Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Chcesz wydać pracę habilitacyjną, doktorską czy monografię? Zrób to w Wydawnictwie Borgis – jednym z najbardziej uznanych w Polsce wydawców książek i czasopism medycznych. W ramach współpracy otrzymasz pełne wsparcie w przygotowaniu książki – przede wszystkim korektę, skład, projekt graficzny okładki oraz profesjonalny druk. Wydawnictwo zapewnia szybkie terminy publikacji oraz doskonałą atmosferę współpracy z wysoko wykwalifikowanymi redaktorami, korektorami i specjalistami od składu. Oferuje także tłumaczenia artykułów naukowych, skanowanie materiałów potrzebnych do wydania książki oraz kompletowanie dorobku naukowego.

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Postępy Fitoterapii 4/2017, s. 290-297 | DOI: 10.25121/PF.2017.18.4.290
*Bogdan Kędzia, Elżbieta Hołderna-Kędzia
Współczesne poglądy na mechanizm przeciwdrobnoustrojowego działania miodu
Contemporary opinions on the mechanism of antimicrobial action of honey
Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich, Poznań
Dyrektor Instytutu: dr n. ekon. Robert Sobków
Streszczenie
Miód pszczeli wyposażony jest w wiele mechanizmów zabezpieczających go przed rozwojem drobnoustrojów, w tym bakterii, grzybów, wirusów i pierwotniaków. Właściwości te w znacznym stopniu ochraniają pszczoły przed drobnoustrojami chorobotwórczymi. Produkt ten wykorzystuje się z dobrymi efektami do leczenia zakażonych ran, owrzodzeń i oparzeń oraz licznych chorób dermatologicznych wywoływanych przez drobnoustroje. Poza tym miód stosowany jest w celach konserwujących produkty żywnościowe oraz tkanki przeznaczone do przeszczepów. Z przedstawionych danych piśmiennictwa można wnioskować, że do mechanizmów zabezpieczających nierozcieńczony miód przed rozwojem drobnoustrojów należy zaliczyć wysokie ciśnienie osmotyczne, będące wynikiem dużej zawartości cukrów, a także niskie pH spowodowane obecnością kwasów organicznych. Natomiast po rozcieńczeniu wodą lub płynami ustrojowymi rolę tę spełnia głównie nadtlenek wodoru powstający w wyniku reakcji enzymatycznej (oksydaza glukozy). W niektórych przypadkach mechanizm ten może być wspomagany przez wysoką zawartość związków fenolowych (kwasy fenolowe i flawonoidy). W miodzie odmianowym manuka czynnikiem antybiotycznym jest metyloglioksal, a w miodzie odmianowym Revamil – peptyd defenzyna-1. Rola lizozymu w miodzie, jako substancji antybiotycznej, jest niejasna i wymaga dalszych szczegółowych badań.
Summary
Bee honey is equipped with many mechanisms to protect it against the development of microorganisms, including bacteria, fungi, viruses and protozoa. These properties significantly protect bees from pathogenic microorganisms. This product is used with positive effects for the treatment of infected wounds, ulcers and burns as well as numerous dermatological diseases caused by microorganisms. More over honey is used for preserving food and tissue intended for transplantation. From the literature data it can be concluded that the mechanisms protecting undiluted honey against the development of microorganisms include high osmotic pressure resulting from a high content of sugars, as well as low pH caused by the presence of organic acids. However, after dilution with water or body fluids, this role is mainly performed by hydrogen peroxide generated by the enzymatic reaction (glucose oxidase). In some cases, this mechanism can be supported by a high content of phenolic compounds (phenolic acids and flavonoids). In variety honey manuka, the antibiotic factor is methylglyoxal, while in the variety honey Revamil – the defensin-1 peptide. The role of lysozyme in honey as an antibiotic substance is unclear and requires further detailed research.
Wprowadzenie
Miód pszczeli wyposażony jest w wiele mechanizmów zabezpieczających go przed rozwojem drobnoustrojów, w tym bakterii, grzybów, wirusów i pierwotniaków. Właściwości te w znacznym stopniu ochraniają pszczoły przed drobnoustrojami chorobotwórczymi (1). Produkt ten wykorzystuje się z dobrymi efektami do leczenia zakażonych ran, owrzodzeń i oparzeń (2) oraz licznych chorób dermatologicznych wywoływanych przez drobnoustroje (3). Poza tym miód stosowany jest w celach konserwujących produkty żywnościowe (4) oraz tkanki przeznaczone do przeszczepów (5).
Czynniki wpływające na antybiotyczne działanie miodu są dość złożone. Można wyróżnić wśród nich trzy grupy: fizyczne, chemiczne i biologiczne. Do czynników fizycznych należy zaliczyć wysokie ciśnienie osmotyczne, będące wynikiem dużej zawartości cukrów w miodzie, a także niskie pH spowodowane obecnością kwasów organicznych. Czynniki chemiczne to przede wszystkim nadtlenek wodoru powstający w wyniku reakcji enzymatycznej (oksydaza glukozy), a także występujący w miodzie manuka metyloglioksal oraz w niektórych odmianach miodów _ wysoka zawartość związków fenolowych, w tym kwasów fenolowych i związków flawonoidowych. Natomiast do czynników biologicznych zalicza się peptydy – lizozym i defenzynę-1, prawdopodobnie tę samą substancję, tylko różnie nazywaną (6-8).
Czynniki fizyczne
Ciśnienie osmotyczne
Zawartość cukrów w miodach naturalnych, zarówno nektarowych, jak i spadziowych, mieści się w granicach 65-87% (średnio 77%). Średnia zawartość glukozy kształtuje się na poziomie 34%, fruktozy – 39%, sacharozy – 1,6%, a innych cukrów, głównie maltozy i melecytozy, na poziomie 2,4% (9). Wysoka zawartość cukrów w miodzie, a co za tym idzie wysokie ciśnienie osmotyczne, rzędu 500 Pa (10), stwarzają niekorzystne warunki dla rozwoju drobnoustrojów.
Przeżywalność drobnoustrojów w miodzie w warunkach naturalnych jest zróżnicowana (1, 11). Wegetatywne formy chorobotwórczych bakterii Gram-dodatnich (Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Enterococcus faecalis) oraz bakterii Gram-ujemnych (Escherichia coli, Salmonella sp., Shigella sp.) przeżywają w miodzie od 8 godz. do 3 tyg. Natomiast przetrwalniki laseczek tlenowych (Bacillus cereus) i beztlenowych (Clostridium perfringens, C. botulinum, C. difficile) chorobotwórczych dla człowieka mogą przeżywać w miodzie w temp. 25°C przez kilka miesięcy, a w temp. 4°C nawet przez lata. Jednak w tych warunkach nie mogą one kiełkować i przechodzić w formy wegetatywne (12).
Zjawisko to lepiej charakteryzuje tzw. aktywność wodna (aw) (10). Jest to miernik możliwości wykorzystywania wody przez drobnoustroje. Aktywność wodna czystej wody wynosi 1,00, 2% roztworu miodu – 0,99, 12% roztworu miodu – 0,94, 20% roztworu miodu – 0,70, a aktywność wodna nierozcieńczonego miodu zbliżona jest do wartości 0,60 (6). Dla przykładu aktywność wodna 31 miodów hiszpańskich mieściła się w granicach 0,55-0,60 (13).
W tej sytuacji w miodzie nie mają możliwości rozwoju bakterie (aw w granicach 0,91-0,98), grzyby drożdżoidalne (aw na poziomie 0,88), grzyby pleśniowe (aw na poziomie 0,80) oraz pleśnie kserofilne (np. Aspergillus glaucus) (aw na poziomie 0,65) (6, 14, 15). Natomiast w miodzie mogą rozwijać się w sprzyjających warunkach drożdże osmofilne (np. Saccharomyces rouxii, Zygosaccharomyces mellis), dla których aktywność wodna oscyluje w granicach 0,60 (15).
Oznacza to, że w nierozcieńczonym miodzie przeżywanie drobnoustrojów jest bardzo utrudnione. Formy wegetatywne bakterii ulegają w takim środowisku szybkiemu odwodnieniu, wskutek czego giną. Grzyby drożdżoidalne mogą przeżywać w miodzie przez długi czas, ale nie mają szans na rozmnażanie i ich liczba w przechowywanym produkcie maleje. Również przetrwalniki bakteryjne i zarodniki pleśni w środowisku miodu ulegają powolnemu wymieraniu. Tylko drożdże osmofilne, przy zawartości wody powyżej 20%, mogą rozwijać się w tym produkcie (1).
Praktycznie wzrost bakterii, dzięki wysokiej zawartości cukrów, hamowany jest jeszcze w 20% roztworach miodu. Pleśnie kserofilne rosną w 50-60% roztworach miodu, a drożdże osmofilne zdolne są do wzrostu nawet w miodzie zawierającym powyżej 20% wody (6, 10, 14, 15).
Odczyn środowiska (pH)
Dodatkowym czynnikiem uniemożliwiającym rozwój drobnoustrojów w miodzie jest niskie pH tego produktu. Jest ono wynikiem obecności w miodzie wielu kwasów organicznych, zarówno alifatycznych, jak i aromatycznych. Wraz z aminokwasami i kwasami fenolowymi warunkują one wysoką kwasowość miodu.
Według Bogdanova (16) kwasowość ogólna miodów szwajcarskich kształtowała się w granicach 8,9-38,0 mEq/kg (średnio 20,4 mEq/kg). Natomiast Rodriguez i wsp. (17) stwierdzili, że kwasowość ogólna miodów meksykańskich waha się od 13,3 do 46,8 mEq/kg (średnio 30,9 mEq/kg). Z kolei kwasowość ogólna miodów polskich wynosi od 17,7 do 48,5 mEq/kg (średnio 34,0 mEq/kg) (18).
Do ważniejszych kwasów alifatycznych występujących w miodzie zalicza się kwasy: glukonowy, bursztynowy i cytrynowy, a z kwasów aromatycznych kwasy: benzoesowy, cynamonowy i abscyzynowy. Z wolnych aminokwasów w największej ilości w miodzie występują prolina i fenyloalanina. Wśród najczęściej spotykanych kwasów fenolowych wymienia się kwasy: chlorogenowy, kawowy i ferulowy (9).
Bogdanov (16) podaje, że pH miodów szwajcarskich mieści się w granicach 3,4-5,4 (średnio 4,1). Dla miodów hiszpańskich (13) wartości te zawierają się w granicach pH od 3,7 do 4,1 (średnio 4,0), dla miodów meksykańskich (17) w granicach od 3,5 do 5,0 (średnio 3,8), a dla miodów krajowych (18) w granicach od 4,0 do 4,3 (średnio 4,2).
W świetle powyższych danych należy zaznaczyć, że najmniejsze pH, przy którym rośnie jeszcze większość bakterii chorobotwórczych, takich jak ziarniaki Gram-dodatnie – Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, oraz pałeczki Gram-ujemne – Escherichia coli i Pseudomonas aeruginosa, mieści się w przedziale 4,5-5,7 (10). Minimalne pH dla bakterii uczestniczących w rozkładzie żywności kształtuje się z kolei w granicach 4,2-4,5. To sprawia, że większość bakterii nie ma szans na rozmnażanie się, a nawet na przeżycie w takim produkcie jak naturalny miód pszczeli (1).
Czynniki chemiczne
Nadtlenek wodoru
Wysokie stężenie cukrów i kwaśny odczyn środowiska w pełni uzasadniają tylko przeciwdrobnoustrojową aktywność naturalnego nierozcieńczonego miodu.
W 1966 roku White (19) zauważył, że po rozcieńczeniu miodu wodą można uzyskać znacznie wyższą jego aktywność wobec badanych drobnoustrojów niż tę, która wynika z wysokiego stężenia cukrów. W trakcie prowadzonych badań wykrył on enzym – oksydazę glukozy, który sam nie wykazywał właściwości przeciwdrobnoustrojowych, natomiast katalizował utlenianie glukozy do laktonu kwasu glukonowego (glukonolaktonu) w obecności tlenu atmosferycznego. Okazało się, że lakton ten po przyłączeniu cząsteczki wody przechodzi następnie w kwas glukonowy. W reakcji tej jako produkt uboczny powstaje nadtlenek wodoru (H2O2) (ryc. 1) – związek o silnych właściwościach przeciwdrobnoustrojowych.
Ryc. 1. Mechanizm powstawania nadtlenku wodoru z glukozy (wg 19)
Nadtlenek wodoru działa zarówno na bakterie i grzyby, jak również na wirusy oraz pierwotniaki. Już w stężeniu 3-10 μg/ml (przy pH 5,0) działa bakteriostatycznie wobec chorobotwórczych Gram-dodatnich ziarniaków Staphylococcus aureus, Gram-ujemnych pałeczek Pseudomonas aeruginosa, grzybów drożdżoidalnych Candida albicans oraz grzybów pleśniowych Aspergillus fumigatus (20, 21).
Następnie Dustman (22) stwierdził, że w miodzie nierozcieńczonym opisana powyżej reakcja zachodzi bardzo wolno. Natomiast po rozcieńczeniu miodu wodą wytwarzanie nadtlenku wodoru zachodzi bardzo szybko. Jeśli na przykład w 1 g nierozcieńczonego miodu ilość wytwarzanego nadtlenku wodoru wynosi 3 μg/godz., to po rozcieńczeniu go wodą ilość ta wzrasta w granicach 17-662 μg/godz. A zatem aktywność antybiotyczna rozcieńczonego miodu może wzrastać od 6 do 220 razy w porównaniu z miodem nierozcieńczonym.
Dustman (22) wykazał ponadto, że występuje duże zróżnicowanie miodów w zależności od zdolności wytwarzania nadtlenku wodoru. I tak do miodów wytwarzających niewielkie ilości H2O2 można zaliczyć miód akacjowy, wrzosowy i rzepakowy, natomiast do miodów o dużej zawartości tego związku należą: miód kasztanowy i miód ze spadzi iglastej (tab. 1).
Tab. 1. Ilość wytwarzanego nadtlenku wodoru w miodach odmianowych po rozcieńczeniu ich wodą (wg 22)
Odmiana mioduLiczba badanych próbIlość wytworzonego nadtlenku wodoru (μg/g)
akacjowy318-32
wrzosowy329-34
rzepakowy442-125
kasztanowy5120-605
ze spadzi iglastej5284-663
Oksydaza glukozy jest enzymem wrażliwym na ciepło. Miód ogrzewany przez 15 min w temp. 60°C, 5 min w temp. 80°C lub wystawiany na godzinę na słońce może całkowicie utracić swoje właściwości antybiotyczne (23). Ponadto nadtlenek wodoru obecny w miodzie i jego roztworach może ulegać rozkładowi na wodę i tlen pod wpływem enzymu katalazy. Występuje ona niekiedy w miodach nektarowych i pochodzi z pyłku kwiatowego. Miody zawierające katalazę odznaczają się niską aktywnością antybiotyczną lub są jej pozbawione całkowicie (19, 23).
Z danych przedstawionych przez Allena i wsp. (24) wynika, że aktywność miodu rozcieńczonego wodą zależy głównie od obecności w nim nadtlenku wodoru. Na 180 próbek rozcieńczonego miodu, do którego wprowadzono enzym katalazę, tylko 11 z nich (6,1%) nadal odznaczało się aktywnością antybiotyczną. W pozostałych przypadkach aktywność ta uległa całkowitemu unieczynnieniu. Świadczy to niezbicie o antybiotycznym działaniu nadtlenku wodoru, wytworzonemu pod wpływem oksydazy glukozy. Natomiast w przypadku rozcieńczonych próbek miodu, wykazujących aktywność antybiotyczną, mimo dodania katalazy, prawdopodobnie zadziałały inne mechanizmy obrony przeciwdrobnoustrojowej, takie jak metyloglioksal, związki fenolowe lub peptyd defenzyna-1.
Metyloglioksal
Badania ostatniego dziesięciolecia dotyczące wysokiej aktywności antybiotycznej miodu manuka wykazały, że za tę właściwość odpowiedzialny jest metyloglioksal – związek powstający w wyniku przemian chemicznych zachodzących w nektarze nowozelandzkiej rośliny Leptospermum scoparium. Według Adamsa i wsp. (25) metyloglioksal powstaje z dihydroksyacetonu, w wyniku reakcji odwodnienia tego związku (ryc. 2).
Ryc. 2. Tworzenie się metyloglioksalu w miodzie manuka na drodze reakcji odwodnienia dihydroksyacetonu (wg 25)
Mavric i wsp. (26) stwierdzili, że zawartość metyloglioksalu w 6 próbkach miodu manuka wynosiła od 38 do 761 mg/kg. Adams i wsp. (25) w 49 próbkach miodu manuka określili zawartość metyloglioksalu na poziomie od 38 do 709 mg/kg. Z kolei Atrott i Henle (27) podają, że zawartość tego związku w 61 próbkach miodu manuka mieściła się w przedziale od 189 do 835 mg/kg. Biorąc pod uwagę wymienione badania, można przyjąć wartość 410 mg/kg metyloglioksalu jako wartość przeciętną tego związku w miodzie manuka.
Warto dodać, że we wszystkich innych odmianach miodu zawartość metyloglioksalu jest bardzo niska i kształtuje się na poziomie 1,6-24,0 mg/kg (średnio 4,9 mg/kg), a zatem jest ponad 80 razy niższa niż w miodzie manuka (25, 26).
Według Kwakmana i wsp. (28) w miodzie manuka występuje także oksydaza glukozy, w wyniku działania której w środowisku wodnym wytwarza się nadtlenek wodoru. Poza tym są w nim obecne związki polifenolowe, które odznaczają się aktywnością antybiotyczną. Jednak w miodzie tym odgrywają one rolę drugorzędną. Wysoka aktywność antybiotyczna miodu manuka zależna jest głównie od obecności w nim metyloglioksalu.

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp tylko do jednego, POWYŻSZEGO artykułu w Czytelni Medycznej
(uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony)

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem , należy wprowadzić kod:

Kod (cena 15 zł za 7 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

 

 

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 35 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

otrzymano: 2017-09-17
zaakceptowano do druku: 2017-10-30

Adres do korespondencji:
*prof. dr hab. n. farm. Bogdan Kędzia
Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich
ul. Wojska Polskiego 71B, 60-630 Poznań
tel.: +48 (61) 84-55-867
e-mail: bogdan.kedzia@iwnirz.pl

Postępy Fitoterapii 4/2017
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii