Dimethametryn: chemické vlastnosti, mechanismus účinku, environmentální osud a toxikologický význam

Jiří Patočka, Kamil Kuča, Eugenie Nepovimová, Matěj Malik

     Dimethametryn je selektivní herbicid ze skupiny s-triazinů, který byl vyvinut pro regulaci jednoletých trav a širokolistých plevelů především v porostech rýže. Chemicky patří mezi methylthio-substituované triazinové herbicidy, které zahrnují také ametryn, prometryn nebo simazin (Patočka et al., 2026). Tyto látky se vyznačují vysokou biologickou účinností při nízkých aplikačních dávkách a dlouhodobým reziduálním účinkem v půdě. Přestože dimethametryn není v současnosti používán tak široce jako některé jiné triazinové herbicidy, představuje významný modelový pesticid pro studium mechanismů herbicidní toxicity, vzniku rezistence plevelů a environmentálního chování pesticidů.

Dimethametryn

     Chemický název dimethametrynu je 2-ethylamino-4-isopropylamino-6-(methylthio)-1,3,5-triazin. Molekula obsahuje aromatické triazinové jádro se dvěma amino substituenty a methylthio skupinou, které určují její fyzikálně-chemické vlastnosti i biologickou aktivitu. Dimethametryn je bílá až světle béžová krystalická látka s nízkou rozpustností ve vodě, avšak dobře rozpustná v organických rozpouštědlech. V prostředí je relativně stabilní při neutrálním pH, zatímco alkalické podmínky podporují jeho postupnou hydrolýzu. Sorpce na půdní organickou hmotu omezuje jeho mobilitu, avšak v lehkých písčitých půdách může docházet k částečnému vyplavování do podzemních vod.

Captopril a lisinopril – farmakologie, klinické využití a srovnání dvou inhibitorů angiotenzin konvertujícího enzymu

Jiří Patočka

     Captopril a lisinopril patří mezi nejvýznamnější představitele inhibitorů angiotenzin konvertujícího enzymu (ACE inhibitorů), které již více než čtyři desetiletí představují základní součást léčby arteriální hypertenze, srdečního selhání, ischemické choroby srdeční i diabetické nefropatie (Wood, 1995). Zavedení captoprilu do klinické praxe v roce 1981 znamenalo zásadní změnu v terapii kardiovaskulárních onemocnění a otevřelo cestu k vývoji dalších ACE inhibitorů, mezi nimiž lisinopril patří k nejčastěji používaným léčivům díky svému dlouhodobému účinku a příznivému farmakokinetickému profilu. Přestože oba přípravky sdílejí stejný základní mechanismus účinku, liší se chemickou strukturou, farmakokinetikou, dávkováním i některými klinickými vlastnostmi.

Byl Alexandr Litviněnko zavražděn chemickým nebo radiologickým agens?

Kamil Kuča

     Na první pohled se může zdát, že odpověď je jednoduchá. Alexandr Litviněnko zemřel po požití polonia-210. Polonium je přece chemický prvek, a tak by se nabízelo říci, že šlo o chemickou otravu.

ALE!?

     Ve skutečnosti je správná odpověď jiná. Z pohledu současné CBRN terminologie se totiž nejednalo o použití chemického agens (Chemical Agent) ale radiologického agens (Radiological Agent). Právě případ Litviněnka je jedním z nejlepších příkladů, proč je důležité rozlišovat mezi chemickou podstatou látky a mechanismem, kterým poškozuje lidský organismus. Tato nuance není jen akademickou zajímavostí. Má zásadní význam pro toxikologii, krizovou připravenost, CBRN ochranu i medicínu katastrof.

Azetidin-2-karboxylová kyselina – neproteinogenní aminokyselina s významem v chemii, biologii a toxikologii

Jiří Patočka

     Azetidin-2-karboxylová kyselina (též L-azetidin-2-karboxylová kyselina, A2C) je neproteinogenní cyklická aminokyselina, která se vyskytuje v řadě vyšších rostlin jako sekundární metabolit s obrannou funkcí (Fowden, 1956). Svou strukturou představuje homolog prolinu, od něhož se liší pouze velikostí heterocyklického kruhu. Tato zdánlivě malá změna má zásadní biologické důsledky, neboť A2C může být během proteosyntézy mylně začleněna do proteinů místo prolinu. Výsledkem je vznik strukturálně nestabilních proteinů, aktivace proteotoxického stresu, poruchy skládání proteinů a buněčná dysfunkce (Berg et al., 2020). Azetidin-2-karboxylová kyselina je proto považována za významný přírodní antimetabolit, jehož biologické účinky mají význam v rostlinné ekologii, experimentální biologii, toxikologii i medicínském výzkumu. Přestože byla navržena jako možný environmentální faktor některých autoimunitních onemocnění, zejména roztroušené sklerózy, přímé důkazy u člověka zatím chybí.  Vyšší rostliny syntetizují stovky neproteinogenních aminokyselin, které slouží především jako obranné látky proti býložravcům, mikroorganismům a konkurenčním rostlinám. Mezi nejvýznamnější patří canavanin, mimosin, hypoglycin A, indospicin a azetidin-2-karboxylová kyselina. Na rozdíl od většiny ostatních přírodních aminokyselinových analogů nepůsobí A2C inhibicí enzymů, ale narušuje samotný proces biosyntézy proteinů tím, že napodobuje prolin. Díky této vlastnosti se stala nejen významným rostlinným toxinem, ale také cenným experimentálním nástrojem pro studium proteotoxického stresu, odpovědi endoplazmatického retikula (ER stress) a mechanismů kontroly kvality proteinů. 

     Azetidin-2-karboxylová kyselina je čtyřčlenná cyklická iminoaminokyselina se sumárním vzorcem C₄H₇NO₂. Strukturou připomíná L-prolin, avšak pětičlenný pyrrolidinový kruh je nahrazen čtyřčlenným azetidinovým kruhem. Tento menší kruh vykazuje značné úhlové napětí, které významně mění prostorovou geometrii molekuly.

Azetidin-2-karboxylová kyselina

Bicyklický peptid Anticachexin C1: nový inhibitor interakce TNFα–TNFR s potenciálem pro léčbu zánětlivých a nádorových onemocnění

Jiří Patočka

     Tumor nekrotizující faktor alfa (TNFα) představuje jeden z nejvýznamnějších prozánětlivých cytokinů regulujících imunitní odpověď, apoptózu, proliferaci buněk a průběh chronických zánětlivých onemocnění. Interakce TNF-α s jeho receptory TNFR1 a TNFR2 spouští signální dráhy regulující zánět, přežívání buněk a apoptózu. TNF-α se váže jako homotrimer ve formě rozpustné nebo vázané na membránu na dva hlavní typy receptorů, z nichž každý aktivuje odlišné buněčné procesy. Přestože monoklonální protilátky a fúzní proteiny zaměřené proti TNFα zásadně změnily léčbu revmatoidní artritidy, Crohnovy choroby nebo psoriázy, jejich vysoká molekulová hmotnost, parenterální podávání, imunogenicita a vysoké výrobní náklady motivují vývoj alternativních inhibitorů (Lian et al., 2013). Jedním z nejzajímavějších představitelů této skupiny je bicyklický peptid anticachexin C1, který byl identifikován screeningem rozsáhlé knihovny syntetických bicyklických peptidů jako selektivní inhibitor interakce TNFα s receptorem TNFR1 (Lian et al., 2013). Díky své rigidní bicyklické struktuře vykazuje vysokou afinitu k TNFα, značnou proteolytickou stabilitu a schopnost účinně blokovat aktivaci intracelulárních signálních drah závislých na TNFα. Tento článek shrnuje současné poznatky o chemické struktuře, mechanismu účinku, biologických vlastnostech, farmakologickém potenciálu a perspektivách dalšího vývoje anticachexinu C1.

     TNFα je trimerní cytokin produkovaný především aktivovanými makrofágy, monocyty a T-lymfocyty. Vazba TNFα na receptory TNFR1 a TNFR2 spouští kaskádu signálních drah vedoucích k aktivaci transkripčního faktoru NF-κB, mitogenem aktivovaných proteinkináz (MAPK) a c-Jun N-terminální kinázy (JNK). Tyto signalizační mechanismy regulují expresi stovek genů odpovědných za zánět, buněčné přežívání i apoptózu. Nadměrná aktivace TNFα se podílí na patogenezi celé řady autoimunitních, zánětlivých i nádorových onemocnění (Yang et al., 2018). Přestože biologická léčba pomocí infliximabu, adalimumabu nebo etanerceptu dosahuje výborných klinických výsledků, její nevýhodou je vysoká cena, nutnost parenterální aplikace a možnost vzniku neutralizačních protilátek. Vývoj nízkomolekulárních nebo peptidových inhibitorů proto představuje atraktivní alternativu, která by mohla tyto nedostatky překonat. Takovou látkou by mohl být např. Anticachexin C1, který byl objeven při screeningu chemicky syntetizované knihovny přibližně 300 000 bicyklických peptidů navržených pro inhibici protein–proteinových interakcí. Screening byl zaměřen proti lidskému TNFα a vedl k identifikaci několika kandidátů, z nichž anticachexin C1 vykazoval nejvyšší afinitu, nejlepší selektivitu a nejvýraznější biologickou aktivitu (Pei, 2024). Významným zjištěním bylo, že lineární ani monocyklické analogy nevykazovaly srovnatelnou afinitu, což potvrzuje zásadní význam bicyklické konformace pro biologickou aktivitu (Rhodes a Pei, 2017).

     Anticachexin C1 je bicyklický peptid obsahující dvě vzájemně propojené peptidové smyčky. Konstrukce využívá také D-aminokyseliny a neproteinogenní aminokyseliny, které významně zvyšují metabolickou stabilitu vůči proteázám. Rigidní prostorová organizace omezuje konformační flexibilitu peptidu, čímž snižuje entropickou ztrátu při vazbě na TNFα. Výsledkem je výrazně vyšší afinita ve srovnání s lineárními peptidy. Tato architektura současně umožňuje přesné rozpoznání relativně plochého povrchu cytokinu, který bývá pro malé molekuly obtížně dostupný.

Proč je kakost český (Geranium bohemicum L.) v České republice tak vzácný?

Radoslav Patočka, Jiří Patočka

     Kakost český (Geranium bohemicum L.) patří mezi nejzajímavější a zároveň nejvzácnější druhy české květeny. Přestože jeho druhové jméno „bohemicum“ odkazuje na Čechy, nejde o český endemit. Carl von Linné, který jej popsal, zvolil druhový název z toho důvodu, že se rostlina objevovala v těsném sousedství starších ohnišť, která zakládali tuláci, kočovní Romové a ti, kteří žili volným „bohémským“ způsobem.  Druh se ostrůvkovitě vyskytuje ve střední,  jihovýchodní a východní Evropě až po Kavkaz, avšak všude je považován za vzácný druh s nepravidelným výskytem (Danihelka et al., 2012; Kaplan, 2019).

     V České republice je kakost český zařazen mezi kriticky ohrožené druhy cévnatých rostlin. Jeho populace jsou nestabilní, často se objevují pouze po lesních požárech a následně po několika letech opět mizí. Tato skutečnost dlouho vedla k domněnce, že druh z některých lokalit zcela vymizel. Moderní ekologický výzkum však ukázal, že většina populací přetrvává ve formě dlouhodobě dormantní semenné banky uložené v půdě (Bejček et al., 2017; Sádlo et al., 2023).

Bershacolone – A Unique Cyclobutene Diterpene from the African Plant Maprounea africana

Jiří Patočka, Misganaw Tegegne Ayana

     Bershacolone represents one of the most unusual naturally occurring diterpenes isolated to date from higher plants. It was discovered in 1993 during a phytochemical investigation of the African woody plant Maprounea africana Müll. Arg. (family Euphorbiaceae) (Bernart et al., 1993). Its exceptional nature is primarily attributable to the presence of a cyclobutene ring, an exceptionally rare structural feature among plant diterpenes. Spectroscopic analyses demonstrated that bershacolone possesses a completely novel carbon skeleton that had not been previously described in natural products. Although the biological properties of this compound have not yet been systematically investigated, its unusual molecular architecture has attracted considerable interest among natural products chemists, synthetic organic chemists, and pharmaceutical researchers. This article summarizes the current knowledge of the botanical origin of bershacolone, its isolation, structural characteristics, biosynthetic considerations, and potential pharmaceutical significance.

The African Woody Plant Maprounea africana

Solanin – chemie, biologická aktivita a toxikologický význam

Jiří Patočka, Matěj Malik, Kamil Kuča

     Solanin představuje významný steroidní glykoalkaloid čeledi lilkovitých (Solanaceae), který plní obrannou funkci rostlin proti herbivorům, houbám i mikroorganismům. Nejvyšší koncentrace se nacházejí v hlízách bramboru (Solanum tuberosum), zejména v klíčcích, zelených částech a slupce. Přestože nízké koncentrace solaninu nepředstavují pro člověka významné zdravotní riziko, zvýšený obsah může vést k akutní intoxikaci charakterizované gastrointestinálními, neurologickými a kardiovaskulárními příznaky. Mechanismus toxicity zahrnuje narušení integrity biologických membrán prostřednictvím interakce s membránovým cholesterolem a inhibici acetylcholinesterázy. Současný výzkum poukazuje nejen na toxikologický význam solaninu, ale také na jeho potenciální protinádorové, protizánětlivé a antimikrobiální účinky. Tento článek shrnuje současné poznatky o chemické struktuře, biosyntéze, metabolismu, toxikologii a biologických účincích solaninu.

Z krmiva na náš stůl: neviditelná cesta mykotoxinů potravním řetězcem

Kamil Kuča

     Když doma objevíme na chlebu nebo jiném pečivu plíseň, většina z nás řeší jednoduchou otázku –„odkrojit plesnivou část, nebo vyhodit celý bochník?“ Z toxikologického pohledu však existuje mnohem zajímavější otázka. Co se stane, pokud se potravina kontaminovaná plísní nestane odpadem, ale skončí jako krmivo pro hospodářská zvířata? Mohou se mykotoxiny dostat až do mléka, masa nebo vajec a následně zpět k člověku?

Solenopsins, the Venom Alkaloids of Fire Ants

Jiří Patočka, Sandra Maria Barbalho, Jana Jakubcová

     Solenopsins comprise a group of biologically active piperidine alkaloids that constitute the major lipophilic fraction of the venom of ants belonging to the genus Solenopsis, commonly known as fire ants. Unlike most animal venoms, whose toxicity is primarily mediated by peptides and proteins, fire ant venom contains approximately 95% low-molecular-weight alkaloids, collectively referred to as solenopsins (Arbiser et al., 2007). These compounds represent a remarkable example of evolutionary adaptation, combining chemical defense with pronounced antimicrobial, insecticidal, and cytotoxic activities. Over the past two decades, solenopsins have attracted considerable attention in pharmacological research because of their potential applications in oncology, dermatology, anti-infective therapy, and the investigation of cellular signaling pathways.