Rośliny leczniczeSubstancje biomimetyczne. Fascynujące siedmiowęglowe cukry awokado

Substancje biomimetyczne. Fascynujące siedmiowęglowe cukry awokado

Słowo mimetyczny wywodzi się od greckiego mimesis. Zaproponowane przez Platona, popularyzowane przez Arystotelesa pojęcie, zwraca uwagę na istotę twórczego naśladowania, a nie biernego kopiowania świata (natury). Pierwotnie mimesis dotyczyło sztuki, w naszych czasach zostało przeniesione na niemal wszystkie dziedziny życia.

Lek mimetyczny

Pojawienie się tego wyrażenia (jeszcze nie w sensie dosłownym) należy datować na przełom XIX/XX w. Wiąże się z nazwiskami takich lekarzy i chemików, jak sir Alexander Fleming (odkrywca penicyliny, noblista 1945), Gerhard Domagk (twórca sulfonamidów, noblista 1939), Herman Kolbe (przemysłowa synteza kwasu salicylowego), Feliks Hoffmann (przemysłowa synteza kwasu acetylosalicylowego i heroiny) czy sir Robert Robinson (struktura morfiny) i inni. Spektakularne osiągnięcia chemii i farmacji, które dały początek lekom mimetycznym, dziś nie wzbudzają już tylu emocji, co wówczas. Dzięki zaawansowanym technologiom rozdziału i identyfikacji, możliwe jest szybkie wyizolowanie i kompleksowe przebadanie in vitro składników aktywnych z praktycznie każdej mieszaniny pochodzenia naturalnego. Następująca po tym modyfikacja chemiczna i (lub) synteza odtwórcza jest tylko kwestią czasu i środków.

Siedmiowęglowe cukry awokado 

Awokado jest przykładem działania, w którym – dzięki szeroko zakrojonym badaniom przesiewowym – udało się odkryć wielokierunkowy profil działania farmakologicznego znanego i lubianego owocu. W wyniku dalszych prac doprowadzono do zidentyfikowania i wyizolowania składników odpowiedzialnych za tę aktywność. Okazały się nimi, tworzące rozpuszczalny w wodzie ekstrakt cukrowy, siedmiowęglowa (C7) D-mannoheptuloza i perseitol. Awokado nie jest szczególnie bogate w polisacharydy. Przyjęto, że średni skład, wyrażony w procentach świeżych owoców, zawiera się w przedziałach: woda 70-85%, białka 1,5-4,5%, tłuszcze 12-23%, błonnik 1,1-1,6%, cukry jedynie 1,5-5%. Mieszaninę D-mannoheptulozy i perseitolu można uzyskać z dowolnej części rośliny. Oprócz miąższu owoców, ich źródłem mogą być nasiona, liście lub korzenie drzewa. Największe znaczenie dla przemysłu mają świeże owoce odmian HassFuerte.

D-mannoheptuloza

została po raz pierwszy zidentyfikowana i wyizolowana w roku 1916. Jest ketozą o ogólnym wzorze pokazanym na rysunku 1A. Cukier ten występuje w niektórych roślinach, w szczególności w lucernie Medicago sativa L., awokado (największa zawartość), figowcu Ficus officinalis L., rozchodniku Sedum spectabile Bor. i pierwiosnku lekarskim Primula officinalis Jacq.

Perseitol

którego strukturę pokazano na rysunku 1B, jest poliolem (alkoholem wielowodorotlenowym, alkoholem polihydroksylowym lub po prostu alkoholem cukrowym) D-mannoheptulozy. Obydwa związki pozostają w pewnej równowadze, jej dynamika i znaczenie nie zostały jeszcze poznane.

Potencjalne zastosowania

D-mannoheptulozy w lecznictwie związane są z badaniami, w których wykazano jej zdolność do hamowania rozwoju komórek nowotworowych poprzez inhibicję heksakinazy i zablokowanie szlaku glikolizy. Ten sam mechanizm ograniczania metabolicznego rozkładu glukozy pozwolił uznać D-mannoheptulozę za obiecujący naturalny i nietoksyczny związek, ograniczający przyswajanie kalorii, działający bez zmniejszania spożycia pokarmu. Innowacyjna receptura suplementu diety, do stosowania podczas odchudzania, jest już przedmiotem zastrzeżenia patentowego.

Podobnie jak D-mannoheptuloza, perseitol był również badany w kierunku potencjalnego działania przeciwnowotworowego. W interesującym eksperymencie in vitro wykazano, że potasowe kompleksy perseitolu miały zdolność hamowania inkorporacji 3H-leucyny do nowotworowych komórek Ehrlicha (Ehrlich ascites tumour cells). Wskazuje to na możliwość ograniczania anabolizmu i dalszego rozwoju komórek nowotworowych.

Zastosowanie perseitolu i D-mannoheptulozy, tym razem w połączeniu, było przedmiotem szeregu udanych projektów i licznych zastrzeżeń patentowych. W badaniach nad stymulacją syntezy ludzkich β-defensyn (w szczególności hBD-2) stwierdzono możliwość zapobiegania chorobom związanym z modyfikacją wrodzonej i (lub) nabytej odporności, przez zwiększenie wytwarzania peptydów przeciwdrobnoustrojowych typu hBD-2, bez wywoływania reakcji zapalnych, podrażnienia lub nietolerancji. Zgodnie z uzasadnieniem autorów, otwiera to możliwości aplikacyjne w terapii atopowego zapalenia skóry. Silne działanie mieszaniny perseitolu i D-mannoheptulozy zaobserwowano w badaniach nad pasożytniczymi grzybami z rodzaju Candida oraz Pityrosporum. Proponowana strategia leczenia związana jest ze zdolnością tworzenia swoistych agregatów z resztami mannozy, które znajdują się na powierzchni patogenu. Stąd umotywowana propozycja zastosowania mieszaniny tych cukrów w leczeniu kandydozy (drożdżycy).

Konsekwencją badań nad substancjami aktywnymi pochodzenia naturalnego, charakterystyczną dla leków mimetycznych, są próby poprawy ich aktywności oraz selektywności działania. Największą skuteczność mają różnego typu modyfikacje chemiczne. W przypadku D-mannoheptulozy i perseitolu okazało się, że właściwości lecznicze wykazują także, obok naturalnych mieszanin dwuskładnikowych, produkty estryfikacji z kwasami o zróżnicowanej długości łańcucha i liczbie wiązań podwójnych (rysunek 2). Najczęściej są to wyższe kwasy tłuszczowe, do których można zaliczyć nasycone kwasy palmitynowy (C16), stearynowy (C18), arachidowy (C20), behenowy (C21) lignocerynowy (C23) lub nienasycone: oleopalmitynowy (C16), oleinowy (C18), linolowy (C18), linolenowy (formy α i γ), arachidonowy (C20). W związku z potwierdzoną aktywnością przeciwzapalną, o korzystnym działaniu na ochronę mieszków włosowych na każdym etapie ich rozwoju (cyklu wzrostu), proponowane jest stosowanie wieloskładnikowych mieszanin w leczeniu łysienia. Ponadto związki te obdarzone są aktywnością sprzyjającą zwiększeniu gęstości włosów i rzęs, wpływają też na wzrost paznokci.

Do szerokiego spektrum działania cukrów C7 i ich estrów należy dołączyć zdolność ochrony naskórkowych komórek macierzystych, co korzystnie wpływa na potencjał konserwacyjny skóry i wspomaga utrzymanie jej homeostazy. Może to oznaczać zdolność do osłony skóry przed negatywnym działaniem czynników środowiskowych (UV, zanieczyszczenie powietrza itp.) oraz hamować złożone procesy odpowiadające za ich starzenie. Relatywnie wysoki poziom D-mannoheptulozy i jej polioliowego odpowiednika perseitolu w awokado umacnia przekonanie, że synteza związków o takiej budowie nie jest uboczną ścieżką biochemiczną komórki. Obecnie nie określono jeszcze, jak dokładnie przebiegają poszczególne etapy biosyntezy tych struktur. Nie scharakteryzowano szlaku redukcyjnego, prowadzącego do wytwarzania perseitolu. Kolejne pytania obejmują naturę mechanizmu kontrolnego, który umożliwia rozłożenie węgla preferencyjnie na szlaki cukrowe C7, z dala od bardziej konwencjonalnych szlaków węglowodanowych, opartych na heksozach i prowadzących do powstawania sacharozy lub skrobi. Nie jest również znany mechanizm dystrybucji tych cukrów między różnymi tkankami, w których się znajdują.

Autor

  • Dr n. farm. Przemysław Talik - doktor nauk farmaceutycznych w zakresie chemii leków. Z Wydziałem Farmaceutycznym Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum związany od 1994 roku. Doświadczony nauczyciel, autor wielu publikacji i doniesień oraz prezentacji ustnych na konferencjach krajowych, jak i zagranicznych.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

Polecane

Najnowsze

Więcej