Biopreparaty grzybowe jako potencjalne leki przeciwpasożytnicze. Okiem eksperta

Choroby pasożytnicze należą do najczęstszych chorób ludzi, zwierząt i roślin na świecie. Powodują rocznie miliony zachorowań i zgonów. Przykładem organizmów patogennych dominujących w tego typu zakażeniach są nicienie. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) podaje, że w 2018 r. około 1,5 miliarda ludzi na świecie zostało zarażonych tymi pasożytami. Do najczęstszych chorób wywoływanych przez nicienie pasożytnicze w przewodzie pokarmowym człowieka należą: owsica, włosogłówka, glistnica, węgorczyca i ankylostomoza. Przebieg zakażeń może być bardzo zróżnicowany, w tym mogą pojawiać się uciążliwe zmiany skórne (świąd, wysypka), dolegliwości ze strony układu pokarmowego, a w ciężkich przypadkach nawet zapalenie płuc czy niedokrwistość. Choroby helmintowe, nazywane potocznie robaczycami, stanowią większość z 13 chorób klasyfikowanych przez WHO jako zaniedbane choroby tropikalne (NTD). Dotykają one najczęściej kraje rozwijające się i są poważnym problemem zdrowotnym, społecznym i ekonomicznym. Parazytozy dotyczące zwierząt i roślin są przyczyną ogromnych strat w produkcji żywności i produktów pochodzenia zwierzęcego. Ponad 4100 gatunków tych pasożytów atakuje rośliny, powodując utratę prognozowanych plonów nawet do 12,3%.

Potrzeba poszukiwania nowych bioaktywnych preparatów przeciwpasożytniczych

Obecnie powszechnie stosowane są trzy klasy środków przeciwrobaczych: benzimidazole, makrocykliczne laktony i związki należące do agonistów cholinergicznych (zwłaszcza lewamizol). Niestety na wszystkie te leki pasożyty rozwinęły oporność w ciągu niecałych 10 lat od wprowadzenia ich na rynek. Dlatego prawdopodobne jest, że ze względu na narastające zjawisko oporności pasożytów większość obecnie stosowanych leków przeciwrobaczych straci swoją skuteczność w przeciągu następnych dwóch dekad. Dużym problemem jest również obecność pozostałości substancji przeciwrobaczych w żywności pochodzenia zwierzęcego i środowisku w wyniku wydalania ich przez zwierzęta. Z tego powodu poszukiwanie nowych alternatywnych metod zapobiegania i leczenia chorób wywoływanych przez pasożyty (w tym nicienie) jest szczególnie ważne zarówno ze względów społecznych, jak i ekonomicznych. Obecnie obserwuje się wzrastające zainteresowanie przemysłu farmaceutycznego tego typu rozwiązaniami terapeutycznymi. Istnieje więc realne zapotrzebowanie na związki o skutecznych właściwościach przeciwpasożytniczych opartych na nowych mechanizmach połączonych z ich dużą selektywnością i niską toksycznością.

Grzyby jako efektywne źródło substancji przeciwnicieniowych

Jednym z interesujących źródeł substancji tego typu są grzyby, organizmy bardzo bogate w substancje biologicznie czynne, również o właściwościach przeciwpasożytniczych. Wśród grzybów występują naturalnie takie gatunki, które wytwarzają związki aktywne, w tym enzymy powodujące strukturalną destabilizację naskórka np. nicieni, co prowadzi do ich śmierci. Bardzo interesujące wyniki badań, które częściowo zostały opublikowane i ze względu na ich nowatorski charakter objęte ochroną patentową, uzyskały zespoły naukowców z Lublina. Realizowane w Katedrze Biochemii i Biotechnologii Wydziału Biologii i Biotechnologii UMCS kierowanej przez prof. Jerzego Rogalskiego oraz w Katedrze i Zakładzie Biologii z Genetyką UM kierowanej przez prof. Annę Bogucką-Kocką, które doprowadziły do otrzymania preparatów frakcji niskocząsteczkowych metabolitów wtórnych (LMS) wydzielanych do podłoża hodowlanego przez grzyba rozkładającego drewno C. unicolor, o skutecznej, wyższej od referencyjnych leków aktywności przeciwpasożytniczej w modelowych kulturach nicieni z rodzaju Rhabditis (warunki hodowli zostały opracowane przez naukowców z UM w Lublinie). Są to nicienie wolno żyjące w środowisku naturalnym na rozkładających się szczątkach roślin i grzybów, bogatych w mikroorganizmy, którymi się żywią. Ponieważ stwierdzono, że nicienie z rodzaju Rhabditis mogą powodować również np. zarażenia przewodu słuchowego zewnętrznego, przewodu pokarmowego i dróg moczowych u ludzi, zwiększa to potencjał eksperymentalny tego modelu badawczego. Pod wpływem biopreparatów grzybowych (LMS) następuje zmiana behawioru badanych organizmów, a obserwowane na zdjęciach osobniki o charakterystycznym wyprostowanym kształcie ciała to osobniki martwe. Należy podkreślić, że do tej pory nie ma badań wykazujących podobny efekt frakcji uzyskanych w ten sposób z hodowli grzybów rozkładających drewno. Realizowana hipoteza badawcza zakłada, że ​​uzyskane wyniki są obiecującym, pierwszym krokiem w kierunku lepszego zrozumienia podstaw działania przeciwnicieniowego niskocząsteczkowych metabolitów wtórnych uzyskanych z grzybów wyższych.

Perspektywy zastosowania nowych związków w leczeniu chorób pasożytniczych

Ze względu na realną potrzebę wprowadzenia na rynek nowych substancji przeciwpasożytniczych, w tym przeciwnicieniowych, ważne jest poszukiwanie nowych preparatów np. pochodzenia naturalnego (grzyby, materiał roślinny) oraz charakterystyka biochemiczna, chemiczna i biologiczna obecnych w nich związków. To umożliwi zastosowanie ich jako leków w medycynie lub hodowli zwierząt i roślin. W przypadku frakcji LMS otrzymywanych z grzyba C. unicolor konieczne jest poznanie szczegółowych mechanizmów ich działania przeciwpasożytniczego, a także selekcji i charakterystyki najbardziej aktywnych substancji. W wyniku tych działań i badań w warunkach in vivo będzie można zaoferować nowe produkty pochodzenia naturalnego, bezpieczne zarówno dla żywiciela, jak i środowiska naturalnego, będące podstawą do komercyjnej syntezy nowych biopreparatów przeciwpasożytniczych.

Dr hab. Magdalena Jaszek, prof. UMCS

Dr hab. Magdalena Jaszek, prof. UMCS – pracownik Katedry Biochemii i Biotechnologii w Instytucie Nauk Biologicznych UMCS. Wśród jej zainteresowań badawczych znajduje się: badanie właściwości biomedycznych (przeciwdrobnoustrojowych, przeciwnowotworowych, immunostymulujących, przeciwpasożytniczych, pro- i antykoagulacyjnych) preparatów otrzymywanych z grzybów; badanie mechanizmów odpowiedzi grzybów na warunki stresowe, w tym stres oksydacyjny i termiczny oraz ich wykorzystanie jako narzędzi biotechnologicznych modulujących potencjał biodegradacyjny grzybów; badanie możliwości biodegradacji polimerów, w tym kompozytów, o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych przez grzyby.