Vielleicht schenken wir Enzymen nicht genug Anerkennung. Sie werden buchstäblich für jede einzelne chemische Aktion benötigt, die in unserem Körper stattfindet – von der Verdauung über die Immunfunktion bis hin zum Blutfluss. Wir sind in der Lage zu sehen, zu denken und zu atmen, weil wir Proteasen haben. Was sind Proteasen? Sie sind Enzyme, die den Abbau von Proteinen im Körper ermöglichen.
Aus diesem Grund stehen proteolytische Enzyme an der Spitze der biologischen Forschung, und sie sind zu einem Hauptaugenmerk der pharmazeutischen Industrie geworden. Laut einer wissenschaftlichen Übersichtsarbeit, die im Biochemical Journal veröffentlicht wurde, „wurde der überwiegende Teil der Proteasen zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt, aber sie entwickeln sich auch zu nützlichen Wirkstoffen bei der Behandlung von Sepsis, Verdauungsstörungen, Entzündungen, Mukoviszidose, Netzhauterkrankungen, Psoriasis und anderen Krankheiten.“(1)
Aber was genau macht Protease und warum sind Proteasen so wichtig für unsere allgemeine Gesundheit? Es handelt sich um komplexe Enzyme, und die Forscher sind noch dabei, ihre Rolle im menschlichen Körper zu erforschen, aber ich hoffe, ich kann Ihnen helfen, ihre Bedeutung zu verstehen.
Was ist Protease?
Proteasen wurden als die Version der Schweizer Taschenmesser der Biologie bezeichnet, die in der Lage sind, lange Sequenzen von Proteinen in Fragmente zu zerschneiden. Eine Protease ist ein Enzym, das die langen, kettenartigen Moleküle von Proteinen aufbricht, damit sie verdaut werden können. Dieser Prozess wird Proteolyse genannt und verwandelt Proteinmoleküle in kürzere Fragmente, die Peptide genannt werden, und schließlich in ihre Bestandteile, die Aminosäuren. Wir brauchen eine ständige Versorgung mit Aminosäuren für das richtige Wachstum und die Reparatur.(2)
Proteine beginnen als zähe, komplexe, gefaltete Struktur, und sie können nur mit Protease-Enzymen abgebaut oder zerlegt werden. Der Prozess der Verdauung von Proteinen beginnt im Magen, wo Salzsäure die Proteine auffaltet und das Enzym Pepsin beginnt, sie zu zerlegen. Die Bauchspeicheldrüse setzt Protease-Enzyme (vor allem Trypsin) frei, die im Darm die Proteinketten in kleinere Stücke zerlegen. Dann brechen Enzyme auf der Oberfläche und im Inneren der Darmzellen die Stücke noch weiter auf, so dass sie zu Aminosäuren werden, die für die Verwendung im gesamten Körper bereit sind.
Wenn diese Protease-Enzyme im Körper nicht vorhanden sind, um Eiweißmoleküle aufzuspalten, wäre die Darmschleimhaut nicht in der Lage, sie zu verdauen, was zu einigen ernsthaften Gesundheitsproblemen führen kann.
Proteasen werden von der Bauchspeicheldrüse produziert, und sie kommen auch in einigen Früchten, Bakterien und anderen Mikroben vor. Der Verdauungstrakt produziert drei verschiedene Formen von Proteasen in unserem Verdauungstrakt: Trypsinogen, Chymotrypsinogen und Procarboxypeptidase. Diese drei Proteasen greifen unterschiedliche Peptidbindungen an, um die Bildung von Aminosäuren, den Bausteinen von Proteinen, zu ermöglichen.
Was macht die Protease? Alles! Diese Enzyme ermöglichen die richtige Funktion unseres Verdauungs- und Immunsystems, der Nieren, der Leber, der Milz, der Bauchspeicheldrüse und des Blutkreislaufs. Protease spielt eine Rolle bei der Regulierung des Stoffwechsels und sorgt dafür, dass die Vitamine und Mineralien, die wir aufnehmen, richtig wirken können. Darüber hinaus werden Proteasen benötigt, damit Hormone richtig funktionieren und die Muskelregeneration und Gewebeheilung fördern.
Arten von Proteasen
Protease-Enzyme werden oft nach ihrem Ursprung klassifiziert. Einige Proteasen werden in unserem Körper produziert, einige stammen aus Pflanzen und andere haben einen mikrobiellen Ursprung. Verschiedene Arten von Proteasen haben unterschiedliche biologische Prozesse und Mechanismen.(3)
Unser Verdauungssystem produziert natürlicherweise drei Arten von Proteasen: Pepsin, Trypsin und Chymotrypsin. Hier ist eine Aufschlüsselung dieser drei Arten von Proteasen:
Pepsin: Pepsin ist eine natürlich vorkommende Protease, die im Darm zu finden ist. Sie ist für die Aufspaltung und Verdauung von Proteinen unerlässlich. Die Zellen im Magen produzieren zunächst ein inaktives Enzym namens Pepsinogen, das sich in Pepsin verwandelt, wenn es in die saure Umgebung des Magens gelangt. Dann arbeitet Pepsin daran, chemische Bindungen in Proteinen aufzubrechen und kleinere Moleküle zu produzieren, die Peptide genannt werden. Dies ist die erste Phase der Proteinverdauung.
Trypsin: Trypsin ist ein Protease-Enzym, das in der Bauchspeicheldrüse in einer inaktiven Form namens Trypsinogen produziert wird, das sich dann mit der Galle vermischt und in den Dünndarm gelangt, wo es in aktives Trypsin umgewandelt wird. Trypsin arbeitet mit Pepsin und Chymotrypsin zusammen, um Proteine in Peptide und Aminosäuren aufzuspalten.
Chymotrypsin: Chymotrypsin wird ebenfalls in der Bauchspeicheldrüse produziert und arbeitet als Bestandteil des Pankreassaftes im Dünndarm, um Eiweißmoleküle in Peptide aufzuspalten. Chymotrypsin wird in Gegenwart von Trypsin aktiviert.
Proteasen sind auch in bestimmten Vollwertnahrungsmitteln enthalten, und sie sind in Form von Nahrungsergänzungsmitteln erhältlich. Zwei Arten von pflanzlichen Protease-Enzymen, die es gibt, sind:
Bromelain: Bromelain ist eine Protease, die im Stamm und im Saft der Ananas vorkommt. Bromelain-Ergänzungen werden typischerweise bei Verdauungsstörungen, schnellerer Genesung nach Operationen oder Verletzungen, Allergiesymptomen, Sinus-Infektionen und Gelenkschmerzen eingesetzt.
Papain: Papain ist ein Protease-Enzym, das im Milchsaft der Papaya vorkommt, besonders wenn sie unreif ist. Papain stimuliert die Verdauung und verbessert die allgemeine Absorption von Nährstoffen, weshalb es oft in Nahrungsergänzungsmitteln mit Verdauungsenzymen verwendet wird.
Gesundheitliche Vorteile
1. Unverzichtbar für die Verdauung
Enzyme spielen eine wichtige Rolle für unsere Verdauungsgesundheit, und die richtige Verdauung ist abhängig von Proteaseprozessen. Sie haben die besondere Fähigkeit, Peptidbindungen aufzuspalten und Aminosäuren freizusetzen. Proteasen werden für den Abbau von Proteinen benötigt, damit diese verdaut werden können, aber sie bauen auch andere Abfallstoffe, einschließlich Toxine, ab. Dies ist wichtig für die Verdauungs- und Immunfunktion, weil es eine toxische Überlastung verhindert, die uns krank machen kann.
Studien zeigen, dass proteolytische Enzyme, insbesondere Bromelain, aufgrund ihrer entzündungshemmenden Eigenschaften dazu beitragen können, den Schweregrad von Symptomen im Zusammenhang mit entzündlichen Darmerkrankungen und Colitis ulcerosa zu verringern.(4)
2. Ermöglicht die Absorption von Aminosäuren
Protease ermöglicht die Absorption von Aminosäuren, die für den Aufbau und die Reparatur von Gewebe unerlässlich sind. Ein Protein besteht aus einer bestimmten Sequenz von Aminosäuren, und wenn die Protease diese Sequenzen aufspaltet, können wir die Aminosäuren für eine Reihe von Körperfunktionen nutzen. Wir brauchen ein optimales Gleichgewicht an Aminosäuren für den Körper, um die Homöostase aufrechtzuerhalten, weil sie wichtige Stoffwechselwege regulieren, die für Wachstum, Erhaltung, Immunität und Reproduktion notwendig sind.(5)
3. Stärkt die Immunfunktion
Protease-Enzyme erhöhen die Potenz der natürlichen Killerzellen und bauen pathogene Komplexe ab, die die normale Immunfunktion reduzieren können. Studien deuten darauf hin, dass Papain, Trypsin und andere Proteasen bestehende pathogene Immunkomplexe verhindern oder auflösen können, wodurch die Lymphdrainage verbessert und das Immunsystem gestärkt wird.
Obwohl pathogene Komplexe ein normaler Teil des Immunsystems sind, können sie, wenn sie im Übermaß auftreten, bestimmte Gesundheitszustände verursachen, darunter Nierenerkrankungen, rheumatologische Erkrankungen und Nervenentzündungen.(6)
4. Verhindert Blutgerinnsel und Arteriosklerose
Protease verbessert die Qualität unserer Blutzellen. Diese Enzyme sind für die Bildung und Auflösung von Blutgerinnseln verantwortlich. Sie haben auch gerinnungshemmende, entzündungshemmende und blutdrucksenkende Wirkungen.(7)
Seit den 1970er Jahren werden Protease-Präparate zur Behandlung von thrombotischen Erkrankungen entwickelt und eingesetzt. Papain, die Protease, die in Papayas gefunden wird, kann helfen, die Verdickung der Blutgefäße zu verhindern, eine Herzerkrankung, die Arteriosklerose genannt wird. Bromelain, die in der Ananas enthaltene Protease, hat gerinnungshemmende Eigenschaften und kann das Risiko von Blutgerinnseln verringern, die zu gefährlichen Komplikationen wie koronarer Herzkrankheit, Lungenembolie und Schlaganfall führen.(8)
5. Beschleunigt die Gewebereparatur
Proteasen werden seit der Antike zur Förderung der Gewebereparatur eingesetzt. Trypsin und Chymotrypsin helfen, Entzündungen zu reduzieren und eine schnellere Heilung von akuten Gewebeverletzungen zu fördern, so eine wissenschaftliche Übersichtsarbeit, die in Advances in Therapy veröffentlicht wurde. Die Kombination dieser beiden Enzyme wird üblicherweise in oralen proteolytischen Enzympräparaten verwendet, um traumatische, chirurgische und orthopädische Verletzungen zu reparieren. Neben ihrer entzündungshemmenden Wirkung wirken Protease-Enzyme auch antiinfektiös, antioxidativ, blutgerinnungshemmend und schwellungshemmend.(9)
6. Kann helfen, Dickdarmkrebs zu verhindern
Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Proteasen, die in einigen Nahrungsmitteln wie der Papaya enthalten sind, in der Lage sind, krebserregende Toxine im Dickdarm zu binden und sie so von den gesunden Dickdarmzellen fernzuhalten. Laut einer im World Journal of Gastroenterology veröffentlichten Studie sind Protease-Enzyme am Abbau von Krebsinvasion und Metastasierung beteiligt. Die Forscher weisen darauf hin, dass Proteasen als potenzielle Zielmoleküle für therapeutische Wirkstoffe bei der Behandlung von Darmkrebs dienen könnten.(10)
Protease vs. Proteinase vs. Proteasom
Es ist leicht, bei den vielen Begriffen, die bei der Diskussion über Protease verwendet werden, verwirrt zu werden. Protease ist der allgemeine Begriff für Enzyme, die Proteine durch Hydrolyse von Peptidbindungen abbauen. Forscher haben erkannt, dass es eigentlich zwei verschiedene Arten von Protease-Enzymen gibt, obwohl sie normalerweise in einer Gruppe zusammengefasst werden. Eine Gruppe von Protease-Enzymen wirkt am besten auf intakte Proteine, während andere Enzyme eine Vorliebe für kleine Peptide als Substrate zeigen, so die im Biochemical Journal veröffentlichte Forschung.(11)
Proteinase ist eine Art von Protease, die eine Vorliebe für intakte Proteine zu zeigen scheint. Proteinase arbeitet, um die internen Peptidverknüpfungen langer Peptidketten aufzubrechen. Sie ist wichtig für normale physiologische Funktionen und wird für pharmazeutische Zwecke verwendet.
Proteasomen sind ebenfalls Proteasekomplexe, die an der Proteolyse beteiligt sind, indem sie daran arbeiten, Proteine im Körper abzubauen. Proteasomen sind für den Abbau von intrazellulären Proteinen verantwortlich.(12)
Protease vs. Amylase vs. Lipase vs. Pepsin
Protease: Protease ist der allgemeine Begriff für alle Enzyme, die Proteine abbauen. Pepsin beginnt diesen Prozess im Magen, und Trypsin und Chymotrypsin werden in der Bauchspeicheldrüse produziert und in den Dünndarm abgegeben. Diese drei Arten von Proteasen arbeiten daran, die Proteinverdauung abzuschließen, indem sie das Protein in einfache Aminosäuren aufspalten, die in den Blutkreislauf aufgenommen werden.
Amylase: Amylase ist ein Verdauungsenzym, das Stärke in einfache Zucker aufspaltet, damit diese zur Energiegewinnung genutzt werden können. Zunächst wird Amylase von Ihren Speicheldrüsen freigesetzt, so dass der Verdauungsprozess beginnen kann, sobald Sie anfangen, Ihre Nahrung zu kauen. Dies löst den Beginn eines Dominoeffekts aus, der den Verdauungsprozess ausmacht. Aber, kurz gesagt, arbeitet die Magen-Amylase daran, teilweise verdaute Nahrung in Chymus abzubauen, was die Freisetzung des Hormons Sekretin auslöst, was der Bauchspeicheldrüse erlaubt, Pankreasenzyme freizusetzen, die den Verdauungsprozess beenden.
Lipase: Lipase ist ein Verdauungsenzym, das Nahrungsfette aufspaltet, damit der Darm sie aufnehmen kann. Lipase wird hauptsächlich von der Bauchspeicheldrüse als Pankreaslipase freigesetzt, ist aber auch im Blut, im Magensaft, im Darmsaft und im Fettgewebe zu finden. Die Galle beginnt den Prozess der Fettverdauung, indem sie Fette in kleine Fettkügelchen umwandelt. Dann wandelt Lipase diese Kügelchen in Fettsäuren und Glycerin um, eine einfache Verbindung, die in allen Lipiden vorkommt und von Ihren Zellen zur Energiegewinnung genutzt wird. Da die Lipase für eine ordnungsgemäße Fettverdauung benötigt wird, beeinflusst sie viele Körperfunktionen, einschließlich der Nährstoffaufnahme, der Cholesterinregulierung und des Stoffwechsels.
Pepsin: Pepsin ist eine Art von Protease, die im Magen produziert wird. Wie alle Proteasen spaltet Pepsin Proteine in Peptide auf. Es ist eine von drei Proteasen im menschlichen Verdauungssystem – die beiden anderen sind Trypsin und Chymotrypsin. Pepsin ist an der ersten Phase der Proteinverdauung beteiligt.
Nahrungsergänzungsmittel und Dosierung
Die FDA hat eine Reihe von Protease-Medikamenten zugelassen, die als Teil der Behandlung von Schlaganfall, Hämophilie, akutem Myokardinfarkt, Sepsis, traumatischen Blutungen, Verdauungsstörungen und Muskelkrämpfen eingesetzt werden.(13)
Es gibt ein paar verschiedene Arten von frei verkäuflichen Proteasepräparaten auf dem Markt. Sie können Bromelain- und Papain-Präparate online oder in Reformhäusern finden, und Sie können auch Trypsin kaufen, das typischerweise aus bakteriellen, pilzlichen oder schweinischen (Schweine-) Quellen hergestellt wird. Produkte, die Chymotrypsin enthalten, sind ebenfalls erhältlich und werden normalerweise aus Rinder- oder Schweinequellen hergestellt.
Nach Informationen in den Mayo Clinic Proceedings, in einem Artikel, der Kliniker über Enzympräparate informieren soll, sind die Anwendungen und Dosierungen von Protease-Enzympräparaten wie folgt:(14)
- Bromelain: Bis zu 400 Milligramm pro Tag bei Schwellungen, Verbrennungen, Entzündungen und allergischem Schnupfen
- Papain: Bis zu 1.500 Milligramm pro Tag bei Entzündungen, Verdauung, Herpes-Zoster-Symptomen, chronischer Diarrhöe und Pharyngitis
- Trypsin: Bis zu 50 Milligramm pro Tag (meist in Kombination mit Bromelain) bei Osteoarthritis und zur Ergänzung von Verdauungsenzymen
- Chymotrypsin: Bis zu 100.000 Einheiten viermal täglich zur Reduzierung von Entzündungen und Ödemen im Zusammenhang mit Geschwüren, Operationen, Abszessen oder traumatischen Verletzungen
Proteasen werden auch häufig in Kombination mit zwei anderen lebenswichtigen Enzymen eingenommen: Amylase, die Kohlenhydrate abbaut, und Lipase, die Fette abbaut. Wenn alle drei dieser Verdauungsenzyme in Ihrem Körper richtig arbeiten, funktioniert Ihr Verdauungssystem optimal. Für Menschen mit Verdauungskrankheiten, altersbedingtem Enzymmangel, zu wenig Magensäure (Hypochlorhydrie genannt), Lebererkrankungen und Nährstoffmangel kann die Einnahme eines Nahrungsergänzungsmittels für Verdauungsenzyme hilfreich sein.
Inhibitoren und Mangel
Was ist ein Protease-Inhibitor? Es handelt sich um ein antivirales Medikament, das häufig zur Behandlung von Patienten mit HIV/AIDS und Hepatitis C eingesetzt wird. Proteasehemmer verhindern die virale Replikation, indem sie die Protease blockieren, so dass neues HIV nicht zu einem reifen Virus wird, das andere Zellen (speziell die CD4-Zellen) infizieren kann. Im Grunde genommen sollen diese Medikamente die HIV-Menge im Körper reduzieren, um das Fortschreiten des Virus zu verlangsamen.
Um sich zu vermehren, nutzt das HIV-Virus Immunzellen im Körper, die sogenannten CD4-Zellen, damit es sich ausbreiten kann. Protease-Enzyme ermöglichen diese Replikation, aber HIV-Protease-Hemmer blockieren die Enzyme, so dass sich das Virus nicht mehr vermehren kann.(15)
Diese Arten von Medikamenten haben bekannte Nebenwirkungen und Wechselwirkungen mit anderen Medikamenten. Wenn Sie also mit HIV oder Hepatitis C leben, sollten Sie mit Ihrem Arzt sprechen, bevor Sie Proteasehemmer in Ihren Behandlungsplan aufnehmen.
Bei Menschen, die nicht mit HIV oder Hepatitis C infiziert sind, wollen sie sicherstellen, dass sie genügend Protease produzieren. Wenn Ihr Körper richtig funktioniert, produziert er genügend Protease, um das Protein in Ihrem Körper abzubauen. Wenn der Körper jedoch nicht genügend Protease herstellt, kann dies zu Erkrankungen des Stoffwechsels, der Verdauung, des Herz-Kreislauf-Systems und des Immunsystems führen.
Was sind die Anzeichen eines Proteasemangels? Jemand, der nicht genügend Protease-Enzyme zu sich nimmt oder produziert, kann die folgenden Mangelsymptome aufweisen:(16)
- übermäßige Blähungen
- Krämpfe
- Sodbrennen
- Verdauungsstörungen
- Unterleibsbeschwerden
- Diarrhöe
- Verstopfung
- Gelenksteifigkeit
- Müdigkeit
- vorzeitige Hautfalten
- graues Haar
Lebensmittel
Sie werden Protease-Enzyme in einigen Obst- und Gemüsesorten und fermentierten Lebensmitteln finden, nicht aber in verarbeiteten, gebratenen, gebackenen, gekochten oder sogar in Konserven. Das Kochen oder Verarbeiten von Lebensmitteln, sogar von Obst und Gemüse, tötet die Enzyme ab. Daher sollten Sie sich auf den Verzehr von frischem Obst, rohem Gemüse und fermentierten Lebensmitteln wie Sauerkraut, Kefir, Joghurt und Miso konzentrieren. Andere enzymreiche Lebensmittel sind gekeimte Nüsse und Samen und ungekochte oder leicht gekochte Getreideprodukte wie Weizenkeime.
Zu den wichtigsten Protease-Lebensmitteln, die Sie in Ihre Ernährung aufnehmen sollten, um Ihre Verdauung, Immunfunktion und kardiovaskuläre Gesundheit zu verbessern (um nur einige Vorteile zu nennen), gehören:
- Ananas
- Payaya
- Ingwer
- Kiwi
- Joghurt
- Käse
- Kefir
- Miso-Suppe
- Sauerkraut
- Tempeh
Um Ihre Protease- und andere Enzymwerte zu erhöhen, ist es wichtig, dass Sie mehr rohe und fermentierte Lebensmittel zu sich nehmen. Außerdem sollten Sie Ihr Essen gründlich kauen. Wenn sich Ihre Nahrung mit dem Speichel vermischt und im Mund aufgespalten wird, beginnt der Verdauungsprozess. Je mehr Sie kauen, desto weniger Arbeit muss in Ihrem Magen und Dünndarm geleistet werden.
Geschichte
- Der erste Bericht über Proteasen wurde im Jahr 1905 im Journal of Biological Chemistry veröffentlicht. Seitdem sind mehr als 350.000 wissenschaftliche Artikel über diese Enzyme geschrieben worden.
- Mehr als 2 Prozent unserer Gene kodieren Proteasen.
- Die beim Menschen am häufigsten vorkommenden Protease-Gene sind Metalloproteasen, gefolgt von Serin-, Cystein-, Threonin- und Aspartyl-Genen.(17)
- Das erste von der FDA zugelassene Protease-Medikament war u-PA (Urokinase), das 1978 für die klinische Anwendung zugelassen wurde und noch heute wegen seiner Fähigkeit, Blutgerinnsel in Blutgefäßen und intravenösen Kathetern aufzulösen, verwendet wird.
- Protease macht etwa 60 Prozent des gesamten Enzymmarktes in der Welt aus und ist damit heute das wichtigste industrielle Enzym von Interesse.(18)
Risiken und Nebenwirkungen
Die Nebenwirkungen von Protease-Ergänzungsmitteln variieren je nach Art der Protease, die Sie einnehmen, aber im Allgemeinen können sie gastrointestinale Probleme wie Krämpfe und Durchfall, allergische Reaktionen und Brennen bei der topischen Anwendung von Protease-Enzymen umfassen.
Wenn Sie Proteasen einnehmen, sollten Sie beachten, dass sie mit blutgerinnungshemmenden und blutverdünnenden Medikamenten interferieren können. Wenn Sie solche Medikamente einnehmen, sprechen Sie mit Ihrem Arzt, bevor Sie ein neues Nahrungsergänzungsmittel verwenden.
Abschließende Überlegungen
- Die Funktion der Proteasen ist für alle lebenden Organismen notwendig.
- Die Enzyme der Proteasen ermöglichen die Proteolyse, den Prozess, der die langen, kettenartigen Moleküle der Proteine aufbricht, so dass sie verdaut werden können.
- Proteasen werden von der Bauchspeicheldrüse produziert, sie kommen aber auch in einigen Früchten, Bakterien und anderen Mikroben vor. Zu den drei verschiedenen Arten von Proteasen gehören Pepsin, Trypsin und Chymotrypsin.
- Bromelain ist die Art von Protease, die in Ananasstämmen gefunden werden kann, und Papain ist im Latex der Papaya zu finden. Proteasen sind auch in fermentierten Lebensmitteln wie Miso, Sauerkraut und Tempeh zu finden.
- Zu den wichtigsten Vorteilen von Proteasen gehören ihre Fähigkeit, die Verdauung von Proteinen und die Aufnahme von Aminosäuren zu ermöglichen, die Immunfunktion zu stärken, die kardiovaskuläre Gesundheit zu fördern, die Gewebereparatur zu beschleunigen und möglicherweise Darmkrebs zu verhindern.