摘  要   本文概括了纳豆激酶的基本性质，论述了溶血栓的作用机制：包括直接溶栓作用；刺激血管内皮细胞产生t-PA；激活体内尿激酶原转变为尿激酶；通过降解和失活纤溶酶原激活剂的抑制剂来调控纤溶作用。此外还介绍了该酶的降血压作用，使用安全性和有效性以及国内外纳豆激酶相关产品的开发状况和市场情况。 
    关键词   纳豆激酶  枯草芽孢杆菌 溶栓作用 
    纳豆激酶是从日本传统食品纳豆中提取出来的一种活性物质。纳豆是普通黄豆经过高温蒸煮，然后进行纳豆芽孢杆菌（Bacillus natto）发酵形成的具有特殊风味的表面布满粘丝的食品，在日本已有上千年的食用历史。纳豆芽孢杆菌最初于1906年分离鉴定出来，后来经过Smith等人的研究，认为其分类地位应该归属于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)[1]。1980年日本须见洋行教授首先发现纳豆中的某种物质能溶解人造血栓，1987年他发表文章介绍了这种新的物质为一种酶[2]，将其命名为纳豆激酶(nattokinase, NK)，并研究了该酶的作用机理。之后纳豆激酶的各种有关性质得到了研究，取得了一定进展。 
    二十世纪九十年代，一些研究人员报道了实验室中分离纯化纳豆激酶的各种方法，以及该酶的溶栓功能。1990年，须见洋行教授报道了纳豆激酶胶囊在溶解狗的人工诱导血栓中很有效[3]。M.Fujita 等利用化学诱导形成血栓的小鼠也证实了纳豆激酶的溶栓效果[4]。该酶在美国也得到了很好的研究，美国自然药物研究中心的Martin Milner等人做了相关的动物和人体实验，也证实了纳豆激酶的相关功能[5]。现在，生物工程和基因技术已经成功的应用到了纳豆激酶的研究当中[6]，纳豆激酶相关基因得到了测序和克隆，并且获得了有效表达。 
1  纳豆激酶的基本性质 
    由于测定方法的不同，所测得的纳豆激酶的分子量由27,300到35,000不等，根据该酶的DNA序列，推测出该酶是一条由275个氨基酸残基组成的肽链，据此计算其理论分子量为27728。该酶氨基端为丙氨酸，等电点为8.6±0.3。在低于45℃时活性相对稳定，60℃以上失活。室温下，在pH4～12范围内稳定；pH7～9范围内酶活性最为稳定；pH6.3～10.8范围内，其活性可持续近40天之久。 
    纳豆激酶的活性不受5mmol/L Cys的影响，但1mmol/L的DEP和5mmol/L的Neguvon则能完全抑制该酶的活性，据此推测其为一种丝氨酸蛋白酶。它的活性受金属离子的影响，Hg2+使它完全失活，Cu2+、Zn2+和Al3+等离子对该酶有抑制作用，而Mg2+和Co2+对它有明显激活作用。添加甘油、丙二醇、海藻酸钠、牛血清蛋白、蛋白胨和明胶等有利于保持酶活性，并能提高酶的热稳定性，特别是明胶。煮沸的小麦提取液或肉汤冷却后与纳豆激酶混合也可明显提高该酶的稳定性。 
2  纳豆激酶的作用及原理 
    在人的血液中存在着一个平衡的纤溶系统，它起着溶解血栓，和凝固血液这两个相反的过程。正常情况下，机体处于健康的平衡状态，体内纤溶系统中的各种物质相互作用，维持血液的正常流动性，在出现失血情况的时候能及时凝结。但是有些时候心血管系统中会形成过多的纤维蛋白，降低了血液的流动性，形成血栓。人体内的血栓常引发脉管栓塞、脑血栓、中风、急性心肌梗塞等严重的心血管疾病，对中老年人身体造成很大危害。 
    纳豆激酶是所调查的大概200种溶栓物中最具潜力的具有溶解纤维蛋白功能的酶[7]。纳豆激酶能有效的防止血栓的形成。对于该酶的作用机理，陈丽娟等总结近年来的研究成果[8]，概括成四种方式：直接溶栓作用；刺激血管内皮细胞产生内源组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)；激活体内尿激酶原转变为尿激酶；通过降解和失活纤溶酶原激活剂的抑制剂来调控纤溶作用。纤溶系统的基本原理为，在纤溶酶原激活剂的作用下，纤溶酶原转变成纤溶酶，纤溶酶将不溶的纤维蛋白降解为可溶性的产物，从而使血栓降解。纳豆激酶作为一种丝氨酸蛋白，本身具有水解纤维蛋白的作用。主要酶切位点在Len-Tyr之间，其次是在Ser-His位点之间。这就是纳豆激酶直接溶血栓的原理。纤溶酶原激活剂分为组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)和尿激酶原的纤溶酶原激活剂(u-PA)，纳豆激酶具有刺激血管内皮细胞产生内源t-PA，以及激活体内尿激酶原转变为尿激酶(u-PA)的作用，t-PA 和u-PA促进纤溶酶原转化成纤溶酶，从而起到促进溶解纤维蛋白的作用。此外，t-PA 和u-PA的作用受到纤溶酶原激活剂的抑制剂(pAI-1)的抑制，但是纳豆激酶可以通过降解和失活pAI-1来起到促进溶解纤维蛋白的作用。 
    在日本，人们发现纳豆不仅具有溶解血栓的功能，而且还作为降血压的作用。1995年日本学者对纳豆激酶的降压功能进行了研究[9]。在小鼠实验中，当喂食25克纳豆提取物后，这些小鼠的收缩压明显降低，平均降幅达到12.7%。类似的实验也在人类高血压患者中进行，实验者连续4天服用相当于200g纳豆的提取物，5个实验者中有4人的收缩压平均从173.8+20.5 mmHg降到154.8+12.6 mmHg，舒张压平均从101.0+11.4 mmHg降低到91.2+6.6 mmHg。收缩压和舒张压分别降低10.9%和9.7%。 
3  纳豆激酶的安全性 
    有关纳豆激酶的研究大都是围绕在它的溶血栓功能上，但是人体的纤溶系统是一种平衡系统，它必须保证失血状态下能及时将血液凝固，而正常状态时必需保证血液的流动性。纳豆激酶是否会扰乱这种系统的平衡呢？这个问题受到过详细的研究与评估。1999年日本生物科学实验室  （Japan Bio Science Laboratory ）做了有关实验[10]，他们用小鼠单剂量喂服纳豆激酶粉末进行了毒性研究。实验用10,000FU（每克酶粉所含的纤维蛋白溶解单位）的纳豆激酶粉末喂食Sprague-Dawley小鼠，一个组分为五只雄鼠和五只雌鼠，以每千克体重2000mg的计量进行喂食，这相当于人体每日推荐用量的700倍。接下来观察十四天，最后结果是没有发现畸变现象，没有发生死亡，喂食的第一天两只雄鼠腹泻，其余的排泄物较稀，之后的几天里未发现异常，体重增加也正常。此外他们还进行了纯度高达20,000FU的纳豆激酶进行了实验，也未发现异常。在实验动物中高剂量的纳豆激酶表现出的这种安全性与其自我调节有很大关系，不会造成像肝素那样的过度溶血现象。实际上日本长达上千年的纳豆食用历史已经在一定程度上证明了纳豆激酶的安全性。 
4 纳豆激酶的有效性 
    在实验条件下，纳豆激酶是直接作用于血栓的，在这些实验当中，该酶表现出了良好的溶栓作用，但是在人体条件下，纳豆激酶是否会因为人体的代谢作用，或者各种屏蔽作用，以及其他各种条件——温度，pH值等的不同，影响到它的溶栓效果呢。Fujita M及Hong K等人研究了纳豆激酶穿过小鼠肠壁的转运过程[11]。实验中小鼠按照每千克体重80mg纳豆激酶的用量进行口服，结果显示血液中的纤维蛋白出现降解现象，这说明纳豆激酶以某种方式透过肠壁，血管壁等进入了血液。为此他们进行了进一步研究，在小鼠口服了纳豆激酶之后定时抽取血样，用SDS-PAGE（十二烷基硫酸纳聚丙烯纤胺凝胶电泳）和Western印记分析法分析了血清中的有关蛋白，他们发现与血清中的纤维蛋白降解的同时，能够检测到纳豆激酶的存在。但是从纳豆激酶的分子量来看，通常认为该酶太大，口服很难通过消化道吸收。一些肠道吸收实验表明，分子量超过33,000物质的吸收是通过肠壁小孔的扩张实现的[12-17]。 
5 纳豆激酶的商业化现状 
    以纳豆激酶为主要有效成分的产品在美国，日本等市场已经开发成功。这些产品主要是以食品增补剂(dietary supplement)或食品配料(dietary ingredient)的形式在市场上销售。大部分产品为复合物，都添加有其他的物质，比如豆油，大豆卵磷脂，甘油脂肪酸脂，蜂蜡等。另外的一种比较典型的复合方式为纳豆激酶，淀粉酶，蛋白酶，菠萝蛋白酶，葡糖淀粉酶，纤维素酶，脂肪酶，矿物质等。每粒胶囊的纳豆激酶含量700到800FU。它们一般制成干粉的形式，无味，有效pH值在2.75到8之间，最适pH值在3.75到7.75之间。有效温度最高达到60℃，最适温度50℃。在正确的保藏方式下，如低温干燥，密封的容器中，酶的活性能保持较长时间，最长可达到24个月。市场售价范围是90粒胶囊40到60美元。 
    日本某株式会社较早开发出了纳豆激酶胶囊，其产品已经出口到了美国，韩国和台湾等地。在我国一些公司正在开发类似的纳豆激酶产品，相信这些产品的上市将带来较好的经济效益和社会效益。