AZ MTA ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KOMPLEX BIZOTTSÁGA A KÖZPONTI ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET és A MAGYAR ÉLELMEZÉSIPARI TUDOMÁNYOS EGYESÜLET közös rendezésében 2003. február 28-án tartandó 310. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM elõadásainak rövid kivonata 283. füzet Budapest
TÁPLÁLKOZÁS ÉS ÉRELMESZESEDÉS Epidemiológiai vizsgálatok szerint a cardiovascularis mortalitás adatai jelentõs geográfiai különbséget mutatnak. Számos kockázati tényezõ - köztük a táplálkozási szokások - szerepét felvetik a jelenség magyarázataként. E tanulmányban néhány táplálkozási összetevõ bevitele (teljes zsírfogyasztás, állati eredetû zsiradék, telített, egyszeresen és többszörösen telítetlen zsírsavak, koleszterin, gyümölcs- ill. zöldségfogyasztás, E-vitamin, alkoholtartalmú italok: bor, sör, égetett szesz) és az ischaemiás szívbetegségek mortalitása közötti összefüggést vizsgálta a szerzõ illetve munkatársai 17 ország (Belgium, Franciaország, Hollandia, Svájc, Olaszország, Ausztria, Németország, Norvégia, Dánia, Egyesült Királyság, Finnország, Magyarország, Írország, Svédország, Portugália, Spanyolország, Görögország) adatai alapján. Szoros, statisztikailag szignifikáns korrelációt (pozitív: telített és egyszeresen telítetlen zsírsav, koleszterin, teljes- és állati zsiradék, sörfogyasztás; negatív: borfogyasztás, E-vitamin, zöldség és gyümölcs) találtak a bevitel és a halálozás között. A regressziós egyenesek 95 %-os konfidencia intervallumából több ország "kilóg": pl. Belgium és a mediterrán területek országai "jobb" helyzetben vannak, míg Magyarország és néhány skandináv ország pontjainak elhelyezkedése "rosszabb", mint ami pusztán e változóktól várható lenne, azaz a különbségek okának keresése továbbra is feladat. A többváltozós regressziós analízis adatai szerint a zsírfogyasztás csökkentése, valamint a gyümölcs- és zöldségfogyasztás növelése elméletileg csökkentheti a magyarországi halálozási mutatókat. Dr. Szollár Lajos egyetemi tanár, intézetigazgató, dékán Semmelweis Egyetem, Általános Orvostudományi Kar, Kórélettani Intézet 2
A RÖVIDSZÉNLÁNCÚ MONOKARBONSAVAK ÉS NEM SZTEROID GYULLADÁS-CSÖKKENTÕK SZEREPE A TUMORSEJTEK OSZTÓDÁSÁNAK, APOPTÓZISÁNAK ÉS NEKRÓZISÁNAK SZABÁLYOZÁSÁBAN A rövidszénláncú monokarbonsavak (ecetsav, propionsav, vajsav) a szénhidrátok anaerob fermentációja során a vastagbélben nagy mennyiségben keletkeznek. Biológiai szerepük széleskörû: befolyásolják a vastagbélflórát alkotó baktériumok szaporodását, tápanyagforrásul szolgálnak a vastagbél falát alkotó sejtek, a kolonociták számára, továbbá a kolonociták osztódását reverzibilis és irreverzibilis módon gátolják. A reverzibilis sejtosztódás gátlás a rövidszénláncú monokarbonsavak hiszton hiperacetilációt fokozó szerepével magyarázható, míg az irreverzibilis hatás, amelyik más úton következik be, az apoptózis (programozott sejthalál) és a nekrózis (sejtelhalás) következménye. Ismert, hogy a kolonociták érése során a sejtek a vastagbél kriptáiban feljebb jutva leválnak, és ez a sejtekben az anoikisnek (hontalanság) nevezett apoptózis jelenségét idézi elõ. Az anoikist az egyik rövidszénláncú monokarbonsav, a butirát jelenléte fokozhatja. Azonban, ha a kolonociták bizonyos körülmények hatására transzformálódnak és tumorsejtekké válnak, az anoikis hatására bekövetkezõ apoptózis már nem alakul ki. Számos megfigyelés szerint a rezisztencia egyik oka az lehet, hogy a tumorsejtekben egyes ciklooxigenáz- és lipoxigenáz enzimek expresszálódnak. A leírtak igazolására a szerzõk vizsgálataik során vastagbélbõl származó tumor sejtvonalakat (HT29, HT29-12, HT29-21, HT29cl.19a, Caco-2H, Caco-2P) butiráttal és ciklooxigenáz-, valamint lipoxigenáz-aktivitást gátló nem szteroid gyulladáscsökkentõkkel kezelték, majd vizsgálták a sejtosztódás, az anoikis apoptózis és a nekrózis kialakulását. A sejtosztódást MTS reagenssel, az apoptózist a sejtmagfragmentáció kimutatásával (DAPI festéssel), az apoptózis során bekövetkezett sejtleválást (anoikis) Giemsa-, a nekrózist tripánkék festéssel tanulmányozták. Eredményeik szerint a butirát minden vizsgált tumor sejtvonal osztódását gátolta, azonban az apoptózis és a nekrózis kialakulásának mértéke egyrészt alacsony maradt, másrészt az egyes sejtvonalak esetében nagy különbséget mutatott. A ciklooxigenáz-, valamint lipoxigenázaktivitást befolyásoló nem szteroid gyulladáscsökkentõk jelenléte a sejtvonalak osztódását szintén gátolta, azonban, mint a butirát esetében, az apoptózis és a nekrózis kialakulásának nagysága nem mutatott lényeges emelkedést. Ezzel ellentétben, butirát és ciklooxigenáz-, valamint lipoxigenáz-aktivitást befolyásoló nem szteroid gyulladáscsökkentõk együttes hatására az anoikis apoptózis és a nekrózis kialakulása számottevõen emelkedett. Megfigyeléseik szerint az egyes tumor sejtvonalak által mutatott eltérõ irreverzibilis gátolhatóság - többek között - a sejtvonalak differenciáltságának fokával, valamint feltehetõen a sejtek eltérõ módon expresszálódó ciklooxigenáz- és lipoxigenáz enzimrendszerével magyarázható. Dr. Gálfi Péter egyetemi magántanár Molnár Tamás Ph.D hallgató Dr. Neogrády Zsuzsa egyetemi docens Dr. Jakus Judit tudományos fõmunkatárs* Dr. Csordás Ádám egyetemi tanár** SZIE Állatorvostudományi Kar, Élettani és Biokémiai Tanszék * MTA Kémiai Kutatóintézet ** Institut für Medizinische Chemie und Biochemie, Universität Innsbruck 3
AZ ARACHIDONSAV METABOLITOK SZEREPE A TUMOROS SEJTEK ÉLETFOLYAMATÁBAN Az arachidonsav-kaszkád termékeinek, a lipoxigenáz és ciklooxigenáz enzimek hatására keletkezõ eikozanoidoknak, leukotriéneknek és prosztanoidoknak fontos szerepük van, többek között, a gyulladásos folyamatokban, angiogenézisben és egyes tumorsejtek túlélésében. Megfigyelték, hogy az eikozanoidok és különbözõ származékaik szintje általában magasabb a tumoros szövetekben és növelik a rákos sejtek migrációs készségét, vagyis elõsegítik az áttételek kialakulását. Számos példa azt is bizonyítja, hogy a ciklooxigenáz és a lipoxigenáz enzimek aktivitását gátló vegyületek a tumorsejtek túlélésének lehetõségeit csökkentik és azok apoptózisát, nekrózisát okozzák. A szerzõk munkájuk során a tumoros szövetekbõl és sejtvonalakból az eikozanoid származékok meghatározását tûzték ki célul, fõleg azokét, amelyek ismerten hozzájárulnak a rákos sejtek életfolyamatainak fenntartásához és továbbterjedéséhez: az 5-, a 12-, a 15- és a 20-hidroxieikozatetraénsavakat (5-HETE, 12-HETE, 15-HETE és 20-HETE). Számos módszer szerint, homogenizált szövetekbõl, illetve a sejttenyészetek tápfolyadékából az eikozanoid származékok meghatározása úgy történik, hogy radioaktív arachidonsav hozzáadása után a keletkezett termékeket extrahálják, majd elõtisztítják és az elválasztás nagy hatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC) vagy gázkromatográfia (GC) segítségével történik. Mivel a radioaktív markerrel jelzett arachidonsav ([ 14 C]-arachidonsav) alkalmazása elkerülhetõ, ezért egy környezetbarát módszert választottak a szerzõk az arachidonsav metabolitok kimutatására. Az általuk beállított és használt módszer lényege, hogy a radioaktív arachidonsav helyett fluoreszcensen jelzett kiindulási anyagot adnak a sejtekhez, ami megkönnyíti és veszélytelenebbé teszi a minták és a keletkezõ hulladékok kezelését. A fluoreszcens arachidonsav- és eikozanoid észter-származékainak elkészítéséhez 2-(2,3- naftálimino)etil-trifluorometánszulfonsavat használtak. Az elõírt elõkezelés után, ezeket Gilson HPLC készülékkel választották el, amelyet egy Kratos FS 970 típusú fluoreszcens detektorhoz és Knauer típusú regiszterhez csatlakoztattak. A gerjesztési hullámhossz 259 nm, míg a detektálási hullámhossz 394 nm volt. Az eluensek normál fázisú (Ultrasphere-Si, 250 mm x 4,6 mm, 5 ìm átlagos szemcseméret, Supelco) oszlopon 3 ml/perc sebességgel a következõ lineáris grádienst alkották: 0,5%-1,5% isopropanol hexán:jégecetsav (999:1) keverékben 40 percen keresztül. Fordított fázisú C 18 -as oszlopon (BST, 250 mm x 4,6 mm, 5 ìm átlagos szemcseméret, Supelco) szintén lineáris grádiensû elúciót alkalmaztak 1 ml/perc sebességgel: 50%-100% acetonitril:jégecetsav (999:1) keverék desztillált vízben 40 percen keresztül. A vizsgálatok szerint a leírt derivatizálási és detektálási eljárás az eddig ismert módszerek közül a legszelektívebb és legérzékenyebb az eikozanoidok és származékaik keletkezésének meghatározására biológiai eredetû mintákban. Molnár Tamás Ph.D hallgató Dr. Jakus Judit tudományos fõmunkatárs* Dr. Gálfi Péter egyetemi magántanár SZIE Állatorvostudományi Kar, Élettani és Biokémiai Tanszék * MTA Kémiai Kutatóintézet 4
ESSZENCIÁLIS ZSÍRSAVAK HATÁSA AGYI MEMBRÁNOK MOLEKULÁRIS ÖSSZETÉTELÉRE ÉS GÉNEXPRESSZIÓJÁRA Közismert, hogy az n-3 politelítetlen zsírsavak fontos szerepet játszanak az agyi funkciók fenntartásában. Az n-3 zsírsavdús diéta génexpresszióra gyakorolt hatását eddig csak máj ill. zsírszövetben tanulmányozták. Az agyi folyamatok hátterében álló biokémiai és molekuláris biológiai tényezõkre nézve azonban kevés adat áll rendelkezésre. Az egyetlen empirikus tény, ami a mai napig ezen zsírsavak szerepével kapcsolatban megállapítható, az az idegi membránok strukturális integritásának biztosítása és a megfelelõ biofizikai paraméterek fenntartása. Szintjének csökkenése állatmodellekben a tanulási illetve az amentális apparátus teljesítõképességének csökkenéséhez vezet. A többszörösen telítetlen zsírsavakat tartalmazó diéták pedig igazoltan pozitív hatást fejtenek ki mind a neurodegeneratív betegségek, mind pedig az öregkori mentális funkciók romlása során. Különbözõ n-3 zsírsavat tartalmazó diéták hatását vizsgálták patkánymodellen az agyi membránok molekuláris összetételére illetve génexpressziójára egyrészt öregedés során, másrészt pedig különbözõ agyrégiókat tekintve, hiszen ezen zsírsavak feltehetõleg specifikusan egyes agyrégiókra fejtik ki hatásukat. Napjaink forradalmian új eszközével, a DNS-chip technológia segítségével hatékonyabbá válik a patológiás folyamatokra jellemzõ, vagy azt kiváltó gének azonosítása, lehetõvé téve új biokémiai utak felderítését, terápiás kezelések hatásmechanizmusainak követését. Dr. Kitajka Klára tudományos munkatárs MTA Szegedi Biológiai Központ, Biokémiai Intézet 5
ZSÍRBAN OLDÓDÓ ANTIOXIDÁNSOK AZ ÉLELMISZEREKBEN Az oxidációval szemben a természetes antioxidánsok jelentõs védelmet biztosítanak az élelmiszerek komplex rendszerében, ezért alapvetõ a jelentõségük az egészségmegõrzõ táplálkozásban. Az antioxidánsok közül az E-vitamin, az ubikvinonok, a K-vitamin és néhány karotin típusú színanyag antioxidáns aktivitása és biokémiai szerepe már ismert. Kutatómunkájuk során a szerzõk az élelmiszerekben elõforduló hatékony antioxidánsok, mint pl. az E-vitamin és a karotinoidok kimutatásával és meghatározásával foglalkoztak. Az újonnan kifejlesztett kromatográfiás módszereik az antioxidánsok egyedi komponenseinek illetve az oxidációs és izomerizációs származékainak kimutatására is alkalmasak. Az E- vitamin komponenseiként az α-,β-,γ-,δ-tokoferolt és azok trienol származékait azonosították különbözõ növényi mintákban. A zöldségekben, a gyümölcsökben és az olajos magvakban az α- és a β-tokoferol domináns komponensekként jelentkeznek, míg a gabona termékekben és néhány gyógynövényben több trienol származékot találtak, mint α-,β-,γ-,δ-tokoferolt. A karotinoidokkal kapcsolatos eredményeik arra utaltak, hogy az élelmiszerek nagymértékben eltérnek egymástól a karotinoidok összetételében és tartalmában. A biológiailag aktív karotinokat és xantofillokat, valamint azok cisz izomerjeit illetve észter származékait egyidejûleg, különbözõ élelmiszer kivonatokban sikerült kimutatni és mennyiségileg meghatározni. Az érési és feldolgozási körülmények nagymértékben befolyásolják az egyedi karotinoidok illetve tokoferolok antioxidáns kapacitását és szerepét a növényi élelmiszerekben. Például az α-tokoferol a paradicsom és a fûszerpaprika érése alatt közvetett módon gátolja az oxidációs folyamatokat, míg az utóérlelés és a tárolás alatt elsõdleges szerepet tölt be az oxidáció gátlásában. β-karotin antioxidáns szerepét pedig csak akkor lehet észlelni, amikor a C-vitamin és az E-vitamin alacsony (inaktív) koncentrációban vannak jelen az élelmiszerekben. A genetikai tényezõknek jelentõs hatásuk van mind a karotinoid mind a tokoferol tartalomra és ezáltal az antioxidációs kapacitásra is az egyes élelmiszerekben. Modell kísérleti rendszer alkalmazásával bizonyították, hogy a karotinoidok antioxidáns aktivitása és szerepe, valamint az antioxidánsok közötti interakció más a kloroplaszt rendszerben, mint a kromoplaszt rendszerben, ahol eltérõ típusú színanyagok is elõfordulnak. Az elõadás célja az élelmiszerekben elõforduló legfontosabb zsírban oldódó antioxidánsok összetételének kimutatása és azok változásának követése az érési, technológiai és genetikai tényezõk függvényében. Dr. Daood Hussein tudományos fõmunkatárs Mátyás András tudományos segédmunkatárs Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet, Táplálkozástudományi Osztály 6
A FRANCIA ELLENTMONDÁS ÉS MAGYAR VÁLASZ: A TRANSZ-REZVERATROL ÉS MÁS SZTILBÉN-FITOALEXINEK KÜLÖNLEGES KARRIERJE Az 1990-es évek elején felismerték, hogy a zsírban dús táplálkozás ellenére jelentõsen kisebb a szívkoszorúér megbetegedések száma Dél-Franciaországban, mint Európa más országaiban vagy Amerikában. Ezt a rendszeres, de mérsékelt vörösbor fogyasztással hozták kapcsolatba, s azt is megállapították, hogy e kedvezõ hatásért elsõsorban a kékszõlõbõl a vörösborba átkerülõ és ott jól mérhetõ mennyiségben található, fitoalexin (növényi antibiotikum)-jellegû sztilbénvegyület, a transzrezveratrol a felelõs. A francia ellentmondás felismerése új szakaszt nyitott a szõlõ-bor témában, hiszen azóta a transzrezveratrol és rokonvegyületeinek a legkülönbözõbb biológiai hatásait írták le. E hatások ma már két nagy csoportra oszthatók, mint kémiai védõhatások (pl. antimutagén, antiallergiás, antioxidáns, gyulladáscsökkentõ, fájdalomcsillapító, neuroprotektiv hatás) és ölõ-gátló hatások (pl. általános antimikrobiális hatás, kedvezõ hatás a kémiai karcinogenezis mindhárom fõ fázisában, szelektív ölõgátló hatás a leukémiás sejtekre). A sebgyógyulást gátló hatás kétségtelenül negatívan értékelhetõ. Ezek a sokrétû, esetenként látszólag ellentmondó hatástani eredmények már önálló életet élnek, messze túlhaladva az eredeti francia ellentmondást, azaz már régen nem csupán a vörösborról van szó, hanem sokkal többrõl, bár a transz-rezveratrol és társai változatlanul közönséges élelmi anyagok. E sokrétû hatások kémiai-biokémiai mechanizmusa lényegében nem ismert, pedig ennek felderítése általános biológiai jelentõségén túl, különbözõ betegségek okai megismerésének, eliminálásának új útjait nyitná meg. Ilyen tisztázó felismerések segítséget jelentenének e közönséges élelmi anyagok célzott felhasználásához - egészségvédõ hatásokon át - az életminõség javításában. Az intenzíven bõvülõ témakör közleményeiben általában e hatások alapjául a transz-rezveratrol antioxidáns hatása szerepel. Ez nyilván általánosan nem értelmezhetõ, nem ad választ, nem adhat választ a sokrétû hatásokra. Különbözõ megfigyelésekbõl, eredményekbõl, továbbá a sztilbének speciális szerkezetébõl kiindulva, a szerzõk feltételezték, hogy a transz-rezveratrol és rokonvegyületei és az elsõdleges formaldehid ciklus közötti különbözõ kölcsönhatási reakciók a felelõsek a legkülönbözõbb hatásokért, s lényegében kettõs hatásról van szó. A transz-rezveratrol és társai a laza kötésben levõ formaldehid molekulákat képesek elvinni, megkötni, mobilizálni a különbözõ szövetekbõl (elsõdleges hatás, kémiai védõhatások), s a keletkezõ hidroximetil-származékok pedig ölõ-gátló hatásukkal tûnnek ki, a belõlük frissen keletkezõ ölõ-gátló formaldehid segítségével (másodlagos hatás). Nagy a valószínûsége e vegyületek szervezeten belüli körfolyamatának is. A formaldehid ciklus és a transz-rezveratrol és más sztilbén-vegyületek és a formaldehid ciklus (formaldehid maga) közötti reakciókat 3 megközelítésben vizsgálták, s azok meglepõ eredményeket hoztak: 1) A transz-rezveratrol és a formalin oldat közötti reakcióban több hidroximetil-származékot mutattak ki és izoláltak, azonosítottak (TLC, OPLC, HPLC, MALDI-MS). Megállapították azt is, hogy pl. a disznómájból is képes a transz-rezveratrol a formaldehidet mobilizálni, s hasonló vegyületek keletkeznek, mint az autentikus anyagok közötti kölcsönhatási reakcióban. 2) A BioAréna rendszerben [a hagyományos bioautográfia és a rétegrendszerû folyadékkromatográfia (pl. OPLC) kombinálása] az inokulumhoz adagolt endogén formaldehid-befogó anyagok hatása csökkent antibiotikus hatásban nyilvánult meg. 3) Többszörösen bizonyították, hogy a transz-rezveratrol antibiotikus hatása a növényi kettõs immunválasz lefolyását követi, idõvel a gátló hatás mikróba szaporodás serkentésbe (promoting hatás) megy át, majd ismét gátlás következik, s ezzel a folyamat lezárul. Dr. Tyihák Ernõ tudományos tanácsadó Dr. Király-Véghely Zsuzsa tudományos fõmunkatárs* Dr. Ott Péter tudományos fõmunkatárs Dr. Kátay György tudományos munkatárs MTA Növényvédelmi Kutatóintézete *FVM Szõlészeti és Borászati Kutatóintézete 7