Inflammation Optimalizing and Immunonormalizing Effects of Combinations of Proteolytic Enzymes Karel Nouza, Martin Nouza Centrum klinické imunologie, Praha
SOUHRN Léčba kombinací proteolytických enzymů – systémová enzymoterapie (SET) – projevuje při orální aplikaci řadu příznivých účinků na fyziologické i patologické procesy v lidském organismu. K nejvýznamnějším patří podpora obranného zánětu a omezování zánětu opakovaného a chronického. Na slabou a oslabenou imunitu působí SET podnětně, na nadměrnou a patologickou (imunokomplexové a autoimunitní procesy) tlumivě. Novější zkušenosti ukazují, že SET může být hlavně pro svůj protizánětlivý efekt s prospěchem využívána i u atopických jedinců. Klíčová slova: proteolytické enzymy, systémová enzymoterapie, nedostatečný, opakovaný a chronický zánět, nedostatečnost imunity, imunopatologické procesy
SUMMARY Treatment with combination of proteolytic enzymes - the oral enzyme therapy (OET) - reveals a series of favourable effects on physiologic as well as pathologic processes in the human organism. The most important pharmacologic effects involve the support of a physiologic and the depression of a recurrent or chronic inflammation, similarly as the support of an insufficient immunity and the depression of immunopathologic (immunocomplex and autoimmune) processes. Recent experience indicate, that OET may be (especially for its antiinflammatory activity) with advantage utilized even in atopic individuals. Key words: proteolytic enzymes, systemic enzyme therapy, insufficient, recurrent and chronic inflammation, immunodeficiency, immunopathologic procesess Tradiční léčba proteolytickými enzymy (proteázami) přestoupila i do moderní medicíny. Příkladem je
místní léčba torpidních vředů a ran, náhrada nedostatečné sekrece trávicích enzymů a rozpouštění koronárních trombóz a embolií do životně důležitých orgánů. Zvláštní postavení zaujímá systémová enzymoterapie, spočívající v perorálním (resp. rektálním) podávání kombinace rostlinných a živočišných proteáz s cílem zajistit vstřebání množství schopného zajistit v organismu systémové léčebné účinky. Rozsáhlé příznivé empirické zkušenosti s léčbou proteázami v posledním půlstoletí byly donedávna zpochybňovány odkazem na dogma o „nevstřebatelnosti“ bílkovinných (enzymových) makromolekul. Usilovnými studiemi u pokusných zvířat i dobrovolníků opírajícími se o imunologické, enzymatické, morfologické, biochemické a radiochemické metody a analýzy biologické dostupnosti (bioavailability) se tradiční dogma podařilo vyvrátit. Dnes je prokázáno, že při zajištění ochrany enzymů před žaludečním obsahem (obalem rozpouštějícím se až v neutrálním a alkalickém střevním prostředí) a aplikaci na lačno s velkým množstvím tekutiny dochází k resorpci zhruba 1-10% podaných enzymů v makromolekulové formě a plné funkční účinnosti. Při resorpci se uplatňuje několik cest, nejdůležitější je zřejmě cesta přes slizniční „M“ buňky sdružené s lymfoidní střevní tkání (14, 1). Proteázy, které přestoupily ze střeva do krve a mízy, setrvávají ve volném stavu jen krátkou dobu, ale přesto uskutečňují významné příznivé efekty. Potencují totiž významný regulační mechanismus organismu – proteolytickou aktivitu krve (PAK) a tkání. V průběhu systémové enzymoterapie se hodnoty PAK signifikantně zvyšují (5). PAK kolísá v průběhu dne (nejnižší hodnoty lze prokázat ráno) a mění se s věkem (v průběhu stárnutí se zřetelně snižuje, což je dáváno do souvislosti s řadou nepříznivých projevů stáří). Nové studie ukazují, že PAK udržuje stálé složení plazmatických proteinů a aktivuje odštěpením peptidových „pojistek“ z prekurzorů řadu významných bílkovin včetně složek nespecifické a specifické imunity, komplementového, koagulačního a kininového systému. Výsledkem je přiměřená imunitní obrana, trombolýza a fibrinolýza, zajištění fyziologické koncentrace lipidů a cholesterolu, rovnováhy cytokinů a receptorů pro ně i přiměřeného stupně exprese mnoha adhezních molekul. Další studie prokázaly výrazný normalizační vliv proteáz na reologické vlastnosti krve (snížení plazminogenu a agregace trombocytů, zvýšení flexibility erytrocytů (19)). Významné je i štěpení faktorů zánětu a složek imunopatologických procesů, nadměrně zmnožených adhezních molekul a cytokinových polymerů. Neškodnost vstřebaných proteolytických enzymů obsažených v léčebných preparátech (podobně jako vstřebaných vlastních trávících enzymů) je zajištěna tím, že působí především na poškozené bílkoviny a malé peptidy (je tomu tak v trávícím traktu, kde je většina bílkovin denaturována nízkým pH a trávící aktivitou žaludku, i v oblasti zánětu a traumatu). Většina bílkovin v krvi, na buňkách a ve zdravých tkáních je neporušená, a proto proti působení proteáz odolná. Enzymy, které přestoupily střevní stěnu, nezůstávají v oběhu ve volném stavu delší dobu. V krvi je totiž přítomna řada bílkovin s vysokou vazebnou aktivitou, označovaných jako antiproteázy nebo inhibitory (správněji vazebné proteiny) proteáz. Příkladem je „specifický“ alfa1proteázový inhibitor (dříve alfa1 antitrypsin) a „obecný“ alfa2 makroglobulin. Ve vzniklých komplexech antiP - P jsou imunogenní determinanty proteáz „ukryty“ před rozpoznáním imunitním systémem a nedochází k jejich autodigesci ani k degradaci jinými krevními a tkáňovými proteázami. K dlouhodobé účinnosti enzymoterapie zřejmě přispívá i mechanismus perorálního navozování tolerance. Další významnou vlastností komplexů je transport enzymů do ložisek zánětu a poranění: jejich vstup usnadňuje hyperémie a vazodilatace i místní antiproteázy, které volné krevní proteázy vychytávají. Z farmakologických účinků systémové enzymoterapie je významné protiedémové, trombolytické, fibrinolytické a analgetické působení. Těžiště efektů ovšem spočívá v působení optimalizujícím zánět a v imunonormalizačním působení (příznivém ovlivňování poruch imunity a imunopatologických procesů (20, 11)). Zánět optimalizující působení trypsinu, chymotrypsinu, papainu a bromelainu i kombinovaných enzymových preparátů Wobenzymu a Phlogenzymu bylo prokázáno a analyzováno v řadě experimentálních modelů a akutních i chronických klinických zánětů. U lidí jsou k dispozici příznivé výsledky kontrolovaných studií při sinusitidách, stomatitidách, zánětech průdušek, žil a tepen, při urologických, gynekologických a andrologických opakovaných a chronických zánětech. Enzymy se používají buď samotné (u virových procesů) nebo – při bakteriálních infekcích – spolu s antibiotiky. Ukázalo se totiž, že enzymy zvyšují vstřebávání antibiotik a stupňují jejich průnik do nesnadno přístupných oblastí organismu.
Mechanismy preventivního i léčebného působení enzymoterapie na nadměrné a chronické záněty jsou mnohostranné. Enzymy odbourávají poškozené buňky a nekrotický materiál a inaktivací mediátorů a toxických produktů omezují edém a bolest. Je normalizována narušená cytokinová síť a zvýšené imunitní komplexy, dochází k modulaci a omezení exprese adhezních molekul; tím se přerušuje aktivace leukocytů i jejich příliv do zánětlivých ložisek a stupňuje se „uklízecí“ aktivita fagocytů. Důležité je, že enzymy zánět nepotlačují, ale optimalizují jeho průběh do vhodné intenzity a rozsahu, brání přechodu do chronické formy a urychlují přirozené hojivé procesy (24). Léčebný efekt kombinací proteáz u nedostatečné imunity spočívá v tom, že jednotlivé enzymy a jejich kombinace pozitivně ovlivňují „oslabené“ imunitní buňky. V in vitro pokusech Leskovara (10) stupňovaly trypsin, chymotrypsin, papain i bromelain a jejich kombinace až 7x vývoj a funkční aktivitu makrofágů a až 13x aktivity NK buněk nemocných s nádory. V mononukleárech se zvyšují i některé cytokiny - TNFa, IL-1ß, IL-6 a d. (2). Pozitivně jsou ovlivněny i granulocyty, v nichž dochází k „respiračnímu vzplanutí“ a vzestupu cytotoxické aktivity (25), stoupají i počty rozetujících T lymfocytů a aktivita ADCC. Část uvedených aktivit je vyvolána přímým působením proteáz na povrch imunitních buněk (prostřednictvím specifických, proteázami aktivovatelných receptorů - PAR (17), část nepřímo, prostřednictvím komplexů proteáz s antiproteázami. V situacích, kdy se projevuje nadměrná aktivita imunitních buněk (při chronických zánětech a imunopatologických procesech), enzymy jejich aktivity nejen dále nestupňují, ale tlumivě regulují. Lze to pokládat za doklad normalizačního působení enzymoterapie. Patogenetické působení zvýšených koncentrací imunitních komplexů v cirkulaci i v tkáňových depozitech podmiňuje či provází mnoho chorob. Dochází přitom k vyšší tvorbě a uvolňování vazoaktivních mediátorů, cytokinů a adhezních molekul, dochází k agregaci destiček a tvorbě fibrinu, vazbou na Fc receptory jsou tlumeny elementy MFS, nežádoucí následky má i aktivace komplementové kaskády. Kombinace proteáz mohou zasáhnout na řadě míst vzniklého bludného kruhu. Pokusy in vitro a na experimentálních modelech i četné klinické studie u imunokomplexových chorob (glomerulonefritid, vaskulitid, revmatoidních onemocnění) přesvědčivě ukázaly, že enzymy dokážou imunitní komplexy štěpit (a urychlit clearence fragmentů), omezovat jejich vznik, blokovat vazbu C1q, tlumit nadměrný vznik cytokinů a nadměrou expresi adhezních molekul, a dokonce i mobilizovat komplexy usazené v cévách a tkáních (21, 7). Systémová enzymoterapie je tradičně s úspěchem využívána u autoimunitních chorob, v jejichž patogeneze se uplatňuje reakce autoimunitních T lymfocytů. Patří sem především revmatoidní artritida, mnohotná skleróza, tyreoitida, diabetes I. typu, chronická autoimunitní hepatitida a některé glomerulonefritidy (14, 13, 16). Význam enzymoterapie se zvyšuje i proto, že pokusy o imunologické interference s patogenními T lymfocyty (monoklonální protilátky proti kritickým idiotypům, vakcinace peptidy TCR) i interference na úrovni MHC buněk prezentujících antigeny zatím nepřestoupily z teorie do praxe a navíc narážejí na problém rozšiřování autoantigenních determinant v průběhu autoimunitních procesů (8). Ne zcela uspokojivé jsou i výsledky „klasické“ protizánětlivé a imunosupresivní terapie, jež je navíc provázena závažnými vedlejšími účinky. Mechanismy imunonormalizačního působení proteáz Proteázy realizují své léčebné působení třemi základními mechanismy: 1) Přímou proteolýzou a peptidolýzou (štěpení blokujících imunosupresivních faktorů, imunitních komplexů, nadměrně zmnožených adhezních molekul a cytokinových receptorů) 2) Nepřímo prostřednictvím komplexů s antiproteázami. Reakcí s proteázami jsou antiproteázy „aktivovány“ a rychle vychytávány na LDL receptory makrofágů. To vede k jejich rychlému mizení z oběhu (zatímco ve volném stavu setrvávají antiproteázy v oběhu až 8 dnů, ve formě antiP-P komplexů „přežívají“ jen 10 až 30 minut). Aktivace antiproteáz vede i k výraznému vystupňování vazebné aktivity komplexů vůči některým cytokinům (např. TGFß, IL-1ß, IL-2, IL-6, IFNg, EGF, PAGF, a d.) a imunitním komplexům. Ty jsou tak odstraňovány a tlumivě regulovány. 3) Aktivací PAR (proteázami aktivovatelných receptorů) (17). Tyto nedávno objevené receptory (zatím byly přesněji určeny PAR 1, 2 a 3) jsou různou měrou vyjádřeny na většině buněk organismu a uplatňují se při regulaci mnoha fyziologických dějů i zánětlivých a imunopatologických procesů.
Cytokiny jsou nejvýznamnější „komunikační“ podnětné i tlumivé buněčné signály na místní a oblastní úrovni, kde zajišťují optimální funkce souhrou pokynů nervstva, hormonů a imunity. Pokyny jsou přitom přesně regulovány protisměrnými cytokiny, membránovými i uvolněnými cytokinovými receptory, antiproteázami i proteázami. K poruchám dochází jak v případech, kdy signály jsou slabé, tak v případech, kdy jsou nadměrné, jak je tomu v chronických zánětlivých ložiscích, v oblastech imunopatologické reakce, při šoku, kachexii, masivní chemoterapii. Kombinace proteáz může slabé signály zesílit (přitom však nedochází k překročení fyziologické normy), a „vykolejenou“ signalizaci potlačovat (5). Příkladem může být potlačení aktivit nadměrně zmnoženého autokrinního cytokinu TGFbeta, který se účastní – především aktivací fibrotizačního procesu – v rozvoji aterosklerózy, diabetu a předčasného stárnutí (3). Adhezní molekuly se účastní všech fází imunitních procesů – migrace buněk, prezentace a rozpoznávání antigenů, tvorby protilátek i cytotoxických buněčných funkcí. V zánětu zajišťují interakce leukocytů s cévním endotelem a jejich vstup do patologického ložiska. Klíčové úlohy plní i při šíření primárních nádorů a vzniku metastáz. Defekty některých adhezních molekul podmiňují závažné poruchy imunity (LFA-1 – LAD), nadměrná exprese provází infekční a imunopatologické procesy. Kombinace proteáz je schopna modulovat in vitro i in vivo řadu klíčových adhezních molekul (5). Např. v pokusech Hale-ho a Haynes-e (4) odstraňoval bromelain z lidských T lymfocytů molekuly CD44, CD45R, E2/MIC2, CD6, CD7, CD8 a CD62L, pokles CD44- mediované adheze na endotel prokázali Munzig et al. (12). Sakalová et. al. (18) prokázaly u 24 z 29 linií melanomových buněk při inkubaci s Wobenzymem snížení receptoru pro TNF a vitronektin, korelující v poklesem metastatického potenciálu. Kleef et al. (6) potvrdili tlumivé působení enzymů na molekulu CD44 (interagující se solubilními produkty zánětu) a na L-selektin CD62L (operující v nejčasnějších fázích zánětlivého procesu) a tento selektivní zásah pokládají za významný mechanismus jejich protizánětlivého efektu. Naproti tomu exprese ß2 integrinů LFA-1 (CD11) a Mac-1 (CD18) a ICAM-1 a -2 na NK a CTL je enzymy zvyšována: to podle autorů pomáhá vysvětlit příznivé působení enzymoterapie na metastatický proces. Zajímavé jsou i recentní výsledky Lehmannovy skupiny, které na modelu MS – autoimunitní experimentální encefalomyelitidy – nejen prokázaly preventivní a léčebnou účinnost žaludeční sondou podávaného preparátu Phlogenzym, ale pootevřely i cestu k chápání zásahu enzymů. Klíčová složka Phlogenzymu – trypsin – snižoval na makrofágách a T lymfocytech in vitro expresi tří z 21 testovaných adhezních molekul - CD4, CD44 a B7-1. Tento selektivní efekt postačil signifikantně zvýšit práh aktivace autoimunitních T lymfocytů, zatímco „normální“ T lymfocyty zůstaly ušetřeny (9). Nedořešenou otázkou zůstává otázka využití kombinace proteáz v alergologii. Třebaže s poznáním klíčové úlohy zánětu nejen v projevech atopického ekzému a senné rýmy, ale i v patogenezi bronchiálního astmatu se nabízí využít jejich schopnosti modulovat zánět, klinické studie nejsou k dispozici. Je to pochopitelné – alergologové jsou si vědomi možného nebezpečí podávat atopikům opakovaně cizí bílkoviny, i když alergie na enzymy je velmi vzácná. V poslední době se však obavy postupně snižují, zvláště u dětí a mladých jedinců. Nejvíce zkušeností s neškodností enzymoterapie, a dokonce s jejím příznivým účinkem u alergiků byly získány při léčbě dětí s opakovanými infekcemi horních cest dýchacích (nezřídka provázených laryngospasmy), recidivujícími angínami, otitidami a sinusitidami. Kombinace enzymů s vhodnými antibiotiky vedly v mnoha případech k podstatnému zlepšení imunity a omezení frekvence infekčních atak, a to jak u dětí bez alergické vlohy, tak u atopiků, kde se navíc významně zlepšily i alergické projevy na kůži i v respiračním systému (23, 22). Nabízí se zvážit možnost prověřit kombinaci proteáz, přírodních a naprosto neškodných léků, i preventivně a v počátečních stadiích alergických procesů. Ve srovnání s širokým spektrem supresivních a stimulačních imunomodulačních zásahů a působků je výčet látek schopných působit normalizačně na oběma směry porušenou imunitu velmi omezený. Zodpovědně sem lze zařadit pravděpodobně jen intravenózní imunoglobuliny a přenosové faktory. Předložené doklady naznačují, že do této „elitní“ skupiny plným právem patří i systémová enzymoterapie. Karel Nouza Centrum klinické imunologie 110 00 Praha 1
LITERATURA
1. Castell JV, Friedrich G, Kuhn CS, Poppe GE. Intestinal absorption of undegraded proteins in man: presence of bromelain in plasma after oral intake. Am. J. Physiol. 1997; 273 (1): G139-46. 2. Desser L, Rehberger A, Kokron E, Paukovics W. Cytokine synthesis in human peripheral blood mononuclear cells after aoral administration of polyenzyme preparations. Oncology, 1993; 50: 403-407. 3. Desser E, Holomanova D, Zavadova E et al. Oral therapy with proteolytic enzymes decreases excessive TGF-b levels in human blood. Cancer Chemotherapy and Pharmacology 2001; 47: S10-S15. 4. Hale LP, Haynes BF. Bromelain treatment of human T cells removes CD44, CD45RA, E2/MIC2, CD6, CD7, CD8 and Leu8/LAM1 surface molecules and markedly enhances CD2-mediated T cell activation. J. Immunol. 1992; 149: 3809 -3816. 5. Klaschka F. Neue Perspectiven in der Tumortherapie. Gräfeling, Forum med., 1996; 104 -108, 131 -160. 6. Kleef R, Delohery TM, Bovbjerk DH. Selective modulation of cell adhesion molecules on lymphocytes by bromelain protease 5. Clin. Exp. Pathobiology 1996; 64(6): 339-345. 7. Kunze R. Systémová enzymoterapie: Jsou terčem zásahu molekuly imunoglobulinové velkorodiny? Fórum imunologie 1993; 1: 65-71. 8. Lehmann PV, Sercarz EE, Fostgluber T et al. Determinant spreading and the dynamics of the autoimmune T-cell repertoire. Immunology today, 1993; 14: 203- 208. 9. Lehmann PV. Immunomodulation by proteolytic enzymes. Nephrol. Dialysis Transplant. 1996; 11: 953-955. 10. Leskovar P. AIDS: Neuartige Therapiekonzepte. Dtsch. Z. Onkol. 1990; 22: 26-27. 11. Libický A, Nouza K. Systémová enzymoterapie. Čes. a Slov. Far. 1996; 45: 51-57. 12. Munzig E, Eckert K, Harrach T et al. Bromelain protease F9 reduces the CD44- mediated adhesion of human peripheral blood lymphocytes on human umbilical vein endothelial cells. FEBS Letters 1994; 3451: 215-218. 13. Nouza K, Krejčová H. Patogeneza a terapie mnohotné sklerózy mozkomíšní. 1. Martinské neuroimunologické dni, 24.-25. 5. 1996, Brat. Lek. listy, 1997; 98 (4): 199-203. 14. Nouza K, Wald M. Teoretické základy enzymoterapie reumatických chorob. V: Pokroky v reumatológii, J.Rovenský a F. Mališ (ed.), Martin, Osveta, 1994; 243-154. 15. Nouza K, Wald M. Systémová enzymoterapie: K problematice vstřebávání enzymových makromolekul. Čas. lék. čes. 1995; 134: 615-619. 16. Nouza K, Olejár T, Nouza M. Proteázy v regulaci a modulaci imunity. Klinická imunolóogia a alegológia, 1999; 3: 22-27. 17. Olejár T, Nouza K. Thrombin and trypsin receptors: The same mechanism of signalling on cellular surfaces. Bratisl. Lek. Listy 1999; 100: 75-79. 18. Sakalova A, Desser E, Zavadova E et al. Enzyme therapy improved remission time, soluble TNF-receptors and b-2 microglobulin concentration in chemotherapy treated multiple myeloma patients. Brit. J. Haematology 1998; 102 (1): 353-358. 19. Saradeth T, Quittan M, Ghanem AH, ErnstE. Verbesserung der Blutfliessigenschaften durch Phlogenzym - eine Pilotstudie in vitro. Perfusion 1995; 8: 196-198. 20. Stauder G. Pharmacological effects of oral enzyme combinations. Čas. lék. čes. 1995; 134: 620-624. 21. Steffen C, Menzel EJ. Grundlagenuntesuchungen zur Enzymtherapie bei Immunkomplexkrankheiten. Wien. Klin. Wschr. 1985;, 97: 525 - 531. 22. Veldová Z. Oral enzyme therapy (Wobenzym, Phlogenzym) as treatment and prevention of vocal cords edema in voice professionals. XIIIth Pacific voice conference, San Francisco, California, USA, 2000, 9-11.11. 23. Vokálová I. První zkušenosti s dlouhodobým podáváním Wobenzymu u dětí s recidivujícími respiračními infekcemi. 4. konference dětské pneumologie, Praha-Motol, 1999, 22.5. 24. Wald M, Nouza K. Protizánětlivé působení proteáz. Medicína 1995,2, 20.
25. Závadová E, Desser L, Mohr T. Stimulation of reactive oxygen species production and cytotoxicity in human neutrophils in vitro and after oral administration of a polyenzyme preparation. Cancer Biotherapy 1995, 10,147-152.
Komentář redakce: Redakční rada tento příspěvek několikrát diskutovala a považuje téma za velmi kontroverzní. O postavení enzymoterapie diskutovala i vědecká rada České lékařské komory a nezaujala konečné stanovisko. Příliš bombastická reklama pro přípravky enzymoterapie rovněž nezvyšuje důvěru. Kolega Nouza si naše negativní stanovisko vykládal jako bránění se jiným názorům, o jejichž hodnověrnosti je přesvědčen, a jako blokování odborné diskuse v našem časopise. Také recenzent tohoto příspěvku považoval text „za propagační sdělení, jehož cílem je široké používání přípravků na bázi proteolytických enzymů na nejrůznější onemocnění“. Odmítá přijmout autorovo tvrzení „o elitní skupině léčivých přípravků“, odmítá i neopodstatněné generalizace o cytokinech a o tom, že zajišťují optimální funkce „souhrou pokynů nervstva, hormonů a imunity“. Přes tato negativní stanoviska jsem se rozhodl zařadit text do našeho Diskusního fóra jako výzvu našim teoretickým i klinickým imunologům k širší diskusi. Osobně se mi příčí představa o účinnosti postupů, které mají tak globální vliv, že působí na zvyšování protiinfekční obrany a potlačují alergii, autoimunitu i nádory. K takové šíři mi scházejí přece jenom důkazy. V. Špičák, vedoucí redaktor
