foto: images72/shutterstock.com

Pojawia się w kroplach do oczu, spray’ach do nosa, roztworach do inhalacji, kremach przeznaczonych dla osób z AZS czy w kremach przeciwsłonecznych. Co ma wspólnego z kopalnią w Bogdance, naukowcami z KUL-u i alergią? Jaką spełnia funkcję i kiedy warto po nią sięgać?

Bakterie ekstremofilne

W procesie ewolucji drobnoustroje żyjące w trudnych warunkach środowiskowych i zwane ekstremofilnymi wykształciły liczne mechanizmy adaptacyjne zabezpieczające przed uszkodzeniami, które pozwalają przetrwać w niekorzystnym otoczeniu. Do takich substancji należą m. in. osmoprotektanty, których synteza w komórce jest inicjowana przy zbyt wysokim ciśnieniu osmotycznym a hamowana, gdy czynnik stresowy zanika. Efektem ich działania jest zatrzymanie wody w komórce – ochrona przed dehydratacją. Tak właśnie działa ektoina, wyizolowana po raz pierwszy w 1985 roku przez Glińskiego i wsp. z ekstremofilnych, halofilnych i fototroficznych bakterii Ectothiorhodospira halochloris (Halorhodospira halochloris), żyjących na pustyni Wadi Natrun w Egipcie (panują tam warunki bardzo silnego zasolenia).

Jak działa ektoina

Ektoina jest cyklicznym aminokwasem o wzorze C6H10N2O2. Posiada zdolność do silnego wiązania wody. Tworzy otoczkę ochronną, tzw. kopertę wokół najważniejszych struktur komórki bakteryjnej. Stabilizuje błony komórkowe, zwiększają ich płynność, działa ochronnie na strukturę kwasów nukleinowych. Jak pokazują badania ta ochronna koperta potrafi utrzymywać się przez długi czas, chroniąc komórkę przed odwodnieniem. Potencjalne możliwości wykorzystania ektoiny m. in. w medycynie, farmacji czy kosmetologii musiały doprowadziły do powstania metod najpierw syntetycznego a następnie biotechnologicznego sposobu jej produkcji.

Droga chemiczna czy biotechnologiczna

Do połowy lat 90. XX wieku nie opracowano skutecznej i wydajnej metody. Synteza chemiczna była wieloetapowa i niezwykle kosztowna  – wykorzystywała bowiem bardzo drogie odczynniki i wysokospecjalistyczne technologie. W 2014 roku zespół naukowców z Katedry Biochemii i Chemii Środowiska Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego pod kierunkiem prof. Zofii Stępniewskiej opracował, a następnie opatentował nowatorską, biotechnologiczną syntezę ektoiny. W kopalni węgla kamiennego Bogdanka lubelscy naukowcy badali bakterie metanotroficzne zasiedlające skały przywęglowe (skały występujące obok pokładów węgla) oraz ich zachowania w tamtejszym środowisku. Zauważyli, że bakterie są w stanie przeżyć w warunkach niskiej wilgotności i podwyższonego stężenia soli w środowisku. Za mechanizm umożliwiający im przetrwanie odpowiada właśnie ektoina. Naukowcy opracowali metodę pozyskiwania ektoiny wyprodukowanej przez bakterie metanotroficzne. W procesie tej produkcji namnożone wcześniej bakterie poddawane są działaniom różnych czynników, a następnie wyprodukowany przez nie aminokwas zostaje wyizolowany. Jak podają naukowcy, metoda ta ma być tańsza – ok. 2,5 tys. zł za kg – niż pozyskiwanie ektoiny w procesie syntezy chemicznej.

Gdzie szukać ektoiny

Już dziś ektoina wykorzystywana jest w licznych preparatach zarówno kosmetykach, jak i wyrobach medycznych. Dzięki swojej zdolności do ochrony DNA, znajduje zastosowanie w preparatach promieniochronnych – przeciwsłonecznych, w celu zneutralizowania niekorzystnego wpływu promieniowania UV (np. kosmetyki Bioderma). Dzięki temu skóra jest lepiej chroniona przed fotostarzeniem, a dodatkowo właściwie nawilżona. Może być stosowana w postaci kremów u pacjentów z problemem suchej skóry, także w przebiegu takich chorób jak łuszczyca lub AZS. Zwiększa znacząco uwodnienie – skóra staje się nawilżona, zmniejsza się suchość, świąd i łuszczenie się skóry (np. Dermaveel, EctoAlerg). Efekt nawilżający ma zastosowanie w kroplach do oczu (np. Ektin), stosowanych w zespole suchego oka. W badaniach dowiedziono. że ektoina hamuje również reakcje alergiczne. Preparaty do nosa (np. EktoAlerg) lub oka z ektoina mogą być polecane odpowiednio w alergicznym zapaleniu błony śluzowej nosa czy spojówek; istotne będzie tu również działanie poprawiające nawilżenie.

Co dalej…

Cały czas prowadzone są badania nad dalszymi możliwościami wykorzystania ektoiny. Do potencjalnych zastosowań terapeutycznych należy:

  • ochrona przed nanocząsteczkami, wywołującymi zapalenie płuc;
  • hamowanie agregacji oraz neurotoksyczności β-amyloidu w chorobie Alzheimera;
  • zahamowanie agregacji i neurotoksyczności peptydu prion 106-206 odpowiedzialnego za chorobę Creutzfeldta – Jakoba;
  • hamowanie powstawania amyloidu insuliny;
  • ochrona komórek nerwowych przed powstawaniem toksycznych form białek z łańcuchami poliglutaminianu, które wywołują zmiany konformacyjne białka powodując tworzenie agregatów, a następnie śmierć komórek;
  • ochrona jelita cienkiego przed niedokrwieniem i reperfuzją.

Dostępne opracowania naukowe pokazują, że warto sięgać po preparaty z ektoina. Tym bardziej, że jest bezpieczna – nie wykazano działania toksycznego ani jakichkolwiek innych działań niepożądanych. Jest dobrze tolerowana nawet przez pacjentów z bardzo wrażliwą, atopową skórą.

mgr farm. Anna Skórka

Bibliografia:

  1. http://kosmos.icm.edu.pl/PDF/2014/25.pdf
  2. http://www.biedronkowo.info/attachments/article/168/nowa%20ektoina.PDF
  3. http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,398700,naukowcy-z-kul-opracowali-metode-produkcji-ektoiny.html