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.

Bakopa drobnolistá (Bacopa monnieri) a její neuroprotektivní účinky

Jiří Patočka, Ruhi Thakur, Anna Strunecká

     Bakopa drobnolistá (Bacopa monnieri (L.) Wettst.), známá v tradiční ajurvédské medicíně pod názvem brahmi, představuje jednu z nejlépe prostudovaných léčivých rostlin s nootropními a neuroprotektivními vlastnostmi (Mathur et al., 2016). Již více než tři tisíce let je využívána ke zlepšení paměti, koncentrace, učení a duševní výkonnosti. Moderní experimentální farmakologie, molekulární biologie i klinické studie potvrzují, že extrakty z B. mon nieri působí na řadu buněčných a molekulárních mechanismů podílejících se na stárnutí mozku a vzniku neurodegenerativních onemocnění (Chaudhari et al., 2017). Díky svému multifaktoriálnímu mechanismu účinku je bakopa považována za perspektivní přírodní neuroprotektivum s potenciálním využitím zejména u Alzheimerovy choroby, Parkinsonovy choroby, mírné kognitivní poruchy (MCI), vaskulární demence i dalších neurologických onemocnění (Chang et al., 2016; Dubey & Chinnathambi, 2019; Singh et al., 2021; Dwivedi et al., 2026). Současné přehledové studie zdůrazňují, že její účinky jsou založeny na současném ovlivnění oxidačního stresu, neurozánětu, mitochondriální dysfunkce, synaptické plasticity a apoptózy neuronů. 

Mimosine: A Biomedical Perspective

Jiří Patočka, Maribel Ovando-Martinez

     Mimosine (L-β-(3-hydroxy-4-pyridone)-α-aminopropionic acid) is a non-proteinogenic amino acid that occurs naturally primarily in plants of the family Fabaceae, particularly in the genus Leucaena (e.g., Leucaena leucocephala) (Xuan et al., 2006) and Mimosa (e.g., Mimosa pudica) (Ahmad et al., 2012). This unusual secondary natural product represents an important plant defense mechanism against herbivores, insects, and certain microorganisms. Over the past several decades, mimosine has become the subject of intensive biomedical research (Muhammad et al., 2016). Mimosine is an important defensive secondary metabolite. Its ability to inhibit the cell cycle, interfere with iron metabolism, and block the activity of ribonucleotide reductase suggests potential applications in the treatment of neoplastic diseases; however, these same properties also represent a significant toxicological risk to certain livestock species. Mimosine is a structural analogue of the amino acid tyrosine. Its molecule contains a characteristic 3-hydroxy-4-pyridone ring, which confers pronounced chelating properties toward iron, copper, and other metal ions.

Thiodicarb – chemické vlastnosti, mechanismus účinku, toxikologie a environmentální význam

Jiří Patočka, Matěj Malik, Kamil Kuča

    Thiodicarb je syntetický insekticid ze skupiny oximových karbamátů, který byl vyvinut v 70. letech 20. století jako prostředek proti širokému spektru žravých škůdců. Po mnoho let byl používán především v ochraně bavlny, kukuřice, sóji, zeleniny a ovocných kultur, kde vykazoval vysokou účinnost zejména proti housenkám motýlů (Lepidoptera). Je znám pod obchodním názvem Larvin a v organismu i v prostředí se částečně metabolizuje na methomyl, který představuje biologicky aktivní metabolit s výraznou anticholinesterázovou aktivitou (Jones et al., 1989). Thiodicarb patří mezi karbamátové insekticidy inhibující acetylcholinesterázu, avšak na rozdíl od organofosfátů je vazba na enzym reverzibilní Gaaboub et al., 2005), což významně ovlivňuje průběh intoxikace i možnosti léčby.

     Po chemické stránce je thiodicarb síru obsahující dimerní derivát methomylu. Čistá látka tvoří bezbarvé až světle žluté krystaly s molekulovou hmotností 354,5 g/mol. Je prakticky nerozpustný ve vodě, ale dobře rozpustný v řadě organických rozpouštědel. Nízká těkavost a poměrně dobrá chemická stabilita umožňují jeho použití jako kontaktního i požerového insekticidu (Baur et al., 2003). V půdě podléhá hydrolytické i mikrobiální degradaci, přičemž jedním z hlavních degradačních produktů je methomyl. Thiodicarb je syntetický insekticid ze skupiny oximových karbamátů, který byl vyvinut v 70. letech 20. století jako prostředek proti širokému spektru žravých škůdců. Po mnoho let byl používán především v ochraně bavlny, kukuřice, sóji, zeleniny a ovocných kultur, kde vykazoval vysokou účinnost zejména proti housenkám motýlů (Lepidoptera). Je znám pod obchodním názvem Larvin a v organismu i v prostředí se částečně metabolizuje na methomyl, který představuje biologicky aktivní metabolit s výraznou anticholinesterázovou aktivitou (Jones et al., 1989). Thiodicarb patří mezi karbamátové insekticidy inhibující acetylcholinesterázu, avšak na rozdíl od organofosfátů je vazba na enzym reverzibilní Gaaboub et al., 2005), což významně ovlivňuje průběh intoxikace i možnosti léčby.

Thiodicarb

Jasplakinolid – cyklický depsipeptid s mimořádným významem pro výzkum aktinového cytoskeletu a perspektivami v protinádorové terapii

Jiří Patočka

     Jasplakinolid (synonymum jaspamid) představuje jeden z nejlépe prostudovaných přírodních cyklických depsipeptidů mořského původu (Crews et al., 1986). Od svého objevu v roce 1986 vzbuzuje značný zájem díky unikátnímu mechanismu účinku spočívajícímu v ovlivnění dynamiky aktinového cytoskeletu (Mizuno et al., 2002). Na rozdíl od většiny cytoskeletálních léčiv, která cílí na mikrotubuly (například taxany nebo vinka alkaloidy), působí jasplakinolid přímo na aktinová filamenta (Pospich et al., 2017). Tato vlastnost z něj činí nejen cenný experimentální nástroj buněčné biologie, ale také významnou výchozí molekulu pro vývoj nových protinádorových léčiv. Přestože jeho vysoká cytotoxicita dosud brání klinickému využití (Ebada et al., 2019), představuje jasplakinolid modelovou sloučeninu pro studium regulace buněčné motility, proliferace, apoptózy a metastazování nádorových buněk.

     Jasplakinolid byl izolován z mořských hub rodu Jaspis, zejména z druhů Jaspis splendens a Jaspis johnstoni, později byl nalezen i u dalších mořských hub tropických oblastí Indického a Tichého oceánu (Robinson et al., 2017). Předpokládá se, že skutečnými producenty mohou být symbiotické mikroorganismy žijící v tkáních hub (Lin et al., 2025), což je jev běžný u mnoha bioaktivních mořských metabolitů. Moderní ekologické studie dokonce ukázaly, že stejné metabolity lze zachytit pomocí umělých „mořských hub“, aniž by bylo nutné přírodní organismy poškozovat. Tento přístup představuje významný krok směrem k udržitelnému získávání mořských přírodních látek.

     Z chemického hlediska je jasplakinolid makrocyklický depsipeptid obsahující devatenáctičlenný kruh tvořený třemi aminokyselinami – L-alaninem, N-methylovaným bromovaným tryptofanem a β-tyrosinem – propojenými s polyketidovým hydroxykyselinovým fragmentem esterovou vazbou. Tato neobvyklá kombinace peptidové a polyketidové části vytváří rigidní trojrozměrnou strukturu nezbytnou pro vazbu na aktin. Přítomnost bromovaného indolového kruhu i β-tyrosinu významně přispívá k biologické aktivitě molekuly, především prostřednictvím hydrofobních a aromatických interakcí s cílovým proteinem. Syntetické studie ukázaly, že i malé změny stereochemie nebo makrocyklické konformace vedou k výraznému poklesu biologické aktivity, což svědčí o velmi přísných strukturních požadavcích pro vazbu na aktin (Xu et al., 2013).

Hnědák Schweinitzův (Phaeolus schweinitzii): nejnovější poznatky o biologii, chemismu a biotechnologickém potenciálu

Radoslav Patočka, Milada Mičánková, Jiří Patočka

     Hnědák Schweinitzův (Phaeolus schweinitzii) patří mezi nejvýznamnější dřevokazné houby mírného pásma. Je rozšířen v Evropě, Asii i Severní Americe a napadá především jehličnany, zejména smrky, borovice, jedle, modříny a douglasky. Způsobuje charakteristickou hnědou hnilobu kořenů a spodní části kmene, čímž výrazně snižuje mechanickou stabilitu stromů (Lindner & Banik, 2008). Přestože byl dlouhou dobu považován především za lesnického škůdce, výzkum posledních let ukazuje, že představuje také významný zdroj biologicky aktivních látek, pigmentů, enzymů i cenných poznatků o evoluci dřevokazných hub (Patočka & Patočka, 2022).

Hnědák Schweinitzův (Phaeolus schweinitzii). Foto: Milada Mičánková

Isavukonazol – moderní širokospektré triazolové antimykotikum

Jiří Patočka

     Isavukonazol (isavuconazole) představuje jedno z nejvýznamnějších antimykotik druhé generace ze skupiny triazolů, které bylo vyvinuto pro léčbu závažných invazivních mykotických infekcí (Wilson et al., 2016). Klinicky je podáván intravenózně nebo perorálně ve formě ve vodě rozpustného isavukonazonium sulfátu. Od svého schválení americkou FDA v roce 2015 a následně Evropskou lékovou agenturou se stal důležitou součástí léčby invazivní aspergilózy a mukormykózy (Marty et al., 2016; Souza et al., 2921). Díky výhodnému farmakokinetickému profilu, vysoké biologické dostupnosti, dobré snášenlivosti a širokému spektru účinku představuje významnou alternativu k vorikonazolu i posakonazolu. Současné klinické studie a doporučené postupy jej řadí mezi léky první volby u řady invazivních mykóz. 

Isavukonazol

Kofein ve světle současných vědeckých poznatků

Jiří Patočka, Anna Strunecká

     Kofein (1,3,7-trimethylxantin) je nejrozšířenější psychoaktivní látkou na světě. Přirozeně se vyskytuje v kávových zrnech, čajových listech, semenech guarany, ořeších kolovníku a listech cesmíny paraguayské. V současnosti je kofein součástí širokého spektra nápojů, potravinových doplňků i léčiv. Jeho hlavním mechanismem účinku je kompetitivní antagonismus adenosinových receptorů A₁ a A₂A, což vede ke zvýšení neuronální aktivity, uvolňování neurotransmiterů a stimulaci centrální nervové soustavy (Cardoso et al., 2025). V posledních letech přinesl výzkum nové poznatky o vlivu kofeinu na kognitivní funkce, neurodegenerativní onemocnění, metabolismus, sportovní výkonnost i dlouhověkost (Fredholm et al., 1999). Současně byly podrobněji charakterizovány genetické faktory ovlivňující metabolismus kofeinu a individuální citlivost na jeho účinky (van Dam et al., 2020). Kofein byl izolován již v roce 1819 německým chemikem Friedliebem Ferdinandem Rungeem (Atmaja, 2023). Přestože je znám více než dvě století, zůstává jednou z nejintenzivněji studovaných přírodních bioaktivních látek (Petriková & Patočka, 2006). Denně jej konzumuje více než 80 % dospělé populace světa, především ve formě kávy, čaje nebo energetických nápojů. Celosvětová spotřeba se odhaduje na více než deset miliard kilogramů kávy ročně. Chemicky patří kofein mezi methylované purinové alkaloidy (methylxantiny). Jeho molekulový vzorec je C₈H₁₀N₄O₂ a molekulová hmotnost činí 194,19 Da. Díky vysoké lipofilitě snadno prostupuje hematoencefalickou bariérou i placentou.