Use of honey associated with Ananas comosus (Bromelin) in the treatment of acute irritative cough / Uso do mel de abelha associado ao Ananas comosus (Bromelin) no tratamento da tosse irritativa aguda

Abstract Objective: To evaluate the immediate improvement rate of irritative cough in patients treated with the combination of Ananas comosus extract and honey (Bromelin®) compared with the use of honey alone (placebo group). Methods: Pragmatic, double-blind, randomized, parallel-group study with children aged between 2 and 15 years, with irritative cough for at least 24hours. The double-blind assessment of cough was through the number of observed coughing episodes and intensity score for a period of 10minutes of observation. The decrease of one point in the mean total score was considered as a therapeutic effect. Results: There was a reduction in coughing episodes in both groups, as well as in the cough score after 30minutes of drug or honey administration. The change in clinical score above two points, which could indicate marked improvement, occurred in five patients in the bromelin group and only in one in the placebo group, but without significant difference. There were no adverse events. Conclusions: The immediate improvement rate of irritative cough was similar in patients treated with combination of Ananas comosus extract and honey (Bromelin®) compared with the use of honey alone (placebo group). It is possible that honey has a therapeutic effect on mucus and cough characteristics (Clinical Trials: NCT01356693).

Resumo Objetivo: Avaliar a taxa de melhoria imediata da tosse irritativa em pacientes tratados com associação do extrato do Ananas comosus em mel de abelha (Bromelin®) e compará-la com a de uso do mel isolado (grupo placebo). Métodos: Estudo pragmático da vida real, duplo-cego, randômico, de grupos paralelos, em crianças, entre dois e 15 anos, com tosse irritativa havia pelo menos 24 horas. A avaliação da tosse foi duplo-cega foi feita por meio da avaliação do número de episódios observáveis e do escore de intensidade de tosse durante o período de 10 minutos de observação. A redução de um ponto na média do escore total foi considerada como efeito terapêutico. Resultados: Em ambos os grupos houve redução do número de episódios de tosse, assim como do escore de tosse após 30 minutos de administração do medicamento ou do mel. A mudança de escore clínico superior a dois, que poderia indicar melhoria acentuada, ocorreu em cinco pacientes do grupo com bromelina e em apenas um do placebo, mas sem diferença significante. Não ocorreram eventos adversos. Conclusões: A taxa de melhoria imediata da tosse irritativa foi similar entre pacientes tratados com associação do extrato do Ananas comosus em mel de abelha (Bromelin®) e com o uso do mel isolado (grupo placebo). É possível que haja um efeito terapêutico do mel nas características do muco e da tosse (Clinical Trials: NCT01356693).

Diseño asistido por computadora de la inmovilización covalente de bromelina y papaína / Computer-aided design of bromelain and papain covalent immobilization

Enzymes as immobilized derivatives have been widely used in Food, Agrochemical, Pharmaceutical and Biotechnological industries. Protein immobilization is probably the most used technology to improve the operational stability of these molecules. Bromelain (Ananas comosus) and papain (Carica papaya) are cystein proteases extensively used as immobilized biocatalyst with several applications in therapeutics, racemic mixtures resolution, affinity chromatography and others industrial scenarios. The aim of this work was to optimize the covalent immobilization of bromelain and papain via rational design of immobilized derivatives strategy (RDID) and RDID1.0 program. Were determined the maximum protein quantity to immobilize, the optimum immobilization pH (in terms of functional activity retention), was predicted the most probable configuration of the immobilized derivative and the probabilities of multipoint covalent attachment. As support material was used Glyoxyl-Sepharose CL 4B. The accuracy of RDID1.0 program´s prediction was demonstrated comparing with experimental results. Bromelain and papain immobilized derivatives showed desired characteristics for industrial biocatalysis, such as: elevate pH stability retaining 95% and 100% residual activity at pH 7.0 and 8.0, for bromelain and papain, respectively; high thermal stability at 30 °C retaining 90% residual activity for both immobilized enzymes; a catalytic configuration bonded by immobilization at optimal pH; and the ligand load achieve ensure the minimization of diffusional restrictions.

Las enzimas inmovilizadas han sido ampliamente utilizadas en las industrias Alimentaria, Agroquímica, Farmacéutica y Biotecnológica. La inmovilización de proteínas es, probablemente, la tecnología más empleada para elevar la estabilidad operacional de estas moléculas. La bromelina (Ananas comosus) y la papaína (Carica papaya) son cisteín proteasas extensamente usadas como biocatalizadores inmovilizados con disímiles aplicaciones en la terapéutica, resolución de mezclas racémicas, cromatografía de afinidad, entre otros escenarios industriales. El objetivo del presente trabajo fue optimizar la inmovilización covalente de las enzimas bromelina y papaína a través de la estrategia de diseño racional de derivados inmovilizados (RDID) y el programa RDID1.0. Se predijo la cantidad máxima de proteína a inmovilizar, el pH óptimo de inmovilización (en términos de retención de la actividad funcional), la configuración más probable del derivado inmovilizado y la probabilidad de enlazamiento covalente multipuntual. Como soporte de inmovilización de empleó Glioxil-Sepharose CL 4B. La precisión de las predicciones llevadas a cabo con el programa RDID1.0 fue validada comparando con los resultados experimentales obtenidos. Los derivados inmovilizados de bromelina y papaína mostraron características deseadas para la biocatálisis a nivel industrial, tales como: elevada estabilidad al pH reteniendo el 95% y 100% de actividad residual a pH 7.0 y 8.0, para la bromelina y la papaína, respectivamente; una elevada estabilidad térmica con la retención del 90% de actividad residual a 30 °C para ambas enzimas; al pH de inmovilización óptimo la configuración obtenida es catalíticamente competente; y la carga de ligando alcanzada asegura la disminución de las restricciones difusionales.

The influence of pH, polyethylene glycol and polyacrylic acid on the stability of stem bromelain

Enzyme stability is critical in biotechnology, pharmaceutical and cosmetic industries. Investigations on this subject have drawn attention because of its practical application. Bromelain is a thiol-endopeptidase, obtained from pineapple (Ananas comosus), known for its clinical and therapeutic applications, particularly to selective burn debridement and improvement of antibiotic action and anti-inflammatory activities. To date, the use of bromelain in pharmacological or industrial applications is limited, due to commercial availability, costs, and sensitivity to pH and temperature. Therefore, a better understanding of enzyme stability would be of great interest. The aim of this study was to evaluate bromelain activity and stability in several pH (2.0 to 8.0) and in polyethylene glycol and polyacrylic acid solutions. We observed that bromelain was able to maintain its stability at pH 5.0 for the temperatures studied. PEG solutions increased bromelain stability, but PAA solutions had the opposite effect.

Estabilidade de enzimas é uma questão fundamental em indústrias biotecnológicas, farmacêuticas e cosméticas. As investigações sobre o assunto têm chamado a atenção por sua aplicação prática. A bromelina é uma tiol-endopeptidase, obtida a partir do abacaxi (Ananas comosus). É conhecida por suas aplicações clínicas e terapêuticas, especialmente para desbridamento seletivo de queimaduras, melhoria de ações antibiótica e de atividades anti-inflamatórias. Até o momento, a utilização da bromelina em aplicações farmacológicas industriais é limitada, devido à disponibilidade comercial, os custos, a sensibilidade ao pH e temperatura. Portanto, a maior compreensão da estabilidade desta enzima seria de grande interesse. O objetivo deste estudo foi avaliar a estabilidade da atividade da bromelina em vários pH (2,0 a 8,0) e em soluções de polietilenoglicol e de ácido poliacrílico. Observamos que a bromelina foi capaz de manter a sua estabilidade em pH 5.0, em todas as temperaturas estudadas. Soluções de PEG aumentaram a estabilidade da bromelina, enquanto que soluções de PAA obtiveram efeito oposto.

Extração de bromelina dos resíduos de abacaxi ( Ananas comosus ) por sistemas de duas fases aquosas e sua aplicação em hidrogel polimérico / Extraction of bromelain from pineapple waste ( Ananas comosus ) by aqueous two-phase systems and its application in polymeric hydrogels

Bromelina é um nome coletivo para enzimas proteolíticas encontradas no talo, fruto e folhas do abacaxi (Ananas comosus Merr). A bromelina possui propriedades anti-inflamatórias, de debridamento, entre outras. Para a produção da bromelina deve-se, preferencialmente, usar resíduos do abacaxi, visto que os produtos do fruto têm aplicação comercial. Este trabalho teve como objetivo a extração de bromelina a partir de cascas de abacaxi através de sistema de duas fases aquosas (SDFA), e sua aplicação em hidrogel polimérico. Foram realizados estudos de estabilidade da bromelina comercial, em que se observou maior estabilidade em pH 5,0 com menor perda da atividade relativa em todas as temperaturas estudadas (20, 30, 40 e 50°C). O estudo da extração da bromelina em SDFA formado por polietileno glicol (PEG) e ácido poliacrílico (PAA) (com auxílio da análise de variância de parâmetros como rendimento, fator de purificação e coeficiente de partição) proporcionou rendimento de 335% e fator de purificação de 25,8. Os hidrogéis poliméricos à base de PEG estudados apresentaram-se flexíveis, com pouca elasticidade e taxa de absorção superior a 1000%. Hidrogel carreado de bromelina pelo método de turgescência proporcionou a maior liberação da enzima, assim como a maior atividade (80% da bromelina liberada em 24 h e 278 ± 89 U/mL)

Bromelain is a collective name for the proteolytic enzymes found in the stem, fruit and leaves of pineapple (Ananas comosus Merr.). Bromelain possesses anti-inflammatory properties, debridement, among others. For bromelain production one should preferably use the waste materials, whereas pineapple fruit products have commercial application. This study aimed to extract bromelain from pineapple peels using aqueous two-phase system (ATPS), and its application in polymeric hydrogels. Stability studies of commercial bromelain were performed, which found greater stability at pH 5.0 with minor loss of relative activity at all temperatures studied. The study of bromelain extraction in ATPS composed by polyethylene glycol (PEG) and poly acrylic acid (PAA) (with assistance of variance analysis of parameters such as yield, purification factor and partition coefficient) showed yield 335% and purification factor of 25.8. The PEG-based hydrogels studied presented flexibility, low elasticity and swelling ratio higher than 1000%. Hydrogel containing bromelain, loading by embedding (solvent sorption) method, yielded the highest enzyme release, as well as the highest activity (80% bromelain released over 24 h and 278 ± 89 U / mL)

Caracterización cinética de un preparado semipurificado de bromelina para uso antitumoral / Kinetic characterization of a semipurified preparation from bromelain for antitumor use

INTRODUCCIÓN: la mayor parte de la producción mundial de enzimas está destinada a la obtención de proteasas. Las aplicaciones de estas biomoléculas con fines terapéuticos son muy variadas. Algunas se conocen como remedios naturales y otras son fármacos modificadores de la respuesta biológica. Las plantas de piña contienen varias cisteíno-proteasas, el componente mayoritario aislado del tallo es la bromelina de tallo (EC 3.4.22.32). En el campo de la salud se le atribuyen varias acciones entre las que se destaca la de inducir la diferenciación de células tumorales y atenuar el crecimiento del tumor. OBJETIVOS: caracterizar cinéticamente un preparado semipurificado de bromelina obtenida por un procedimiento desarrollado en Cuba para ser evaluado en el campo de la salud. MÉTODOS: el extracto crudo de bromelina, obtenido a partir de tallos de plantas adultas de Ananas comosus (L.) Merr cv Española roja (piña) se purificó por cromatografía de intercambio iónico en carboximetilcelulosa-52 en un sistema semibach. RESULTADOS: la caracterización cinética del extracto purificado permitió comprobar la existencia de un preparado activo y estable con una actividad específica de 0,94 U/mg de proteínas (2,34 veces superior a la del extracto crudo original), con una fracción proteica mayoritaria de masa molar 24 500 Da y un punto isoeléctrico, localizado en la zona de pH básico (9,55). Tiene pH óptimo 6,8 al utilizar hemoglobina 2 por ciento como sustrato a 37 ºC y una estabilidad en función del pH y de la temperatura aceptable. Si se conserva liofilizado a - 20 ºC mantiene 80 por ciento de la actividad durante 1 año. CONCLUSIONES: la cromatografía de intercambio iónico en carboximetilcelulosa-52 posibilitó la obtención de un preparado semipurificado de bromelina, con una actividad específica superior a la del extracto original que puede ser utilizado en la medicina como antitumoral

INTRODUCTION: most of the world production of enzymes is devoted to proteases obtaining. Applications of these biomolecules for therapeutical objectives are very varied. Some are known as natural remedies and other are drugs modifying the biological response. Pineapple plants contain some cysteine-proteases, the majority component isolated from stem is the stem Bromelain (EC 3.4.22.32). In the health field it has attributed some actions including the differentiation induction of tumor cells and attenuation of tumor growth. OBJECTIVES: to characterize kinetically a semipurified preparation from Bromelain obtained by a procedure developed in Cuba to be assessed in the health field. METHODS: the crude extract from Bromelain obtained from the adult plant stems of Ananas comosus (L.) Merr Cv Spanish red (pineapple) was purified by ion-exchange chromatography in carboxylmethylcelulose-52 in semibatch system. RESULTS: kinetic characterization of purified extract allowed us to verify the existence of a stable and active preparation with a specific activity of 0,94 U/mg of proteins (2,34 times superior to that of original crude extract) with a protein fraction in the main of molar mass 24 500 Da and a isoelectric point, located in the basic pH zone (9,55). It has a 6,8optimal pH using the 2 percent hemoglobin as substrate at 37ºC and stability depending on pH and on acceptable temperature. If it is preserved lyophilized at 20 ºC it maintains the 80 percent of activity for a year. CONCLUSIONS: the ion-exchange chromatography in carboxyl methylcellulose-52 allowed the achievement of semipurified preparation from Bromelain with a specific activity higher to that of original extract that may to be used in medicine as antitumor agent