姚明静，杨 杨，范 婧，赵祥颖，任丽琨，边 鑫，邢童林，朱鹏宇，孙智慧，张 娜,

（1.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨 150076；2.齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省食品发酵工业研究设计院，山东省食品发酵重点实验室，山东济南 250013）

随着人们生活水平的提高，人们的饮食方式发生了改变，肉类、脂肪类摄入量增加，膳食纤维、果蔬摄取减小，由此引发了心血管疾病、肥胖症和糖尿病等慢性疾病[1]，尤其是心血管疾病，已成为人类健康第一大杀手，每年约有1790 万患者死于该病，占全世界死亡率的31%（World Health Statistics，2019）。在心血管疾病患者中，85%的患者死于心脏病和中风，而血栓的形成是是心脏病和中风的重要诱因，因此，血栓的治疗引起了科研工作者广泛的关注。目前已有的溶栓药物链激酶、尿激酶、单链尿激酶型纤溶酶原激活剂（scu-PA）、组织型纤溶酶原激活剂（t-PA）等具有半衰期短、特异性差等缺陷，可能会造成局部出血等副作用，因此，开发半衰期长、特异性强的新型溶栓酶具有重大的现实意义。

纳豆激酶（Nattokinase，简称NK）（EC 3.4.21.62），又被称为枯草杆菌蛋白酶NAT（subtilisin NAT），最初由日本科研人员Sumi 在1987 年研究纳豆时发现[2]。纳豆激酶可直接水解纤维蛋白，半衰期长、特异性强、副作用小，且在胃肠道内可保持稳定，因此，纳豆激酶成为溶栓药物的新热点。研究发现，纳豆激酶是由纳豆中的Bacillus subtilis（natto）分泌而来，是一种碱性丝氨酸蛋白酶[3]，等电点为8.6±0.3，在pH6～12 时可保持良好的纤溶活性，最适pH8.0，在酸性条件下活性和稳定性较差，当pH 低于3 时，酶活性彻底丧失[2]。NK 在低温环境中（60 ℃以下）更稳定，反复冻融5 个循环，仍可保持95%的酶活力，但是热稳定性差，当环境温度高于60 ℃时，酶会迅速失活[4-5]。此外，野生型Bacillus subtilis（natto）产纳豆激酶的产量较低，导致纳豆激酶价格较高，限制了其的大范围应用。目前国内外学者分别从菌种选育、培养基优化、基因工程和蛋白质工程改造等方面入手，以期提高纳豆激酶产量、改善纳豆激酶的酸稳定性和热稳定性。

随着对纳豆激酶研究的深入，人们发现纳豆激酶不仅具有溶栓的功效，还可以预防血栓的形成。此外，纳豆激酶在降血压[6-7]、降血脂[8-9]、治疗鼻窦炎[10]等方面也有明显的生理功效。因此，本文结合近年来国内外的相关研究成果，详述了纳豆激酶的结构特征、纤溶活性和抗血栓活性的作用机制，总结了纳豆激酶在提高酶活性和稳定性，提升产量方面有关生产菌株选育、发酵优化、工程菌株改造以及酶固定化等方面的进展，阐述了纳豆激酶的生理功能，最后对纳豆激酶应用面临的挑战和未来发展趋势进行了展望，以期为纳豆激酶的进一步研究提供理论依据。

1 纳豆激酶的简介

1.1 纳豆激酶的结构

纳豆激酶是一种丝氨酸蛋白酶，属于丝氨酸蛋白酶S8 家族。aprN基因为NK 的编码基因，长度为0.8 kb，以GTG 为起始密码子，共编码381 个氨基酸，包含引导蛋白质分泌的信号肽序列（29 个氨基酸），帮助蛋白质正确折叠的分子伴侣前导肽（77 个氨基酸），以及最终产生的纳豆激酶成熟肽（275 个氨基酸）[5]。NK 为一条单链多肽，分子内不含半胱氨酸，因此无二硫键，成熟肽的分子量为27.7 kDa[11]。NK 成熟肽的氨基酸序列与其他枯草杆菌蛋白酶序列高度同源，如与枯草杆菌蛋白酶E（Subtilisin E）、枯草杆菌蛋白酶BPN’（Subtilisin BPN’）、枯草杆菌蛋白酶Carlsberg（Subtilisin Carlsberg）、枯草杆菌蛋白酶DY（Subtilisin DY）在氨基酸序列上的同源性分别为99.5%、86%、72%和70%。然而，与其它枯草杆菌蛋白酶不同的是，NK 对纤维蛋白表现出高度的底物特异性[12]。基于枯草杆菌E 的晶体结构，Yanagisawa 构建了NK 的三维结构模型（如图1所示），该酶的成熟肽主要由9 个α-螺旋和9 个β-折叠构成，以及2 个与稳定性相关的Ca2+结合位点[13]。

图1 纳豆激酶的三维结构图[13]Fig.1 3D structure of nattokinase[13]

在NK 的氨基酸组成中，一些关键氨基酸残基对NK 的活性和结构稳定性有着重要的影响。NK是一个球状蛋白，其催化活性中心位于球状蛋白表面浅槽，由Asp32-His64-Ser221 三联体组成，NK 的底物结合位点由Ser125、Leu126 和Gly127三个保守的氨基酸组成[14]。氢键在NK 的催化活性和稳定性中起着重要作用，A32-H64-S221 三联体和Gln155氧离子洞中的氢键对肽键的催化至关重要，Ser33、Asp60、Ser62 和Thr220 形成的氢键可稳定水解反应中的过渡态（图2）。NK 的S3 结合区域的三个残基Gly100、Ser101 和Leu126 对NK 的纤溶酶活性至关重要，因为它们可影响底物特异性[15-17]。在Gly100位点引入侧链较长的氨基酸可能会降低底物结合和酶的催化活性[17]。与Gly100 相反，在Ser101 位引入体积较大的侧链可以提高蛋白酶活性[17]。Leu126被认为是NK 活性裂隙的重要结构成分，它埋藏在活性裂隙中，靠近催化三联体。这个残基是保守的，对所有枯草杆菌蛋白酶的功能非常重要[3]。

图2 NK 中由Ser33、Asp60 和Ser62 形成的环状结构[16]Fig.2 Loop structure of NK including Ser33,Asp60 and Ser62[16]

1.2 纳豆激酶的作用机制

与其它纤溶酶相比，纳豆激酶的溶栓作用明显，溶栓效率高，作用时间长，是由多个机制同时作用。纳豆激酶不仅可以通过直接水解纤维蛋白和纤溶酶底物来分解血液凝块，还可以将内源性尿激酶原转化为尿激酶（u-PA），降解纤溶酶原激活物抑制物-1（PAI-1，可以抑制t-PA 的活性），并增加具有纤溶活性的组织纤溶酶原激活物（t-PA，可以促进人体内纤溶酶原向纤溶酶的转化反应）（图3）[11]。与t-PA 和uPA 等常见的纤溶酶不同，纳豆激酶不会产生出血等副作用，在人体血液中的半衰期可超过3 h，远优于其它纤溶酶[11]。

图3 纳豆激酶的作用机制Fig.3 Mechanism of nattokinase

因此，NK 目前被认为是一种高效、安全和经济的酶，也是溶栓药物研究的焦点。降低NK 的生产成本，进一步提高NK 产量，增强NK 稳定性成为NK的研究热点。

2 纳豆激酶的生产和发酵

2.1 纳豆激酶的生产菌株

目前，纳豆激酶主要由三种微生物发酵产生，芽孢杆菌（Bacillus）、海洋生物[18]和假单胞菌（Pseudomonassp.）[19]。如表1所示，NK 的生产菌株主要是从发酵食品中分离出来的。B. subtilisLSSE-62 来自于中国大豆酱中[20]，B. amyloliquefaciensDC-4 和B.sublitisDC33 则是从中国传统发酵食品豆豉中获得的[21-22]。Bacillussp. CK 11-4 来自传统的韩国发酵食 品 Chungkook-Jang[23]，B. subtilisWRL101 和Bacillussp. DJ-4 是从传统的韩国发酵食品豆浆Doenjang 中筛选出来的[24-25]。从牛乳中筛选而来的Pseudomonas aeruginosaCMSS[26]，从土壤中获得的Pseudomonassp. TKU015[27]以及从铁锈中分离而来的B. cereusVITSDVM3[28]也被确认为有效的NK 生产者。由于研究人员定义NK 活性的单位不一致，如FU/mL、U/mL、IU/mL、FU/g 和U/g 等，因此很难比较各个菌株之间的NK 产量。目前研究最多的是枯草芽孢杆菌，尤其是从日本纳豆中筛选的Bacillus subtilisnatto。

表1 NK 的生产菌株来源及发酵底物Table 1 Strain source and fermentation substrates of NK

2.2 纳豆激酶的制备

目前，纳豆激酶主要通过发酵来制备，根据发酵方式可分为固态发酵和液态发酵两种。固态发酵所使用的生产设备要求简单，控制方便，发酵原料成本较低。液态发酵过程传质均匀可控，监测技术成熟，易放大，可实现大规模的自动化连续生产。因此，两种发酵方式在研究和实际生产中均有应用。

2.2.1 纳豆激酶的固态发酵 固态发酵通常是在没有游离水的情况下，以具有一定湿度的水不溶性的固态物质做物理介质及营养来源，接种一种或多种微生物发酵的生物反应过程。固态发酵是纳豆激酶制备的重要生产方式，纳豆激酶的制备最初主要从固态发酵豆制品如纳豆[2]、豆豉[33]、豆酱[34]、Jotgal[35]等中提取而来。影响固态发酵的因素主要有发酵物料、料液比、发酵温度、接种量和发酵时间。固态发酵可选用的发酵物料比较多，既可以选择黄豆[36]、黑豆[37]、鹰嘴豆[20]、银杏果[38]、板栗[39]等天然作物，还可以选择豆粕[40]、麦麸、稻壳[36]等农产品加工副产物。其不仅可降低成本，还可以减少环境污染实现资源的最大化利用。此外，固态发酵过程中几乎无废水产生，环境污染少；通气可采用自然通风或者间歇通风，无需严格的无菌空气及相应的设备。因此，固态发酵的投资较少，能耗低，技术比较简单，适于小规模生产。目前，商业化应用的固态发酵制备纳豆激酶活性一般能达到20～100 FU/g[41]。然而，由于固态发酵培养基中水分含量较少，流通性差，整个过程较为粗放，发酵过程中间参数难以进行检测及监测，发酵调控比较困难，因此固态发酵很难进行纯种培养和大规模工业化生产。

2.2.2 纳豆激酶的液态发酵 液态发酵具有传质均匀，发酵过程检测技术成熟、可控，能够实现自动连续化和易于放大等优势，是近20 年NK 大规模生产研究的主要方法。影响液态发酵的主要因素有发酵培养基，发酵条件和发酵方式。培养基中碳源、氮源及无机盐的种类对最终NK 的产量影响较大。碳源可为微生物的生产代谢提供能量，而氮源则可为微生物合成蛋白质和核酸等生物大分子提供原料。比较适宜用于生产NK 的碳源主要有葡萄糖[42]、麦芽糖[34]、甘油[43]，而蛋白胨[44]、酵母提取物和大豆蛋白被确认为NK 生产的氮源[19,45]。无机盐种类，例如Ca2+、Mg2+、Al3+、Co2+、Cu2+、 Fe3+、Zn2+、Mn2+、Na+等也会对NK 的产量有影响。其中Ca2+一般可促进NK 的产量，这可能是因为Ca2+参与酶的协同作用，可将表面蛋白固定在细胞壁上，提高了菌体对蛋白的利用效率进而可产生更高产量的NK[46-47]。而其余的金属离子对NK 产量的影响与具体的菌株及培养基成分有关，例如0.02%的MgSO4的添加可显著提高Bacillus subtilis MX-6 的NK 产量[47]，然而MgSO4却对Bacillus natto NLSSE 生产NK 的产量无显著影响[34]。

发酵条件主要包含pH、温度和溶氧。一个最佳的培养基pH 有助于维持膜中的电荷和培养基中的蛋白质的稳态，通过调节质子泵和通过膜运输营养物质[48]。大多数纤溶酶发酵的最适pH 范围为中性到微碱性（pH6.0～9.0），一般每种菌都有一个自己最适宜的pH，高于或低于此pH 酶产量明显减少[49]。例如，Bacillus subtilis natto 在pH7.5 时NK 产量最高，低于或高于pH7.5 时酶产量急剧降低[46]。温度是发酵过程的一个重要变量，大多数产纤溶酶的微生物的发酵温度一般在30～40 ℃[50,51]，而一些嗜热菌的最适发酵温度一般较高。例如，B. tequilensis ZMS-2最适温度60 ℃[52]，而S. megasporus SD5 MCMB-379 最适温度55 ℃[53]。NK 生产菌株一般都为好氧菌，溶氧量的控制对NK 的生产至关重要，一般可以通过调节装液量（摇瓶）、转速（摇瓶和发酵罐）及通气量（发酵罐）来控制溶氧[49]。菌株的生长对数期耗氧量比较大，提高溶氧有助于菌体的生长，发酵后期菌株进入稳定期耗氧量稳定，因此发酵过程中可通过分阶段控制溶氧来提高NK 产量[49]。

液态发酵根据发酵方式可分为分批发酵和补料分批发酵，与分批发酵方式相比，在细胞生长阶段补料发酵更具有优势，例如在菌体生长的对数期分批补料甘油显著提高NK 的产量[43]。此外，还可以通过pH 值恒定补料分批培养法，通过补料添加葡萄糖和蛋白胨保持发酵过程中的稳定pH，最终NK 产量为分批发酵的3 倍[54]。

微生物发酵产纳豆激酶，最初采用固态发酵方式，后由于固态发酵需要空间比较大，发酵周期长，时间成本较高，人们逐渐采用了液态发酵。后研究发现，由于一般液态发酵的培养基营养比较丰富，导致发酵结束后NK 产品分离纯化困难。而且，液态发酵过程中产生的大量废水，易造成环境污染。因此，目前固态发酵生产NK 又重新吸引了人们的关注，具体生产过程中固态发酵与液态发酵方式的选择应根据具体的菌株以及实际情况来选择。

3 提高NK 产量、酶活性及稳定性的方法

3.1 发酵优化

发酵优化包含发酵培养基优化、发酵条件优化及发酵方式的优化，通过优化可以显著提高NK 的产量。传统发酵优化的方法是一次改变变量（碳源种类、温度、pH、接种量、转速和物料浓度等），其余条件保持不变，依据最终NK 产量获取最优的发酵条件。这种方法耗时长、工作量大，有时还因为各因素间的交互作用而产生不正确的结果。利用统计学方法可很好的解决此类问题，例如响应面优化方法，田口正交设计或部分析因设计[49]。统计方法提供了可靠性，有助于确定最佳的营养成分，了解参数之间的相互作用，因此节省时间和能量。例如，以板栗为原料进行固体发酵，经Box-Behnken design（BBD）优化后，NK 的产量提高了1.2 倍[39]。发酵方式的优化主要指的是分批发酵、连续发酵等发酵过程方式选择的优化，一般通过分批补料发酵或者连续发酵最终生成的NK 产量更高[43,54]，然而其操作过程相对复杂，对仪器设备的要求也比较高。

3.2 基因工程及蛋白质工程方法

除了普通的发酵培养基优化及发酵方式优化外，基因工程技术可用于提高NK 产量。源于Bacillussubtilisnatto 纳豆激酶的基因aprN通过基因克隆后可通过异源表达方式提高NK 产量，目前常用的基因工程宿主既有细菌宿主，如Bacillus subtilis[55]、Escherichia coli[56]和Lactococcus lactis[57]，也有植物宿主（如烟叶和甜瓜[58]）和动物宿主（如果蝇和甜菜夜蛾的昆虫细胞[59]）。微生物宿主生长成本低，繁殖周期短，但各宿主工程菌有其固有的缺点此外，可以通过基因工程技术和营养优化策略提高重组纳豆激酶的表达量。例如，可以通过启动子优化，改变NK 基因启动子（PaprN）的-10 或-35 元件的序列，特别是-10 元件的序列，提高重组NK 的胞外表达[60]。利用DNA 家族重排技术也可将NK 的催化效率提高2.3 倍[61]。此外，还可以通过信号肽优化、合成启动子及删除冗余基因元件提高Bacillus subtilis表达NK 的产量[62]。另外，对于重组的产NK 的枯草芽孢杆菌，可以通过在培养基中添加金属离子和谷氨酸等营养物质将NK 产量提高4 倍[63]。

蛋白质工程技术通过氨基酸的定点突变也可实现NK 活性的提高及稳定性的增强，例如优化位于酶催化残基Ser221 附近的氨基酸残基Thr220 和Met222，可提高NK 的活性及氧化稳定性[16]。将NK分子表面的天冬酰胺和谷氨酰胺突变为天冬氨酸和谷氨酸，可提高NK 的酶活和热稳定性，例如Q59E的突变株的酶活为野生型NK 的1.54 倍，N218D的突变株在55 ℃的半衰期为28 min，是野生型菌株的1.35 倍[14]。然而，通过引入半胱氨酸残基从而形成二硫键来提高NK 的热稳定性的尝试并不成功[64]。

3.3 酶的固定化

为提高纳豆激酶的稳定性，除了应用基因工程和蛋白质工程的定点诱变技术外，还可采用酶的固定化技术。固定化是一种商业应用和方便的方法，因为它通常可以提高酶的热稳定性和pH 稳定性，降低生产成本，而且易于处理和分离，进而可使酶重复使用[73]。NK 的固定化现在已用的方法主要有吸附法、包埋法、共价结合法及交联法（表2）。目前吸附法研究的最热的就是以纳米颗粒为材料进行NK 的固定，例如选用聚羟基丁酸酯（PHB）纳米粒子进行NK的吸附固定，固定后酶的稳定性明显提高，4 °C 保存25 d 活性完全保持不变[65]。包埋法也是NK 固定化常用的方法，目前使用的包埋材料主要有γ-聚谷氨酸[66]、聚赖氨酸[67]、叶酸改性壳聚糖（CS-FA）[68]、多巴胺微胶囊[69]等，包埋后的NK 的酶活、稳定性都会明显提高，而且有的还可以实现体内靶药给药的功效[69]。共价结合法和交联法也是NK 固定的常用方法，NK 通过化学键的结合或者交联与材料结合在一起，稳定性较好，同时也可保持NK 的生物活性。当以1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺为偶联剂，将NK 固定在磁性纳米颗粒Fe3O4中，发现NK纳米颗粒结合物的最佳溶栓活性可达91.89%，明显高于纯酶活性82.86%[70]。以聚（赖氨酸）树枝状大分子为材料，通过交联作用可与NK 形成纳米复合物，明显提高了NK 相对酶活性、热稳定性和酸稳定性，体内溶栓率在12 h 达到50%，并可有效避免出血等其他并发症[67]。综上所述，利用共价结合、吸附、包埋、交联等方法进行NK 的固定化，可以显著提高酶的酶学性质（包含纤溶活性，酸稳定性和热稳定性）。

表2 NK 的固定化原理及效果Table 2 Principle of immobilization and its effect on NK activity and stability

此外，为了保持纳豆激酶在人体内的活性，防止被胃酸变性，可以将纳豆激酶制成制剂，控制其在人体内的释放速度。可先将NK 粉末压缩成片剂，然后用Eudragit L100-55 肠道材料和羟丙基纤维素的混合物通过直接压缩涂覆，进而可保证NK 通过胃肠道时的活性[74]。也可先用薄膜法制备的植物甾醇脂质体，再将脂质体包封纳豆激酶（NK），制备NK 口服药[75]，保护NK 通过胃时不变性。NK 制剂的研究将会推进NK 作为一种口服药的推广，对NK 未来的应用有重大意义。

4 纳豆激酶的生理功能

4.1 纳豆激酶的抗血栓功效

在体外和动物模型中，已经进行了大量的工作来评估NK 的溶栓作用，研究发现NK 不仅可溶解已有的血栓，还可预防血栓的形成，且出血等副作用较小。以经过化学诱导产生颈总动脉（CCA）血栓的大鼠为研究对象，NK 的溶栓效力是纤溶酶的4 倍[76]，在2836FU 浓度下，NK 在6 h 内可溶解88%的血栓。用卡拉胶诱导的小鼠尾部血栓形成，发现事先服用NK 的小鼠血栓形成的时间明显延迟[77]，说明NK 可以减缓血栓的形成。与组织纤溶酶原激活剂（t-PA）相比，NK 的出血等副作用明显较小。先用FeCl3浸泡的纸诱导大鼠颈动脉血栓形成，后静脉注射NK 或t-PA，结果发现NK 和t-PA 均可延迟血栓形成，分别在75 和8.5 mg/kg 时几乎完全抑制（90%），但NK 在300 mg/kg 时才会引起出血，而t-PA 在10 mg/kg 时即可引起点状出血[78]。此外，在肺血栓小鼠模型以及健康人类志愿者中，口服NK 可导致血栓计数和血浆优球蛋白溶解时间（ELT）的减少，以及t-PA 的增加，表明NK 能够激活小鼠和人体的血浆纤溶能力[79]。目前关于NK 的作用机制仍主要从图3所示的三个方面来考虑，然而，关于NK 在体内的具体作用机制现在研究的还不够透彻，未来仍需要此方面的研究。

4.2 纳豆激酶的降血压功效

纳豆激酶可在预防和治疗高血压中发挥作用。2008 年，Kim 等研究了NK 补充剂对高血压前期或1 期高血压受试者血压的影响，结果发现口服NK 8 周后可降低患者的收缩压和舒张压（NET）变化分别为-5.55 和-2.84 mmHg（P＜0.05）[7]。最近，Jensen等[6]的一项研究表明，服用NK8 周后，高血压患者的血压发生有益变化。这与之前的报道一致，NK 给药可有效降低自发性高血压大鼠的血压[80-84]。

关于NK 的抗高血压的作用机制目前尚无定论。在Jensen 等[6]的研究中，高血压患者血压的下降与血浆肾素活性无关，并且血管紧张素转换酶（ACE）在NK 的降压作用中的功效备受争议。虽然人体研究表明，接受NK 治疗的患者的ACE 浓度没有统计学上的显著差异，但其他8 项使用动物模型的研究表明，NK 的降压作用与ACE 的抑制有关[83]。然而，根据口服给药方式的不同，可能存在不同的降压作用机制。在一项使用自发性高血压大鼠的研究中，NK 及其片段通过不同的机制降低了高血压[80]，NK 可能通过血浆中纤维蛋白原的裂解来降低血压，而NK 片段可能阻止血浆血管紧张素II 水平的升高，从而抑制大鼠高血压[80]。此外，NK 的ACE 抑制作用呈剂量依赖性[81,84]。

由于长期使用抗高血压药物具有明显的副作用[85]，NK 摄入可能是治疗CVD 患者高血压的一种有希望的替代方案。因此，每天摄入NK 可能是治疗高血压的一种有效策略[82]。

4.3 纳豆激酶的降血脂功效

多个实验室证实NK 具有降血脂作用，食用NK 或含有NK 的纳豆提取物，可显著降低动物模型中升高的血清甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平[8-9]。在高脂血症患者中，NK治疗（6500 FU 治疗26 周）降低了总胆固醇、LDLC 和甘油三酯，提高了高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平[86]。然而，在小样本实验中，以原发性高胆固醇血症患者为对象，NK 治疗组每天给与4000 FU，治疗4 周后血清胆固醇、LDL-C 和HDL-C 均有所下降，但无明显差异，可能是由于实验中使用NK 的剂量相对较低，治疗时间也相对较短[87]。当NK 使用剂量较高，并延长其治疗时间时，NK 的降血脂效果较显著，例如，谢嵩等[88]以大鼠为动物模型每天使用360 mg/kg 的剂量（约为3000 FU）连续治疗六周后，总胆固醇含量（TC）可降低16%，甘油三酯含量（TG）含量可降低20%。因此，当利用NK 来进行降血脂时，需使用较高的NK 剂量并延长治疗时间。此外，还有研究发现，NK（100 mg/d）结合红曲米（1200 mg/d）对高脂血症患者的血脂控制更加有效[89-90]，这也为降血脂药物的开发提供了新思路。

关于NK 降胆固醇血脂的机制现在研究的还比较少，Yoo 等[91]研究了发现补充NK 对非糖尿病和高胆固醇血症患者胶原-肾上腺素关闭时间、凝血酶原时间和活化部分凝血活酶时间的影响，结果发现NK可改变止血因子，NK 实验组的胶原-肾上腺素关闭时间、凝血酶原时间和活化部分凝血活酶时间明显延长。

4.4 纳豆激酶其它方面的功效

纳豆激酶在保护神经细胞预防阿尔茨海默病（AD）方面有明显的功效。蛋白质由正常的三维结构转变成淀粉样结构是AD 的重要表征，纳豆激酶可通过减少蛋白淀粉样结构来治疗阿尔茨海默病（AD）患者。在AD 大鼠模型中，口服NK 对降低AD 通路中乙酰胆碱酯酶（AchE）活性、转化生长因子β（TGF-β）、Fas 和白细胞介素-6（IL-6）含量的调节具有积极作用[91]。在秋水仙碱中毒引起的AD 认知障碍的大鼠模型中，含有NK 的纳米营养剂被证明能够修复其受损的学习和记忆能力，并且可有效抑制β-淀粉样蛋白和BACE-1 活性，从而表明NK 具有神经保护作用[92]。与未经治疗的AD 对照组相比，在360 FU/kg 的剂量下，NK 可显著降低TGF-β、IL-6 和p53 含量以及胆碱酯酶活性，增加Bcl-2 含量[93]。以上数据表明，NK 的神经保护作用是由于其水解蛋白、抗炎和抗凋亡作用。

纳豆激酶还可以有效地治疗慢性鼻窦炎、玻璃体视网膜疾病和长时间飞行导致的疾病。纳豆激酶可以通过水解纤维蛋白有效收缩慢性鼻窦炎患者的鼻息肉组织，进而缓解慢性鼻窦炎所引起的哮喘，因此NK 有望成为慢性鼻窦炎鼻息肉和共病哮喘患者的有效替代治疗方案[10]。NK 还可以用于治疗增殖性玻璃体视网膜疾病患者，这一作用是由于NK 可诱导玻璃体后脱离（PVD）的有效性[94]。Flite Tabs（Aidan，AZ，USA）的一项研究发现，Pinokinase（碧萝芷和纳豆激酶的组合）可显著改善长时间飞行导致的腿部肿胀、深静脉血栓形成（DVT）和肺栓塞（PE）。此外，纳豆激酶在抑制小鼠肝细胞癌（HCC）[95]、改善胰岛素缺乏性2 型糖尿病大鼠肠道菌群失调[96]、用作医疗器械工具涂层预防手术中血栓并发症的发生等方面也有重要的应用[97]。

5 结论与展望

纳豆激酶生产菌株目前已从食物和非食物中分离得到，与非食品来源相比，食品来源的生产菌株，尤其是来自于传统发酵食品的菌株在未来NK 的生产应用中更具有竞争力。其中，Bacillus种属产的纤溶酶因其高特异性及酶活性而引起广泛关注。NK 可通过固态发酵和液态发酵来制备，并通过发酵优化、基因工程和蛋白质工程等进行菌株改造来提高酶的产量、酶活性和稳定性。然而，目前NK 的发酵产量还不能满足大规模生产，未来新菌株选育及改造仍是未来的努力方向。现在已发现NK 在抗血栓、降血压、降血脂、预防AD、治疗鼻窦炎等方面具有明显的生理功效，但是关于NK 的具体作用机制尤其是体内的作用机制研究的仍比较少，限制了NK 的推广使用。未来关于NK 的临床实验研究、体内作用机制研究将有助于推动NK 的进一步进展。此外，NK 突出的溶栓效果和抗出血倾向的特性，或许可成为COVID 患者（常存在凝血功能异常问题）的辅助治疗方案[98-99]。