Akaloidy bledule jarní

 Radoslav Patočka, Zdeňka Navrátilová, Josef Havel, Jiří Patočka

Bledule jarní (Leucojum vernum L.) je vytrvalá bylina z čeledi amarylkovitých (Amaryllidaceae), kam patří také sněženka a narcis (Hrouda, 2019). Rostliny dorůstají výšky 10–35 cm, mají kulovitou až vejcovitou cibuli a široce čárkovité listy, které vyrůstají buď současně s květy, nebo až po odkvětu. Bledule jarní kvete od února do dubna, bílé květy jsou na stvolech obvykle jednotlivé, vzácně po 2–3, nicí. Okvětní lístky mají na konci žlutozelenou skvrnu. Plodem je elipsoidní tobolka. Roste roztroušeně ve vlhkých listnatých lesích, v lužních lesích a na vlhkých loukách. Hojně se pěstuje jako okrasná rostlina a může zplaňovat (Bělohlávková, 2011). V České republice patří bledule jarní mezi ohrožené rostliny (C3), ale jsou místa, kde jich najdeme celé kvetoucí louky. Takovým místem je i přírodní rezervace Údolí Chlébského potoka v katastru obce Chlébské, kde je pro nás nafotila paní Hana Juříčková.

 Rezervace o rozloze cca 7,2 hektaru leží v nadmořské výšce 470–500 m a je uváděna jako nejbohatší lokalita bledule jarní v České republice. Význam lokality spočívá i v tom, že se rozkládá na východním okraji areálu výskytu této rostliny.

Údolní olšové či jasanovo-olšové luhy jsou biotopy vázané výhradně na vodní toky od nížin do podhorského stupně. Jsou pro ně charakteristické bahnité, zpravidla kyselé půdy. Stromové patro tvoří převážně olše lepkavá, jasan ztepilý a lípa malolistá. Keřové patro tvoří převážně vrba jíva s vtroušeným bezem černým. Bylinné patro je zastoupeno vlhkomilnými druhy, jako je např. ptačinec hajní, dymnivka bobovitá, orsej jarní a řeřišnice hořká, bršlice kozí noha, prvosenka vyšší a bledule jarní, která na některých lokalitách vytváří početné populace (Douda, 2009). 

     Nové výzkumy alkaloidu lykorinu prokazují jeho užitečnost pro řadu oblastí medicíny, zejména ale v oblasti terapie virových infekcí. Lykorin je účinný proti řadě virů, jako je alfavirus, flavivirus, enterovirus nebo koronavirus. Příkladem může být antivirový účinek proti viru CHIKV (Chikungunya virus), což je alfavirus přenášený komáry, který představuje velkou hrozbu pro veřejné zdraví (Li et al., 2021). V současné době nejsou k dispozici žádné vakcíny ani antivirotika pro prevenci infekce CHIKV.

     Jiným příkladem může být horečka dengue, způsobená virem dengue (DENV), která je nejrozšířenějším virovým onemocněním přenášeným členovci a je endemická v mnoha tropických a subtropických částech světa. Blízce příbuzný flavivirus virus Zika (ZIKV) způsobuje vrozený Zika syndrom a další vrozené vady. U dospělých je ZIKV spojen s Guillain-Barrého syndromem. V roce 2007 epidemie onemocnění podobného horečce dengue zpustošila izolovaný ostrov Yap, federativní stát Mikronésie, který se nachází v západním Pacifiku (Duffy et al., 2009). Centrum pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) zjistilo, že ohnisko bylo důsledkem infekce pozitivního jednovláknového RNA arboviru označeného jako „virus Zika“ (Lanciotti et al., 2008). Tato virová infekce má nepříznivé komplikace u dětí a těhotných žen. Může také vést k předčasnému porodu a potratu. Proti žádnému z těchto virů neexistují schválené antivirové terapie a lykorin či podle tohoto modelu připravené látky by mohly být pro virologii velkým přínosem (Ka et al., 2021; Abookleesh et al., 2022). 

     Lykorin je také silné nenukleosidové antivirotikum působící proti nově se objevujícím koronavirovým infekcím a může být kandidátem proti HIV/AIDS nebo současné pandemii COVID-19 (Kaur et a., 2022; Mohapatra et al., 2022; Sadeghi a Miroliaei, 2022).

Poznámka 2

Na světě žije odhadem 40 milionů lidí s HIV/AIDS  a v důsledku nedostatečné léčby jich každý rok umírá kolem 1 milionu a příbližně 1,7 milionu lidí se nově  nakazí. Celkově dosud ve spojitosti s HIV zemřelo více než 35 milionů lidí. Virus HIV postupně oslabuje imunitní systém nakažených a ti se tak stávají náchylnější k dalším nemocem. Za třetinu úmrtí HIV pozitivních lidí může tuberkulóza. I když léčba HIV/AIDS je stále účinnější, není možné je zcela vyléčit. Kombinace léků známých pod názvem antiretrovirotika (ARV) pomáhá bojovat s virem a umožňuje lidem žít delší a zdravější život. Přes to je hledání nových antivirotik účinných proti HIV/AIDS stále velice aktuální.

Galantaminový typ. Nejdůležitějším typem galantaminových alkaloidů je samotný galantamin, který je ale obsažen nejen v bledulích, ale i jiných rostlinách čeledi amarylkovitých (Pokorná et al., 1999; Khonakdari et al., 2018; Atrahimovich et al., 2021). 

Tento terciární alkaloid byl v přírodě nalezen na počátku 50. let 20. století a získán z několika rostlin, jako je např. sněženka podsněžník (Galanthus nivalis) (Lei et al., 2018). Zpočátku byl galantamin studován jako léčivo u neuropatických a paralytických stavů, včetně paralytických stavů po dětské obrně, myopatií a reverzní neuromuskulární blokády (Dawbarn a Allen, 2003). Objev jeho schopnosti inhibovat acetylcholinesterázu podstatným způsobem změnil terapii psychických poruch. Byl intenzivně studován jako léčivo různých psychiatrických stavů a na počátku 90. let 20. století byl objeven jako léčivo Alzheimerovy choroby (Olin a Schneider, 2002; Zarotsky et al., 2003; Razay a Wilcock, 2008). V roce 2001 byl galantamin schválen americkým úřadem pro potraviny a léčiva FDA pro léčbu mírné až středně těžké Alzheimerovy choroby (AD) (Lilienfeld, 2002; Olazarán a Garcia, 2002; Corey-Bloom, 2003; Raskind, 2003). Jeho unikátní farmakologické portfolio a dobré klinické zkušenosti s ním mu dávají naději na léčivo se širokým terapeutickým potenciálem (Naguy et al., 2020).

     Od schválení galantaminu pro klinické použití v roce 2001 byla jeho účinnost ověřena v mnoha klinických studiích (Atri, 2019). Vzhledem k výraznému a rostoucímu nárůstu případů Alzheimerovy choroby ve světě, daném jednak prodlužující se střední délkou života, jednak rostoucími rizikovými faktor, se očekává, že poptávka po galantaminu bude narůstat.

To přimělo výzkumníky, aby hledali životaschopné alternativy pro komercializaci galantaminu ve větším měřítku. Vzhledem ke jeho složité stereochemii se však organická syntéza galantaminu ukázala jako náročný úkol, proto jsou rostliny stále hlavním zdrojem tohoto stále žádanějšího léčiva. Biotechnologické techniky se ukázaly jako alternativní a účinnější prostředek syntézy, protože rostliny na rozdíl od člověka syntetizují galantamin bez obtíží (Santos et al., 2020). 

Poznámka 3

Alzheimerova choroba (AD) je mozková porucha, která je pojmenována po německém psychiatrovi Aloisi Alzheimerovi. Pomalu ničí paměť a myšlení a nakonec i schopnost provádět i ty nejjednodušší úkoly. U většiny lidí s AD se příznaky poprvé objevují až v pozdním věku, ale věková hranice se stále posouvá dolů. V současné době je AD sedmou hlavní příčinu úmrtí ve Spojených státech a je nejčastější příčinou demence u starších dospělých. Demence je ztráta kognitivních funkcí – myšlení, zapamatování a uvažování – a behaviorálních schopností do takové míry, že zasahuje do každodenního života a činností člověka. Závažnost demence se pohybuje od nejlehčího stadia, kdy teprve začíná ovlivňovat fungování člověka, až po nejzávažnější stadium, kdy už je člověk při základních činnostech každodenního života zcela závislý na pomoci druhých. AD je důsledkem ztráty spojení mezi neurony v mozku, které zprostředkovává neuromediátor acetylcholin, a ukládáním abnormálních proteinů, které vytvářejí tzv. amyloidní plaky a tau-klubka. Předpokládá se, že u AD hraje roli také mnoho dalších komplexních změn mozku. Dříve zdravé neurony přestávají fungovat, ztrácejí spojení s jinými neurony a umírají.

     Zdá se, že k poškození začíná v hipokampu a entorhinální kůře, což jsou části mozku, které jsou nezbytné pro paměť a vytváření vzpomínek. Jak umírá více neuronů, jsou ovlivněny další části mozku a začínají se zmenšovat. V konečné fázi AD se poškození rozšíří na celý mozek a mozková tkáň se výrazně zmenší. AD má několik fází, od mírné, přes středně těžkou, až po těžkou. Lidé s těžkou Alzheimerovou chorobou nemohou komunikovat a jsou zcela závislí na péči druhých. 

     V posledních letech vědci udělali obrovský pokrok v lepším pochopení AD, přesto dosud plně nechápou, co AD způsobuje. U lidí s časným nástupem může být příčinou genetická mutace, AD s pozdním nástupem vzniká v důsledku komplexní série mozkových změn, které pravděpodobně zahrnují kombinaci genetických faktorů, faktorů životního prostředí a životního stylu. 

Haemanthaminový typ. Alkaloidy haemanthaminového typu mají ve své molekule 5,10b-ethanofenanthridinový skelet a jsou reprezentovány zejména haemanthaminem a haemanthidinem. Tyto látky vzbudily velkou pozornost, když se zjistilo, že mají protinádorové účinky (Zupko et al., 2009; Bastida Armengol et al., 2011; Cahlíková et al., 2021). Přestože haemanthamin a haemanthidin byly mezi prvními alkaloidy bledulí, které vykazovaly zajímavý cytotoxický potenciál proti rakovinovým buněčným liniím, mechanismus cytotoxické a antiproliferativní aktivity těchto látek není dosud zcela jasný. 

     Výsledky studie Havelek et al. (2014) však ukazují, že léčba rakoviny haemanthaminem a haemanthidinem snižuje životaschopnost buněk a potenciál mitochondriální membrány, vede k poklesu procenta buněk v S-fázi buněčného cyklu, indukuje apoptózu detekovanou barvením Annexinem V a zvyšuje aktivitu kaspázy. Apoptotický účinek haemantaminu a haemanthidinu na leukemické buňky je výraznější než u gama záření.

Literatura

Abookleesh FL, Al-Anzi BS, Ullah A. Potential antiviral action of alkaloids. Molecules, 2022; 27(3): 903.

Atrahimovich D, Harris R, Eitan R, Cohen M, Khatib S. (2021). Galantamine Quantity and Alkaloid Profile in the Bulbs of Narcissus tazetta and daffodil cultivars (Amaryllidaceae) Grown in Israel. Metabolites, 2021; 11(3): 185.

Atri A. The Alzheimer’s disease clinical spectrum: diagnosis and management. Medical Clinics, 2019; 103(2): 263-293.

Bastida Armengol J, Berkov S, Torras Claveria L, Pigni NB, Andrade JPD, Martínez V. et al. Chemical and biological aspects of Amaryllidaceae alkaloids. Recent Advances in Pharmaceutical Sciences, 2011, Chapter 3, p. 65-100. Editor: Diego Muñoz-Torrero.

Bělohlávková R. Amaryllidaceae J. St.-Hil. In: Štěpánková J, Chrtek J jun., Kaplan Z (eds.). Květena ČR 8. Academia Praha 2011; 706 p.

Cahlíková L, Kawano I, Řezáčová M, Blunden G, Hulcová D, Havelek R. The Amaryllidaceae alkaloids haemanthamine, haemanthidine and their semisynthetic derivatives as potential drugs. Phytochem Rev. 2021;  20(1): 303-323.

Corey-Bloom J. Galantamine: a review of its use in Alzheimer's disease and vascular dementia. Int J Clin Pract. 2003; 57(3): 219-223. 

Dawbarn D, Allen SJ. Neurotrophins and neurodegeneration. Neuropathol Appl Neurobiol. 2003; 29(3): 211-230.

Douda J. O vegetační proměnlivosti a původu současných lužních lesů. Živa 2009/2: 56–60.

Duffy MR, Chen TH, Hancock WT, Powers AM, Kool JL, Lanciotti RS, Pretrick M, Marfel M, Holzbauer S, Dubray C, Guillaumot L, Griggs A, Bel M, Lambert AJ, Laven J, Kosoy O, Panella A, Biggerstaff BJ, Fischer M, Hayes EB. Zika virus outbreak on Yap Island, Federated States of Micronesia. N Engl J Med. 2009; 360(24): 2536-43. doi: 10.1056/NEJMoa0805715. PMID: 19516034.

Georgieva L, Berkov S, Kondakova V, Bastida J, Viladomat F, Atanassov A, Codina C.

Alkaloid variability in Leucojum aestivum from wild populations. Z Naturforsch.2007; 62c: 627-635.

Havelek R, Seifrtova M, Kralovec K, Bruckova L, Cahlikova L, Dalecka M, Vavrova J, Rezacova M, Opletal L, Bilkova Z. The effect of Amaryllidaceae alkaloids haemanthamine and haemanthidine on cell cycle progression and apoptosis in p53-negative human leukemic Jurkat cells, Phytomedicine, 2014; 21(4): 479-490.

Hrouda L. Amaryllidaceae J. St.-Hil. In: Kaplan Z (ed.). Klíč ke květeně České republiky. Academia Praha 2019; 1168 p.  

Ka S, Merindol N, Sow AA, Singh A, Landelouci K, Plourde MB. et al. Amaryllidaceae alkaloid cherylline inhibits the replication of dengue and Zika viruses. Antimicrobial Agents Chemotherapy, 2021;65(9): e00398-21.  

Kaur SJ. Herbal Products for Management of COVID-19. In Handbook of Research on Pathophysiology and Strategies for the Management of COVID-19 (pp. 242-252). IGI Global, 2022.

Khonakdari,MR, Mirjalili MH, Gholipour A, Rezadoost H, Farimani MM. Quantification of galantamine in Narcissus tazetta and Galanthus nivalis (Amaryllidaceae) populations growing wild in Iran. Plant Genetic Resources, 2018; 16(2): 188-192.

Knápková S. Amaryllidaceae alkaloidy jako předlohové struktury pro vývoj nových potenciálních léčiv. Diplomová práce. FF UK, Hradec Králové, 2021. 88 stran.

Lanciotti RS, Kosoy OL, Laven JJ, Velez JO, Lambert AJ, Johnson AJ, Stanfield SM, Duffy MR. Genetic and serologic properties of Zika virus associated with an epidemic, Yap State, Micronesia, 2007. Emerg Infect Dis. 2008; 14(8): 1232-1239. doi: 10.3201/eid1408.080287. PMID: 18680646; PMCID: PMC2600394.

Lei TT, Wang JH, Du GH. Galantamine. In Natural Small Molecule Drugs from Plants (pp. 253-258). Springer, Singapore, 2018.

Lilienfeld S. Galantamine--a novel cholinergic drug with a unique dual mode of action for the treatment of patients with Alzheimer's disease. CNS Drug Rev. 2002; 8(2): 159-176. 

Li N, Wang Z, Wang R, Zhang ZR, Zhang YN, Deng C et al. In Vitro Inhibition of Alphaviruses by Lycorine. Virologica Sinica, 2021; 36(6): 1465-1474.

Mohapatra G, Sahoo BM, Chowdhury B, Sruti J, Rana RN, Das R, Jena J. Herbal Drugs as Immune Booster Against Viral Infections. Current Nutr Food Science, 2022; 18(2): 132-143.

Naguy A, Husain K, Alamiri B. Galantamine beyond Alzheimer’s disease—a fact or artefact?. CNS Spectrums, 2020; 1-4.

Olazarán J, García G. [Galantamine: a novel cholinergic agent for Alzheimer's disease]. Neurologia. 2002;17(8): 429-436. 

Olin JT, Schneider L. (2002). Galantamine for Alzheimer's disease. Cochrane database of systematic reviews, 2002, (3).

Pokorná L, Revilla A, Havel J., Patocka J. Capillary zone electrophoresis determination of galanthamine in biological fluids and pharmaceutical preparatives: experimental design and artificial neural network optimization. Electrophoresis, 1999; 20(10): 1993-1997.

Pokorná L, Revilla A, Havel J, Patocka J. Capillary zone electrophoresis determination of galanthamine in biological fluids and pharmaceutical preparatives: experimental design and artificial neural network optimization. Electrophoresis, 1999; 20(10): 1993-1997.

Raskind MA. Update on Alzheimer drugs (galantamine). Neurologist. 2003; 9(5): 235-240. 

Razay G, Wilcock GK. Galantamine in Alzheimer’s disease. Expert Rev Neurotherap. 2008; 8(1): 9-17.

Roy M, Liang L, Xiao X, Feng P, Ye M, Liu J. Lycorine: a prospective natural lead for anticancer drug discovery. Biomed Pharmacotherap. 2018; 107: 615-624.

Sadeghi M, Miroliaei M. Inhibitory effects of selected isoquinoline alkaloids against main protease (Mpro) of SARS-CoV-2, in silico study. In Silico Pharmacol. 2022;  10(1): 1-8.

Santos GS, Sinoti SBP, de Almeida FTC, Silveira D, Simeoni LA, Gomes-Copeland KKP. Use of galantamine in the treatment of Alzheimer's disease and strategies to optimize its biosynthesis using the in vitro culture technique. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 2020; 143(1): 13-29.

Szlávik L, Gyuris Á, Minárovits J, Forgo P, Molnár J, Hohmann J. Alkaloids from Leucojum vernum and antiretroviral activity of Amaryllidaceae alkaloids. Planta Medica, 2004; 70(09): 871-873.

Šimková H. Alkaloidy rodu Narcissus: isolace, strukturní identifikace, biologická aktivita. Diplomová práce. FF UK, Hradec Králové, 2021. 80 stran.

Zarotsky V, Sramek JJ, Cutler NR. Galantamine hydrobromide: an agent for Alzheimer’s disease. Am J Hlth Sys Pharm. 2003; 60(5): 446-452.

Zupko I, Rethy B, Hohmann J, Molnár J, Ocsovszki I, Falkay G. Antitumor activity of alkaloids derived from Amaryllidaceae species. In vivo, 2009; 23(1): 41-48.