Kakva je biološka aktivnost etarskih ulja? Na šta utiču pozitivno, na šta negativno i zašto je toliko poznato antibakterijsko dejstvo etarskih ulja? Objasnićemo zašto je etarsko ulje čuveni prirodni lek koji alternativna medicina odavno koristi.
Šta je biološka aktivnost?
Biološka aktivnost se opisuje kao pozitivan ili negativan efekat neke supstance (agensa) ili smeše više supstanci na živi organizam. Te supstance ili njihove smeše mogu biti prirodnog porekla ili sintetizovane, različite hemijske strukture i složenosti. Živi organizmi imaju organizovanu građu, reaguju na različite stimuluse, reprodukuju se, rastu, adaptiraju se i održavaju homeostazu (ravnotežu u sastavu i funkcionisanju). Mogu biti jednostavni, jednoćelijski organizmi, kao što su na primer bakterije i protisti, ili složeniji, višećelijski organizmi, poput biljaka, životinja i ljudi. Ispitivanje biološke aktivnosti je izuzetno važno za razvoj novih lekova, za potvrdu zdravstvenih izjava (svaka izjava koja sugeriše, tvrdi ili ukazuje na odnos koji postoji između hrane ili sastojaka hrane i zdravlja), pa čak i za praćenje zagađenja životne sredine.
Kako se vrši ispitivanje biološke aktivnosti?
Biološka aktivnost se ispituje u biloškim testovima (eng. bioassays). Po definiciji, biološki testovi predstavljaju ispitivanja, procene i određivanja koncentracije ili potencijala fizičke, hemijske ili biološke supstance (agensa) merenjem i poređenjem jačine izazvanog odgovora sa izazvanim odgovorom standardnog jedinjenja, primenom odgovarajućeg biološkog sistema pri standardizovanim eksperimentalnim uslovima.
Ovi biološki sistemi mogu biti jednostavni (in vitro ispitivanja), gde se primenjuju izolovani biomolekuli (npr. enzimi) i/ili ćelijske organele, mikroorganizmi, ćelije ili tkiva. Ta istraživanja se nazivaju primarni biološki testovi (primarni skrining), pri čemu se dobijaju podaci o potencijalu biološke aktivnosti ispitivanih agenasa, a često i o samom načinu na koji oni deluju (mehanizam delovanja).
Sekundarni biološki testovi (predklinička ispitivanja, in vivo testovi), podrazumevaju testove koji se rade posle opsežnih in vitro ispitivanja, uključuju eksperimente na životinjama i strogo su kontrolisani radom etičkih komisija u istraživačkim centrima (Etička komisija za dobrobit eksperimentalnih životinja), ali i zakonom (Pravilnik o radu sa eksperimentalnim životinjama, Zakon o zaštiti dobrobiti životinja). U ovim testovima se ispituje efikasnost agenasa, njihova toksičnost, apsorpcija, distribucija, metabolizam, izlučivanje itd. U slučaju razvijanja novog leka, naredni nivo testiranja su klinička ispitivanja na ljudima, koja obuhvataju opsežnu proveru i procenu predloženog ispitivanja, dobijanje saglasnosti i dozvola od nadležnih institucija (Ministarstvo zdravlja), a zatim i višefazna, dugogodišnja klinička ispitivanja. Procena je da od 5-10 000 različitih agenasa koji su ispitani u primarnim biološkim testovima, 250 ulazi u predkliničke studije, pet u kliničke, a samo jedan bude odobren kao lek, dok ceo proces traje oko 15 godina.
Veza između hemijskog sastava i biološke aktivnosti etarskih ulja
Eterična ulja se izoluju iz različitih delova aromatičnih biljaka i predstavljaju smešu velikog broja nepolarnih, isparljivih jedinjenja, od kojih su najzastupljeniji mono- i seskviterpeni. Hemijski sastav etarskog ulja zavisi od vrste biljke, podneblja na kom ona raste, perioda žetve, načina izolovanja i dr. Do sada je hemijski okarakterisano preko 3000 različitih etarskih ulja, od kojih je, otprilike, jedna desetina komercijalno dostupna i važna za prehrambenu, kozmetičku i farmaceutsku industriju.
Uopšteno, etarska ulja sadrže najčešće dve do tri dominantne komponente, prisutne u visokim koncentracijama (20 do 70%), dok su ostalih 20-60 jedinjenja zastupljeni u nižem procentu. Opsežna naučna istraživanja su dokazala da biološka aktivnost etarskih ulja zavisi i od vrste i od količine jedinjenja koja ulaze u njihov sastav. Iako se smatra da je biološka moć etarskih ulja u velikoj meri zasnovana na sinergističkom (zajedničkom) delovanju prisutnih jedinjenja, pored aktivnosti etarskih ulja, često se ispituje i aktivnost pojedinačnih komponenti.
Bez obzira na to što se etarska ulja koriste više od 5000 godina, kako za ličnu negu (parfemi i kozmetika) i u ishrani (prirodni konzervansi i arome), a uvrštava ga i narodna ili alternativna medicina za lečenje, savremena ispitivanja aktivnosti etarskih ulja i njihovih komponenti su u glavnom ograničena na primarni skrining i predkliničke studije, dok su kliničke studije, neophodne za verifikaciju njihovog dejstva kao leka, izuzetno retke.
Koje su biološke aktivnosti etarskih ulja najčešće ispitivane i koji biološki testovi se najčešće koriste?
Antibakterijsko dejstvo etarskih ulja
Jedna od najkarakterističnijih bioloških aktivnosti etarskih ulja je antibakterijsko dejstvo. Veliki broj etarskih ulja delimično ili potpuno inhibira rast velikog broja različitih bakterija (bakteriostatsko i baktericidno dejstvo).
Za ispitivanje antibakterijske aktivnosti najčešće se primenjuju in vitro agar difuziona, agar diluciona i bioautografska metoda. U ovim testovima, određuje se minimalna koncentracija ispitivanog agensa koja koja inhibira rast bakterija (minimalna inhibitorna koncentracija – MIC) i minimalna koncentracija koja ubija 99.9% prisutnih bakterija (minimalna baktericidna koncentracija – MB). Na ovaj način može brzo i jednostavno da se proceni antimikrobni potencijal izolovanih komponenti, pojedinačnih etarskih ulja ili njihovih smeša.
Primenom ovih testova je potvrđeno snažno antibakterijsko dejstvo etarskih ulja (npr. ulja origana, korijandera, cimeta, timijana, ruzmarina, nane), kao i različitih izolovanih jedinjenja (npr. karvakrol, izoeugenol, nerol, citral, sabinen) prema različitim sojevima bakterija – Listeria monocytogenes, Listeria innocua, Salmonella typhimurium, Escherichia coli, Shigella dysenteria, Helicobacter pylori, Staphylococcus aureus, itd.
Utvrđen je i osnovni mehanizam antibakterijskog delovanja etarskih ulja: prodiranje nepolarnih jedinjenja etarskih ulja u membranu bakterije povećava njenu permeabilnost i omogućava oslobađanje intracelularnog sadržaja. Takođe, neka jedinjenja deluju na bakterijske mehanizme transporta kroz membranu, čime narušavaju homeostazu i dovode do smrti bakterije.
Na sličan način se može ispitivati i antivirusna i antifungalna aktivnost. Na primer, utvrđeno je da eterična ulja limunove trave, kao i izolovana jedinjenja citral i citronelal mogu da inhibiraju replikaciju Herpes simplex virusa, ili da su, na primer, etarsko ulje cimeta, kao i karvakrol, timol i eugenol efikasni u borbi protiv određenih sojeva plesni (Aspergillus niger, A. flavus, A. parasiticus).
Uopšteno, i brojna druga in vitro istraživanja pružaju racionalne dokaze o antimikrobnoj aktivnosti etarskih ulja, ali samo relativno mali broj pruža i in vivo dokaze, uz dalju preporuku za klinička ispitivanja.
Antioksidantna aktivnost etarskih ulja
Oksidativna oštećenja različitih biomolekula mogu biti jedan od uzročnika različitih oboljenja, uključujući kancer, oboljenja jetre, Alchajmerovu bolest, artritis, aterosklerozu, itd. U potrazi za novim, prirodnim antioksidansima, etarska ulja se ispituju u različitim, jednostavnim sistemima gde se generišu izazivači oksidativnih procesa – slobodni radikali i prati se stepen njihove neutralizacije. Etarska ulja korijandera, eukaliptusa, origana, kleke, timijana i mnogih drugih aromatičnih biljaka su pokazala značajan antioksidantni potencijal. Interesantno je da je ulje origana uticalo na smanjenje lipidne oksidacije kod eksperimentalnih životinja (zečevi).
Antiinflamatorna aktivnost etarskih ulja
Inflamacija (upala, zapaljenje) je kompleksan proces odgovora organizma na promenu izazvanu različitim fizičkim ili štetnim hemijskim i biološkim materijama. Antiinflamatorna aktivnost se može ispitivati u jednostavnim sistemima, koji uključuju praćenje produkcije niza regulatora inflamacije u različitim ćelijama ili tkivima, ali i u in vivo sistemima, izazivanjem inflamatornog procesa u eksperimentalnim životinjama.
Neki aspekti antiinflamatornog delovanja etarskog ulja aloe, kamilice, timijana i bergamota su detaljno ispitani, a nedavno su, na osnovu rezultata in vivo istraživanja, predložene kliničke studije za ispitivanje uticaja etarskog ulja geranijuma na inflamatorne procese uključene u razvoj artritisa, reume i alergija.
Citotoksičnost – uticaj na kancerogene ćelije
Ispitivanje citotoksičnosti je izuzetno važan test za primarni skrining terapeutskog potencijala etarskih ulja u bolestima koje karakteriše brz rast i proliferacija (deljenje) ćelija (kancer). Ova istraživanja se vrše najćešće na kancerogenim ćelijama, a uobičajeno se prati uticaj etarskih ulja na ćelijsku vijabilnost (potencijal da prežive, rastu i razmnožavaju se). Ovaj tip istraživanja omogućava i određivanje mehanizma delovanja, pa je otkriveno da mali, lipofilni molekuli iz etarskih ulja mogu da prolaze kroz membranu, narušavaju njen integritet i mogu da izazovu apoptozu ćelije, poremete normalne funkcije organela i druge procese neophodne za preživljavanje ćelije.
Mehanizmi delovanja različitih etarskih ulja iglica jele, matičnjaka, tamjana, limunove trave, timijana i niza drugih su detaljno ispitani, a dobijeni rezultati su značajni kao smernica za dalja in vivo ispitivanja antitumorske aktivnosti, kako bi se etarsko ulje moglo opravdano koristiti kao prirodni lek za širok dijapazon zdravstvenih problema.
Autor: dr Ivana Beara, doktor biohemijskih nauka
