Mik azok a hatóanyagok? Tágabb értelemben minden olyan elkülöníthető, jellemezhető anyagfajta, amely egy élő egyedbe juttatva észlelhető és mérhető biológiai változást okoz annak szervezetében.
Például a vízhiánnyal küzdő növény vagy állat számára a víz ebben a megközelítésben hatóanyag, hiszen felvétele után a szervezetben lezajlott változások jól mérhetőek és értékelhetőek. Ha azonban növényi eredetű hatóanyagokról beszélünk, akkor szűkebb, gyógyászati (pontosabban: gyógyszerhatástani, farmakológiai) megközelítést alkalmazunk; ahogyan a Pannon Breeding program számára kiválasztott növényfajok esetében is ezt a meghatározást tartottuk szem előtt. A hatóanyag tehát egy meghatározott vegyület vagy többféle molekulából álló, de a hatás szempontjából egységes komplex, amelyet valamely növényfaj anyagcseréje során állít elő, és amely a humán- vagy állatgyógyászatban, sőt, olykor a növények gyógyításában elvben felhasználható1 – de ide soroljuk a mérgező hatású anyagokat is (utóbbiak jó része megfelelő adagolásban kedvező hatást is kifejthet).
1 Azt, hogy egy elvben hatásos anyagot mennyire képes végső soron a gyógyászat felhasználni, számos gazdasági, kereskedelmi, jogi tényező befolyásolhatja.
A növények anyagcseréjük során igen nagyszámú különböző típusú vegyületet állítanak elő, amelyeket összességükben beltartalomnak (beltartalmi anyagoknak) nevezünk. Számos beltartalmi anyag táplálékként vagy ipari nyersanyagként bír különleges jelentőséggel: ezek túlnyomó többsége a gyógyászati meghatározás értelmében nem hatóanyag (pl. a növényvilágban általánosan megtalálható tartalék tápanyagok, cellulóz, faanyag stb.) A hatóanyagok többsége viszonylag kismolekulájú szerves vegyület, amelyek a növényi anyagcsere különleges, rendszerint a fajra vagy rokonsági körre jellemzően, genetikailag meghatározott módon és a szervezet biomasszájához képest viszonylag csekély mennyiségben képződnek az egyed élete során. Maga a növényi szervezet a túlélés vagy szaporodás érdekében hozza létre e vegyületeket, például azért, hogy az őt megtámadó kórokozókat gyengítse, a növényevőket távol tartsa (keserű vagy éppenséggel mérgező anyagok) vagy ellenkezőleg: vonzó hatást gyakoroljon pl. a beporzást végző rovarok felé (illatanyagok).
Mivel a növény általános anyagcseréje szempontjából mellékesnek tűntek, ezeket korábban másodlagos anyagcseretermékeknek nevezték ma Vágújfalvi Dezső értelmezésében speciális (azaz a növények meghatározott csoportjára jellemző) vegyületeknek tartjuk e molekulákat.
Összességében számuk igen magas, a teljes növényvilágot tekintve százezres nagyságrendű lehet (de újabban egyre többet azonosítanak nem növényi szervezetekből, gombákból, állatokból is), jelentős részük ma még felfedezésre vár. Felismerésük azonban egyidős az emberi kultúrával, sőt, ha az állatok által kifejezetten gyógyulásuk érdekében fogyasztott növényekre gondolunk, még régebbi időkre terjedő használat nyilvánul meg. Manapság az ipar által előállított gyógyszerek többsége is növényi eredetű vegyületeket vagy azok szerkezeti módosulatait viszi be a szervezetünkbe hatóanyagként (becslés szerint a gyógyászatban felhasznált vegyületek 20 százaléka lehet teljes mértékben újonnan szintetizált anyag).
Mivel a növény általános anyagcseréje szempontjából mellékesnek tűntek, ezeket korábban másodlagos anyagcseretermékeknek nevezték
A növények anyagcseréjük során igen nagyszámú különböző típusú vegyületet állítanak elő
Mivel a növény általános anyagcseréje szempontjából mellékesnek tűntek, ezeket korábban másodlagos anyagcseretermékeknek nevezték Kétségtelen, előállításukhoz ma már általában nem szükségesek növények, mert a fejlett vegyipar képes szintézisüket megoldani a rendelkezésre álló alapanyagokból. Olykor a gazdaságosság érdekében bízzák a növényi szervezetre az előállítást, amint teszi ezt a gyógyszeripar pl. a morfin esetében, aminek nyersanyagforrása ma is az élő mák.
Van azonban a növényi hatóanyagoknak egy másik, ugyancsak lényeges felhasználási területe: ez pedig a megelőzés, a betegség bekövetkezésének meggátlása, az emberi szervezet ellenálló képességének szinten tartása vagy fokozása – amennyiben ezt a célt kiegészítjük az enyhébb, könnyebben kezelhető betegségek gyógyításával vagy a beteg állapotának javításával (így egy máskülönben nem gyógyítható kórféleség során), akkor egyértelmű a növényi hatóanyagok akár népegészségügyi szinten felfogható jelentősége.
Miért foglalkozunk a program keretében hatóanyagot szolgáltató növényekkel?
Mindenekelőtt azért, mert megfelelő mennyiségű és minőségű hatóanyaghoz csak bizonyos feltételek mellett tudunk megfelelő módon hozzájutni – ebben nincs lényeges különbség az élelmi, ipari vagy környezetjavítási céllal termesztettek és a hatóanyagot szolgáltatók között. A speciális anyagfajták esetében azonban még egy plusz „finomhangolásra” is szüksége lehet a termesztőnek, ezek szintézise ugyanis szintén speciális, a növény meghatározott fejlődési szakaszában és gyakran csak meghatározott viszonyok között állítja elő a szóban forgó vegyületeket. És míg a biomassza-produkció optimális mértéke nagyjából a növény számára is optimális környezet és ellátottság mellett jön létre, a speciális tartalomanyagok esetében ez korántsem mindig így van. Gondoljunk arra, hogy egy részük kifejezetten a védekezés eszköze, tehát éppen a növényi szervezet károsodása, ártalomelszenvedése alkalmával jelenik meg fokozottabb mértékben: feladatunk többek között a hatóanyag-felhalmozás ökológiájának megértése az akár szélsőséges viszonyok közötti termelhetőség érdekében.
Utóbbi szempontot igyekszünk érvényre juttatni, amikor részben olyan fajokat teszünk vizsgálat tárgyává, amelyek korábban már „bizonyítottak”, vagyis számíthatunk rá, hogy szárazabb éghajlati viszonyok mellett is képesek lehetnek megfelelő minőségű és mennyiségű hatóanyag előállítására. Másfelől kiegyensúlyozottabb környezetben bevált forrásnövényeket is alkalmazunk, utóbbiak részéről az a kérdés, hogy vajon a sanyarúbb viszonyok között mely típusú anyagféleségek válnak döntővé a szintézis során (hiszen bár gyakran csak egy-egy vegyületet alkalmazunk a gyógyászatban, a növényi szervezet vegykonyhája mindig sokrétűbb, számos olyan hatóanyag található minden egyedben, amely optimális környezetben csekély mértékben termelődik csak, de a környezet változása „kiprovokálhatja” a fokozottabb szintézist. A kiválasztás szempontja volt az is, hogy életforma (egy-kétéves/évelő), termesztettség (bevált termesztett gyógynövény/kevésbé ismert) és rokonsági távolság tekintetében is különbözőek legyenek.
Kétféle megközelítés
Az első, alapozónak tekinthető tevékenység a kiválasztott fajok mesterséges, laboratóriumi szinten elvégezhető szaporíthatóságának tisztázása. Ennek lényege, hogy a növényegyedeket az osztódó szöveteik (merisztémák) táptalajon meginduló működése következtében neveljük fel, vagyis addig, amíg kiültethető palánták nem lesznek belőlük. Tulajdonképpen ez megfelel a kertészeti gyakorlatban végzett palánta-előállításnak, csak a foglalat a szigorúbb (az in vitro szaporítást nagyban végzik a díszkertészetben egyes, ily módon nagy tömegben gazdaságosan előállítható dísznövények esetében). Gyógynövényeknél az is szempont lehet, hogy a fejlődés kezdeti szakaszában megjelenő speciális anyagokhoz sokszor könnyebben hozzá lehet jutni az in vitro módon előállított biomassza feldolgozása során, vagyis az anyag lényegében el sem hagyja a mesterséges, laboratóriumi környezetet. Az sem mellékes, hogy a technológia maga számos faj vonatkozásában jelenleg még nem került alkalmazásra, így az első lépéseket kellett megtennünk ahhoz, hogy az in vitro szaporíthatóságukat érdemben meg lehessen alapoznunk.
Másik tevékenységünk a választott fajok első ütemben történő beállítása eltérő környezeti feltételek között történő szabadföldi tartásra (mivel az in vitro mikroszaporítás egyszerre indult meg a kiültetendő állományok fölnevelésével, utóbbiakat az első ütemben hagyományos magvetéssel-palántaneveléssel állítottuk elő – a munka későbbi szakasza során nyílik lehetőség az in vitro mikroszaporítás tömegtermelési célú beállítására).
Megfelelő mennyiségű és minőségű hatóanyaghoz csak bizonyos feltételek mellett tudunk megfelelő módon hozzájutni
A szabadföldi mikroparcellákban kétféle beállítás történt: a kontrollcsoportok rendszeres öntözést kapnak az ország egyik aszállyal fenyegetett vidékén, a Dél-Tiszántúlon, míg a kísérleti parcellákban élő egyedek csak a természetes csapadékvízben részesülhetnek.
Növényeink
Végezetül – a teljesség igénye nélkül – néhány szóban szeretnénk bemutatni a programunkban szereplő gyógynövényeket:
Lándzsás útifű
Orbáncfű, kiültetve
Orbáncfű táptalajon, in vitro
- Piros gyűszűvirág (Digitalis purpurea) Évszázados múltra visszatekintve egyike azoknak a fajoknak, amelyeket kizárólag ipari feldolgozás céljára termesztenek. Fő hatóanyagai, az ún. szív-glikozidok, mint nevük is mutatja, szívre ható szerek, szívelégtelenség során életmentőek (túladagolva erősen mérgezőek). Ezek mellett a gyűszűvirágok hatóanyagai esetében az utóbbi években – egyelőre csak laboratóriumokban – daganatgátló hatást is igazoltak.
- Csomós borbolya (Berberis aggregata) A borbolyákban (közöttük a nálunk is honos sóskaborbolyában) jelen levő berberin számos vizsgálat szerint hatásos aftás fekélyek, magas vércukor- és vérzsírszint, magas vérnyomás és egyéb betegségek (pl. policisztás petefészek-betegség) kezelésére (az eredmények pontosítása még napirenden van). Szintén csak ipari nyersanyag, a borbolya részei – a bogyók kivételével – mérgezőek.
- Közönséges orbáncfű (Hypericum perforatum) Az egyik legsokoldalúbb és beltartalom szempontjából is speciális anyagokban gazdag gyógynövény, amelyet elsősorban az enyhe és középsúlyos depresszió kezelésére alkalmaznak, de jelentősége a külső-belső hám védelme, a fekélyek gyógyulása szempontjából is nagyra értékelhető. Noha tea formájában is fogyasztható, érdemes előnyben részesítenünk szabványos gyógyszerként forgalmazott feldolgozásait.
- Egynyári üröm (Artemisia annua) Távol-Keleten élő formáinak tartalomanyaga, az artemizinin a malária hatásos ellenszere (felfedezőjét 2014-ben Nobel-díjjal jutalmazták). Újabban daganatgátló anyagairól is többen cikkeztek, de ennek értékelése még további kutatásokat igényel.
- Örménygyökér (Inula helenium) Európában a gyökeréből készített kivonatok régóta gyógyszerek, elsősorban légúti fertőzések esetén (pl. szamárköhögés) használták gyulladáscsökkentőként és görcsoldóként. Mivel fő hatóanyaga könnyen és gyakran súlyosan allergizál, az utóbbi években terápiás alkalmazása visszaszorult, ellenben számos új kutatás alapján kezdik felértékelni szerepét a súlyos légúti betegségek (COPD) vagy a gombás fertőzések gyógyszereinek fejlesztésében. Figyelmet érdemel az évelő növény markáns biomassza-produkciója is.
- Orvosi zsálya (Salvia officinalis) Hagyományos gyulladáscsökkentő, de inkább külső alkalmazásban szerepel. Figyelmet érdemel azonban szintén nemrég nyilvánosságra került májvédő és antidepresszáns aktivitása is.
- Lándzsás útifű (Plantago lanceolata) Közkedvelt köhögéscsillapító és felső légúti hurutban gyulladáscsökkentő, ám egykori enyhébb sérüléseket gyógyító, vérzéscsillapító hatása szinte feledésbe merült (útilapu). Annak érdekében, hogy két közeli rokon fajt együtt vizsgálhassunk, a cserjés útifüvet (Plantago sempervirens) is kísérletbe állítottuk – utóbbi hatóanyagai még nem ismertek széleskörűen, viszont szárazságtűrő képessége jelentős.
Munkánk a kezdeti lépéseket jelenti egy átfogóbb, számos más, elsősorban honos gyógynövényfajt érintő ökológiai vizsgálatsorozathoz, amelyet változó éghajlatunkban a jövő sikeres növényihatóanyag-termelése zálogának tekinthetünk.
SZERZŐ: DR. LÁSZLÓ-BENCSIK ÁBEL NYUG. TUD. FŐMUNKATÁRS
