PL226971B1 - Zastosowanie kwasu kynureninowego wzywieniu imedycynie - Google Patents

Abstract

Kwas kynureninowy jest substancją naturalną o cennych właściwościach leczniczych. Sposób zwiększania zawartości kwasu kynureninowego w roślinach i produktach roślinnych polega na zastosowaniu kwasu kynureninowego, jego soli lub jego prekursora - kynureniny w postaci nawozu lub dodatku do nawozu, jako dodatku do podłoża do wzrostu roślin lub w postaci do stosowania dolistnego.

Description

Kwas kynureninowy jest metabolitem tryptofanu powstającym na szlaku przemian kynureniny. Występuje on w tkankach i płynach ustrojowych w ludzkim organizmie. Kwas kynureninowy działa na receptory glutaminianergiczne, takie jak: receptor N-metylo-D-asparaginowy (NMDA), kainianowy i a-amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazolo-propionowy (AMPA). Kwas kynureninowy jest antagonistą nikotynowego receptora alfa-7 (Kemp i wsp., Proc Natl Acad Sci USA, 1988, 85: 6547-50; Hilmas i wsp., J Neurosci, 2001, 21: 7463-73). Ponadto wpływa na receptor GPR35 (Wang i wsp., 2006, J Biol Chem, 281: 22021-8). Kwas kynureninowy jest metabolitem tryptofanu powstającym na szlaku przemian kynureniny. Występuje on w tkankach i płynach ustrojowych w ludzkim organizmie. Kwas kynureninowy działa na receptory glutaminianergiczne, takie jak: receptor N-metylo-D-asparaginowy (NMDA), kainianowy i a-amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazolo-propionowy (AMPA). Kwas kynureninowy jest antagonistą nikotynowego receptora alfa-7 (Kemp i wsp., Proc Natl Acad Sci USA, 1988, 85: 6547-50; Hilmas i wsp., J. Neurosci, 2001, 21: 7463-73). Ponadto wpływa na receptor GPR35 (Wang i wsp., 2006, J. Biol. Chem, 281: 22021-8). Wykazano, że kwas kynureninowy ma działanie przeciwdrgawkowe i neuroprotekcyjne w mózgu (Foster i wsp., Neurosci Lett. 1984, 48: 273-278). Wykazuje także działanie przeciwbólowe w wielu różnych rodzajach bólu (Nasstrom i wsp., Eur J Pharmacol. 1992, 212: 21-29). Kwas kynureninowy wywiera działanie przeciwwrzodowe w owrzodzeniu żołądka wywołanym stresem, alkoholem i działaniem innych substancji toksycznych; zmniejsza też wydzielanie soku żołądkowego (Glavin i Pinsky, Res Commun Chem Pathol Pharmacol. 1989, 64: 111-9). Kwas kynureninowy obniża ciśnienie tętnicze krwi (działanie hipotensyjne) wpływając na ośrodki w mózgu i rdzeniu kręgowym (Kapoor i wsp., Clin Exp Pharmacol Physiol. 1994, 21: 891-6). Wykazano, że kwas kynureninowy ma działanie przeciwmiażdżycowe, ponieważ przeciwdziała szkodliwemu wpływowi homocysteiny na śródbłonek naczyń krwionośnych (Wejksza i wsp., Pharm Rep. 2009). Ponadto stwierdzono, że ma on działanie przeciwbakteryjne i uznano, że może regulować skład flory bakteryjnej w przewodzie pokarmowym (Kuc i wsp., Pharmacol Rep. 2006, 58: 393-8). Kwas kynureninowy jest skuteczny w leczeniu wstrząsu septycznego wywołanego lipopolisacharydem (WO/2006/117624). Kwas kynureninowy hamuje rozwój stresu oksydacyjnego, zapobiega peroksydacji lipidów i hamuje nadmierne skurcze perystaltyczne przewodu pokarmowego w niedrożności jelit, co wskazuje na jego działanie przeciwzapalne i spazmolityczne (Kaszaki i wsp., Neurogastroenterol Motil, 2008, 20: 53-62). Wymienione powyżej działania kwasu kynureninowego sugerują możliwość wykorzystania jego właściwości farmakologicznych w łagodzeniu lub leczeniu wielu schorzeń.

Kwas kynureninowy jest wchłaniany z przewodu pokarmowego i osiąga wysokie stężenie we krwi i tkankach, co umożliwia jego podawanie drogą doustną (Kuc i wsp., Amino Acids. 2008, 35: 503-5).

Przykład 1: Obecność kwasu kynureninowego w roślinach.

Kwas kynureninowy oznaczano zgodnie z metodą opisaną przez Shibata (J Chromatogr. 1988, 430: 376-80). Zawartość kwasu kynureninowego oznaczano na chromatografie cieczowym (ESA kolumna HR-80, C18, faza mobilna: 250 mM octan cynku, 25 mM octan sodu, 5% acetonitril, pH=6,2, szybkość przepływu 1 ml/min; detektor fluoroscencyjny: wzbudzenie 344 nm, emisja 398 nm). Wszystkie użyte odczynniki były najwyższej dostępnej czystości.

Rozmieszczenie kwasu kynureninowego w roślinach badano na przykładzie mniszka lekarskiego (Taraxacum officinale), pokrzywy zwyczajnej (Urtica dioica) oraz glistnika jaskółcze ziele (Chelidonium majus). W wybranych częściach wszystkich roślin stwierdzono występowanie kwasu kynureninowego. Ilość kwasu kynureninowego wynosiła od 0,01 do 0,49 gg/g mokrej masy. Dużą zawartość kwasu kynureninowego stwierdzono w liściach, w liściu mniszka lekarskiego - 0,49 gg/g, w liściu pokrzywy - 0,45 gg/g i w liściu jaskółczego ziela - 0,28 gg/g. W elementach kwiatu mniszka lekarskiego stwierdzono następujące ilości kwasu kynureninowego: zalążnia - 0,07 gg/g, słupek - 0,1 gg/g, działki kielicha - 0,53 gg/g i w nasionach - 3,24 gg/g.

Przykład 2: Synteza kwasu kynureninowego w roślinie

Zdolność wytwarzania kwasu kynureninowego w roślinie badano na przykładzie mniszka lekarskiego (Taraxacum officinale) in vitro. Szybkość syntezy kwasu kynureninowego oceniano w homogenatach z części roślin. Używano świeżych roślin. Materiał do homogenatu ważono, dodawano roztwór Tris w ilości 1:4 (masa:objętość) i homogenizowano przy użyciu homogenizatora ultradźwiękowego. 0,9 ml homogenatu umieszczano w studzienkach i dodawano badane substancje: roztwór L-kynureniny lub sól fizjologiczną w takiej objętości, aby końcowa objętość homogenatu wynosiła 1 ml. Homogenat inkubowano przez 2 godz. w temperaturze pokojowej.

PL 226 971 B1

We wszystkich badanych częściach mniszka lekarskiego stwierdzono produkcję kwasu kynureninowego. W obecności L-kynureniny najintensywniejsza synteza kwasu kynureninowego zachodziła w homogenacie z liści, wolniejsza w homogenacie z kwiatów i najwolniejsza w homogenacie z korzeni.

Przykład 3: Wpływ kwasu aminooksyoctowego na syntezę kwasu kynureninowego

Wpływ inhibitora aminotransferazy kynureninowej - kwasu aminooksyoctowego na syntezę kwasu kynureninowego w roślinie badano w homogenacie z liścia mniszka lekarskiego (Taraxacum officinale). Kwas aminooksyoctowy w stężeniu 50 pM zmniejszył produkcję kwasu kynureninowego z prekursora - L-kynureniny o około 60%.

Przykład 4: Pobieranie kwasu kynureninowego przez rośliny

Pobieranie kwasu kynureninowego przez roślinę badano na przykładzie rzeżuchy ogrodowej (Lepidium sativum). Stwierdzono, że rzeżucha rosnąca na glebie nasączonej roztworem kwasu kynureninowego o stężeniu 10 mM zawiera 0,203 pg/g tj. ok. 6,5-krotnie więcej kwasu kynureninowego niż rzeżucha rosnąca na zwykłej glebie (0,031 pg/g) i na glebie nasączonej roztworem kwasu kynureninowego o stężeniu 1 mM (0,031 pg/g).

Stwierdzono, że rzeżucha rosnąca na ligninie nasączonej roztworem kwasu kynureninowego w stężeniu 1 i 10 mM zawiera odpowiednio 2,750 i 20,639 pg/g, tj. 254 i 1910 razy więcej kwasu kynureninowego niż rzeżucha rosnąca na podłożu zwilżonym wodą z kranu (0,011 pg/g).

Wykazano, że rzeżucha rosnąca na ziemi ogrodniczej i spryskiwana roztworem kwasu kynureninowego w stężeniu 1 mM i 10 mM zawiera odpowiednio 6,415 i 45,281 pg/g, tj. 279 i 1969 razy więcej kwasu kynureninowego niż rzeżucha spryskiwana roztworem wody z kranu (0,023 pg/g).

Przed wykonaniem oznaczeń rośliny zostały dokładnie umyte pod bieżącą wodą.

Przykład 5: Zawartość kwasu kynureninowego w wodzie i ziemi

Zawartość kwasu kynureninowego została zmierzona w wodach powierzchniowych, piachu budowlanym, ziemi torfowej oraz ziemi z lasu. Obecność kwasu kynureninowego stwierdzono w próbkach wody z rzek i jezior (0,024 pg/l), ziemi torfowej (0,0057 pg/g) oraz ziemi z lasu (0,0024 pg/g).

W piachu budowlanym nie stwierdzono obecności kwasu kynureninowego.

Przykład 6. Zawartość kwasu kynureninowego w ziołach

Obecność kwasu kynureninowego (ilość w pg zawarta w maksymalnej dawce dobowej) stwierdzono w następujących ziołach: Herbatce Ekologicznej Korzeń Pokrzywy (Urticae) - 0,54, koszyczku arniki (Arnicae anthodium) -1,13, kwiecie dziewanny (Verbasci flos) - 1,63, kwiecie wiązówki (Ulmariae flos) - 3,32, kwiatostanie lipy (Inflorescentia tiliae) - 4,24, kwiecie bzu czarnego (Sambuci flos) 5,19, kwiecie ślazu (Malvae flos) - 5,98, kwiecie rumianku (Chamomillae flos) - 6,78, kwiatostanie kocanki (Helichrysi inflorescentia) - 7,16, liściu pokrzywy (Urticae folium) - 8,13, liściu mięty pieprzowej (Menthae piperitae folium) - 19,50, kwiatostanie głogu (Crataegi inflorescentia) - 19,81, zielu dziurawca (Hyperici herba) - 32,60.

Badania przeprowadzone zostały na trzech roślinach leczniczych, mniszku lekarskim, pokrzywie zwyczajnej i glistniku jaskółcze ziele. Wykazano, że kwas kynureninowy występuje w różnych częściach badanych roślin i jego stężenie wyrażone w przeliczeniu na gram świeżej masy nie jest jednakowe. Dużą zawartość kwasu kynureninowego stwierdzono w liściach wszystkich 3 badanych roślin. Mniejsze stężenia kwasu kynureninowego występowały w kwiatach i łodygach, a najmniejsze w korzeniach.

W roślinach jadalnych, które spożywane są w codziennej diecie zawartość kwasu kynureninowego jest niewielka. W papryce, jabłkach, ogórkach, ryżu, pomidorach i marchwi ilość kwasu kynureninowego wynosi 0,001-0,007 pg/g. W kukurydzy, cebuli i czosnku 0,0016-0,047 pg/g. W ziemniaku

0,130 pg/g. Jedynie ilość kwasu kynureninowego w brokule (0,418 pg/g) jest zbliżona do jego ilości zawartej w liściach badanych roślin leczniczych (0,28-0,49 pg/g) (Turski i wsp., Amino Acids. 2009, 36: 75-80).

Kwas kynureninowy powstaje z kynureniny. W celu wykazania czy zachodzi synteza kwasu kynureninowego w roślinach, do homogenizowanych świeżych części mniszka lekarskiego dodano kynureninę i po dwugodzinnej inkubacji przeprowadzonej w temperaturze pokojowej oznaczano ilość kwasu kynureninowego. Stwierdzono, że w tych warunkach kwas kynureninowy jest produkowany przez roślinę, a proces produkcji kwasu kynureninowego najszybciej przebiega w liściu, wolniej w kwiatach i najwolniej w korzeniu.

Dane z piśmiennictwa wskazują, że kwas kynureninowy powstaje z kynureniny pod wpływem enzymu - aminotransferazy kynureninowej, a aktywność tego enzymu jest hamowana przez kwas aminooksyoctowy (Okuno i wsp., J Neurochem. 1991, 57: 533-40). Dlatego, w celu potwierdzenia, że

PL 226 971 B1 powstawanie kwasu kynureninowego w roślinach jest związane z aktywnością tego enzymu, do homogenatu z liścia mniszka lekarskiego dodano kwas aminooksyoctowy i kynureninę. Kwas aminooksyoctowy znacząco zmniejszył produkcję kwasu kynureninowego w tych warunkach potwierdzając, że proces ten ma charakter enzymatyczny.

Następnie badano czy kwas kynureninowy może być pobierany przez rośliny z otoczenia. Zbadano czy kwas kynureninowy występuje w glebie. Wykazano, że kwas kynureninowy występuje w największej ilości w torfie, a znacznie mniej kwasu kynureninowego zawierała ziemia z lasu. Piach budowlany nie zawierał mierzalnych ilości kwasu kynureninowego. Te wyniki sugerują, że kwas kynureninowy w glebie jest pochodzenia organicznego. Wyniki te wskazują, że kwas kynureninowy występuje w glebie, która może być jego źródłem dla roślin. Ponadto wykazano występowanie kwasu kynureninowego w wodach powierzchniowych. Przeprowadzone badania potwierdziły, że kwas kynureninowy jest pobierany przez rośliny zarówno z podłoża płynnego jak i z gleby. Ponadto wykazano, że kwas kynureninowy może być pobierany przez rośliny z części nadziemnych, z powierzchni liści i łodyg. Dodanie kwasu kynureninowego do podłoża stałego pozwala na kilkakrotne zwiększenie ilości kwasu kynureninowego w roślinach (6,5-krotnie). Dodanie kwasu kynureninowego do podłoża płynnego lub spryskanie roślin roztworem kwasu kynureninowego pozwala na zwielokrotnienie ilości kwasu kynureninowego nawet 1900-krotnie.

Przeprowadzone badania wskazują, że kwas kynureninowy zawarty w roślinach pochodzi z produkcji zachodzącej w roślinach jak również może być pobierany przez rośliny z podłoża.

Sugeruje się, że pochodne kynureniny mogą chronić rośliny przed różnymi patogenami, w tym grzybami i pasożytami (Beretta i wsp., Planta Med. 2007, 73: 1592-5). Uwzględniając poznane dotychczas właściwości kwasu kynureninowego, zdolność do jego produkcji i występowanie kwasu kynureninowego w różnych częściach roślin może wskazywać, że ma on istotne znaczenie dla wzrostu i odporności roślin, a jego obecność w znaczących ilościach w organach generatywnych i nasionach sugeruje jego udział w procesach rozmnażania roślin.

Wykazano, że kwas kynureninowy ma działanie przeciwdrgawkowe, neuroprotekcyjne (Foster i wsp., Neurosci Lett. 1984, 48: 273-278), przeciwbólowe (Nasstrom i wsp., Eur J Pharmacol. 1992, 212: 21-29), przedwwrzodowe (Glavin i Pinsky, Res Commun Chem Pathol Pharmacol. 1989, 64: 111-9), hipotensyjne (Kapoor i wsp., Clin Exp Pharmacol Physiol. 1994; 21: 891-6) i przeciwmiażdżycowe (Wejksza i wsp., Pharm Rep. 2009). Ponadto ma działanie przeciwbakteryjne (Kuc i wsp., Pharmacol Rep. 2006, 58: 393-8). Kwas kynureninowy jest skuteczny w leczeniu wstrząsu septycznego (WO/2006/117624). Kwas kynureninowy hamuje rozwój stresu oksydacyjnego, zapobiega peroksydacji lipidów i hamuje nadmierne skurcze perystaltyczne przewodu pokarmowego w niedrożności jelit (Kaszaki i wsp., Neurogastroenterol Motil, 2008, 20: 53-62).

Kwas kynureninowy jest wchłaniany z przewodu pokarmowego i osiąga wysokie stężenie we krwi i tkankach (Kuc i wsp., Amino Acids. 2008, 35: 503-5).

Kwas kynureninowy jest substancją naturalną o cennych właściwościach leczniczych.

Stężenie kwasu kynureninowego w przewodzie pokarmowym na czczo jest znacznie wyższe niż zawartość kwasu kynureninowego w większości spożywanych produktów żywnościowych, dlatego uzasadnione jest uzupełnianie ilości kwasu kynureninowego w pokarmie. Zwiększenie zawartości kwasu kynureninowego w roślinach spożywczych i leczniczych może sprawić, że staną się one cennym źródłem naturalnego kwasu kynureninowego dostarczanego w żywności jako uzupełnienie diety.

Claims (2)

1. Zastosowanie kwasu kynureninowego, znamienne tym, że dodaje się go do preparatów dolistnych, nawozów i podłoży hodowlanych do wzrostu roślin.

2. Zastosowanie kwasu kynureninowego, znamienne tym, że stosuje się go w dietetyce i w środkach leczniczych, a w szczególości w chorobach reumatycznych.