Növények – Élő kémiai laboratóriumok

A Gyógynövény Szakosztály “Mák, az Év Gyógynövénye” poszterpályázatának első három helyezett csapata az oklevelüket és nyereményüket az SZTE Farmakognóziai Intézetében veheti át. A díjátadót követően a diákok társaikkal a “Legyél te is gyógynövénykutató!” programon is részt vehetnek.

De mit csinál a gyógynövénykutató?

A gyógynövénykutató munkájának a célja gyógyászati szempontból értékes növények felkutatása és a bennük található anyagok vizsgálata, amely során a hatásért felelős komponenseket kell megtalálni, kinyerni és azonosítani.

Miért pont a növények?

A növényi és egyéb természetes eredetű vegyületek a gyógyszerkutatásban napjainkban is jelentős szerepet kapnak. A modern gyógyszervegyületek jelentős része ma is természetes eredetű, vagy természetes vegyületekkel rokon. Ennek nemcsak az az oka, hogy a növényekben található anyagok igen változatosak, hanem azzal is magyarázható, hogy a növénynek különleges célja van ezekkel a vegyületekkel, ami nem a kémia iránti elkötelezettség, hanem az, hogy az életét megkönnyítse és meghosszabbítsa a segítségükkel.

A növények bonyolult és szerteágazó munkát folytató, élő kémiai laboratóriumoknak tekinthetők. A saját életfolyamataik kapcsán a legegyszerűbb építőelemekből – hasonlóan a lego darabkákhoz – mint amilyen a szén, a hidrogén, az oxigén, valamint az ezekből már rendelkezésükre álló szén-dioxidból és vízből, és egyéb elemekből (p. nitrogén, kén) először kisebb egységeket, molekulákat majd bonyolult felépítésű vegyületeket állítanak elő, ahogy ezt a kémikusok is teszik a laboratóriumokban. A növények a folyamatokat aszerint is irányítani, módosítani tudják, hogy milyen stresszhelyzeteknek (pl. szárazság, gombafertőzés) vannak kitéve. A növényeknek szemben a kutatókkal nem kell vegyszert és lombikokat vásárolni, hiszen az átalakításhoz egész biológiai rendszerük, úgynevezett enzimjeik állnak rendelkezésre. Azonban míg egy kutató hosszú időn keresztül tud újabb és újabb átalakítási reakciókkal kísérletezni, a növényeknek gyakran csak egy évük áll rendelkezésre mindezen bonyolult anyagok kifejlesztéséhez, vagy amíg egy arra járó állat le nem legeli őket.

A természet rengeteg gyógyszerhatóanyagot illetve élvezeti szerként ismert anyagot állított és állít elő, elég csak a mindenki által ismert morfinra, kokainra vagy koffeinre gondolni. Napjainkban a növények vizsgálata jelentősen felgyorsult a modern technikának és gyors információ áramlásnak köszönhetően, azonban bármilyen meglepő is a minket körül vevő növények alig 5%-át vizsgálták idáig, és a már vizsgált növények is rejthetnek magukban számos további érdekességet. Akár a képen látható virágos rét is még rengeteg kiaknázatlan lehetőséget rejt magában.

Vajon miért állítják elő a növények ezeket az anyagokat?

Egyrészt, hogy megvédjék a magukat a különböző stresszhatásoktól, amilyen pl. a csapadékhiány, fertőzések, túl magas hőmérséklet. Sok növény a keserű ízű anyagaikkal és mérgező hatású vegyületeikkel biztosítja saját túlélését és veszi el az állatok étvágyát. (Az ember ellen sajnos nem nagyon tudnak mit tenni.) Másik cél a szaporodásukat, elterjedésüket szolgálja, azáltal, hogy odacsalogatják a beporzást végző rovarokat. Ezeket az anyagokat nagyon különböző, de a mi szempontunkból többnyire nagyon alacsony koncentrációban állítják elő. Hatalmas jelentőség a növénynek, de csak kis mennyiség a kutatónak. Például 50 000 mákgubóból lehet 1 g morfint előállítani. A vegyületek előállítása és raktározása a növények különböző részeiben történhet. Ha nem akarjuk elpusztítani az egész növényt, célszerű meghatározni, hogy mely része tartalmazza azokat a legnagyobb mennyiségben és csak azzal a résszel foglalkozni.

És hogy hogyan tudunk hozzájutni ezekhez az anyagokhoz?

Vannak barátságosabb és kevésbé humánus módszerek. Könnyű testi sértésnek tekinthető pl. a mákgubó bemetszése, ugyanis ebben az esetben a növény nem pusztul el, a magok ki tudnak fejlődni, súlyos testi sértésnek minősíthető pl. a kéreg gyűjtése, hiszen régen ezért az egész növényt, fát kidöntötték, de ezután az újra ki tudott sarjadni és fejlődni. Sokszor előfordul azonban, hogy az egész növényt begyűjtjük, ez nyilván annak elpusztulásával jár. Ha a növény egyéves, akkor ez lehet enyhítő körülmény a kutatóra nézve, hiszen az a vegetációs időszaka végén, néhány hónap elteltével egyébként is élete végéhez érne, így a már pusztulásra készülő növény lényegében tudományos célra ajánlja testét. A begyűjtésnél vigyázni kell arra, hogy ne a teljes állományt irtsuk ki, hiszen a biodiverzitás megőrzése mindannyiunk felelőssége.

Mi alapján választjuk ki, hogy mely fajjal, fajokkal szeretnénk foglalkozni?

Talán az egyik legfontosabb szempont, hogy kémiai illetve biológiai szempontból egyáltalán ne vagy csak kevéssé vizsgált legyen(ek). Hogy ilyet találjunk, először szűrővizsgálatokat végzünk egymással közeli rokonságban lévő fajokkal a tartalomanyagokra illetve a hatásra vonatkozóan, hiszen a rokonfajok hasonló típusú és hatású anyagokat tartalmazhatnak. Munkánk során gyakran vizsgálunk a (népi) gyógyászatból jól ismert növényeket, így a növénykutató a modern kori javasasszonynak is tekinthető.

Hogyan zajlik a munka?

Sajnos a növények ellentétben a kémikusokkal nem szállítják tálcán a kész anyagokat. A növénytől a tiszta anyag(ok)ig, rendkívül hosszú és rögös, sikerekkel és kudarcokkal szegélyezett út vezet és egyáltalán nem biztos, hogy a növényben található több száz vegyület közül a hatásért felelős komponens(eke)t sikerül megtalálnunk.

A növénykémiai munka a lelőhely feltérképezésével kezdődik, melyben botanikusok segítenek. Előnyös legalább 10 kg friss növény begyűjtése, hiszen a „kicsi a bors, de erős” mondást követve a markáns hatású anyagokból a növények többnyire csak nagyon keveset tartalmaznak. Ezt követően különböző oldószerekkel különböző összetételű kivonatokat állítunk elő és ellenőrizzük azok összetételét, így legösszetettebb, legígéretesebb kivonatokkal tudjuk a munkát folytatni. A vegyületek elválogatását azok kémiai és fizikai tulajdonságai szerint végezzük, például méretük vagy polaritásuk alapján. A tisztítási lépések között vannak egészen egyszerű, régóta ismert módszerek, de alkalmazhatunk modern műszereket is, amelyeknél a program beállítása, a módszerek megtervezése, a folyamat ellenőrzése ember által vezérlet folyamat. Ezeknek kombinált alkalmazásával a kezdeti igen összetett, akár több száz anyagot is tartalmazó kivonatból jutunk az egyes tiszta vegyületekhez.

Az anyag pontos felépítését, szerkezetét is meg kell határoznunk, így megtudhatjuk, hogy „kivel” állunk szemben, az-e az anyag, amelyet vártunk, szerettünk volna. Ennek kiderítése további vizsgálatokat igényel, hiszen nem elég megnéznünk mikroszkóp alatt, vagy mint ahogy a filmekben látjuk, betenni egy gépbe, amely azonnal kiírja a szerkezetet. Sok esetben összehasonlítási lehetőségünk sincs, hiszen pont az a célunk, hogy mások által még soha ki nem mutatott vegyületekhez jussunk. A szerkezet-meghatározás a rejtvényfejtéshez hasonlít, hiszen sok, az ábrán is látható ún. spektrumot kell felvennünk és a segítségükkel meghatározott apró mozaikokat, töredékeket összerakosgatva eljutni a végső szerkezetig. A kutatás végső fázisában az azonosított anyagok biológiai hatását is vizsgáljuk, és ez által a gyógyszerkutatás kezdeti fázisában új, emberéleteket befolyásoló megoldások alapjait fektetjük le.

A növények tehát, mint élő kémiai laboratóriumok emberi ésszel felfoghatatlan ötletgazdagsággal és precizitással állítják elő a különböző, számukra szükséges anyagokat, melyeket az ember is felhasználhat különböző betegségei, tünetei kezelésére vagy egészségének megőrzésére. Azonban a növények nem adják át egykönnyen az általuk felhalmozott tudást és vegyületeket. Ezek kinyerése és megismerése igazi leleményességet, nyomozó, kutató munkát, rendkívül sok időt, bonyolult módszerek alkalmazását, és sok ember összefogását igényli. Úgy tűnik, hogy a növényvilág még sokáig kifogyhatatlan forrása lesz az érdekes és hatásos anyagoknak. A mi feladatunk, hogy minél többet azonosítsunk, a legértékesebb vegyületeket pedig további vizsgálatokkal és kutatók együttes munkájával a jövő gyógyszerévé fejlesszük.

 

A cikk szerzői: Dr. Stefkó Dóra, Dr. Vasas Andrea és Dr. Tóth Barbara

Tudományos segédmunkatárs
Szegedi Tudományegyetem, Gyógyszerésztudományi Kar,
Farmakognóziai Intézet

55 cikk

Cimkék
Top