Látky rostlinného původu jako prevence srdečních chorob Autor: Nikola Brozová Školitelka: Ing. Eva Gabrielová, Ph.D. Kardiovaskulární choroby V České republice, ale i v ostatních ekonomicky vyspělých zemích světa, jsou onemocnění srdce a cév dlouhodobě nejčastější příčinou nemocnosti (morbidity) i úmrtnosti (mortality). Může za to zejména nezdravá strava, málo pohybu, kouření, nadměrná konzumace alkoholu a v neposlední řadě stres a uspěchaný způsob života. Všechny z uvedených faktorů mohou za aterosklerózu cév. Je to stav, kdy naše tepny začínají kornatět a zhoršuje se jejich funkce. Dochází k postupnému zužování cévního průsvitu, což má za následek postupné zastavení průtoku krve, které vede k infarktu myokardu či cévní mozkové příhodě. K prevenci kardiovaskulárních chorob bychom měli přistupovat zejména zvýšením sportovní aktivity, pestrou zdravou stravou, a vyhýbáním se výše uvedeným rizikovým faktorům. Ostropestřec mariánský Tato léčivá rostlina, dorůstající výšky až 150 cm, je původem ze Středomoří, malé a jihozápadní Asie a Kanárských ostrovů. Má typický bodlákovitý vzhled a jeden červenorůžový květ (obr. 1). Obr. 1 Ostropestřec mariánský (Silybum marianum) Zdroj: https://www.zdravie.sk/clanok/53360/pestrec-mariansky, cit. 14. 3. 2018
Různé části rostliny obsahují silymarin, který se pro svoje protektivní účinky používá při léčbě poruch jater a žlučníku. Může být zahrnut i do každodenní konzumace jako prevence chorob jater. V lidovém léčitelství se podával při nedostatku mateřského mléka, léčbě žloutenky a žlučových poruch. Antioxidační aktivita flavonolignanů V poslední době se velmi často diskutuje o vlivu antioxidantů na oxidační stres. Oxidační stres je vlastně škodlivé působení volných kyslíkových radikálů ROS (z anglického reactive oxygen species) jako např. hydroxylový radikál, superoxid či peroxid na buňku. Antioxidanty vedou ke snížení jejich škodlivých účinků anebo dokonce přeměňují ROS na nereaktivní molekuly. Mezi ně můžeme zařadit i flavonolignany, které jsou součástí rostliny Silybum marianum (ostropestřec mariánský). Jedná se o rostlinné polyfenoly, z nichž bych chtěla zdůraznit silybinin a 2,3-dehydrosilybin (DHS; obr. 2). Obr. 2 Struktura 2,3-dehydrosilybinu Zdroj: Ústav lékařské chemie, UPOL, ChemSketch, cit. 14. 3. 2018 V našich pokusech jsme věnovali pozornost právě 2,3-dehydrosilybinu. Pro svoje mnohá pozitiva a významné protektivní účinky je považován za velmi atraktivní látku v mnoha studiích. Je třeba vyzvednout, že je velmi významným rostlinným antioxidantem, má vliv na kontraktilitu srdečního svalu a pomáhá snížit důsledky nedokrevnosti (ischemie) myokardu.
Perfuze srdce dle Langendorffa Abychom mohli prokázat vybrané pozitivní účinky 2,3-dehydrosilybinu (DHS), bylo potřeba vybrat vhodnou metodu. Jelikož se naše pokusy zaměřily na prokázání účinků souvisejících s kardiovaskulárním systémem, zvolili jsme perfuzi potkaních srdcí metodou podle Langendorffa. Je to proces, kdy se orgán, který byl vyjmut z těla pokusného zvířete, promývá roztokem simulující krev, má stejný nebo vyšší obsah živin, je dostatečně saturovaný kyslíkem, má vhodné ph a teplotu (37 C). Do tohoto roztoku se mohou následně přidávat různé látky, v našem případě po vyvolání ischemie zmíněný dehydrosilybin, a tedy sledovat vlastnosti látky a její účinek na izolovaný orgán. Pro lepší představivost můžeme Langendorffův přístroj přirovnat k mimotělnímu oběhu. Systém je tvořen soustavou trubic napojených na pumpu, kterými protéká zmíněný roztok simulující krev (obr. 3). Obr. 3 Perfundované srdce na Langendorffově přístroji Zdroj: Ing. E. Gabrielová Ph. D., fotografie focená na ULFYZ při perfuzích srdce, cit 14. 3. 2018 Celý pokus začíná extrakcí potkaního srdce. Vlastní vyjmutí srdce musí být opravdu rychlé a precizní, aby se zamezilo případnému poškození srdečního svalu. Následně se vkládá do nádoby s ledem, aby došlo ke zpomalení metabolismu a tím i ke snížení poškození srdce, související s nedostatečným okysličováním.
Do aorty potkaního srdce je následně vpravena kanyla, díky čemuž se může srdce připevnit na Langendorffův přístroj. Přes kanylu během experimentu proudí roztok, který srdce vyživuje. Mimo jiné je srdce připojeno ještě na přístroj, který neustále sleduje všechny jeho důležité fyziologické funkce jako je srdeční kontraktilita, frekvence a tlak perfuzního roztoku. Význam a využití Jak jsem popsala na začátku, kardiovaskulární onemocnění jsou velkým strašákem současné doby, proto by se jim měla věnovat zvýšená pozornost a dbát na jejich prevenci. Je prokázáno, že dehydrosilybin (DHS) má pozitivní vliv na inotropii - sílu kontrakce srdce tím, že pomáhá uvolňovat adrenalin a noradrenalin z váčků nervových zakončení. Z toho vyvozujeme, že nezpůsobuje inotropii přímo, ale má vliv na uvolnění zmíněných hormonů, které inotropii navozují. Ve stavu ischemie dochází ke změně metabolismu v buňce. Tím, že nepřichází kyslík do buňky, mění se aerobní metabolismus na anaerobní. Výsledkem je zvýšení hladiny laktátu v buňce, hromadění H + a snížení intracelulárního ph. Tento proces následně spustí ochranné mechanizmy zabraňující poškození srdce. Pokud tento stav trvá příliš dlouho, obranné mechanismy již nestačí opravovat poškozenou tkáň a dochází k nevratným změnám a poškození srdce. Cílem tedy je, zabránit tomuto procesu nebo jej alespoň zmírnit. Hledají se cesty a možnosti, jak tento problém řešit. Mezi ně patří také přírodní látky, vyskytující se přirozeně v našem okolí, u kterých bylo zjištěno, že mají kardioprotektivní vlastnosti. V našich experimentech jsme vytvořili podmínky ischemie a následně provedli postkondici, tzn. krátkodobé dávkování perfuzátu po ischemii, který jsme obohatili o naši látku DHS (100 nm) a následně v určitých časových intervalech měřili hodnoty laktátdehydrogenasy jako markeru a enzymu vylučujícího se z ischemií postižených kardiomyocytů. Také jsme hodnotili stupeň poškození tkáně barvením srdce a detekovali kinasy, které jsou zapojeny v tomto ochranném procesu (pomocí metody western blot). Na základě pozorovaných výsledků se prokázalo, že 2,3-dehydrosilybin výrazně zlepšuje stav kardiomyocytů po ischemii a testované parametry jsou srovnatelné se stavem před ischemií.
Seznam použité literatury Internetové zdroje RÍHOVÁ,H.: Flavonoidy. Stručný přehled a biologický význam, Hradec Králové [online], [cit.14.3.2018]. Dostupné z: https://is.cuni.cz/webapps/zzp/download/130017215/?lang=en GREŠÍKOVÁ,M.: Úloha Akt kinázy v kardioprotektivních mechanismech chronické hypoxie, Univerzita Karlova v Praze [online], [cit. 14.3.2018]. Dostupné z: https://is.cuni.cz/webapps/zzp/download/120242829 JELÍNEK, J.: Ischemická tolerance srdcí hypertenzních potkanů, Univerzita Karlova v Praze [online], [cit. 14.3.2018]. Dostupné z: https://is.cuni.cz/webapps/zzp/download/130116593 VEBR,P.: Ischemicko-reperfuzní poškození srdce u chladově adaptovaných potkanů, Univerzita Karlova v Praze [online], [cit. 14.3.2018]. Dostupné z: https://is.cuni.cz/webapps/zzp/download/120242666 Použité obrázky a fotky Obr. 1 - Ostropestřec mariánský (Silybum marianum) https://www.zdravie.sk/clanok/53360/pestrec-mariansky cit. 14.3.2018 Obr. 2-2,3-dehydrosilybin Ústav lékařské chemie, UPOL, ChemSketch, cit. 14.3.2018 Obr. 3 - Perfundované srdce na Langendorffově přístroji Ing. E. Gabrielová, Ph. D., fotografie focena na ÚLFYZ při perfuzích srdcí, cit. 14.3.2018