Интерес к '''протеолитическим ферментам (ПФ)''' в спортивной нутрициологии и в спортивной медицине в целом связан с двумя неоспоримыми свойствами этих [[Биологически активные добавки|биологически активных добавок (БАДов)]]. Во-первых, они являются частью естественной системы переваривания [[протеин]]ов и пептидов в [[Строение пищеварительной системы|желудочно-кишечном тракте (ЖКТ)]], что обеспечивает более высокий уровень расщепления молекул белка с образованием низкомолекулярных пептидов и [[Аминокислоты|аминокислот]] (особенно [[BCAA|ВСАА]] и [[глутамин]]а) с их собственным [[Эргогенное спортивное питание|эргогенным действием]]. Во вторых, исследования последних лет показали способность ПФ протеолитических ферментов при однократном и курсовом назначении уменьшать [[Микротравмы мышц|микроповреждения скелетной мускулатуры]] (Exercise-Induced Muscle Damage - EIMD) и [[Крепатура|отсроченную болезненность мышц после физических нагрузок]] (Delayed Onset of Muscle Soreness - DOMS). Оба этих фактора в совокупности с природным происхождением ПФ и высоким уровнем безопасности (широкий терапевтический диапазон), делает данную группу БАДов перспективными средствами нутритивно-метаболической поддержки (НМП) как начинающих, так и профессиональных спортсменов. Ряд других параметров фармакологического действия ПФ протеолитических ферментов (дозо-зависимость эффекта, определенная специфичность по отношению к субстратам, наличие схем дозирования и пр.) позволяет отнести этот класс веществ к фармаконутриентам.

Протеолитические ферменты растительного и животного происхождения очень давно и широко используются в медицинской практике для лечения нарушений переваривания и всасывания пищи в ЖКТ и функции поджелудочной железы. Исторически первыми были [[пищевые добавки ]] и препараты, содержащие ферменты поджелудочной железы свиней и коров для заместительной терапии недостаточности этого органа. Растительные энзимы, например [[Бромелайн|бромелаин ]] из ананаса, также оказались эффективны для обеспечения [[Переваривание и усвоение белков|переваривания протеинов (]]<ref>Roxas M.RoxasThe role of enzyme supplementation in digestive disorders. Alt.Med.Rev., 2008), 13: 307-314.</ref>. Такой эффект протеолитических ферментов обеспечил первое, с исторической точки зрения, направление применения этой группы веществ – усиление переваривания протеинов, ускоренное высвобождение [[Аминокислоты в спорте|аминокислот ]] (АК), включая [[ВСААаминокислоты|ВСАА]], и абсорбцию легких пептидов и АК в кишечнике при абсолютной или относительной недостаточности эндогенного образования протеаз. По мере развития научной медицинской мысли и накопления опыта использования протеолитических ферментов, формировалось еще одно, не менее важное направление – адъювантная терапия (сопровождение) таких состояний и заболеваний как острая и пост-хирургическая постхирургическая травма, флебиты, [[ревматоидный артрит]] и остеоартриты, злокачественные опухоли и т.д. (<ref name="Пенджиев">Пенджиев А.М.Пенджиев, Абдуллаев А.АбдуллаевЭффективность использования протеолитических ферментов папайи в медицинской практике. Медицинские Науки, 2017; , 1:57-72.</ref><ref>Leipner J.Leipner и соавт, Iten F., Saller R. Therapy with proteolytic enzymes in rheumatic disorders.Biodrugs, 2001; , 15: 779-789.</ref><ref>Leipner J.Leipner, Saller R.SallerTherapy with proteolytic enzymes in oncology. Drugs, 2001), 59: 769-780.</ref>. Пероральное применение протеолитических ферментов (иначе называемых протеазами или протеиназами) по тем или иным показаниям называют '''Системной Энзимной Терапией ''' (''Systemic Enzyme Therapy - SET''), поскольку рассчитано на всасывание и распределение в организме [[Ферменты|ферментов ]] с последующим действием во внутренних средах органов и тканей. Регуляторный статус ферментов этого класса различен и варьирует от рецепторных лекарственных препаратов до ОТС-формул и даже пищевых добавок, с определенной спецификой для отдельных стран. В состав комбинированных препаратов также включают [[витамины]], [[минералы ]] и другие [[Пищевые добавки: научный подход|пищевые добавки]], в частности, олигомерные проантоцианидины, [[кверцетин]] и т.д.

'''Таблица 1. Основные активные ингредиенты некоторых типовых комбинированных препаратов протеолитических ферментов на фармацевтическом рынке США и Европы''' (из <ref name="Lorkowski">Lorkowski G.LorkowskiGastrointestinal absorption and biological activities of serine and cysteine proteases of animal and plant origin: review on absorption of serine and cysteine proteases. Review. Int.J.Physiol.Pathophysiol.Pharmacol., 2012, 4(1):10-27.</ref>

<p>[[Бромелайн]]</p></td><td>

<p>[[Папаин]]</p></td><td>

<p>[[Панкреатин]]</p></td><td>

<p>[[Химотрипсин]]</p></td><td>

<p>[[Трипсин]]</p></td><td>

Как видно из таблицы 1, в большинстве случаев при формировании состава комбинированных протеолитических препаратов используются растительные протеазы цистеина – бромелаин бромелайн (обязательный компонент) и папаин, а также протеазы серина животного происхождения – трипсин и химотрипсин. Некоторые составы включают панкреатин, амилазу, липазу и/или рутозид. Популярной формой выпуска являются кишечнорастворимые таблетки, покрытые оболочкой, для обеспечения наибольшей концентрации активных веществ в кишечнике (предотвращение распада таблетки в кислой среде желудка). Дозировки ферментов варьируют в диапазоне от 1 до 200 мг/таблетку. Количество протеаз в дозе на прием соответствует ферментной активности, описанной в '''F.I.P. ''' (''F.I.P.-units of the Federation Internationale Pharmaceutique''). Одна F.I.P.-единица – количество фермента, которое способно конвертировать более 1 мкмол субстрата за 1 минуту при стандартных условиях.

=== I. Растительные протеазы. ===

В соответствии с данными А.М.Пенджиева и А.Абдуллаева (2017) <ref name="Пенджиев" /> «высушенный млечный сок (латекс) дынного дерева содержит ряд протеаз: '''[[Папаин]]''' – монотиоловая цистеиновая эндопротеаза. По характеру ферментативного действия ее называют «растительным пепсином». Но, в отличие от пепсина, папаин активен не только в кислых, но и в нейтральных и щелочных средах (диапазон рН 3–12, оптимум рН=5), что важно при часто встречающихся у спортсменов нарушениях кислотного состава желудка. '''Химопапаин''' – монотиоловая цистеиновая протеиназа. Благодаря субстратной специфичности похожа на папаин, но отличается от него электрофоретической подвижностью, стойкостью и растворимостью. '''Протеиназа IV''' – цистеиновая протеиназа, основная протеиназа латекса, составляет около 30 % присутствующего в нем белка. Проявляет высокую степень гомологии с протеиназой III папайи (81 %), химопапаином (70 %) и папаином (67 %). Очень близка к химопапаину по молекулярной массе и заряду молекулы. '''Карикаин''' – наиболее щелочная среди цистеиновых протеиназ латекса папайи. Подобно папаину, карикаин сначала продуцируется в форме неактивного зимогена прокарикаина, содержащего ингибиторный прорегион из 106 N-терминальных аминокислот. Активация фермента заключается в отщеплении прорегиона молекулы без ее последующих конформационных изменений. '''Протеиназа w''' (эндопептидаза А, пептидаза А) – монотиоловая цистеиновая протеиназа. Это полипептид, содержащий 216 аминокислотных остатков и 3 дисульфидные связи. Для проявления его ферментативной активности важно наличие свободного остатка цистеина в активном центре. Проявляет высокую степень гомологии с папаином (68,5 %). По специфичности ферментативного действия напоминает папаин, поскольку связывается с субстратом в участках локализации дисульфидных связей. Для стабилизации комплекса протеиназ папайи с практическими целями используются специальные полимеры, разработанные еще во времена существования СССР. 

Физико-химические свойства основной комплексной смеси протеолитических ферментов ананаса – '''[[Бромелайн|бромелаина]]''', - и применение его в клинических условиях, подробно описаны в нескольких обзорах<ref name="Maurer">Maurer H.R. Bromelain: biochemistry, pharmacology and medical use, Cellular and Molecular Life Sciences, 2001, 58(9): 1234–1245. </ref><ref name="Bhattacharyya">Bhattacharyya В.К. Bromelain: an overview, Natural Product Radiance, 2008, 7(4):359–363.</ref><ref>Pavan R., Shraddha J.S., Kumar A. Properties and Therapeutic Application of Bromelain: A Review. Hindawi Publishing Corporation Biotechnology Research International, 2012, Article ID 976203, 6 pages, doi:10.1155/2012/976203.</ref><ref>Rathnavelu V., Alitheen N.B., Sohila S. et al. Potential role of bromelain in clinical and therapeutic applications (Review). Biomedical Reports, 2016, 5: 283-288.</ref>, выполненных в научных лабораториях стран - мест произрастания и высокотехнологичной переработки ананаса (в основном, Индии). Бромелаин представляет собой водный экстракт из плодов необработанного ананаса. Это смесь различных тиоловых эндопептидаз и ряда других активных веществ, например фосфатаз, глюкозидаз, пероксидаз, целлюлаз, гликопротеинов, углеводов и некоторых ингибиторов протеаз<ref name= II"Bhattacharyya" />. При этом бромелаин, получаемый из стеблей ананаса отличается по составу от такового из плодов ананаса. Как и в случае папаина, ферментативная активность бромелаина сохраняется в широком диапазоне изменений рН – от кислой до щелочной – 5,5 – 8,0<ref>Yoshioka S., Izutsa К., Asa Y., Takeda Y., Inactivation kineticsof enzyme pharmaceuticals in aqueous solutions, Pharmaceutical Research, 1991, 4, 480–485.</ref>. В настоящее время бромелаин производят из охлажденного ананасового сока путем центрифугирования, ультрафильтрации и лиофилизации. Ферментативная активность получаемого порошка определяется эмпирически на таких белковых субстратах как казеин (FIP-единицы), желатин (единицы переваривания желатина) или хромогенные трипептиды<ref name="Maurer" />.  === Протеазы животного происхождения ===

'''[[Трипсин ]] и [[химотрипсин]]''' – самые известные и клинически изученные сериновые протеазы (эндопептидазы) животного происхождения. В отличие от растительных протеаз, оптимум каталитической активности сериновых протеаз находится в щелочном диапазоне. Трипсин синтезируется в поджелудочной железе в виде неактивного предшественника (профермента) трипсиногена. Трипсин содержит в активном центре остатки серина [[серин]]а и гистидина[[гистидин]]а. Молекула бычьего трипсина (молекулярная масса около 24 кДа) состоит из 223 аминокислотных остатков, образующих одну полипептидную цепь, и содержит 6 дисульфидных связей. Изоэлектрическая точка трипсина лежит при pH 10,8, а оптимум каталитической активности — при pH 7,8—8,0. Химотрипсин – протеаза, катализирующая гидролиз пептидной связи, рядом с которой находится ароматическая аминокислота ([[триптофан]], фенилананин[[фенилаланин]], [[тирозин]]). Механизмы действия трипсина и химотрипсина, а также области их применения в клинической медицине хорошо изучены и отражены в целом ряде руководств, систематических обзоров и мета-анализов (<ref>Barrett A.J.Barrett, Rawlings N.D.RawlingsPerspectives in biochemistry and biophysics. Families and Clans of serine peptidases. Arch.Biochem.Biophys., 1995; , 318(2):247-250.</ref><ref>Page M.J.Page, Di Cera E.Di Cera Serine peptidases: Classification, structure and function. Cell Molec.Life Sci., 2008; , 65(7):1220-1236.</ref><ref>Веремеенко К.Н.ВеремеенкоПротеолитические ферменты поджелудочной железы и их применение в клинике. Киев, 1967; . - 160 с.</ref><ref>Кулаков В.И.Кулаков , Насонова В.А., Савельев В.С.. Системная энзимотерапия. Опыт и соавтперспективы. СПб.: Интер-Медика., 2004 и др.)– 264 с.</ref>.

В обзорной работе G.Lorkowski (2012) <ref name="Lorkowski" /> суммированы имеющиеся данные по абсорбции ПФ в ЖКТ после их перорального приема, фармакокинетике ПФ и даны возможные объяснения механизмам этих процессов. Ранние исследования абсорбции протеаз у животных были выполнены путем перорального приема ферментных субстратов, меченых радиоактивными изотопами. Другим методом было количественное определение в плазме крови собственной эстеразной активности протеаз в отношении специфических субстратов, например, этилового эфира N-бензолил-L-аргинина (BAEE) как субстрата для трипсина, а этилового эфира N-ацетил-L-тирозина (ATEE) как субстрата для химотрипсина, а уровня гемоглобина – для оценки общей протеолитической активности. Экспериментальные исследования показали, что абсорбция ПФ зависит от множества факторов, среди которых наиболее важным является размер молекулы. В серии экспериментальных работ J.Seifert и соавторов (1990,1995) было показано, что после перорального приема (рис.1) меченых иодом-123 таких ПФ как трипсин, химотрипсин, панкреатин и папаин, наблюдается постепенное нарастание концентрации ПФ в крови, дифференцированное по времени и количественным параметрам в зависимости от конкретного ПФ. Прием панкреатина вызывал наибольший прирост концентрации фермента в сыворотке крови с максимумом в течение часа. В течение последующих 6-и часов происходило плавное снижение его концентрации. Для других ПФ (трипсин, химотрипсин и папаин) максимальная концентрация в сыворотке крови достигалась только к 3-ему часу после перорального применения и была существенно ниже (в 3 и более раз) по сравнению с панкреатином. Характерно, что через 6 часов для всех ферментов уровень их концентрации в крови (в процентном соотношении с их введенной дозой на 1 г крови) был примерно одинаковым.

Подводя итоги выполненным исследованиям фармакокинетики ПФ, G.Lorkowski (2012) <ref name="Lorkowski" /> в своем аналитическом обзоре делает следующее заключение: ''«Прием протеолитических ферментов обеспечивает усвоение организмом физиологически активных протеинов с высоким молекулярным весом. Фармакокинетические исследования показывают дозо-зависимое линейное нарастание концентрации протеаз в различных средах организма, варьирующее в достаточно широких индивидуальных пределах, медленную динамику абсорбции в кишечнике, быстрое и 100% связывание в организме с антипротеазными комплексами. Пероральный прием ПФ увеличивает протеазную активность сыворотки крови с параллельным возрастанием концентрации в плазме крови соответствующих антипротеаз''. Биологическая протеолитическая активность пероральных ПФ определяется взаимодействием с соответствующими рецепторами на поверхности клеток (протеаз-активируемые рецепторы) как в виде свободных протеаз, так и в комплексной форме с антипротеазами. Такой комплекс «протеаза-антипротеаза» вызывает возрастание плазменных концентраций антипротеаз и элиминацию самих комплексов и цитокинов. ''Эти механизмы реализуются при приеме внутрь ПФ в виде кишечнорастворимых таблеток с содержанием растительных и животных протеаз, и обеспечивают стабилизацию и, возможно, улучшение физиологических и иммунологических процессов даже у здоровых лиц. Последнее обстоятельство приобретает особый смысл в спортивной медицине.''

Наряду с опосредованным (через усиление высвобождения аминокислот из протеинов) анаболическим действием, о чем было написано выше, ПФ уже многие годы используются как средства Системной Энзимной Терапии (СЭТ – SET). СЭТ позволяет естественным путем затормозить воспалительные процессы в организме, а также частично решать проблему предотвращения развития воспаления, препятствующую процессу восстановления. Пероральное введение ПФ создает, хотя и невысокую, но эффективную концентрацию свободных и связанных протеиназ в плазме крови (G.<ref name="Lorkowski, 2012)" />. Такие ПФ как трипсин и бромелаин, как и другие эндогенные протеиназы, могут связываться со специфическими (например, альфа-антитрипсин) и неспецифическими (например, альфа-2-макроглобулин) антипротеазами, и предотвращать неконтролируемую деградацию протеинов. Поэтому, способность ПФ контролировать и предотвращать процесс воспаления, легла в основу исследований влияния ПФ на развитие мышечных повреждений в ответ на нагрузки (EIMD) и отсроченную болезненность мышц (DOMS) у лиц, занимающихся спортом. Влияние протеиназ при пероральном приеме на EIMD было изучено в нескольких клинических работах с фокусированием на изменение болей и/или мышечных функций (A.F.Walker и соавт., 2002; T.W.Beck и соавт., 2007; R.A.Orsini, 2007; T.W.Buford и соавт., 2009; J.K. Udani и соавт., 2009). Эти работы показали, что бромелаин и другие протеиназы могут редуцировать мышечное воспаление после получения повреждений в результате нагрузок.