© Borgis - Postepy Fitoterapii 3, s. 202-207
*Bogdan Kędzia, Elżbieta Hołderna-Kędzia
Antyhepatotoksyczne działanie pyłku kwiatowego
Antihepatotoxic activity of bee pollen
Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu
Dyrektor Instytutu: prof. dr hab. Grzegorz Spychalski
Summary
The presented studies show the high activity of bee pollen used for the regeneration of liver tissue intoxicated by carbon tetrachloride, ethionine, galactosamine and allyl alcohol – substances with a very strong damage activity for all possible structures of this organ. Moreover the activity of bee pollen is not limited only to treatment of damaged liver tissue. The extracts of bee pollen have the ability to protection of liver against intoxications.
Key words: extracts of bee pollen, liver toxins, antihepatotoxic
Działanie na tkankę wątrobową
W farmakologii doświadczalnej stosuje się cały szereg substancji, których podanie zwierzętom doświadczalnym wywołuje stany patologiczne przypominające symptomy chorób powstałych u człowieka pod wpływem czynników chorobowych. W przypadku wątroby do substancji, które do tego celu stosuje się najczęściej, należą: tetrachlorek węgla, etionina, galaktozamina i alkohol allilowy.
Tetrachlorek węgla
Tertrachlorek węgla (ryc. 1) zaliczany jest do najlepszych modelowych substancji hepatotoksycznych (uszkadzających wątrobę). Nawet pojedyncze dawki tego związku powodują szybkie stłuszczenie i degenerację wątroby. Już w kilka minut po podaniu tetrachlorku węgla obserwuje się uszkodzenie siateczki cytoplazmatycznej, po 56 godz. dochodzi do uszkodzenia lizosomów, a po 12-20 godz. do uszkodzenia mitochondriów. Co istotne, zmiany biochemiczne znajdują swoje odzwierciedlenie w zmianach histopatologicznych (1).
Ryc. 1. Wzory chemiczne modelowych substancji hepatotoksycznych (wg 2).
Tetrachlorek węgla metabolizowany jest w hepatocytach z udziałem cytochromu P-450. Większość szkodliwych efektów działania tego związku przypisywana jest wolnemu rodnikowi trichlorometylowemu, który powstaje w trakcie detoksykacji. Powoduje on peroksydację lipidów, oksydację grup tiolowych oraz uszkodzenie struktury białek i kwasów nukleinowych w tkance wątrobowej.
Peroksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych w błonach komórek siateczki cytoplazmatycznej prowadzi do ich rozpadu i powstania rodników lipidowych. Jest to reakcja łańcuchowa, która powoduje uszkodzenie hepatocytów. Poza tym tetrachlorek działa bezpośrednio na błony cytoplazmatyczne hepatocytów, co prowadzi do zaburzenia transportu jonów metali i białek (1).
Wójcicki i Samochowiec (3) podawali szczurom karmionym paszą standardową wyciągi Cernitin T60 i Cernitin GBX w ilości 50 mg/kg, a następnie po 4 godz. tetrachlorek węgla w ilości 0,25 ml/100 g m.c. i po dalszych 24 godz. wykonywano badania biochemiczne. Wyniki badań przedstawione w tabeli 1 wykazały, że po podaniu tetrachlorku węgla poziom aminotransferazy alaninowej w surowicy krwi szczurów wzrósł o ok. 260 razy, fosfatazy alkalicznej o 3,8 raza i bilirubiny o ok. 64 razy. Natomiast uprzednie podanie wyciągu wodnego (Cernitin T60) z pyłku kwiatowego, a następnie tetrachlorku węgla, powodowało obniżenie wymienionych wskaźników odpowiednio o 34,1, 24,7 i 41,5%. Podobne obniżenie wskaźników biochemicznych obserwowano w przypadku wyciągu lipidowego (Cernitin GBX) z pyłku kwiatowego, odpowiednio o 17,1, 18,5 i 80,3%.
Tabela 1. Wpływ wyciągu wodnego (Cernitin T60) i wyciągu lipidowego (Cernitin GBX) z pyłku kwiatowego podawanego doustnie na wskaźniki biochemiczne wątroby szczurów zatruwanych tetrachlorkiem węgla (wg 2).
| Grupa zwierząt |
Wskaźniki biochemiczne |
| AlAT (U/l) |
AP (U/l) |
B (μmol/l) |
Kontrolna (nieleczona)
CCl4
CCl4 + Cernitin T60
CCl4 + Cernitin GBX | 38
9,900
6,520
8,210 | 100
380
286
310 | 0,03
1,93
1,13
0,38 |
| CCl4 – Tetrachlorek węgla, AlAT – aminotransferaza alaninowa, AP – fosfataza alkaliczna, B – bilirubina |
W tabeli 2 zamieszczone zostały także wskaźniki fizjologiczne i histopatologiczne odnotowane w trakcie powyższych badań. Stwierdzono, że podanie tetrachlorku węgla powoduje wzrost masy wątroby o 1,8 raza, obniżenie poziomu białka o 10,4%, wzrost zawartości triglicerydów o 3,5 raza i infiltracji tłuszczów w komórkach wątrobowych o 8 razy. Z kolei podawanie wyciągu wodnego (Cernitin T60) i lipidowego (Cernitin GBX) z pyłku kwiatowego wyraźnie zmniejszało skutki toksycznego działania tetrachlorku węgla w granicach 4,4-17,5%, przy czym działanie wyciągu lipidowego było silniejsze w porównaniu do wyciągu wodnego z pyłku kwiatowego.
Tabela 2. Wpływ wyciągu wodnego (Cernitin T60) i wyciągu lipidowego (Cernitin GBX) z pyłku kwiatowego podawanego doustnie na wskaźniki fizjologiczne i histopatologiczne wątroby szczurów zatruwanych tetrachlorkiem węgla (wg 3).
| Grupa zwierząt |
Wskaźniki fizjologiczne i histopatologiczne |
| A |
B |
C |
D |
Kontrolna (nieleczona)
CCl4
CCl4 + Cernitin T60
CCl4 + Cernitin GBX | 2,83
5,01
4,50
4,15 | 6,7
6,0
6,3
6,4 | 0,20
0,69
0,66
0,60 | 0,5
4,0
3,8
3,3 |
CCl4 – Tetrachlorek węgla
A – Masa wątroby (g/100 g m.c.), B – ogólna zawartość białka w wątrobie (g/100 g m.c.), C – zawartość triglicerydów (mmol/g homogenatu wątrobowego), D – stopień infiltracji tłuszczów w komórkach wątroby (punkty) |
W innym doświadczeniu Łoniewski i wsp. (1) podawali zapobiegawczo wyciąg wodny (Cernitin T60) i lipidowy (Cernitin GBX) dootrzewnowo szczurom w dawce 200 mg/kg m.c. Następnie po 24 godz. od zwierząt pobierano surowicę krwi do badań. Wyniki zebrane w tabeli 3 wskazują, że tetrachlorek węgla powodował wzrost poziomu wymienionych enzymów wątrobowych, wskazujących na silne uszkodzenie wątroby, odpowiednio o 70,6; 53,4 i 6,9 raza. Podawanie samych wyciągów korzystnie działało na wątrobę, na co wskazują wyniki zawarte w tabeli. Wyciągi te obniżały poziom badanych enzymów wątrobowych w porównaniu do zwierząt nieleczonych w granicach 4,8-50,0%.
Tabela 3. Wpływ wyciągu wodnego (Cernitin T60) i lipidowego (Cernitin GBX) na aktywność enzymów wątrobowych po zatruciu szczurów tetrachlorkiem węgla (wg 1).
| Grupa zwierząt |
Aktywność enzymów wątrobowych |
| AlAT (μg/l) |
AspAT (μg/l) |
γ-GT (μg/l) |
Kontrolna (nieleczona)
CCl4
Cernitin T60
CCl4 + Cernitin T60
Cernitin GBX
CCl4 + Cernitin GBX | 32
2,258
16
1,700
22
56 | 124
6,620
118
5,000
87
252 | 0,40
2,75
0,25
2,00
0,30
0,25 |
CCl4 – Tetrachlorek węgla
AlAT – Aminotransferaza alaninowa, AspAT – aminotransferaza asparaginianowa,
γ-GT – s-glutamylotransferaza |
W przypadku uprzedniego podawania obu wyciągów, zatrucie zwierząt tetrachlorkiem węgla ujawniało wyraźną ochronę wątroby przed działaniem tego związku. W przypadku wyciągu wodnego (Cernitin T60) działanie ochronne było słabsze niż w przypadku wyciągu lipidowego (Cernitin GBX). Wodny wyciąg z pyłku kwiatowego obniżał aktywność aminotransferazy alaninowej o 24,7%, aminotransferazy asparaginianowej o 24,5%, a γ-glutamylotransferazy o 27,3% w porównaniu do tetrachlorku węgla. Natomiast lipidowy wyciąg z pyłku kwiatowego obniżał poziom wymienionych enzymów odpowiednio o 97,5, 96,2 i 89,1% (tab. 3).
Etionina
Etionina (ryc. 1) jest analogiem etylowym aminokwasu metioniny. Powoduje ona m.in. wytwarzanie tłuszczu w tkance wątrobowej, hamuje syntezę białka, a także obniża aktywność fosforylazy wątrobowej i stężenie AMP. Etionina zmniejsza liczbę połączeń SH. W efekcie powstają zmiany procesu oksydoredukcyjnego i zaburzona zostaje aktywność wielu enzymów (4).
W badaniach uczestniczyły 4 grupy szczurów: grupa kontrolna (nieleczona), grupa otrzymująca etioninę (25 mg/100 g m.c.), grupa otrzymująca etioninę, wyciąg wodny z pyłku kwiatowego (Cernitin T60) w dawce 200 mg/kg m.c., a także grupa zwierząt otrzymująca etioninę i wyciąg lipidowy z pyłku kwiatowego (Cernitin GBX) w dawce 200 mg/kg m.c. Zarówno etioninę, jak i wyciągi z pyłku kwiatowego podawano zwierzętom drogą doustną. Doświadczenie prowadzono przez 14 dni. Następnie zwierzęta usypiano i badano histopatologicznie ich wątroby.
Wyniki badań histopatologicznych wykazały, że po podawaniu samej etioniny komórki wątrobowe miały cechy zwyrodnienia, szczególnie w obwodowych częściach zrazików wątrobowych. Obserwowano rozwój nukleolizy i cytolizy hepatocytów, jak również wzrost liczby komórek Browicza-Kupffera oraz rozszerzenie naczyń zatokowych w całym zraziku wątrobowym. Stwierdzono obecność dużej ilości substancji tłuszczowych w postaci małych kropelek międzykomórkowych. U zwierząt otrzymujących etioninę obserwowano także uszkodzenie hepatocytów, charakteryzujące się wakouolizacją oraz lizę licznych hepatocytów (ryc. 2A).
Dla odmiany u szczurów otrzymujących oprócz etioniny wodny wyciąg z pyłku kwiatowego (Cernitin T60) w wątrobie nie obserwowano żadnych zmian morfologicznych, za wyjątkiem sporadycznie namnażających się komórek Browicza-Kupffera (ryc. 2B).
Ryc. 2. Obraz histopatologiczny tkanki wątrobowej szczura po zatruciu etioniną (25 mg/kg m.c.) (A) i po leczeniu wodnym wyciągiem z pyłku kwiatowego (Cernitin T60, 200 mg/kg m.c.) (B).
Podobną sytuację odnotowano w przypadku zwierząt otrzymujących etioninę i wyciąg lipidowy z pyłku kwiatowego. W preparatach histopatologicznych nie stwierdzono żadnych zmian morfologicznych.
Galaktozamina
Galaktozamina (ryc. 1) powoduje stan zapalny wątroby, który w obrazie histopatologicznym przypomina stan kliniczny występujący u chorych na przewlekłe wirusowe zapalenie wątroby (5).
Wójcicki i wsp. (5) w badaniach użyli szczurów, które podzielono na cztery grupy: kontrolną (nieleczoną), zatruwaną galaktozaminą w dawce 400 mg/kg m.c., otrzymujące równocześnie galaktozaminę i wodny wyciąg z pyłku kwiatowego (Cernitin T60) w dawce 50 mg/kg m.c., a także otrzymujące równocześnie galaktozaminę i lipidowy wyciąg z pyłku kwiatowego (Cernitin GBX) w dawce 50 mg/kg m.c. Galaktozaminę i wyciągi z pyłku kwiatowego podawano drogą doustną. Doświadczenie trwało 7 dni.
Wyniki badań biochemicznych zebrano w tabeli 4. Wynika z nich, że po podaniu galaktozaminy poziom aminotransferazy alaninowej i asparaginianowej, fosfatazy alkalicznej i bilirubiny w surowicy krwi wzrósł odpowiednio o 47,6; 17,4; 1,4 i 7,0 razy. Po leczeniu wodnym wyciągiem z pyłku kwiatowego obniżył się w porównaniu do samej galaktozaminy odpowiednio o 17,6; 13,7; 1,7 i 6,0 razy, a w przypadku lipidowego wyciągu z pyłku kwiatowego odpowiednio o 1,6; 2,0; 1,9 i 5,5 raza. Jak widać, leczenie zatrucia wątroby szczurów galaktozaminą za pomocą wodnego wyciągu z pyłku kwiatowego było bardziej efektywne.
Tabela 4. Wpływ wyciągu wodnego (Cernitin T60) i lipidowego (Cernitin GBX) na aktywność enzymów wątrobowych i bilirubiny po zatruciu szczurów galaktozaminą (wg 5).
| Grupa zwierząt |
Wskaźniki biochemiczne |
| AlAT (U/l) |
AspAT (U/l) |
AP (U/l) |
B (μmol/l) |
Kontrola (nieleczona)
Galaktozamina
Galaktozamina + Cernitin T60
Galaktozamina + Cernitin GBX | 53
2,523
143
1,563 | 102
1,772
129
890 | 247
338
201
181 | 3,5
24,6
4,1
4,4 |
| AlAT – Aminotransferaza alaninowa, AspAT – aminotransferaza asparaginianowa, AP – fosfataza alkaliczna, B – bilirubina |
Z badań histopatologicznych wynika, że zatrucie szczurów galaktozaminą spowodowało rozległe zmiany morfologiczne w wątrobie, przypominające wirusowe zapalenie wątroby (ryc. 3A). Obserwowano liczne, duże nacieczenia hepatocytów, lizę komórek miąższowych oraz zwyrodnienie wodniczek. Natomiast ochronne działanie wodnego wyciągu z pyłku kwiatowego było ewidentne (ryc. 3B). W tkance wątrobowej zwierząt otrzymujących galaktozaminę i wymieniony wyciąg nie stwierdzono żadnych zmian zwyrodnieniowych ani martwiczych. W przypadku wyciągu lipidowego z pyłku kwiatowego odnotowano niecałkowitą ochronę tkanki wątrobowej. Dokładne dane przedstawia tabela 5.
Ryc. 3. Obraz histopatologiczny tkanki wątrobowej szczura po zatruciu galaktozaminą (400 mg/kg m.c.) (A) i po leczeniu wodnym wyciągiem z pyłku kwiatowego (Cernitin T60, 50 mg/kg m.c.) (B).
Tabela 5. Uszkodzenia wątroby szczura po podaniu galaktozaminy oraz wyciągu wodnego (Cernitin T60) i lipidowego (Cernitin GBX) w postaci wartości punktowych (wg 5).
| Uszkodzenia wątroby |
Grupy zwierząt |
| A |
B |
C |
D |
Nacieczenia komórkowe
Nacieczenia okolicy żyły wrotnej
Nacieczenia skrajnych fragmentów zrazika wątrobowego
Przekrwienie
Rozszerzenie naczyń zatokowych
Wzrost liczby komórek Browicza-Kupffera
Martwica ogniskowa
Martwica obwodowa
Martwica pośrednia
Zwyrodnieniowe kropelki tłuszczu o niewielkich rozmiarach
Nacieczenie zwyrodnieniowe obwodowych części zrazika wątrobowego
Zwłóknienie | 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 | 3
3
3
3
3
2
1
3
2
3
3
2 | 0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0 | 2
2
0
2
2
2
0
1
1
3
2
0 |
| Łącznie | 0 |
31 |
4 |
17 |
| A – kontrola (nieleczona), B – galaktozamina (400 mg/kg m.c.), C – wyciąg wodny z pyłku kwiatowego (50 mg/kg m.c.), D – wyciąg lipidowy z pyłku kwiatowego (50 mg/kg m.c.) |
Alkohol allilowy
Alkohol allilowy (ryc. 1) powoduje nekrozę tkanki wątrobowej zlokalizowanej wokół żyły wrotnej, która powstaje na skutek śródbłonkowego uszkodzenia naczyń włosowatych. Dochodzi do tego w wyniku alkilacji makrocząsteczek komórkowych oraz hamowania syntezy białka. Toksyczność alkoholu allilowego jest prawdopodobnie także wynikiem reakcji jego podwójnego wiązania z grupami SH określonych enzymów wątrobowych, co powoduje ich inaktywację i prowadzi do uszkodzenia i martwicy tkanki wątrobowej (6).
Wójcicki i wsp. (6) w badaniach uwzględnili trzy grupy szczurów doświadczalnych: kontrolne (nieleczone), zatruwane alkoholem allilowym (0,4 g/100 g m.c.) oraz leczone po zatruciu alkoholem allilowym przez 2 dni mieszaniną wyciągu wodnego (Cernitin T60, 50 mg/kg m.c.) i wyciągu lipidowego (Cernitin GBX, 50 mg/kg m.c.). Alkohol allilowy i mieszaninę wyciągów podawano drogą doustną.
Wyniki badań umieszczone w tabeli 6 wskazują, że po podaniu alkoholu allilowego aktywność enzymów wątrobowych w surowicy krwi szczurów wzrosła w przypadku aminotransferazy alaninowej o 21,8 raza, aminotransferazy asparaginianowej o 12,9 raza i w przypadku fosfatazy alkalicznej o 2,8 raza. Leczenie mieszaniną wyciągów z pyłku kwiatowego spowodowało obniżenie aktywności tych enzymów odpowiednio o 11,4, 4,0 i 2,9 raza w porównaniu do stanu zatrucia.
Tabela 6. Wpływ mieszaniny wyciągu wodnego (Cernitin T60) w ilości 50 mg/kg m.c. i lipidowego (Cernitin GBX) w ilości 50 mg/kg m.c. na aktywność enzymów wątrobowych po zatruciu szczurów alkoholem allilowym (wg 6).
| Grupa zwierząt |
Enzymy wątrobowe |
| AlAT |
AspAT |
AP |
Kontrola (nieleczona)
Alkohol allilowy
Alkohol allilowy + mieszanina wyciągu wodnego i lipidowego z pyłku kwiatowego | 35
763
67 | 62
799
202 | 149
418
144 |
| AlAT – Aminotransferaza alaninowa, AspAT – aminotransferaza asparaginianowa, AP – fosfataza alkaliczna |
Z badań histopatologicznych wynika, że po zatruciu alkoholem allilowym w hepatocytach pojawiło się wiele kropelek tłuszczu lub były one całkowicie wypełnione tłuszczem (ryc. 4A). Pojedyncze zwyrodniałe hepatocyty także były widoczne. W przeciwieństwie do tego, w wątrobie szczurów poddanych leczeniu mieszaniną wyciągów z pyłku kwiatowego nie zaobserwowano żadnych symptomów martwicy lub zwyrodniałych tłuszczowo hepatocytów (ryc. 4B). W niektórych przypadkach widoczne były odnowione komórki Browicza-Kupffera.
Ryc. 4. Obraz histopatologiczny tkanki wątrobowej szczura po zatruciu alkoholem allilowym (0,4 g/100 g m.c.) (A) oraz po leczeniu mieszaniną wodnego wyciągu (Cernitin T60, 50 mg/kg m.c.) i lipidowego (Cernitin GBX, 50 mg/kg m.c.) z pyłku kwiatowego (wg 6).
Podsumowanie badań
Z przedstawionych powyżej badań wynika, że wyciągi z pyłku kwiatowego odznaczają się wysokim stopniem odnowy tkanki wątrobowej, zatruwanej substancjami o bardzo silnym działaniu uszkadzającym wszelkie możliwe struktury tego narządu. Co więcej, działanie to nie ograniczało się wyłącznie do leczenia uszkodzonej tkanki wątrobowej. Wyciągi z pyłku kwiatowego miały także zdolność ochraniania wątroby przed szkodliwym działaniem trucizn wątrobowych, to znaczy wykazywały bardzo skuteczne działanie zapobiegające zatruciom.
Piśmiennictwo
1. Loniewski I, Pawlik A, Musial HD. Der Einfluss von Pollenextrakten auf die von Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) experimental hervorgerufenen Veränderungen in der Rattenleber Arzneischr F Naturheilver 2001; 42:594-601. 2. Budavari S. (red.): The Merck index. Eleventh. Ed. Merck and Co, Inc, Rahway (USA), 1989. 3. Wójcicki J, Samochowiec L. Effect of Cernitins on the hepatotoxicity of carbon tetrachloride in rats. Herba Pol 1984; 30:207-12. 4. Wójcicki J, Hinek A, Samochowiec L. Inhibition of ethionine-induced rat liver injury by Cernitins. Herba Pol 1984; 30:213-6. 5. Wójcicki J, Samochowiec L, Hinek A. The effect of Cernitins on galactosamine-induced hepatic injury in rat. Arch Immunol Ther Exper 1985; 33:361-70. 6. Wójcicki J, Hinek A, Samochowiec L. The protective effect of pollen extracts against allyl alcohol damage of the liver. Arch Immunol Ther Exper 1985; 33:841-9.
otrzymano/received: 2011-07-10
zaakceptowano/accepted: 2011-08-01
Adres/address:
*prof. dr hab. Bogdan Kędzia
Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich Zakład Farmakologii i Biologii Doświadczalnej
ul. Libelta 27, 61-707 Poznań
tel.: (61) 665-95-50, fax: 665-95-51
e-mail: bogdan.kedzia@iwnirz.pl
