Leki mukoaktywne przeszłość i teraźniejszość I. Korzeniewska-Rybicka Leki mukoaktywne A. Zasowska-Nowak, D.

Transkrypt

1 Leki mukoaktywne przeszłość i teraźniejszość I. Korzeniewska-Rybicka Leki mukoaktywne A. Zasowska-Nowak, D. Nowak Problem wirusów przenoszonych przez żywność A. Woźniak Kosek, J. Kosek, K. Żukowska Alergia na chomika coraz częstszy problem J. Orlicz-Widawska, R. Gawlik Ocena częstości występowania nietolerancji laktozy u dzieci z alergią na białka mleka krowiego G. Rowicka, M. Gołębiowska-Wawrzyniak Metody fizykoterapeutyczne przenikania przeznaskórkowego stosowane w kosmetologii ocena dostępności na przykładzie zakładów kosmetycznych na terenie Warszawy M. Lisiecka-Biełanowicz, Z.M. Wawrzyniak, E. Sobolewska Analiza stężenia pyłku babki w wybranych miastach Polski w 2009 roku P. Rapiejko, A. Lipiec, K. Buczyłko, A. Wagner i wsp. ZESTAWIENIE ALERGENÓW Redaktor Naczelny: dr n. med. Piotr Rapiejko Z-ca Redaktora Naczelnego: dr n. med. Agnieszka Lipiec Sekretarz Redakcji: mgr Ewa Kalinowska Rada Redakcyjna: prof. dr hab. n. med. Zbigniew Bartuzi (Bydgoszcz) dr n. farm. Sławomir Białek (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Krzysztof Buczyłko (Łódź) dr hab. n. med. Andrzej Chciałowski (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Magdalena Czarnecka-Operacz (Poznań) dr hab. n. med. Zbigniew Doniec (Rabka) prof. dr hab. n. med. Wacław Droszcz (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Andrzej Dziedziczko (Bydgoszcz) dr hab. n. med. Andrzej Emeryk (Lublin) dr hab. n. med. Radosław Gawlik (Zabrze) dr Siegfried Jäger (Wiedeń Austria) prof. dr hab. n. med. Anna Jung (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Dariusz Jurkiewicz (Warszawa) konsultant krajowy ds. otorynolaryngologii dr hab. n. med. Radosław Śpiewak (Kraków) prof. dr hab. n. med. Marek Jutel (Wrocław) prof. dr hab. n. med. Józef Kędziora (Łódź) prof. dr hab. n. med. Wojciech Kozłowski (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Jerzy Kruszewski (Warszawa) konsultant krajowy ds. alergologii prof. dr hab. n. med. Antoni Krzeski (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Ryszard Kurzawa (Rabka) prof. dr hab. n. med. Witold Lasek (Warszawa) dr n. med. Agnieszka Lipiec (Warszawa) dr hab. n. med. Zbigniew Samochocki (Warszawa) dr n. med. Urszula Samolińska-Zawisza (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Bolesław Samoliński (Warszawa) prof. dr hab. n. med. Zenon Siergiejko (Białystok) prof. dr hab. n. med. Bożena Tarchalska-Kryńska (Warszawa) dr hab. n. med. Jan Vokurka (Hradec Kralove Czechy) prof. dr hab. Elżbieta Weryszko-Chmielewska (Lublin) prof. dr hab. n. med. Edward Zawisza (Warszawa) dr hab. n. med. Beata Zielnik-Jurkiewicz (Warszawa) Kwartalnik 2010, Vol. 6, Nr 1 ISSN publikuje wyłącznie prace recenzowane. Pismo indeksowane w: Index Copernicus International oraz Polskiej Bibliografii Palinologii Klinicznej MNiSW (dawne pkt KBN) 4 pkt IndexCopernicus IC Value 3,75 pkt Redakcja: Klinika Otolaryngologii Wojskowy Instytut Medyczny ul. Szaserów Warszawa tel./fax (022) redaktor@allergy.pl Opracowanie graficzne i skład: Medical Education Wydawca: ul. Opaczewska 60D, Warszawa tel.: (0-22) Prenumerata: (0-22) Ogłoszenia: (0-22)

2 Leki mukoaktywne przeszłość i teraźniejszość Mucoactive medications the past and the present dr n. med. Iwona Korzeniewska-Rybicka Katedra i Zakład Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Streszczenie: Liczne leki mukoaktywne, bardzo często wykorzystywane klinicznie, mają długą tradycję stosowania w lecznictwie. W artykule przedstawiono historię niektórych z nich. Abstract: A large number of mucoactive medications, which are frequently clinically administered, have a long tradition of medical use. In this article the history of some of them is presented. Słowa kluczowe: śluz dróg oddechowych, leki mukoaktywne, leki wykrztuśne, leki mukolityczne, leki mukokinetyczne, leki mukoregulujące, historia Key words: airway mucus, mucoactive medications, expectorants, mucolytic agents, mucokinetic agents, mucoregulatory agents, history Wprowadzenie Błona śluzowa dróg oddechowych jest pokryta warstwą ochronnego śluzu, czyli lepkiego, wiskoelastycznego żelu, którego właściwości biofizyczne są w dużym stopniu uwarunkowane zawartością sieci długich glikopeptydów mucyn MUC5AC i MUC5B, których monomery łączą się wiązaniami dwusiarczkowymi między N- i C-końcem. Poza tym składa się przede wszystkim z wody, a także jonów o małym ciężarze cząsteczkowym, białek, fosfolipidów i resztek złuszczonych komórek. Śluz w drogach oddechowych to wydzielina komórek kubkowych nabłonka i komórek śluzowych gruczołów podśluzówkowych. Jest transportowany proksymalnie przez poruszające się rzęski nabłonka dróg oddechowych, a odkrztuszony nosi nazwę plwocina. Leki wpływające na własności śluzu lub jego klirens, których efektem działania ma być ułatwienie odkrztuszania plwociny lub zmniejszenie hipersekrecji śluzu, noszą ogólną nazwę leki mukoaktywne. Leki mukoaktywne są dalej dzielone na grupy o różnych mechanizmach działania: leki wykrztuśne, mukolitycz- ne, mukokinetyczne i mukoregulujące. Leki wykrztuśne albo zwiększają objętość wydzieliny dróg oddechowych, głównie przez zwiększenie w niej zawartości wody, albo zmniejszają przyleganie śluzu do ścian dróg oddechowych, czyli niejako odklejają wydzielinę od nabłonka. Klasyczne mukolityki zmniejszają lepkość śluzu przez depolimeryzację siatki mucyn, czyli hydrolizę wiązań dwusiarczkowych, które łączą monomery mucynowe; mukolityki peptydowe rozrywają polimery utworzone przez inne substancje obecne w ropnej wydzielinie, czyli sieci zbudowanej z DNA i aktyny filamentów, natomiast mukolityki niedestrukcyjne rozrzedzają śluz przez zmniejszenie oddziaływania ładunków elektrycznych występujących w sieci powstałej z mucyn, w tym wiązań jonowych i wiązań wodorowych łańcuchów bocznych oligosacharydów. Mukokinetyki zwiększają klirens śluzowo-rzęskowy, oddziałując przede wszystkim na ruch rzęsek. Leki mukoregulujące mają zmniejszać nadmierną produkcję śluzu. Leki mukoaktywne, stosowane bardzo często, mają długą tradycję stosowania w lecznictwie , Vol. 6, Nr 1, 2-6 Pracę otrzymano: Zaakceptowano do druku: Copyright by Medical Education

3 Leki wykrztuśne Leki wykrztuśne, od łacińskiego expectorare, czyli wydalić z płuc, to nazwa, która bywa w błędny sposób używana na określenie wszelkich leków na kaszel. Mechanizm tej grupy leków jest jednak ściśle zdefiniowany, co opisano powyżej, a w efekcie mają one poprawiać zdolność do odkrztuszania gęstej wydzieliny z dróg oddechowych. Najczęściej stosowanym zabiegiem, który ma mieć działanie wykrztuśne, jest zapewne nawadnianie, prowadzone metodą zwykłej aerozoloterapii bądź po prostu podawania płynów drogą doustną [1]. Bierze się to z obserwacji, że odwodnienie może zwiększać przyczepność śluzu do nabłonka, co utrudnia jego ewakuację z dróg oddechowych. Niestety nie ma dowodów na skuteczność stosowanych dotychczas metod w zwiększaniu zawartości samej wody w śluzie [1]. Także klinicznie wykazano, że nawadnianie jest nieskuteczne w chorobach takich jak przewlekłe zapalenie oskrzeli [2]. Należy przy tym pamiętać, że przewodnienie chorego może spowodować obrzęk komórek nabłonka oddechowego, co prowadzi do upośledzenia klirensu śluzowo-rzęskowego [3]. Poza nawadnianiem w medycynie wykorzystywane są jako leki wykrztuśne różne związki [4]. Wiele z nich to leki roślinne lub przynajmniej wywodzące się z medycyny ludowej, których działanie nie zostało potwierdzone zgodnie z zasadami medycyny opartej na faktach, a kliniczna skuteczność jest co najmniej problematyczna [1]. Wśród nich, choć lista ta jest zdecydowanie niepełna, znajdują się korzeń prawoślazu lekarskiego (Althaea officinalis), korzeń lukrecji gładkiej (Glycyrrhiza glabra), korzeń pierwiosnka lekarskiego (Primula veris) czy, brzmiące bardziej egzotycznie, korzeń krzyżownicy wirginijskiej (Polygala senega), żywica gwajakowca lekarskiego lub świętego (Guaiacum officinale, Guaiacum santctum) czy korzeń ipekakuany prawdziwej (Cephaelis ipecacuanha). W różnorodnych postaciach recepturowych wymienione rośliny lub ich wyizolowane aktywne składniki, tj. gwajafenezyna czy gwajakolosulfonian z gwajakowca, są stosowane do dziś. Przypisuje się im nasilenie wydzielania oskrzelowego przez działanie na błonę śluzową żołądka, a więc aktywację odruchu zależnego od nerwu błędnego. Nie jest to prawdopodobnie słuszne [1]. Choć skuteczność leków wykrztuśnych powstałych na bazie wymienionych powyżej roślin jest kwestionowana, to jednak rośliny te są medycznie ciekawe same z siebie. Prawoślaz lekarski, rosnący w południowej, środkowej i wschodniej Europie, to źródło prastarego leku śluzowego i powlekająco-ochronnego, który znany był już Grekowi Teofrastowi, najwybitniejszemu w starożytności twórcy dzieł z zakresu botaniki (IV III w. p.n.e.). Także starożytni Egipcjanie stosowali korzeń prawoślazu, bogate źródło śluzu, skrobi i pektyn, zmieszany z miodem, do leczenia bólów gardła [4]. Glycyrrhiza pochodzi od greckich słów glykis słodki i rhiza korzeń ; w wymowie łacińskiej zniekształcono ten wyraz i w ten sposób powstała nazwa Liquiritia, od niej zaś, przez dalsze zniekształcenia, współczesne nazwy europejskie, w tym polska lukrecja, choć właściwszą nazwą polską byłaby słodnia. Korzeń lukrecji, zawierający liczne saponiny trójterpenowe, w tym kwas glicyretynowy i glicyryzynę, jest znany i używany w Chinach już od kilku tysięcy lat. Lukrecję wymieniają w swoich dziełach także starożytni pisarze greccy i rzymscy (Teofrast, Dioskorydes, Pliniusz, Galen). Uprawę lukrecji w zachodniej i środkowej Europie rozpowszechnili benedyktyni już w XV w. [4]. Pierwiosnek lekarski, nazywany kluczykami świętego Piotra, to roślina popularna w całej Eurazji, jej korzeń także zawiera saponiny trójterpenowe. W medycynie ludowej od wieków pierwiosnkiem leczy się szeroką gamę dolegliwości [4]. Mieszaninę saponin trójterpenowych zawiera również korzeń północnoamerykańskiej byliny krzyżownicy wirginijskiej. Surowiec ten, zapożyczony z ludowej medycyny indiańskiej, został wprowadzony do medycyny europejskiej dopiero w XVIII w. Poza wykorzystaniem leczniczym w różnych dolegliwościach Indianie używali korzenia krzyżownicy niejako w profilaktyce nosili go ze sobą, aby mieć dobre zdrowie [4]. Niezwykle interesująca jest też historia medycznego wykorzystania gwajakowca lekarskiego, którego żywica zawiera związki o charakterze fenoli: kwas gwajakolowy, kwas gwajakowy i kwas gwajacynowy. W 1495 roku rozpoczęła się w Europie pierwsza epidemia kiły, choroby, która być może została przywieziona przez marynarzy po drugiej wyprawie Kolumba. Wówczas też rozeszła się po Europie wieść, że Indianie leczyli się z kiły, wykorzystując do tego drzewo gwajakowe. Wynikała ona z obserwacji, że mieszkańcy Nowego Świata stosowali tę roślinę w leczeniu zmian skórnych przypominających te występujące w kile. Ale jeszcze bardziej był to skutek przeświadczenia, że Bóg umieścił rośliny lecznicze tam, gdzie są one potrzebne. Skoro kiła pochodziła z Nowego Świata, tam też należało szukać na nią lekarstwa. Praktykujący w Barcelonie lekarz Diaz de Isla w swej rozprawie o kile pisał: Dano mi na piśmie I. Korzeniewska-Rybicka: Leki mukoaktywne przeszłość i teraźniejszość 2010, Vol. 6, Nr 1, 2-6 3

4 całe leczenie tej choroby u Indian gwajakiem i innymi środkami. Do Hiszpanii drzewo gwajakowe dotarło w 1508 roku, a w ciągu dekady wytwarzana z niego maść zaczęła upowszechniać się w Europie. Z powodu wysokich cen specyfiku niektórym pozostawała wiara, że sama modlitwa pod drzewem gwajakowym wywieszanym w kościołach może uleczyć. Z tego powodu drzewo gwajakowca nazwano również signum sanctum (święte drzewo). Przez następne wieki było ono nadal popularnym surowcem stosowanym w różnorodnych schorzeniach [4]. Współczesnymi lekami pochodzącymi z drzewa gwajakowego są gwajafenezyna czy gwajakolosulfonian. Choć gwajafenezyna może zwiększać wydzielanie śluzu przez gruczoły podśluzowe dróg oddechowych przez aktywację układu przywspółczulnego, nie wykazano jej skuteczności w randomizowanych badaniach klinicznych [1, 5]. Niska podkrzewina ipekakuana prawdziwa (wymiotnica) występuje naturalnie w Brazylii i niektórych innych krajach Ameryki Południowej. Jej stosowany w medycynie korzeń zawiera alkaloidy, w tym głównie emetynę i cefalinę. Działają one wymiotnie na skutek aktywacji zakończeń nerwowych nerwu błędnego w błonie śluzowej żołądka, czyli ramienia wstępującego łuku odruchowego. Roślina trafiła do Europy, podobnie jak drzewo gwajakowe, w wyniku wypraw do Nowego Świata, przywieziona w 1649 roku przez holenderskiego lekarza Piso [6]. Sproszkowany korzeń ipekakuany jakieś 10 lat później dotarł do Paryża, gdzie trafił w ręce Helwetusza lekarza, który przygotował na jego bazie sekretną recepturę na specyfik o nazwie Radix Antidysenterica, służący do leczenia ostrych chorób biegunkowych. Recepturą tą zainteresował się król Ludwik XIV, kiedy jego syn, delfin, ciężko zachorował na niepoddającą się leczeniu chorobę przewodu pokarmowego. Jak głosi legenda, Radix Antidysenterica szybko uleczył następcę tronu, co uczyniło z Helwetusza bogacza. Król bowiem odkupił od niego ową recepturę na mieszaninę ziół, spośród których, jak się zresztą okazało, ipekakuana nie miała znaczenia leczniczego, i podał ją do publicznej wiadomości [6]. Ipekakuana była głównie stosowana w późniejszych czasach jako lek emetogenny [4]. Jako leki wykrztuśne są też stosowane, choć trudno dociec, kiedy się to rozpoczęło, związki nieorganiczne, takie jak jodek potasu, wodorowęglan sodu czy hipertoniczny chlorek sodu. Spośród nich tylko 7-proc. chlorek sodu, stosowany od dawna w postaci inhalacji w celu uzyskania próbek plwociny do mikrobiologicznej diagnostyki zapalenia płuc, ma potwierdzoną skuteczność w poprawie funkcji układu oddechowego u chorych na mukowiscydozę [1]. Jednak inhalacje hipertonicznej soli fizjologicznej powodują kaszel, co ogranicza ich akceptowalność przez pacjentów. Leki mukolityczne Klasyczne mukolityki depolimeryzują oligomery powstałe z glikoprotein mucynowych, przy czym dzieje się to głównie dzięki wolnym grupom tiolowym (sulfhydrylowym) tych leków, które hydrolizują wiązania dwusiarczkowe (R-S-S-R) mucyn. Zmniejszają przez to lepkość śluzu dróg oddechowych. Mają też działanie antyoksydacyjne. Związkiem prototypowym w tej grupie jest N-acetylo-L-cysteina [1, 7]. Cząsteczka acetylocysteiny została odkryta na początku lat 60. XX w. w Stanach Zjednoczonych, ale początkowo nie znajdowała zastosowania [8]. Zainteresowali się nią naukowcy włoskiej firmy farmaceutycznej Zambon z Bresso. Zespół kierowany przez profesora Vittoria Ferrariego odkrył wpływ acetylocysteiny na śluz dróg oddechowych, dzięki czemu do obrotu został wprowadzony pierwszy jej preparat pod nazwą handlową Fluimucil. Było to w roku Acetylocysteina zmniejsza lepkość śluzu zarówno w przewlekłym zapaleniu oskrzeli, jak i w mukowiscydozie, jest skuteczna niezależnie od tego, czy wydzielina dróg oddechowych jest ropna, czy nie. Także dane kliniczne wskazują, że lek może poprawiać funkcje układu oddechowego u chorych na niektóre przewlekłe schorzenia tego układu, na przykład przewlekłe zapalenie oskrzeli. Co interesujące, acetylocysteina nie jest zalecana w postaci wziewnej; w tej postaci może wywołać skurcz oskrzeli u osób z nadwrażliwością, źle deponując się w obwodowych segmentach oskrzeli, może suboptymalnie oddziaływać na powstały tam śluz, a teoretycznie także zwiększyć ryzyko zakażeń czy stanów zapalnych przez uszkodzenie ochronnej bariery śluzu [1, 7]. W następnych latach na rynek wprowadzono kilka podobnych do acetylocysteiny związków zawierająch grupy sulfhydrylowe (np. karbocysteina, mesna), mają one taki sam mechanizm jak lek prototypowy, ale są lepiej tolerowane [1,7]. Na początku lat 80. XX w. we włoskiej firmie Edmond Pharma z Mediolanu rozpoczęto program badawczy, którego celem było stworzenie nowego tiolowego leku mukoaktywnego aktywniejszego, działającego bardziej selektywnie i przez to bezpieczniejszego niż dotychczas stosowane leki tej grupy [9]. Chemicy firmy zsyntetyzowali grupę związków zawierających nie jeden, jak wcześniej wprowadzone mukolityki a dwa atomy siarki w cząsteczce. Najbardziej obiecujące wyniki w badaniach przedklinicznych , Vol. 6, Nr 1, 2-6 I. Korzeniewska-Rybicka: Leki mukoaktywne przeszłość i teraźniejszość

5 uzyskano dla substancji KW Jej skuteczność i bezpieczeństwo potwierdzono następnie w badaniach klinicznych. Wynikiem tych prac było wprowadzenie do obrotu w 1995 roku leku erdosteiny pod nazwą handlową Erdotin w kraju wytwórcy (9). Jest to najnowszy jak do tej pory, dopuszczony na świecie do obrotu lek mukoaktywny. Jest prolekiem, którego aktywny metabolit zawierający wolne grupy tiolowe powstaje dopiero po jej wchłonięciu z przewodu pokarmowego i enzymatycznej degradacji pierścienia tiolaktonowego w wątrobie. Erdosteina nie oddziałuje na mukoproteiny śluzu żołądkowego i w związku z tym nie jest przeciwwskazana u pacjentów z chorobą wrzodową żołądka i dwunastnicy. Aktywny metabolit erdosteiny oprócz działań: mukolitycznego i antyoksydacyjnego typowych dla mukolityków tiolowych ma również działanie antyadhezyjne w stosunku do bakterii, co wykazano w doświadczeniach in vitro [10, 11]. W przebiegu zapalenia dróg oddechowych śluz zmienia swój skład i powstają w nim polimery innego rodzaju niż mucynowe, zawierające DNA czy aktynę. Tzw. mukolityki peptydowe mają służyć depolimeryzacji tych polimerów stwierdzanych w ropnej wydzielinie dróg oddechowych. Dotychczas popularność zdobyła DN-aza, czyli dornaza alfa [8]. Jest to uzyskany metodami rekombinacji genetycznej ludzki enzym deoksyrybonukleaza I. Białko wytwarzane jest w komórkach jajnika chomika chińskiego. Dornaza alfa została zarejestrowana w 1993 roku pod nazwą Pulmozyme do wziewnego stosowania w mukowiscydozie. Warto wspomnieć, że lek powstał w laboratoriach amerykańskiej firmy Genentech (obecnie wchodzi w skład koncernu Hoffman La-Roche) utworzonej przez profesora Herberta Boyera, pioniera wprowadzania biotechnologii. To właśnie profesor Boyer w trakcie swojej pracy w Katedrze Biochemii University of California w San Francisco odkrył, że geny eukariontów mogą być łączone z genami bakterii, a w 1977 roku w jego laboratorium opisano pierwszą w dziejach udaną międzygatunkową rekombinację genów, zakończoną ekspresją i syntezą białka przez bakterię Escherichia coli. Leki mukokinetyczne Wasaka (Adhatoda vasica) to wiecznie zielony wieloletni krzew, występujący na terenie Indii i u podnóża Himalajów [12]. W medycynie ajurwedyjskiej od wieków stosowano różne jego części, zwłaszcza liście, do leczenia kaszlu, duszności i innych objawów schorzeń układu oddechowego. Do Europy roślina trafiła w późnych latach 90. XIX w., wtedy też wyizolowano aktywne składniki wasaki alkaloidy: wazycynę, wazycynon i wazycynol. W leksykonie leków homeopatycznych wydanym w Niemczech w 1934 roku znajduje się monografia Adhatoda vasica, w której opisano metodę przygotowania wyciągu ze świeżych liści tej rośliny. W Lehrbuch der biologischen Heilmittel Gerharda Madausa z 1938 roku znajduje się pozytywna ocena preparatów wasaki jako środków do leczenia bronchitu i astmy. Właściwości farmakologiczne tych alkaloidów były badane od końca lat 50. XX w. Wazycyna okazała się rozszerzać oskrzela i nasilać ruch rzęsek nabłonka dróg oddechowych. Alkaloid ten stymuluje także oddychanie, co może się przyczyniać do lepszego odkrztuszania zalegającego śluzu. Także wazycynon działa rozkurczająco na oskrzela. Żaden z alkaloidów wasaki nie ma działania przeciwkaszlowego. Wazycyna na przełomie lat 50. i 60. XX w. została uznana za obiecujący związek i w ramach programu rozwojowego poddano ją modyfikacjom w niemieckiej firmie Dr Karl Thomae, w Biberach, współpracującej z Boehringer Ingelheim (w 1998 roku doszło do formalnego połączenia obu koncernów) [12]. W efekcie otwarcia pierścienia chinolizynowego wazycyny i dołączenia bromu do cząsteczki nowo powstałego związku uzyskano bromheksynę. Było to efektem prac chemika Johannesa Kecka. Następnie bromheksynę poddano badaniom farmakologicznym i stwierdzono jej bardzo dobry profil bezpieczeństwa. W 1965 roku bromheksyna została dopuszczona do obrotu pod nazwą handlową Bisolvon [12]. Potem dopiero przeprowadzono szczegółowe badania farmakokinetyki leku; stwierdzono, że jest on przekształcany w procesach demetylacji i hydroksylacji. Następnie ustalono, że VIII metabolit bromheksyny to związek aktywny. Wytwórca, firma Dr Karl Thomae, nadał mu nazwę ambroksol i wypuścił na rynek w 1979 roku pod nazwą Mucosolvan [12]. Wykazano, że ambroksol nasila wytwarzanie surfaktantu przez pneumocyty, co uznawane jest za mechanizm działania antyadhezyjnego w stosunku do śluzu w drogach oddechowych. Podsumowanie Patrząc w przeszłość leków na kaszel, stosując obecnie przede wszystkim leki mukoaktywne powstałe w poprzednich 100 latach, nie sposób nie zwrócić się ku przyszłości. Trwają prace rozwojowe zarówno nad nowymi lekami wykrztuśnymi, jak i działającymi na już wytworzony śluz, czyli mukolitycznymi, mukokinetycznymi i mukoregulującymi [1, 7]. W zakresie leków wykrztuśnych obiecujące wydaje się aktywowanie transportu jonowego przez kanały nabłonka dróg oddechowych, takie jak kanał chlorkowy typu CFTR (cystic fibrosis transmembrane regulator) czy kanał I. Korzeniewska-Rybicka: Leki mukoaktywne przeszłość i teraźniejszość 2010, Vol. 6, Nr 1, 2-6 5

6 chlorkowy zależny od jonów wapniowych, zwiększenie transportu wody przez kanały akwaporynowe w drogach oddechowych czy pobudzenie receptorów purynergicznych P2Y2. Zewnątrzkomórkowa fibrylarna aktyna nadająca śluzowi lepki charakter i powodująca przyleganie do ścian oskrzeli może zostać zdepolimeryzowana przy zastosowaniu będących w trakcie badań gelsoliny czy tymozyny β4 białek wiążących aktynę, zapobiegających tworzeniu jej polimerów (form fibrylarnych). Jako niedestrukcyjne mukolityki testowane są różne związki sacharydowe, takie jak drobnocząsteczkowy dekstran, drobnocząsteczkowe heparyny, a nawet mannitol czy laktoza. Leki mukoregulujące, czyli zmniejszające hipersekrecję śluzu, to do chwili obecnej interesująca idea, która może przynieść praktyczne korzyści, jeśli uda się wykazać skuteczność związków wpływających na szlaki odpowiedzialne za nadmierne wydzielanie indukowane stanem zapalnym dróg oddechowych, na przykład: antagonistów interleukiny 13, antagonistów receptorów muskarynowych M3, antagonistów szlaków neurogennych czy inhibitorów proteaz serynowych, tj. elastaza neutrofili. Interesującym kierunkiem badań jest też testowanie skutków łączenia leków mukoaktywnych różnych grup, w celu optymalizacji ich efektu w różnych schorzeniach dróg oddechowych Marchette L.C., Marchette B.E., Abraham M.W. et al.: The effect of systemic hydratation on normal and impaired mucociliary function. Pediatr. Pulmon. 1985, 1: Muszyński J.: Farmakognozja. PZWL, Warszawa Rubin B.K.: An in vitro comparison of mucoactive properties of guaiafenesin, iodinated glycerol, surfactant and albuterol. Chest 1996, 109: TEC Jr.: A brief history of ipecac (ipecacuanha). Pediatrics 1970, 46: 96. King M., Rubin B.K.: Pharmacological approaches to discovery and development of new mucolytic agents. Adv. Drug Delivery Rev. 2002, 54: The Merck Index. 20. wydanie. Merck & Co, Nowy Jork Dechant K.L., Noble S.: Erdosteine. Drugs 1996, 52: Braga P.C., Zuccotti T., Dal Sasso M.: Bacterial adhesiveness effects of the SH metabolite of erdosteine (mucoactive drug) plus clarithromycin versus clarithromycin alone. Chemotherapy 2001, 47: Dal Sasso M., Bovio C., Culici M., Braga P.C.: The combination of the SH metabolite of erdosteine (a mucoactive drug) and ciprofloxacin increases the inhibition of bacterial adhesiveness achieved by ciprofloxacin alone. Drugs Exptl Clin Res 2002, 28: Meyer U.: Zur Geschichte der Antitussiva und Expektorantien. Pharm. Unserer Zeit 2008, 37: Piśmiennictwo: Rubin B.K.: Mucolytics, expectorantes, and mucokinetic medications. Respiratory Care 2007, 52: Shim C., King M., Williams M.K. Jr.: Lack of effect of hydroation on sputum production in chronic bronchitis. Chest 1987, 92: Adres autora: dr n. med. Iwona Korzeniewska-Rybicka Katedra i Zakład Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej WUM Warszawa, Krakowskie Przedmieście 26/ , Vol. 6, Nr 1, 2-6 I. Korzeniewska-Rybicka: Leki mukoaktywne przeszłość i teraźniejszość

7 Leki mukoaktywne Mucoactive drugs lek. med. Anna Zasowska-Nowak 1, prof. dr hab. n. med. Dariusz Nowak 2 1. Ośrodek Kształcenia Lekarzy Rodzinnych Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego im. WAM w Łodzi 2. Zakład Fizjologii Klinicznej i Klinicznej UM w Łodzi Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Dariusz Nowak Streszczenie: Produkcja śluzu stanowi pierwszą linię obrony przeciwko inhalowanym szkodliwym czynnikom, uszkadzającym nabłonek dróg oddechowych. Proces, w którym wydzielina dróg oddechowych wraz z uwięzionymi w niej bakteriami, wirusami i innymi cząstkami zostaje usunięta z dróg oddechowych, nazywany jest oczyszczaniem śluzowo-rzęskowym. O jego efektywności decyduje prawidłowa praca rzęsek oraz właściwości fizykochemiczne śluzu, a zwłaszcza jego dwie cechy: lepkość i elastyczność. W normalnych warunkach wydzielina drzewa oskrzelowego chroni dolne drogi oddechowe przed inhalowanymi czynnikami drażniącymi. Z drugiej strony, nadmierna jej produkcja będąca charakterystyczną cechą chorób układu oddechowego, takich jak przewlekła obturacyjna choroba płuc, astma czy mukowiscydoza, sprzyja występowaniu powikłań. Hipersekrecja śluzu, z towarzyszącą zmianą jego właściwości, może powodować osłabienie oczyszczania śluzowo-rzęskowego oraz sprzyja zaleganiu wydzieliny w górnych i dolnych drogach oddechowych. Leki mukoaktywne, pobudzające proces oczyszczania dróg oddechowych, stanowią w tych przypadkach jedną z opcji terapeutycznych. Gdy weźmie się pod uwagę przypuszczalny mechanizm działania, substancje te klasyfikowane są do czterech głównych grup jako: leki wykrztuśne (wyzwalające kaszel), mukolityczne (zmniejszające lepkość śluzu), mukokinetyczne (nasilające ruch rzęsek) oraz mukoregulujące (mające wpływ na hipersekrecję śluzu). Interesujący jest fakt, że wiele z nich, poza wpływem na śluz i oczyszczanie śluzowo-rzęskowe, cechuje się również innymi korzystnymi efektami działania. Jako przykład można podać erdosteinę, której właściwości antyoksydacyjne, przeciwzapalne, przeciwbakteryjne oraz mukolityczne wykazano w badaniach eksperymentalnych oraz klinicznych. Mimo że ponad 50 substancji wykazuje potencjalnie korzystny wpływ na wydzielinę dróg oddechowych, mechanizm działania wielu z nich jest niezupełnie scharakteryzowany lub zupełnie nieznany. Dostępne obecnie dane nie potwierdzają jednoznacznie korzyści wynikających ze stosowania leków mukoaktywnych, dlatego konieczne jest prowadzenie dalszych badań nad oceną ich skuteczności działania. Abstract: The production of mucus is the first-line defense against inhaled harmful agents damaging the airway epithelium. The process in which airway mucus together with microbes, viruses and other particles trapped within is moved out of the respiratory tract, is termed mucociliary clearance. The effective ciliary movement and biophysical properties of mucus, especially its two features; viscosity and elasticity, affect on efficiency of this process. Under normal conditions airway mucus protects the lower respiratory tract against inhaled irritants. On the other hand, excessive production of airway mucus in respiratory diseases, such as chronic obstructive pulmonary disease, asthma or cystic fibrosis, is associated with number of complications. Mucus hypersecretion, related with changes in its biophysical properties, can weaken mucociliary clearance as well as favour accumulation of mucus in upper and lower airways. Mucoactive drugs, stimulating airway clearance, are one of the therapeutic options in these cases. According to the putative mechanism of action, these compounds are categorized to four main groups, as expectorants (induce cough), mucolytics (increase mucus viscosity), mucokinetics (facilitate ciliary movement) and mucoregulators (act on hypersecretion). It is noteworthy, that many of them have other beneficial effects besides influence on mucus and mucociliary clearance. For example, the experimental and clinical studies on erdosteine indicate its antioxidant, anti-inflammatory, antibacterial and mucolytic pharmacological activities. Although over 50 compounds have potentially profitable effect on airway mucus, the mechanism of action of numerous of it is imprecisely characterized or absolutely unknown. The accessible data does not interchangeably confirm benefits from use of mucoactive drugs, that is why the further studies on efficacy of its action should be carrying out. Słowa kluczowe: śluz, hipersekrecja, oczyszczanie dróg oddechowych, mukoaktywny, wykrztuśny, mukolityk, mukokinetyk, mukoregulujący, erdosteina, N-acetylocysteina, ambroksol, POCHP Key words: mucus, hypersecretion, airway clearance, mucoactive, expectorant, mucolytic, mucokinetic, mucoregulator, erdosteine, N-acetylcysteine, ambroxol, COPD 2010, Vol. 6, Nr 1, 7-13 Pracę otrzymano: Zaakceptowano do druku: Copyright by Medical Education 7

8 Wstęp Przez drogi oddechowe dorosłego człowieka przepływa w ciągu doby około litrów powietrza, niosącego ładunek czynników drażniących oraz zanieczyszczeń mających niekorzystny wpływ na urzęsiony nabłonek walcowaty wyściełający drzewo oskrzelowe [1]. Pierwszą linię obrony przed uszkadzającym działaniem inhalowanych czynników stanowi śluz, wydzielany przez komórki kubkowe oraz podśluzówkowe gruczoły surowiczo-śluzowe, pokrywający nabłonek. Tworząc cienką, podwójną warstwę na powierzchni nabłonka dróg oddechowych, śluz umożliwia wychwytywanie bakterii, wirusów i innych drobnych ciał obcych oraz usuwanie ich z dróg oddechowych za pośrednictwem ruchu rzęsek w procesie oczyszczania śluzowo-rzęskowego. Dostające się do dróg oddechowych patogeny oraz inne drobne cząstki wychwytywane są przez lepką górną warstwę żelową śluzu [1], a następnie usuwane z dróg oddechowych w kierunku gardła za pośrednictwem ruchu rzęsek, których koniuszki są w niej zaczepione. Dolna warstwa, bardziej płynna, uczestniczy w nawilżaniu ruszających się rzęsek [1]. O efektywności klirensu śluzowo-rzęskowego decyduje prawidłowa praca rzęsek oraz właściwości fizykochemiczne śluzu, a zwłaszcza jego dwie cechy: lepkość i elastyczność, których odpowiednią kombinację zapewniają obecne w nim wielkocząsteczkowe glikoproteiny, zwane mucynami. Ponadto wydzielina drzewa oskrzelowego zawiera także inne substancje, takie jak elektrolity, enzymy, oksydanty i antyoksydanty, produkty metabolizmu bakterii, endogenne związki antybakteryjne oraz szczątki obumarłych komórek [1]. Nadmierna produkcja wydzieliny w drzewie oskrzelowym jest charakterystyczną cechą wielu chorób układu oddechowego. Pacjenci chorujący na astmę, przewlekłe zapalenie oskrzeli, przewlekłą obturacyjną chorobę płuc (POCHP) czy mukowiscydozę, jak również w sytuacji ostrych infekcji układu oddechowego prezentują szereg objawów wskazujących na zwiększoną ilość śluzu w świetle dróg oddechowych, takich jak kaszel, odkrztuszanie plwociny czy trudności w oddychaniu. Zjawisko to związane jest głównie z procesem zapalnym toczącym się w drogach oddechowych, prowadzącym do rozrostu komórek kubkowych, przerostu gruczołów podśluzówkowych, upośledzenia funkcji rzęsek nabłonka oddechowego, a także powodującym zmiany właściwości fizykochemicznych śluzu [1]. W przypadku przewlekłego zapalenia oskrzeli przerost gruczołów związany jest głównie ze zwiększeniem liczby komórek produkujących śluz w stosunku do komórek wydzielających surowiczą wydzielinę [2]. Zmniejszenie liczby komórek surowiczych może mieć znaczenie kliniczne, gdyż wydzielina surowicza zawiera duże ilości lizozymu i laktoferryny, substancji o działaniu antybakteryjnym. W efekcie dochodzi do kumulacji śluzu zarówno w drogach oddechowych, jak i w pęcherzykach płucnych, co może sprzyjać wystąpieniu obturacji oskrzeli i zaburzeń wymiany gazowej. Zaleganie śluzu ułatwia kolonizację drzewa oskrzelowego przez bakterie, powodując powtarzające się infekcje i zaostrzenia, częste zwłaszcza w POCHP i mukowiscydozie. U pacjentów chorujących na astmę nadmierna ilość śluzu, który jest bardziej lepki niż w przypadku innych chorób, nie tylko zamyka światło dróg oddechowych, ale również sprzyja rozwojowi nadreaktywności oskrzeli [3], w efekcie prowadząc do zwiększonego ryzyka utraty kontroli nad astmą i przyspieszonego pogorszenia parametrów czynnościowych płuc [2]. Jak wykazano wyżej, zaleganie nadmiernych ilości wydzieliny o zmienionych właściwościach w świetle drzewa oskrzelowego może nasilać objawy chorób dróg oddechowych, związane jest także z częstszym występowaniem zaostrzeń przewlekłych chorób, a także może być przyczyną zwiększonej zachorowalności i śmiertelności, jak wykazano w przypadku POCHP [4]. Istnieje jednak wiele kontrowersji dotyczących korzyści z rutynowego stosowania leków mukoaktywnych, mających wpływ na sekrecję i właściwości śluzu, gdyż mechanizm działania wielu z tych związków jest nieznany lub nie do końca wyjaśniony. Obecnie znanych jest około 50 substancji ułatwiających oczyszczanie dróg oddechowych z zalegającej wydzieliny, zależnie od mechanizmu działania możemy je podzielić na cztery grupy: leki wykrztuśne, mukolityki, mukokinetyki oraz leki mukoregulujące [2]. Leki wykrztuśne Leki wykrztuśne nasilają wydzielanie mucyn przez komórki nabłonkowe układu oddechowego, a działając bezpośrednio na gruczoły oskrzelowe, pobudzają je do wzmożonej produkcji znacznie uwodnionego śluzu. W efekcie ich działania dochodzi do zwiększenia objętości płynnej wydzieliny w drogach oddechowych, co umożliwia większą skuteczność odkrztuszania. Przykładem tak działających substancji są: bromheksyna oraz jej czynny metabolit ambroksol (będący lekiem o większej skuteczności niż związek macierzysty) [5], pochodne gwajakolu sulfogwajakol i gwajafenezyna, organiczne i nieorganiczne związki zawierające jod (jodek potasu i jodowany glicerol), a także hipertoniczne roztwory soli fizjologicznej. Taki mechanizm działania wykazują również olejki eterycz , Vol. 6, Nr 1, 7-13 A. Zasowska-Nowak, D. Nowak: Leki mukoaktywne

9 ne: sosnowy, miętowy, tymiankowy czy eukaliptusowy, najskuteczniej działające po podaniu drogą wziewną w postaci inhalacji. Badania kliniczne wykazały, że ambroksol nie tylko wpływa na właściwości wydzieliny dróg oddechowych (ułatwianie oczyszczania śluzowo-rzęskowego, działanie wykrztuśne), ale również wykazuje właściwości przeciwzapalne, antyoksydacyjne oraz działa miejscowo znieczulająco poprzez blokowanie kanałów sodowych na poziomie błony komórkowej [6]. Efekt ten może być korzystny w leczeniu ostrych infekcji układu oddechowego. Ponadto udowodniono zmniejszenie częstości zaostrzeń u pacjentów chorych na POCHP stosujących przewlekle ambroksol [6]. Do grupy leków wykrztuśnych zaliczane są również substancje, które powodują zwiększone wydzielanie uwodnionego śluzu przez gruczoły oskrzelowe na drodze odruchowej poprzez działanie drażniące na błonę śluzową żołądka po podaniu doustnym. Obecnie historyczne znaczenie mają wykazująca ten mechanizm działania emetyna, alkaloid obecny w korzeniu wymiotnicy (Radix Ipecacuanhae), jak i saponiny obecne w wielu roślinach, np. korzeniu lukrecji (Radix Glycyrrhizae) czy żywokostu (Radix Symphyti). Substancje te, stosowane od lat w postaci wyciągów, odwarów oraz nalewek, zostały obecnie zastąpione przez bezpieczniejsze, nowsze leki o lepiej udowodnionym działaniu wykrztuśnym. Odkrztuszanie wydzieliny z dróg oddechowych ułatwia również jej upłynnienie związane ze zmianą ph wydzieliny gruczołów oskrzelowych. Takie działanie wykazuje np. wodorowęglan sodu, substancja o niewielkiej skuteczności, będąca składnikiem wód mineralnych, stosowanych w postaci inhalacji oraz doustnie. Leki mukolityczne Leki mukolityczne ułatwiają usuwanie zalegającej w drogach oddechowych wydzieliny poprzez zmniejszanie jej lepkości. Mucyny, glikopeptydy obecne w wydzielinach dróg oddechowych, zawierają w swojej budowie chemicznej mostki dwusiarczkowe, sprzyjające tworzeniu przez te związki długich, trójwymiarowych struktur, co powoduje, że w pewnych warunkach śluz może przyjmować konsystencję żelu. Związki o charakterze mukolitycznym zawierają w swoich cząsteczkach grupy sulfhydrylowe (tiolowe), które, rozrywając te wiązania, niszczą struktury tworzone przez polipeptydy zawarte w śluzie, w efekcie powodując zmniejszenie jego lepkości. N-acetylocysteina, mesna zawierają wolne grupy sulfhydrylowe, bezpośrednio rozrywające wiązania dwusiarczkowe. Inne mukolityki (np. erdosteina) występujące w formie proleków zawierają zablokowane grupy sulfhydrylowe, i zdolne są do wchodzenia w reakcje chemiczne dopiero wskutek procesów metabolicznych zachodzących w organizmie. N-acetylocysteina, erdosteina, karbocysteina i mesna należą do klasycznych mukolityków, zwanych niebiałkowymi, których charakterystyczną cechą jest obecność grup sulfhydrylowych w leku macierzytym lub jego metabolicie. Działanie zmniejszające lepkość śluzu, ale w innym mechanizmie niż rozrywanie mostków dwusiarczkowych, wykazuje także dornaza alfa (rhdnaza), należąca do mukolityków peptydowych. Jest to rekombinowane białko ludzkiej deoksyrybonukleazy-1, enzymu rozcinającego pozakomórkowe DNA. W warunkach in vitro substancja ta hydrolizuje DNA zawarte w plwocinie chorych na mukowiscydozę [7], przez co znacznie zmniejsza jej lepkość i ułatwia usuwanie nadmiernych ilości śluzu z dróg oddechowych. Badania kliniczne wykazały korzyści ze stosowania dornazy alfa zarówno u młodych pacjentów z mukowiscydozą, jak i u starszych ze znacznie upośledzoną czynnością płuc. Codzienne inhalowanie leku do dróg oddechowych spowalnia postępujące upośledzenie czynności płuc oraz zmniejsza częstość zaostrzeń choroby [7]. Jednak odpowiedź na leczenie jest bardzo zmienna w populacji, jedynie część pacjentów odnosi korzyści ze stosowania dornazy alfa [8]. Innym przykładem mukolityku peptydowego jest enzym proteolityczny chymotrypsyna, lek obecnie niestosowany w naszym kraju. Mukokinetyki Mukokinetyki to substancje zwiększające efektywność transportu rzęskowego i ułatwiające ewakuację zalegającej w drogach oddechowych wydzieliny. Do tej grupy leków należą rozkurczający mięśnie gładkie układu oddechowego agoniści receptorów beta-2-adrenergicznych, których przykładem jest salbutamol. Leki te ułatwiają oczyszczanie dróg oddechowych poprzez wzmożenie przepływu powietrza przez rozszerzone oskrzela, a przede wszystkim poprzez zwiększenie częstotliwości ruchów rzęsek nabłonka oddechowego [2]. Ponadto nasilają wydzielanie jonów Cl - oraz wody do światła dróg oddechowych, co powoduje zwiększenie uwodnienia wydzieliny, a także wywołują wzmożoną produkcję mucyn, co zwiększa objętość wydzieliny gruczołów oskrzelowych, a zatem zwiększa efektywność kaszlu [2]. Do grupy mukokinetyków należy także surfaktant, który wspomaga czynność oczyszczania oskrzeli w mechanizmie zmniejszania adhezji śluzu do nabłonka dróg oddechowych [2]. Z kolei leki takie jak amb- A. Zasowska-Nowak, D. Nowak: Leki mukoaktywne 2010, Vol. 6, Nr 1,

10 roksol zwiększają efektywność transportu rzęskowego poprzez stymulację biosyntezy i wydzielania surfaktantu, a ponadto poprzez mechanizmy charakterystyczne dla leków wykrztuśnych i mukolityków [2]. Fakt ten świadczy o tym, że nie jest możliwy podział leków wspomagających oczyszczanie dróg oddechowych na grupy o jednym, jasno określonym mechanizmie działania, gdyż wiele z nich odznacza się kilkoma cechami charakterystycznymi dla poszczególnych grup leków. Leki mukoregulujące Do ostatniej grupy leków mukoregulujących zaliczyć można te, które mimo braku bezpośredniego wpływu na właściwości zalegającego w drogach oddechowych śluzu regulują procesy jego produkcji i wydzielania [2]. Mając świadomość, że u podstawy przewlekłej hipersekrecji przez gruczoły oskrzelowe leży przewlekły proces zapalny, zmniejszenie ilości obecnej w oskrzelach wydzieliny uzyskać można dzięki zastosowaniu substancji wykazujących działanie przeciwzapalne, takich jak glikokortykosteroidy. Podobny efekt wywołują leki antycholinergiczne, hamujące wydzielanie w drogach oddechowych zależne od aktywności układu cholinergicznego, mające ponadto działanie rozszerzające oskrzela [2]. Leki mukoaktywne w leczeniu POCHP W patogenezie POCHP główną rolę odgrywa przewlekły proces zapalny oraz towarzyszący mu uogólniony stres oksydacyjny, powstający wskutek zaburzenia równowagi między substancjami utleniającymi a mechanizmami antyoksydacyjnymi [9]. Procesy te prowadzą do nieodwracalnych zmian pod postacią zniszczenia miąższu płucnego (rozedmy) oraz włóknienia małych oskrzeli. Inhalowany do dróg oddechowych dym tytoniowy jest nie tylko głównym źródłem oksydantów, ale również ważnym czynnikiem inicjującym lokalną reakcję zapalną w obrębie układu oddechowego. Zawiera on wysokie stężenia związków utleniających, takich jak nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ), tlenek azotu (NO) czy inne wolne rodniki. Ponadto wykazano zwiększoną produkcję anionorodnika ponadtlenkowego przez granulocyty krwi obwodowej u pacjentów chorych na POCHP, tak w stabilnym okresie choroby, jak i w przypadku zaostrzeń [10]. Reaktywne formy tlenu wywołują szereg niekorzystnych procesów zarówno w drogach oddechowych, jak i w miąższu płucnym, takich jak: skurcz mięśni gładkich oskrzeli, uszkodzenie funkcji receptorów beta-adrenergicznych obecnych w drogach oddechowych, wzmożenie sekrecji śluzowej wydzieliny przez gruczoły oskrzelowe, zmniejszenie syntezy oraz uszkodzenie struktury kolagenu i elastyny w obrębie zrębu płuc, depolimeryzację proteoglikanów, a także unieczynnienie inhibitora alfa- -1-proteinazy [9]. Leczenie POCHP polega głównie na zapobieganiu objawom choroby i ich leczeniu oraz zmniejszaniu częstości i ciężkości zaostrzeń. Spośród dostępnych obecnie leków żaden nie hamuje postępu choroby [11]. N-acetylocysteina Lekiem wykazującym działanie antyoksydacyjne jest wspomniana wyżej N-acetylocysteina. Ta należąca do klasycznych mukolityków pochodna cysteiny oprócz właściwości charakterystycznych dla tej grupy leków (zmniejszenie lepkości śluzowej wydzieliny obecnej w drogach oddechowych poprzez rozrywanie wiązań dwusiarczkowych) ma także właściwości przeciwutleniające. Dzięki obecności wolnych grup -SH wchodzi w reakcje chemiczne ze związkami utleniającymi, takimi jak nadtlenek wodoru, rodniki hydroksylowe oraz kwas podchlorawy, ich końcowym produktem jest stabilny związek siarczek N-acetylocysteiny. Ponadto N-acetylocysteina jako źródło i donor grup sulfhydrylowych uczestniczy w syntezie glutationu, który odgrywa ważną rolę układu oksydoredukcyjnego w organizmie [10]. Podawana doustnie w dawce 600 mg na dobę powoduje wzrost stężenia glutationu w osoczu i tkance płucnej, obniża produkcję O 2 - przez makrofagi obecne w pęcherzykach płucnych, zmniejsza adhezję granulocytów i wydychanie nadtlenku wodoru u chorych na POCHP [12]. W badaniach przeprowadzonych in vitro N-acetylocysteina osłabiała przyleganie H. influenzae oraz S. pneumoniae do nabłonka części ustnej gardła [9]. Badania kliniczne podają jednak sprzeczne dane dotyczące skutków działania terapeutycznego N-acetylocysteiny. W kilku badaniach klinicznych wykazano znaczącą poprawę czynności płuc przejawiającą się w postaci wzrostu wartości FEV1 oraz MEF50 po 6 miesiącach stosowania leku w dawce 600 mg/dobę u pacjentów w stabilnym stadium POCHP [13, 14]. Z kolei wieloośrodkowe, randomizowane badanie BRONCUS, z użyciem placebo, w którym oceniano wartości FEV1 oraz liczbę zaostrzeń choroby występujących w ciągu roku, nie wykazało korzyści ze stosowania NAC w dawce 600 mg na dobę w zapobieganiu pogorszeniu czynności płuc oraz profilaktyce występowania zaostrzeń u pacjentów z POCHP [15]. Karbocysteina Właściwości przeciwzapalne i antyoksydacyjne innej pochodnej cysteiny karbocysteiny, wykazano w badaniach in vitro oraz na modelach zwierzęcych , Vol. 6, Nr 1,7-13 A. Zasowska-Nowak, D. Nowak: Leki mukoaktywne

11 Substancja ta zmniejsza napływ komórek zapalnych do dróg oddechowych, minimalizuje uszkodzenia nabłonka dróg oddechowych, łagodzi kaszel oraz działa jak zmiatacz wolnych rodników [16]. Te właściwości karbocysteiny w skojarzeniu z jej działaniem mukolitycznym mogą mieć znaczenie w hamowaniu procesów patologicznych zachodzących w POCHP oraz innych chorobach układu oddechowego o podłożu zapalnym. Do tej pory jednak nie wykazano jednoznacznych korzyści ze stosowania tego leku w monoterapii. Erdosteina Erdosteina jest najnowszą substancją o właściwościach mukolitycznych, która została wprowadzona na rynek w roku 1995, jako lek przeznaczony do leczenia przewlekłych chorób płuc, w celu poprawy odksztuszania wydzieliny nagromadzonej w drogach oddechowych [16]. Lek jest dopuszczony do obrotu w 44 krajach, natomiast na Polskim rynku obecny jest pod nazwą handlową Erdomed, zarejestrowany w celu leczenia ostrych i przewlekłych chorób górnych dróg oddechowych, oskrzeli i płuc przebiegających z nieprawidłowym wydzielaniem i transportem wydzieliny śluzowej. Erdosteina jest pochodną metioniny w formie tiolaktonu zawierającą dwie zablokowane grupy tiolowe. Aktywne metabolity leku, powstające podczas przemian metabolicznych w wątrobie, powodują rozrywanie mostków dwusiarczkowych w cząsteczkach glikoprotein zawartych w wydzielinie dróg oddechowych. W efekcie, podobnie jak inne leki należące do tej grupy, erdosteina wywiera korzystny wpływ na oczyszczanie dróg oddechowych poprzez zmniejszenie lepkości śluzu oraz poprawę transportu śluzowo-rzęskowego. Badania eksperymentalne przeprowadzone na zwierzętach oraz modelach in vitro, a także badania kliniczne z udziałem ludzi wykazały, że oprócz właściwości mukolitycznych, erdosteina wykazuje także działanie przeciwbakteryjne, antyoksydacyjne oraz przeciwzapalne [17]. Badanie in vitro wykazało zmniejszenie adhezji bakterii S. aureus i E. coli do komórek błony śluzowej jamy ustnej, po ich uprzedniej inkubacji z metabolitem I erdosteiny, którego grupa tiolowa zmienia konformacje przestrzenne fimbrii bakteryjnych, uniemożliwiając łączenie adhezyn z receptorami obecnymi na komórkach [18]. Przeciwbakteryjne właściwości erdosteiny zostały potwierdzone również w badaniach klinicznych. Wykazano zmniejszenie nasilenia i czasu trwania objawów klinicznych u pacjentów z zaostrzeniem przewlekłego zapalenia oskrzeli oraz POCHP spowodowanym infekcją bakteryjną, po zastosowaniu antybiotyku w skojarzeniu z erdosteiną [19]. W innym badaniu klinicznym dowiedziono, że erdosteina stosowana łącznie z amoksycyliną w leczeniu pacjentów z ostrym infekcyjnym zaostrzeniem przewlekłego zapalenia oskrzeli powoduje znaczny wzrost stężenia antybiotyku w plwocinie [20]. Za właściwości antyoksydacyjne i przeciwzapalne erdosteiny odpowiedzialny jest również metabolit I. W badaniach przeprowadzonych in vitro wykazano jego działanie hamujące wybuch oddechowy granulocytów obojętnochłonnych [21], blokujące uwalnianie markerów reakcji zapalnej elastazy i wolnych rodników tlenowych [22], a ponadto właściwości inaktywujące reaktywne formy tlenu wytwarzane przez pobudzone fagocyty [23]. Wykazano również, że erdosteina podawana łącznie z salbutamolem potęguje jego właściwości hamujące wybuch oddechowy neutrofili oraz uwalnianie przez nie reaktywnych form tlenu, co może mieć korzystne znaczenie w leczeniu pacjentów z chorobami płuc przyjmujących przewlekle leki z grupy agonistów receptora beta 2 [24]. Randomizowane, wieloośrodkowe badanie EQUALIFE prowadzone metodą podwójnie ślepej próby udowodniło, że stosowanie erdosteiny u pacjentów ze stabilną POCHP przez okres 8 miesięcy zmniejsza częstość zaostrzeń i hospitalizacji, prowadzi do poprawy stanu zdrowia oraz stabilizuje parametry czynnościowe płuc [25]. Podobnie w międzynarodowym, wieloośrodkowym, prospektywnym badaniu ECOBES udało się wykazać, że lek ten stosowany w dawce 300 mg 2 razy dziennie w skojarzeniu z amoksycyliną (500 mg 3 razy dziennie) poprawia wyniki leczenia zaostrzeń przewlekłego zapalenia oskrzeli i POCHP w porównaniu z antybiotykiem stosowanym łącznie z placebo [26]. Erdosteina jest zalecana do stosowania w ostrych zakażeniach dolnych dróg oddechowych oraz zaostrzeniach POChP w Polskich Rekomendacjach postępowania w pozaszpitalnych zakażeniach układu oddechowego 2010 opracowanych przez zespół specjalistów pod kierownictwem Prof. Walerii Hryniewicz w ramach Narodowego Programu Ochrony Antybiotyków. Podsumowanie Leki mukoaktywne są szeroko stosowane, głównie w przewlekłych chorobach układu oddechowego, ale również w zaostrzeniach oraz ostrych stanach zapalnych przebiegających z objawami nadmiernej sekrecji wydzieliny w drogach oddechowych. Metaanaliza oceniająca efektywność mukolityków, stosowanych równolegle z terapią standardową u pacjentów chorych na przewlekłe zapalenie oskrzeli i POCHP, wykazała zmniejszenie liczby zaostrzeń choroby oraz skrócenie czasu ich trwania, a ponadto spadek ryzyka hospitali- A. Zasowska-Nowak, D. Nowak: Leki mukoaktywne 2010, Vol. 6, Nr 1,

12 zacji [27]. Nie wykazano natomiast wpływu terapii na parametry czynnościowe układu oddechowego. Inne badania potwierdzają korzyści ze stosowania leków z tej grupy, wskazując dodatkowo na poprawę jakości życia leczonych pacjentów [28]. Wytyczne dotyczące rozpoznawania i leczenia POCHP (GOLD 2006) nie zalecają jednak szerokiego stosowania leków mukolitycznych u wszystkich pacjentów. Również rekomendacje NPOA 2010 nie zalecają rutynowego stosowania leków mukolitycznych w zapaleniu płuc ani w zaostrzeniu POCHP. Leki te rekomendowane są jedynie u chorych z POCHP z częstymi, długotrwałymi zaostrzeniami choroby. Natomiast wyraźnie podkreślone są korzyści, jakie może przynieść krótkotrwałe stosowanie jednego z nowszych i lepiej poznanych leków erdosteiny, w ostrych zakażeniach dróg oddechowych oraz zaostrzeniach POCHP. Należy podkreślić konieczność prowadzenia dalszych badań nad oceną skuteczności leków mukoaktywnych, gdyż dostępne obecnie dane nie potwierdzają jednoznacznie korzyści wynikających z ich stosowania, co powoduje nadużywanie leków należących do tej grupy. Piśmiennictwo: 1. Rogers D.F.: Physiology of airway mucus secretion and patophysiology of hypersecretion. Respir. Care 2007, 52: Rogers D.F.: Mucoactive agents for airway mucus hypersecretory diseases. Respir. Care 2007, 52: Rogers D.F.: Airway mucus hypersecretion in asthma: an undervalued pathology? Curr. Opin. Pharmacol. 2004, 4: Rogers D.F.: The role of airway secretions in COPD: patophysiology, epidemiology, and pharmacotherapeutic options. COPD 2005, 2: Wiessmann K.J., Niemeyer K.: Clinical results in the treatment of chronic obstructive bronchitis with ambroxol in comparison with bromhexine. Arzneimittelforschung 1978, 28: Melerba M., Ragnoli B.: Ambroxol in the 21st century: pharmacological and clinical update. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2008, 4: Pressler T.: Review of recombinant human deoxyribonuclease (rhdnase) in the management of patients with cystic fibrosis. Biologics 2008, 2: Ruri R.: The use of human deoxyribonuclease (rhdnase) in the management of cystic fibrosis. BioDrugs 2005, 19: Dekhuijzen P.N., van Beurden W.N.: The role of N-acetylcysteine in the management of COPD. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2006, 1: Sadowska A.M., Verbraecken J., Darquennes K., De Backer W.A.: Role of N-acetylcysteine in the management of COPD. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2006, 1: Rozpoznawanie i leczenie przewlekłej obturacyjnej choroby płuc. Wytyczne Światowej Inicjatywy Zwalczania Przewlekłej Obturacyjnej Choroby Płuc (GOLD 2006). Kasielski M., Nowak D.: Long-term administration of N-acetylcysteine decreases hydrogen peroxide exhalation in subjects with chronic obstructive pulmonary disease. Respir. Med. 2001, 95: 448. Pela R., Calcagni A.M., Subiaco S., Isidori P., Tubaldi A., Sanguinetti C.M.: N-acetylcysteine reduces the exacerbation rate in the patients with moderate to severe COPD. Respiration 1999, 66: 495. Sutherland E.R., Crapo J.D., Bowler R.P.: N-acetylcysteine and exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. COPD 2006, 3: 195. Decramer M., Rutten-van Mölken M., Dekhuijzen P.N., Troosters T., van Herwaarden C., Pellegrino R., van Schayck C.P., Olivieri D., Del Donno M., De Backer W., Lankhorst I., Ardia A.: Effects of N-acetylcysteine on outcomes in chronic obstructive pulmonary disease (Bronchitis Randomized on NAC Cost-Utility Study, BRONCUS): a randomised placebo- -controlled trial. Lancet 2005, 365: 552. Hooper C., Calvert J.: The role for S-carboxymethylcysteine (carbocisteine) in the management of chronic obstructive pulmonary disease. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2008, 3: 659. Moretti M.: Pharmacology and clinical efficacy of erdosteine in chronic obstructive pulmonary disease. Expert Rev. Resp. Med. 2007, 1: 307. Dal Sasso M., Sala M.T., Gianelle V.: Effects of erdosteine and its metabolites on bacterial adhesiveness. Arzneimittelforschung 1999, 49: 344. Marchioni C.F., Polu J.M., Taytard A., Hanard T., Noseda G., Mancini C.: Evaluation of efficacy and safety of erdosteine in patients affected by chronic bronchitis during an infective exacerbation phase and receiving amoxycillin as basic treatment (ECOBES, European Chronic Obstructive Bronchitis Erdosteine Study). Int. J. Clin. Pharmacol. Ther. 1995, 33: 612. Ricevuti G., Mazzone A., Uccelli E., Gazzani G., Fregnan G.B.: Influence of erdosteine, a mucolytic agent, on amoxycillin penetration into sputum in patients with an infective exacerbation of chronic bronchitis. Thorax 1988, 43: 585. Braga P.C., Dal Sasso M., Zuccotti T.: Assessment of the antioxidant activity of the SH metabolite I of erdosteine on human neutrophil oxidative bursts. Arzneimittelforschung 2000, 50: 739. Braga P.C., Dal Sasso M., Culici M., Verducci P., Lo Verso R., Marabini L.: Effect of metabolite I of erdosteine on the release of human neutrophil elastase. Pharmacology 2006, 77: 150. Braga P.C., Dal Sasso M., Zuccotti T.: Assessment of the antioxidant activity of the SH metabolite I of erdosteine on human neutrophil oxidative bursts. Arzneimittelforschung 2000, 50: A. Zasowska-Nowak, D. Nowak: Leki mukoaktywne 2010, Vol. 6, Nr 1, 7-13

13 Dal Sasso M., Bovio C., Culici M., Fonti E., Braga P.C.: The SH-metabolite I of erdosteine, a mucolytic drug, enhances the inhibitory effect of salbutamol on the respiratory burst of neutrophils. Drugs Exp. Clin. Res. 2002, 28: 147. Moretti M., Bottrighi P., Dallari R. et al.: The effect of long- -term treatment with erdosteine on chronic obstructive pulmonary disease: the EQUALIFE Study. Drugs Exp. Clin. Res. 2004, 30: 143. Marchioni C.F., Polu J.M., Taytard A., Hanard T., Noseda G., Mancini C.: Evaluation of efficacy and safety of erdosteine in patients affected by chronic bronchitis during an infective exacerbation phase and receiving amoxycillin as basic treatment (ECOBES, European Chronic Obstructive Bronchitis Erdosteine Study). Intern. J. Clin. Pharmacol. Ther. 1995, 33: Poole P.J., Black P.N.: Mucolytic agents for chronic bronchitis or obstructive pulmonary disease. Cochrane Database of Systematic Reviews 2006, 3: CD Grandjean E.M. et al.: Efficacy of oral long term N-acetylcysteine in chronic bronchopulmonary disease: a metaanalysis of published double-blind, placebo-controlled clinical trials. Respir. Therap. 2000, 22: 209. Adres do korespondencji: prof. dr hab. n. med. Dariusz Nowak Zakład Fizjologii Klinicznej UM w Łodzi Łódź, ul. Mazowiecka 6/7 tel.: (42) , tel./fax (42) dariusz.nowak@umed.lodz.pl A. Zasowska-Nowak, D. Nowak: Leki mukoaktywne 2010, Vol. 6, Nr 1,

14 Problem wirusów przenoszonych przez żywność Aspects of viruses transmitted through foods dr n. med. Agnieszka Woźniak Kosek 1, lek. med. Jarosław Kosek 2, mgr inż. Katarzyna Żukowska 3 1. Pracownia Probiotyków, Zakład Dietetyki i Żywienia Szpitalnego z Kliniką Chorób Metabolicznych i Gastroenterologii, Instytut Żywności i Żywienia w Warszawie Kierownik Zakładu i Kliniki: prof. dr hab. n. med. Mirosław Jarosz 2. Klinika Otolaryngologii Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Dariusz Jurkiewicz 3. Pracownia Bezpieczeństwa Chemicznego Żywności, Zakład Bezpieczeństwa Żywności, Instytut Żywności i Żywienia w Warszawie Kierownik Zakładu: dr n. roln. Katarzyna Stoś Streszczenie: Występowanie wirusów w żywności wiąże się z zanieczyszczeniem surowców dla przemysłu spożywczego, a także z nieprzestrzeganiem zasad higieny przez pracowników zakładów przemysłowych i punktów żywienia zbiorowego. W artykule omówiono czynniki sprzyjające występowaniu i rozprzestrzenianiu się wirusów w środowisku i produktach spożywczych. Scharakteryzowano także wrażliwość wirusów na czynniki fizyczne i chemiczne. Abstract: The occurrence of viruses in food is connected with level of contamination of comestible industry materials and also with not observing the rules of self hygiene of the employees, with leads to diffusion of viruses diseases. In this paper discussed factors to favourable occurrence and to spreading of viruses in environment and alimentary products. Characteristic viruses by physical and chemical factors are presented. Słowa kluczowe: wirusy, żywność, wirusowe zapalenie wątroby typu A (HAV), norowirusy Key words: viruses, food, Hepatitis A virus (HAV), norovirus Wstęp Aktualnym problemem w żywieniu człowieka jest zapobieganie zanieczyszczeniom żywności, zarówno tym chemicznym, jak i mikrobiologicznym [1]. Doświadczenia ostatnich lat wskazują, że wraz z rozwojem cywilizacji wzrasta także zanieczyszczenie środowiska, tj. wody, gleby, powietrza itp. Zachorowania i zatrucia pokarmowe wiążą się nie tylko z obecnością w żywności niedozwolonych związków chemicznych czy drobnoustrojów chorobotwórczych i ich toksyn, ale także z obecnością wirusów. Te przenoszone przez żywność należą przede wszystkim do tzw. RNA-wirusów [1 3]. Nie rozmnażają się one w żywności ani w wodzie, lecz mogą w nich bytować. Ich cechą charakterystyczną jest zdolność przenoszenia się wraz z pożywieniem do organizmu żywiciela, którym może być człowiek bądź zwierzę. Do zakażenia dochodzi najczęściej po spożyciu zanieczyszczonych wirusami: wody, mleka, owoców, warzyw, mięsa i jego przetworów [4]. Występowanie wirusów w żywności wiąże się przede wszystkim z możliwością masywnego zakażenia wstępnego surowców używanych do produkcji żywności bądź też z nieprzestrzeganiem zasad higieny osobistej przez pracowników sektora spożywczego. Brak świadomości dotyczącej sposobu rozprzestrzeniania się wirusów przez żywność może prowadzić do szerzenia się różnego rodzaju chorób wirusowych , Vol. 6, Nr 1, Pracę otrzymano: Zaakceptowano do druku: Copyright by Medical Education

15 Teorie powstawania wirusów Wirusy zaliczane są do najmniejszych znanych patogenów odpowiedzialnych za stany infekcyjne. Istnieją trzy hipotezy dotyczące pochodzenia wirusów [5]. Pierwsza z nich określa wirusy jako formę przejściową między materią nieożywioną a organizmami komórkowymi. Druga hipoteza podaje, że wirusy powstały na drodze ewolucji wstecznej w wyniku przystosowania się do coraz bardziej skrajnego pasożytnictwa. Proces ten doprowadził do stopniowej utraty enzymów własnych przy równoczesnym przystosowaniu się do korzystania z aparatu enzymatycznego komórek gospodarza. Kolejna teoria dotyczy endogennego pochodzenia wirusów. Wirusy mogą być patologicznymi, czynnymi fragmentami komórek makroorganizmu, tzn. powstały z normalnych struktur wewnątrzkomórkowych. Przebieg chorób wirusowych Namnażanie się wirusów może odbywać się tylko w żywych wrażliwych komórkach. Wrotami zakażenia w infekcjach wirusowych są przede wszystkim błony śluzowe dróg oddechowych, przewodu pokarmowego, skóra, a także zanieczyszczony sprzęt medyczny (strzykawki, instrumenty chirurgiczne) itp. Wirusy, które mają zdolność namnażania się w komórkach gospodarza, wydalane są na zewnątrz, do środowiska, z wydzieliną, śluzem lub kałem i ponownie mogą trafić do wrażliwego organizmu. Związane z tym konsekwencje przedstawiono w tabeli 1. organizmie zachodzą widoczne zmiany patologiczne, których wynikiem są określone objawy chorobowe: wysypka, zwiększona ilość wydzieliny śluzowej, biegunka itp. Wirusy nie mają samodzielności metabolicznej. W genomie zawierają kod genetyczny w postaci DNA lub RNA, przy czym wirusy przenoszone przez żywność to wirusy RNA. Na rycinie 1 schematycznie przedstawiono szereg skomplikowanych zjawisk zachodzących w czasie rozwoju wirusów w komórce. Nie namnażają się one przez podział, tak jak bakterie, ale przechodzą cały cykl przemian, który prowadzi do wytworzenia potomnych cząstek wirusowych. Cykl rozwoju wirusów można podzielić na kilka faz [6]: 1. Faza adsorpcji w następstwie kontaktu wirusa z wrażliwą komórką. 2. Faza penetracji, czyli przedostawanie się cząstek wirusa przez błonę komórkową komórek gospodarza. 3. Faza eklipsy prowadząca do uwolnienia materiału genetycznego wirusa z otoczki białkowej. W tym momencie wirion traci zakaźność, lecz zachowuje informację genetyczną i prowadzi do syntezy swojego materiału genetycznego. 4. Faza dojrzewania, która obejmuje procesy związane z wbudowywaniem genomu wirusowego do kapsydów i tworzenie wirionów potomnych. 5. Faza uwalniania dojrzałych wirionów do środowiska pozakomórkowego. Tabela 1. Potencjalne narażenie ludzi i zwierząt na infekcje wirusowe. Rycina 1. Schemat cyklu rozwojowego wirusów. Błony śluzowe dróg oddechowych, przewodu pokarmowego, narządów płciowych Ukąszenia owadów Kontakt z krwią osób zakażonych: pośredni aparatura do przetoczeń krwi, strzykawki, narzędzia i aparatura medyczna bezpośredni przetoczenie krwi i preparatów krwiopochodnych Kontakt z wydzielinami błon śluzowych osób zakażonych Infekcje spowodowane przez wydzieliny dróg oddechowych Infekcje przenoszone drogą płciową wirus komórka Procesy namnażania się wirusów zlokalizowane są w jądrze lub w cytoplazmie komórek gospodarza. Replikacja genomu następuje w jądrze komórki, natomiast synteza białek kapsydu odbywa się w cytoplazmie. Tam też następuje proces łączenia się obu fragmentów wirusa. W sytuacji zaatakowania większej liczby wrażliwych komórek gospodarza w jego A. Woźniak Kosek, J. Kosek, K. Żukowska: Problem wirusów przenoszonych przez żywność 2010, Vol. 6, Nr 1,

16 Wpływ czynników fizycznych i chemicznych na wirusy Duże znaczenie zarówno w namnażaniu i izolowaniu wirusów w warunkach laboratoryjnych, jak i w opracowaniu metod zapobiegania szerzeniu się infekcji wirusowych ma właściwe użycie środków dezynfekcyjnych. Wirusy ulegają degradacji pod wpływem różnych czynników fizycznych, np. temperatury, promieniowania ultrafioletowego, czy też pod wpływem ultradźwięków [7]. Wpływ temperatury na wirusy zależy od zakresu i czasu ekspozycji. Temperatury bliskie 0 C działają ochronnie na wiriony, przez co mogą one zachowywać aktywność przez długi czas. Wraz ze wzrostem temperatury następuje jej inaktywujące działanie. W temperaturze 60 C po 30 minutach następuje zniszczenie większości wirusów, a w temperaturze wrzenia następuje unieczynnienie prawie wszystkich wirusów. Wyjątek stanowią wirusy wszczepionego zapalenia wątroby, które ulegają zabiciu dopiero w temperaturze autoklawu [7]. Wysoka temperatura powoduje denaturację zarówno białek kapsydu, jak i kwasów nukleinowych, w wyniku czego wirusy tracą aktywność biologiczną. Stosowanie promieniowania ultrafioletowego ze względu na ograniczenia praktyczne związane z niskim stopniem przenikania jest mało efektywne. Analiz dotyczących oddziaływania ultradźwięków jest mało, ale wynika z nich, że pod wpływem ultradźwięków ginie większość wirionów. Innym sposobem inaktywacji wirusów jest stosowanie substancji chemicznych. Skuteczność ich działania zależy od użytego stężenia, czasu działania, obecności w środowisku substancji ochronnych, temperatury i ph. Tworzenie się agregatów cząstek wirusowych w zawiesinie może osłabić efekt inaktywacji przez środki chemiczne. W stosunku do wirusów wysoką aktywność wykazują środki utleniające zawierające chlor. Chloramina o stężeniu 5% niszczy wirusy już po 1 5 minutach. Wysoką aktywność wykazują także wapno chlorowane, roztwór nadmanganianu potasu i woda utleniona. Wiadomo, że skuteczność 5-proc. lizolu jest ograniczona i wykazuje on słabe działanie na enterowirusy, podobnie jak alkohol 70-proc. Do produkcji szeregu szczepionek wykorzystuje się formaldehyd, który niszczy genom wirusa, nie naruszając struktury antygenowej kapsydu. Jest to ważne w przypadku produkcji szczepionek zawierających zabite wirusy. Efekt działania czynników fizycznych i chemicznych jest zależny od stopnia uszkodzenia kwasu nukleinowego lub białek wirionu [7]. Zmiany, które mogą zachodzić w genomie wirusa, prowadzą do utraty zakaźności. Uszkodzenie białek wirionu wa- runkuje zniesienie funkcji antygenowych, co może wpływać na utrudnienie przylegania do komórki gospodarza, a następnie penetracji do jej wnętrza i rozpoczęcia replikacji kwasu nukleinowego Wirusy przenoszone przez żywność O właściwościach chorobotwórczych wirusów wiadomo od dawna, ale dopiero pod koniec lat 70. ubiegłego stulecia uznano, że żywność może być czynnikiem zdolnym do przenoszenia zakażeń wirusowych. W dużej mierze wirusami odpowiedzialnymi za zatrucia jelitowe są wirusy RNA. Do zanieczyszczenia chorobotwórczymi wirusami może dojść na trzech etapach produkcji, w trakcie: pozyskiwania surowca, produkcji produktów spożywczych w warunkach przemysłowych i przygotowywania posiłków przez konsumentów czy też przygotowywania posiłków w miejscach zbiorowego żywienia. Zanieczyszczenie żywności wirusami dotyczy każdej gałęzi przemysłu spożywczego [4, 8]. Dane z piśmiennictwa podają, że w zakładach przemysłowych i punktach zbiorowego żywienia, gdzie produkcja obejmuje wytwarzanie produktów surowych, pracownicy po przebytej infekcji wirusowej nie powinni mieć styczności z linią produkcyjną wcześniej niż 48 godzin po powrocie do zdrowia [9]. W produktach spożywczych najczęściej występują wirusy oporne na działanie czynników środowiskowych. Są to wirusy jelitowe, w tym: ECHO, Coxackie, wirusy zapalenia wątroby, norowirusy, rotawirusy itp. Najczęściej wirusy przenoszą się przez żywność, która nie jest poddawana obróbce termicznej. Stwierdza się zaburzenia żołądkowe i zatrucia pokarmowe po spożyciu: warzyw, owoców, sałatek i kanapek zawierających surowe składniki (bez gotowania) [10], mrożonych produktów piekarskich, które pomimo zastosowanej obróbki termicznej mogą ulec zanieczyszczeniu bezpośrednio przed spożyciem [11], mleka i produktów mleczarskich, mięsa i mięczaków [12]. Woda, jako środowisko życia zwierząt wodnych, w tym ryb i mięczaków, może zawierać cząstki wirusów i zakażać zwierzęta wodne. Stają się one wówczas nosicielami wirusów i w przypadku konsumpcji przez ludzi źródłem zakażenia. Innym prawdopodobnym sposobem rozprzestrzeniania się wirusów w żywności jest przenikanie wirusów do gleby, np. wraz ze ściekami, skąd dalej mogą przedostawać się do rzek, jezior, a stamtąd poprzez system nawadniania zostać wprowadzane z powrotem na pola uprawne, a następnie wraz z roślinami trafiać na stół konsumenta. Owoce i warzywa ze względu na specyfikę uprawy mogą ulegać , Vol. 6, Nr 1, A. Woźniak Kosek, J. Kosek, K. Żukowska: Problem wirusów przenoszonych przez żywność

17 Rycina 2. Przenoszenie wirusów na drodze fekalno-oralnej. Odchody ludzkie zawieraj¹ce cz¹stki wirusa Nieodpowiednie postêpowanie ze œciekami Nawo enie pól uprawnych Owady, np. muchy Nieprzestrzeganie higieny, np. brudne rêce Woda przeznaczona do celów konsumpcyjnych ywnoœæ Konsumpcja produktów spo ywczych zanieczyszczeniu nie tylko poprzez zanieczyszczenie plantacji fekaliami, ale także podczas ręcznego zbioru przez osobę będącą nosicielem wirusa bądź osobę chorą [8]. Na rycinie 2 przedstawiono możliwe drogi rozprzestrzeniania się wirusa w żywności i wodzie. Choć wirusy nie rozmnażają się w żywności, to jednak mają zdolność przenoszenia się za jej pośrednictwem, dlatego procesy transportu, składowania czy pakowania są istotne, bo produkt zakażony, pod względem sensorycznym (wygląd, zapach, smak) może być niezmieniony [4]. Charakterystyka wybranych wirusów przenoszonych przez żywność i sposoby eliminacji z żywności Środki stosowane w procesach produkcji żywności w celu eliminacji lub zminimalizowania ryzyka zanieczyszczenia produktów spożywczych wirusami nie zostały do tej pory wystarczająco określone i zwalidowane w systemach Dobrej Praktyki Produkcyjnej (GMP Good Manufacturing Practice), Dobrej Praktyki Higienicznej (GHP Good Hygiene Practice) ani zgodnie z Analizą Zagrożeń i Krytycznymi Punktami Kontroli (HACCP Hazard Analysis and Critical Control Points) [13]. W ostatnich latach dane światowe wskazują, że wirusy należą do ważniejszych prz yczyn chorób związanych ze spożywaniem żywności. Do wirusów chorobotwórczych spotykanych w żywności powszechnie na świecie należą: norowirusy (NoV), wirusy żółtaczki typy A i E (HAV, HEV), enterowirusy, parwowirusy. Grupa ekspertów FAO/ WHO uznała za najistotniejsze z punktu widzenia bezpieczeństwa zdrowotnego żywności dwa wirusy: norowirus oraz wirus żółtaczki typu A. Grupa Robocza Komisji Kodeksu Żywnościowego opracowuje wytyczne z zakresu zasad higieny w przemyśle spożywczym zmierzające do minimalizacji ryzyka występowania wirusów chorobotwórczych w żywności na wszystkich etapach jej produkcji. Wirusowe zapalenie wątroby typu A Wirus zapalenia wątroby typu A (HAV) został sklasyfikowany jako przedstawiciel Picornaviridae i nosi nazwę enterowirusa 72. Wirus ten jest oporny na kwaśne ph, ulega częściowej inaktywacji w temperaturze 60 C po 10 godzinach, a całkowitej w temperaturze 85 C w czasie 5 minut. W tabeli 2 przedstawiono wpływ temperatury oraz czasu przechowywania poszczególnych produktów spożywczych na liczbę HAV w tych produktach. Tabela 2. Utrzymywanie się wirusów HAV w żywności [14 17]. Żywność Temperatura Czas przechowywania Sałata 4 o C 7 dni 2,03 Marchew 4 o C 7 dni 2,44 Kremowa kanapka 21 o C 7 dni 2,05 Zmniejszenie liczby wirionów [log 10] Dobre sposoby unieczynniania wirusa to: autoklawowanie, gotowanie, stosowanie środków dezynfekcyjnych zawierających w swoim składzie chlor, formalinę, pozytywny efekt daje również stosowanie promieniowania UV czy wysokiego ciśnienia, które dość powszechnie jest stosowane do utrwalania żywności [6]. Wirus HAV jest inaktywowany po obróbce ciśnieniowej w warunkach 450 Mpa przez 5 min [18]. Droga szerzenia się tego wirusa jest podobna A. Woźniak Kosek, J. Kosek, K. Żukowska: Problem wirusów przenoszonych przez żywność 2010, Vol. 6, Nr 1,

18 jak w przypadku całej grupy enterowirusów, tzn. do zakażenia dochodzi drogą fekalno-oralną. Wirus ten może przeżyć przez długi okres w środowisku wodnym i wilgotnym. Zapalenie wątroby typu A jest bardzo rozpowszechnione w krajach, gdzie świadomość stosowania odpowiedniego oczyszczania ścieków i higiena osobista są niedostateczne. Zakażenia tym wirusem mogą występować zarówno w formie endemicznej, jak i w postaci epidemii, spośród których niektóre biorą swój początek z zakażonych owoców morza. Podczas 19-minutowego ogrzewania w temperaturze 60 C HAV wszczepiony do ostryg nie jest całkowicie inaktywowany [19]. Chloramina nie inaktywuje wirusa w temperaturze 20 C przez 15 minut (HIE 2001). Bardzo częstą przyczyną HAV jest spożycie niedogotowanych małży. Małże w celu pokrycia swojego zapotrzebowania na tlen i substancje odżywcze zmuszone są do przesączania dużych ilości wody, co powoduje, że w ich organizmach dochodzi do nagromadzenia nie tylko bakterii, ale i wirusów [20]. W Szanghaju odnotowano przypadek zachorowania 300 tys. osób po spożyciu małży zakażonych HAV, odłowionych z wód skażonych fekaliami niesionymi z odległych terenów wiejskich przez rzekę Jangcy [21]. Inna epidemia wirusowego zapalenia wątroby typu A miała miejsce w okresie powodzi w New Delhi, gdzie wody ściekowe przedostały się do wody pitnej. Szybkie rozpoznanie czynnika zakaźnego i podjęcie dezynfekcji wody wysokimi stężeniami chloru nie doprowadziło do inaktywacji wirusa [22]. W tabeli 3 Rycina 3. Sposób rozprzestrzeniania się WZW typu A w żywności poprzez jej dystrybucję. Model rozprzestrzeniania wirusa HAV przez dostawców ywnoœci inni dostawcy ywnoœci inni klienci dostawcy kontakty ywnoœci rodzinne dostawca ywnoœci klienci kontakty rodzinne kontakty rodzinne inne bliskie kontakty przedstawiono występowanie HAV w żywności po zastosowaniu różnych czynników inaktywacji. Zapobieganie wystąpieniu i zwalczanie WZW typu A związane jest z przecięciem dróg szerzenia się choroby, a zwłaszcza z utrzymaniem i poprawą stanu sanitarnego i warunków higienicznych środowiska człowieka. Na rycinie 3 przedstawiono schemat dotyczący ryzyka zakażenia żywności przez HAV [21]. Norowirusy Są one uznawane za jeden z najistotniejszych czynników powstawania zakażeń pokarmowych o wirusowej etiologii, zwłaszcza u osób dorosłych. W przypadku osób z niedoborami immunologicznymi, w starszym wieku zakażenie tymi wirusami może prowadzić do zgonów, których bezpośrednią przyczyną jest odwodnienie organizmu. Tabela 3. Występowanie wirusów HAV w żywności po zastosowaniu różnych procesów przetwarzania [4, 16, 23, 24]. Proces Produkt Zmniejszenie liczby wirionów [log10] Gotowanie w 100 o C mleko, stałe produkty gotowane w wodzie HAV >4 60 o C/30 min płynne lub stałe produkty HAV <2 lub HAV >4 Pasteryzacja stałych produktów 70 o C/2 min gotowane mięso HAV <2 HTST 71,7 o C/15 sek. mleko, lody HAV <2 UHT i aseptyczne pakowanie (>120 o C) mleczne produkty, mleko Suszenie mleko w proszku, zupy instant w proszku, czekolada HAV <1 Zamrażanie lody, mrożone desery z owocami HAV <1 Fermentacja ser, jogurt brak informacji Zakwaszenie soki owocowe, niegazowane napoje owocowe HAV:pH 1,5 h 18 A. Woźniak Kosek, J. Kosek, K. Żukowska: Problem wirusów przenoszonych przez żywność 2010, Vol. 6, Nr 1, 14-20

19 Norowirusy należą do rodziny kaliciwirusów. W skład tej grupy wchodzi m.in. przenoszony drogą pokarmową wirus zapalenia wątroby typu E. Są to wirusy pozbawione osłonki lipoproteinowej, a tym samym oporne na rozpuszczalniki lipidów i łagodne detergenty, ulegają inaktywacji w środowisku kwaśnym o ph 3 5, skutecznym środkiem jest też nadtlenek wodoru i związki chloru. Temperatura 60 C inaktywuje norowirusy w ciągu 30 minut [25]. Do infekcji może dojść poprzez kontakt z: chorymi, przedmiotami i powierzchniami zanieczyszczonymi cząstkami wirusa bytującego w fekaliach czy wymiocinach. Do zakażenia może także dojść poprzez spożycie zanieczyszczonej wirusem żywności i wody. Drogi możliwych zakażeń norowirusem przedstawiono na rycinie 4. Najczęstszym miejscem zbiorowych zatruć pokarmowych są zakłady żywienia zbiorowego oraz pojedyncze gospodarstwa domowe, gdzie dochodzi do bezpośredniego lub pośredniego zanieczyszczenia żywności. Źródłem zakażenia mogą być także świeże i mrożone warzywa i owoce, niepoddane obróbce cieplnej, które zostały zakażone wirusem na etapie zbioru, skupu lub przetwarzania. Uznano, że już 10 cząstek wirusa może spowodować zakażenie [26]. Podsumowanie Wirusy nie rozmnażają się w żywności, lecz za jej pośrednictwem są przenoszone [4]. Mogą dostawać się do produktów spożywczych na każdym etapie procesu produkcyjnego. Wiele przypadków wirusowych infekcji pokarmowych u ludzi, a zwłaszcza u dzieci, wynika z nieprzestrzegania zasad higieny osobistej. Jest to szczególnie niebezpieczne w przypadku osób zajmujących się pozyskiwaniem i przetwarzaniem żywności. Problem ten związany jest także z niewłaściwym podejściem pracowników sektora spożywczego do zasad GHP, GMP i HACCP [13], jednak szczególną uwagę należy zwrócić na najprostsze zasady sanitarno-higieniczne. Znaczącą rolę w szerzeniu się chorób wirusowych odgrywa nie tylko żywność, ale także woda będąca środowiskiem życia bardzo podatnych na infekcje wirusowe ryb i mięczaków [25]. Zapobieganie zakażeniom wirusowym polega przede wszystkim na przecięciu dróg szerzenia się choroby, stosowaniu odpowiednich środków dezynfekujących i zabiegów termicznych. Temperatura 65 C/30 minut niszczy większość wirusów, choć znane są wirusy, np. HAV, które przeżywają obróbkę Rycina 4. Drogi możliwych zakażeń człowieka norowirusem. Droga zaka enia mokra Droga zaka enia sucha ŒCIEKI CHORY POBÓR WODY Nawadnianie owoców i warzyw BEZPOŒREDNIE ZANIECZYSZCZENIE - cz³owiek cz³owiek - kontakt z zaka on¹ ywnoœci¹ Hodowla ma³ y dwuskorupowych KLIENT/ /KONSUMENT Kontakt z zanieczyszczon¹ wod¹, np. p³ywanie System wodoci¹gowy: - woda do celów konsumpcyjnych - woda do celów przemys³owych A. Woźniak Kosek, J. Kosek, K. Żukowska: Problem wirusów przenoszonych przez żywność 2010, Vol. 6, Nr 1,

20 cieplną w warunkach C. Do produktów szczególnie opornych na działanie wysokiej temperatury należą: mleko, masa jajowa, wędzone ryby. Pasteryzacja mleka w temperaturze 75 C/15 s nie gwarantuje inaktywacji wirusów, dotyczy to szczególnie wirusów Coxackie, w przypadku których konieczna jest pasteryzacja o parametrach 85 C/ 20 s [7]. Wszystkie wirusy ulegają degradacji na skutek działania ultradźwięków, promieniowania ultrafioletowego oraz środków dezynfekcyjnych zawierających chlor i formaldehyd. Piśmiennictwo: 1. Sidhu J.P., Toze S.G.: Human pathogens and their indicators in biosolids: A literature review. Environment International 2009, 35(1): Berthold A., Żukowska K.: Wirusy przenoszone przez żywność. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 2008, 2: Pina M., Fratamico A., Arun K., Smith B., Smith J.L.: Foodborne Pathogenes Microbiology and Molecular Biology. Colister Academic Press 1998: Koopmans M., Duizer E.: Foodborne viruses: an emerging problem. Inter. J. Food Microbiol. 2004, 90: Larski Z.: Rola wirusów w ewolucji życia. Med. Wet. 2007, 63(7): Kańtoch M.: Wirusologia lekarska. PZWL, Warszawa Małafiej E.: Wybrane zagadnienia diagnostyki wirusów. Badanie i Diagnoza 1998, 4(8/9). 8. Rzeżutka A., Kozyra J., Chrobocińska M., Kaupke A., Mizak B.: Norowirusy w środowisku i żywności nowe zagrożenie. Medycyna Wet. 2007, 63(4): Cowden J., Wall P., Adak G., Evans H., Le Baigue S., Ross D.: Outbreaks of foodborne infectious intestinal disease in England and Wales CDC Reviews 1995, 5: Hutin Y.J., Pool V., Gramer E.H., Nainan O.V., Weth J., Williams I.T., Goldstein S.T., Gensheimer K.F.: A multistate, foodborne outbreak of hepatitis A. National Hepatitis A Investigation Team. New England Journal of Medicine 1999, 340: Cliver D.: Detection and control of foodborne viruses. Trends in Food Science and Technology 1995, 6: Halliday M.L., Kang L.Y., Zhou T.K.: An epidemic of hepatitis A attributable to the ingestion of raw clams in Shanghai, China. J. of Infect. Dis. 1991, 164: Turlejska H., Pilzner U., Konecka-Matyjek E., Wiśniewska K.: Przewodnik do wdrażania zasad GMP/GHP i systemu HACCP w zakładach żywienia zbiorowego. Fundacja Pomocy Programów dla Rolnictwa i Wsi (FAPA), Warszawa Bosh A., Pinto R., Abad X.: Survival and transport of enteric viruses in the environment. W: Viruses in Food. Goyal S. (red.). Springer, New York Croci L., De Mdici D., Scaslfaro C., Fiore A., Toti L.: The survival of hepatitis A virus in fresh produce. Int. J. Food Microbiol. 2002, 73: Croci L., De Mdici D., Scaslfaro C., Fiore A., Divizia M., Donia D., Cosentino A.M., Moretti P., Costantini G.: Determination of enteroviruses, hepatitis A virus, bacteriophages and Escherichia coli in Adriatic Sea mussels. J. Appl. Microbiol. 2000, 88: Sobsey M.D., Shields P.A., Hauchman F.S., Davis A.L., Rullman V.A., Bosch A.: Survival and persistence of hepatitis A virus in environmental samples. W: Viral Hepatitis and Liver Disease. Zuckerman A. (red.). Liss A.R., New York Kingsley D.H., Hoover D.G., Papafragkou E., Richards G.P.: Inactivation of hepatitis A virus and a calicivirus by high hydrostatic pressure. J. Food Prot. 2002, 65: Greening G.E.: Human and animal viruses in food (including taxonomy and enteric viruses). W: Viruses in foods. Springer, Minesota 2006: 6-9, 11-13, 15, Maier K.P.: Zapalenia wątroby. Diagnostyka, terapia i zapobieganie u chorych z ostrymi i przewlekłymi chorobami wątroby w praktyce. PZWL, Warszawa Magdzik W., Naruszewicz-Lesiuk D., Zieliński A.: Choroby zakaźne i pasożytnicze epidemiologia i profilaktyka. ά-medica press, Warszawa Deptuła W., Buczek J., Markiewicz D.: Czy wirusy występujące w środowisku wodnym mogą być groźne? Sympozjum naukowe pt.: Choroby odzwierzęce człowieka związane z zatruciami pokarmowymi, Szczecin Bidawid S., Farber J.M., Sattar S.A., Hayward S.: Heat inactivation of hepatitis A virus in dairy foods. J. Food Prot. 2000, 63: Doultree J.C., Druce J.D., Birch C.J., Bowden D.S., Marshall J.A.: Inactivation of feline calcivirus, a Norwalk virus surrogate. J. Hosp. Infect.1999, 41: Terio V., Martella V., Moschidou P., Di Pinto P., Tantillo G., Buonavoglia C.: Norovirus in retail shellfish. Food Microbiology 2010, 27(1): Fumian T.M., Leite J.P., Marin V.A., Miagostovich M.P.: A rapid procedure for detecting noroviruses from cheese and fresh lettuce. Journal of Virological Methods 2009, 155(1): Adres do korespondencji: dr n. med. Agnieszka Woźniak Kosek Instytut Żywnosci i Żywienia Warszawa, ul. Powsińska 61/63 akosek@izz.waw.pl 20 A. Woźniak Kosek, J. Kosek, K. Żukowska: Problem wirusów przenoszonych przez żywność 2010, Vol. 6, Nr 1, 14-20