Kartupeļu (Solanum tuberosum L.) ekstrakta ārstniecisko īpašību zinātniskā izpēte (turpinājums 2005.gada projektam)

projekta vadītāja, LU Medicīnas fakultātes profesore Ruta Muceniece Interese par vides ietekmi uz veselību, kā arī nepieciešamība izvērtēt vides faktoru nozīmi dzīves kvalitātes uzlabošanai pacientiem ar hroniskām  slimībām, ir veicinājusi pētījumus par gaisa, ūdens un pārtikas lomu veselībā.  Publicēto datu analīze parāda, ka funkcionālā uztura tēma vides un veselības kontekstā ir ļoti aktuāla. Dabā pastāv enerģijas pārneses secība – augi no augsnes uzņem ūdeni un barības vielas, un saražo cilvēku pārtikas pamatgrupu vielas: proteīnus, ogļhidrātus un lipīdus. Tomēr bez šo pamatgrupu vielu sintēzes augos notiek dažādi bioķīmiskie procesi, kuru rezultātā rodas bioloģiski ļoti aktīvas vielas ar dažādu biopiejamības spēju. Šie sekundārie metabolīti bieži kalpo kā prototipi jaunu ārstniecības līdzekļu radīšanai. Ilgstoši lietojot viendabīgu pārtiku,  bioaktīvās vielas organismā uzkrājas un var labvēlīgi vai tieši otrādi nelabvēlīgi ietekmēt cilvēka organisma funkcijas.

“Zaļie”  zemnieki parasti audzēšanai izvēlas pret slimībām rezistentas kartupeļu pasugas, tāpēc ir aktualizējusies agroķīmiskā pētniecība tieši par tām bioaktīvajām vielām, kas nosaka rezistenci pret kartupeļu slimībām, puvi, sēnītēm un citiem augsnes mikroorganismiem. Šie faktori ietekmē kartupeļu ražu, un tāda aspektā ir vēlami. Tomēr pētījumi liecina, ka “zaļā” pārtika ne vienmēr ir drošākā lietošanai cilvēkam, jo kultūrās audzēto augu augšanas apstākļi ir kļuvuši skarbāki, un augiem nākas mobilizēt savus bioķīmiskos procesus izdzīvošanai. Tā, piemēram, ir atklāts, ka bez ķimikālijām audzētos kartupeļos ir paaugstināts toksisko sekundāro metabolītu seskviterpēnu un glikoalkaloīdu līmenis.Bez tam kā rāda literatūras datu analīze augi ļoti jutīgi reaģē uz augsnes un klimata izmaiņām. Līdz ar to informācija ir jāuzkrāj vairāku gadu garumā.

1988. gadā bija nopublicēti pētījumi (Wildman et al.), ka kartupeļu ūdens ekstrakts satur benzodiazepīniem līdzīgas vielas. Vēlāk pierādīja, ka tiešām augos sintezējas psihotropas vielas - benzodiazepīni, bet netika parādīta kartupeļu ekstraktu spēja darboties per os uz eksperimentāliem dzīvniekiem, lai pēc tam iedarbību varētu attiecināt uz cilvēkiem.   Palika neatbildēts jautājums, vai ēdot kartupeļus cilvēka organismā nonākušās bioaktīvās vielas sasniedz terapeitiskās darbības diapazonu, un vai augu aktīvās vielas nokļuvušas no termiski apstrādāta pārtikas produkta cilvēka organismā varētu kumulēties un kaut kā gadu gaitā izmainīt smadzeņu darbību.

Kartupeļi līdzīgi kā citi dabas produkti satur daudzpusīga darbības spektra aktīvās vielas. No vienas puses smadzeņu darbību nomācošas vielas (benzodiazepīnus, gamma-aminosviestskābi (GASS)), kas nomierina, izraisa miegainību, nomāc sāpes, uzrāda pretkrampju darbību, bet no otras puses arī uzbudinošās aminoskābes, īpaši glutamīnskābi un glutamīnu, kas ir pieskaitāmas smadzeņu uzbudinošiem neiromediatoriem. Satur arī glikoalkaloīdus, kuriem vēl līdz šim nav izpētīti centrālie efekti, ir tikai atzīts, ka glikoalkaloīdi ir toksiski. Ņemot vērā ķīmisko vielu uzskaitījumu kartupeļu bumbuļu ekstraktos, iepriekšējā pētniecības darba laikā mēs pārbaudījām kartupeļu sulas iedarbību akūtos dzīvnieku un šūnu eksperimentālajos modeļos. Secinājums bija, ka kartupeļu sulai piemīt pretsāpju un pretkrampju darbība, tomēr citos uzvedības testos aktivitāti pēc vienreizējas ievadīšanas nekonstatējām. Atklājām, ka kartupeļu sula saistās ar benzodiazepīnu saistīšanās vietām uz GASS receptora un ļoti spēcīgi konkurē par saistīšanos ar GASS ( IC50 atšķaidījumā 1:100000).

Turpinājumā tika plānots noteikt

1)      cik daudz benzodiazepīnu un GASS satur kartupeļi,

2)      vai lielāks daudzums ir sulā, vai  paliek biezumos,

3)      vai kartupeļos pēc termiskas apstrādes saglabājas šīs neiroaktīvās vielas,

4)      vai katru gadu kartupeļos ir mainīgs neiroaktīvo vielu līmenis, jeb saglabājas  samērā konstants diazepāma un GASS līmenis.

2006.g. 6 mēnešu projektā uzsvars tika likts uz HPLC metožu izstrādāšanu diazepāma un GASS noteikšanai kartupeļos, kā arī tika salīdzināta 2005.g. un 2006.g. novāktās kartupeļu sulas (šķirne Adretta) ietekme uz dzīvnieku uzvedību. Literatūrā ir aprakstīts, ka benzodiazepīni varētu augiem kalpot kā augšanas hormoni, kuru līmenis svārstās atkarībā no klimata un augšanas apstākļiem. Tāpēc ir svarīgi monitorēt to līmeni vairākus gadus. Mēs atklājām, ka abos pēdējos gados novākto kartupeļu sula pretkrampju testā pelēm darbojas līdzīgi, ievadot intracisternāli un caur muti. Radioligandu saistīšanās testos novārītai kartupeļu sulai nebija atšķirības no svaigi pagatavotas.  

Tika izstrādāta HPLC metode diazepāma noteikšanai kartupeļu ūdens un organisko šķīdinātāju ekstraktos. Mēs atklājām, ka kartupeļu sulā pāriet ļoti niecīgs daudzums diazepāma, lielākā daļa ir ekstrahējama ar organiskiem šķīdinātājiem no paša kartupeļa. 2006.g. ražai noteiktais diazepāma līmenis aptuveni bija tāds pats Adretta šķirnes kartupeļiem un veikalā pirktiem nezināmas šķirnes kartupeļiem (30-45μg/kg). Kartupeļu sulā ne ar gāzu hromatogrāfu, ne ar HPLC mums neizdevās noteikt diazepāma līmeni. Tas bija zem detektēšanas iespēju robežas.

Att. 1. Diazepāma pierādīšana un noteikšana kartupeļu ekstraktos. Aprēķinātā konc. pēc standartlīknes 0.568 mg/L; Diazepāma izdalīšanās koeficients k = 15,1; diazepāma saturs paraugā 0,038 mg/kg.

GASS kvantitatīvā HPLC metode vēl jāturpina pilnveidot, jo, lietojot UV detektoru un dabsilreaģentus, hromatogrammā ir redzami divi pīķi. Tomēr kartupeļu sulā ar HPLC metodi tika noteikta aptuvenā GASS koncentrācija – 2 mg/ 10μl, kas ir tilpums, ko mēs vadījām intracisternāli pelēm smadzenēs, un 20mg/0.4 ml, ko mēs vadījām pelēm per os.  Ir aprēķināts, ka tikai apmēram 10% no perifērijā ievadīta GASS nonāk smadzenēs. Tātad per os deva būtu salīdzināma ar intracisternāli ievadīto. Atrastā GASS koncentrācija kartupeļu sulā ir augsta, un ar to var izskaidrot kartupeļu sulas pretkrampju darbību.

Att.2. GASS noteikšana kartupeļu sulā.