фестал»);

• нетаблетовані форми («Пепфіз», «Пепзим»).

Фізіологічно зумовленою є наявність двошарової оболонки: перше кислотостійке покриття розчиняється у порожнині шлунка, завдяки цьому мікросфери добре перемішуються з хімусом. Ентеросолюбільна оболонка розчиняється тільки у порожнині дванадцятипалої кишки (рН 5,5-6,0) із вивільненням ферментів. Таблетки та драже із кислотостійким покриттям потрапляють до дванадцятипалої кишки після хімусу, що знижує ефективність дії препаратів.

Перспективним напрямком у збереженні ферментативної активності в агресивних умовах шлунку є використання альтернативної фармацевтичної сировини. Ферменти мікроміцетного, бактеріального, рослинного походження не мають такої вибагливості відносно умов ферментації. Вони зберігають високу гідролітичну активність у широкому діапазоні рН (від 3,0 до 9,0), не потребують активації жовчю.

Грибне походження має ферментний препарат Солізим виробництва ВАТ “Вітаміни” (м. Умань, Україна). Препарат випускається в таблетках, які мають кислотостійку оболонку. Зважаючи на високий вміст ліпази (20 000 ЛО в 1 таблетці), препарат може використовуватись для замісної терапії при захворюваннях, для яких характерна ферментативна недостатність травлення.

Прикладом найбільш успішного використання ферментів в якості лікарських препаратів є лікування ними деяких типів злоякісних хвороб, в тому числі гострого лімфоїдного лейкозу аспарагіназою.

При цьому захворюванні пухлинні клітини нездатні синтезувати аспарагін і шляхом підтримання низького рівня цієї амінокислоти в організмі можна пригнічувати їхній ріст, не спричинюючи побічної дії на нормальні клітини. В онкологічній практиці знайшли практичне застосування препарати нативних L-аспарагіназ із Е.сoli (АSР, Elspare), Erwinia (ERW, Erwinase) і імобілізованого на полиетиленгліколі ферменту з E.coli (РЕG, Oncaspar). Найбільш широко й успішно L-аспарагіназа застосовується для лікування гострих лімфобластних лейкозів, лімфо- і ретикулосарком, що пояснюється специфічністю порушень обмінних процесів у клітинах цих форм пухлин. У ряді випадків відзначається позитивний ефект при використанні ферменту для лікування хвороби Ходжкіна, хронічної лімфоцитарної лейкемії й меланосаркоми. У загальному плані сучасні схеми використання L-аспарагінази при лікуванні гострого лімфобластного лейкозу дорослих і дітей у комбінованій хіміотерапії включають кілька етапів: індукцію, консолідацію й підтримуюче лікування. Схеми лікування препаратами L-аспарагінази хворих на різні форми лейкозів докладно розроблені. Як правило, аспарагіназа вводиться внутрівенно або внутрім’язово протягом 28 днів у щоденній дозі від 200 до 1000 МЕ/кг. У випадку повної ремісії проводиться підтримуюча терапія, можливо додаткове введення ферменту протягом ще 14 днів. Загальна доза на курс лікування становить 300000 – 400000 МЕ. До побічних явищ, що спостерігаються у разі лікування ферментом, належать алергійні реакції, токсична дія на печінку, депресивні стани, зниження рівня фібриногену і факторів згортання крові. Розвиток гіперчутливості до L-аспарагінази, що проявляється в діапазоні від слабких алергічних реакцій до анафілактичного шоку, є основним фактором, що лімітує лікування препаратами L-аспарагіназ. Тому становить інтерес картування антигенних детермінант L-аспарагіназ і одержання модифікованих рекомбінантних форм ферменту зі зниженої антигенністю. Перший крок у цьому напрямку був зроблений Мооla еt аl, які виділили мутантні форми L-аспарагінази E.carotovora (заміна Рго285 на Тhr285), антигенність яких була в 8 разів нижче у порівнянні з таким же нативним ферментом. Описані в цій роботі способи успішної модифікації ферменту вказують на принципову можливість створення ліків на основі L-аспарагіназ зі зниженою імуногенністю.

Важливе значення для медицини має також отримання фібрінолітичних ферментів. Їх застосовують при інфарктах, спричинених закупоркою кровоносного русла тромбом. В нормі процеси утворення і розчинення фібрину, з якого, в основному, і складається тромб, в крові і тканинах тонко збалансовані. Процес фібринолізу включає перетворення плазміногена в протеолітичний фермент плазмін, який діє на фібрин.

Активатор

Плазміноген Плазмін

 

Фібріноген Фібрін

 

Процес розпаду

В зв’язку з цим лікування включає прийом активатора плазміногена, в якості якого часто використовують стрептокіназу, що продукується b-гемолітичними стрептококами.

На світовому ринку медикаментів лідують препарати стрептокінази з мікробної сировини: кабіказа (“Kabi Vitrum”), стрептаза (“Hoechst”), стрептокіназа (“Smith Kline”). Фірма “Phillips Petrolium” (США) запатентувала метод експресії стрептокінази в S. cerevisiae. Білок, що експресується в дріжджах, ідентичний стрептокіназі із стрептококів. Метод рекомбінантних ДНК дозволив значно підвищити вихід цільового продукту.

Крім нативних препаратів стрептокінази використовують також препарат стрептодеказа, що є імобілізованим на водорозчинній полісахаридній матриці ферментом. Однократне введення середньої терапевтичної дози цього препарату забезпечує підвищення фібрінолітичної активності крові протягом 48 – 72 год.

Можуть ферменти бути використані також як антимікробні засоби. Препарат Лідаза, що випускається фірмами „Біофарма” (Київ) та „Біолек” (Харків), містить фермент – гіалуронідазу – протеолітичний фермент, який каталізує розклад гіалуронової кислоти (основної формоутворюючої субстанції з’єднувальних тканин) до глюкозаміну і глюкуронової кислоти, в результаті чого знижується в’язкість гіалуронової кислоти і збільшується проникність з’єднувальної тканини.

Використовується для лікування післяопераційних, післяопікових рубців, гематом, травматичних пошкоджень периферійних нервів. Призначають також для прискорення всмоктування лікарських засобів, що вводяться підшкірно чи внутрішньом’язово.

ДНКази. Найбільш частим летальним спадковим захворюванням серед європеоїдів є муковісцидоз. Пацієнти з муковісцидозом часто страждають на інфекційні захворювання, що уражують легені. Бактерії і продукти їх лізису спричиняють накопичення в легенях в’язкого слизу, що утруднює дихання. Одним з компонентів слизу є високомолекулярна ДНК. Вчені з біотехнологічної компанії Genentech (США) виділили і експресували ген ДНКази – ферменту, що розщеплює високомолекулярну ДНК на більш короткі фрагменти. Очищений фермент вводять у складі аерозолю в легені хворих на муковісцидоз, він розщеплює ДНК, в’язкість слизу знижується, що полегшує дихання. Хоча такі заходи не приводять до одужання хворих від муковісцидозу, але значно покращують їх стан.

 

Питання для самоконтролю:

1. Назвіть галузі народного господарства, де використовують ферментні препарати.

2. Виробництво яких харчових продуктів потребує використання ферментів?

3. Дайте визначення понять “ензимодіагностика” і “ензимотерапія”.

4. Наведіть приклади препаратів, що використовуються в гастроентерології.

5. Який фермент може бути використано для лікування онкологічних захворювань? Що є підгрунттям для його застосування?

6. З якою метою використовують препарат стрептокінази в медицині?

7. Для корекції яких станів використовується фермент гіалуронідаза?

8. Які ферментні препарати можуть використовуватися як антибактеріальні засоби?