Rozmawiamy z dr. hab. Tomaszem Kowalczykiem z Katedry Biotechnologii Molekularnej i Genetyki Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŁ, który jest badaczem m.in. prozdrowotnych i terapeutycznych właściwości roślin oraz współautorem publikacji na temat prozdrowotnego potencjału kakaowca.
Chyba każdy, słysząc słowo „czekolada”, ma pozytywne skojarzenia. Państwa artykuł pokazuje potencjalne właściwości terapeutyczne kakao. Co takiego znajduje się w tym owocu?
Czekolada jest związana z człowiekiem od tysięcy lat. Pierwsze wzmianki o produktach kakaowca pochodzą z okresu około 1000 lat przed naszą erą. Wraz z rozwojem metod badawczych zaczęła być, i wciąż jest badana, również pod kątem właściwości prozdrowotnych. Gorzka czekolada posiada wiele związków bioaktywnych, takich jak: polifenole, antocyjany czy alkaloidy, które mogą mieć potencjalne działanie prozdrowotne. Jest też bogata w witaminy, głównie z grupy B, oraz wiele pierwiastków takich jak żelazo, magnez, czy miedź. Czekolada jest nazywana żywnością funkcjonalną. Oczywiście musi to być odpowiednia czekolada o zawartości miazgi kakaowej około 70% i więcej. Przykładowo, wspomniane polifenole są związkami, które zwalczają wolne rodniki, chroniąc nasze komórki. Może się to przełożyć na zmniejszenie stresu oksydacyjnego, czyli stanu, kiedy w organizmie krąży znaczna ilość niebezpiecznych rodników, negatywnie wpływających na funkcje i żywotność komórek, a w konsekwencji eliminację wielu chorób związanych z nowoczesnym stylem życia.
Jaki jest mechanizm działania substancji pochodzących z kakaowca na nowotwory i stany zapalne?
Przede wszystkim związki biologicznie czynne mogą wpływać antyproliferacyjnie, czyli hamować podziały komórkowe. To jest bardzo ważne w chorobach nowotworowych. Mogą działać proapoptotycznie. Apoptoza to programowana śmierć komórki. W komórce, która nie jest już w stanie dobrze funkcjonować uruchamiane są mechanizmy mające na celu jej eliminację, by nie doszło np. do rozwoju choroby nowotworowej. Czasami te mechanizmy nie działają skutecznie i choroby się rozwijają. Jednak im więcej zainwestujemy w ochronę naszego organizmu i będziemy dostarczać np. z dietą, związków, które będą działały ochronnie to ryzyko, że nowotwór czy inna choroba się rozwinie będzie znacznie niższe. Jest udowodnione naukowo, że m.in. katechiny zawarte w ziarnie kakaowca działają przeciwzapalnie poprzez hamowanie prozapalnej interleukiny 2, jednocześnie zwiększając syntezę interleukin przeciwzapalnych.
Czy spożywanie czekolady może mieć pozytywny wpływ na zdrowie?
Jest wiele badań, które pokazują, że regularne spożywanie odpowiedniej ilości gorzkiej czekolady może polepszać wydolność fizyczną i funkcje poznawcze (szczególnie u osób starszych), czy obniżać ciśnienie krwi. Substancje pochodzące z kakaowca mogą być pomocne w walce z cukrzycą albo wysokim poziomem cholesterolu. Podsumowując, codzienne jedzenie umiarkowanej ilości gorzkiej czekolady może bardzo pozytywnie wpłynąć na nasze zdrowie i profilaktykę chorób związanych ze stylem życia.
Jaką czekoladę wybrać, by miała ona korzystny wpływ na zdrowie?
Warto zwrócić uwagę na zawartość miazgi kakaowej – powinna wynosić minimum 60-70%. Zjedzenie około 20 g takiej czekolady dziennie może przyczynić się do wprowadzenia do organizmu związków biologicznie czynnych, które mogą bardzo korzystnie wpływać na zdrowie.
Czy możliwe jest wzmacnianie prozdrowotnych właściwości związków roślinnych?
Bardzo często działania naukowe koncentrują się na wzmacnianiu potencjału prozdrowotnego. Jednym z przykładów jest zastosowanie np. nanotechnologii. Nanocząsteczki, w których zamykane są związki biologicznie czynne mogą przenikać albo akumulować się w pewnym miejscu i tam je dostarczać, jak również przedłużać ich stabilność, czy uwalnianie w organizmie. Możemy też stworzyć mikronośniki, które pozwalają na preferencyjne akumulowanie terapeutycznych związków w zmienionej chorobowo tkance. Ogromnym problemem np. przy tradycyjnej chemioterapii jest to, że oddziałuje ona negatywnie na cały organizm – działa hepatotoksycznie, czy kardiotoksycznie. Dlatego pracuje się nad technologią selektywnego rozpoznawania chorobowo zmienionych komórek, by tam kierować lek. W opracowaniu takich terapii mogą pomagać związki pochodzenia naturalnego. W najnowocześniejszych rozwiązaniach nie sposób również nie wspomnieć o inżynierii genetycznej dającej dziś ogromne możliwości w biotechnologii roślin.
Od dłuższego czasu prowadzi pan badania z wykorzystaniem roślin – proszę o nich opowiedzieć?
Bardzo lubię rośliny, wiele lat się nimi zajmuję i widzę, że to jest nadal nieodkryta skarbnica wielu nowych związków biologicznie czynnych. Obecnie dostępne są technologie, które pozwalają łączyć medycynę naturalną z najnowocześniejszymi osiągnięciami naukowymi. Połączenie tej wiedzy i nowych technologii może dać wiele dobrego. Ostatnimi czasy swoją uwagę skupiłem na roślinie o nazwie strączyniec tępolistny (Senna obtusifolia). Badając ją skupiłem się głównie na kwasie betulinowym. Wykazaliśmy zdolność ekstraktu z tej rośliny do walki z chorobami nowotworowymi, właściwości przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe. Przy czym nie zajmowałem się całą rośliną, lecz tzw. korzeniami włośnikowatymi. Korzenie te są wynikiem infekcji bakteryjnej na roślinie. W warunkach in vitro już od wielu lat naukowcy stosują tę bakterię, która ma naturalną zdolność do przenoszenia swojego materiału genetycznego do genomu rośliny, więc jest dobrym narzędziem stosowanym w transgenezie roślin. Zakażenie tej rośliny w warunkach laboratoryjnych było punktem wyjścia do tego, by spróbować modulować szlaki biosyntezy kwasu betulinowego, czyli przenosić dodatkowy gen, aby wzmocnić tę biosyntezę. Naturalnie jest ona realizowana na jakimś podstawowym poziomie, a my chcemy, by kultury roślinne w warunkach in vitro produkowały 20, 50 czy nawet 100 razy więcej bardzo cennego metabolitu. Naszym celem jest opracowanie wysokoproduktywnych kultur tkankowych. Zaprojektowałem i wykonałem nawet specjalny bioreaktor, w którym korzenie włośnikowate co jakiś czas są zraszane i mają zoptymalizowane warunki wzrostu.
Korzenie włośnikowate w bioreaktorze
Skąd u Pana zainteresowanie roślinami i ich właściwościami leczniczymi?
Z roślinami pracuję na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska już ok. 15 lat. Ich potencjał, jako źródła cennych związków biologicznie czynnych jest ogromny, ponieważ rośliny w środowisku naturalnym muszą się chronić przed wieloma niekorzystnymi czynnikami takimi jak patogeny grzybowe, bakteryjne, czy zmiany środowiskowe np. wysoka/niska temperatura, zasolenie, światło UV itd. Rośliny wytwarzają wiele związków, które do ich metabolizmu podstawowego nie są niezbędne. To są tak zwane metabolity wtórne, które są po to, by je chronić. To one są syntetyzowane w tych roślinach, a my właśnie z tego czerpiemy. Myślę, że jeszcze wiele pokoleń po mnie będzie pracowało nad tymi zagadnieniami i nie zostaną one wyczerpane.
Siewka kalafiora w warunkach in vitro
Zachęcamy do przeczytania publikacji: Exploring the Therapeutic Potential of Theobroma cacao L.: Insights from In Vitro, In Vivo, and Nanoparticle Studies on Anti-Inflammatory and Anticancer Effects
Dr hab. Tomasz Kowalczyk – pracownik badawczo-dydaktyczny w Katedrze Biotechnologii Molekularnej i Genetyki Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego. Prowadzi badania naukowe z zakresu szeroko pojętej biotechnologii roślin i mikroorganizmów. Jego główne zainteresowania naukowe to ekspresja rekombinowanych białek w systemach roślinnych i bakteryjnych, inżynieria metaboliczna oraz badanie właściwości roślinnych związków biologicznie czynnych.
Materiał: Kamila Knol-Michałowska, Centrum Promocji Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŁ
Zdjęcia: dr hab. Tomasz Kowalczyk, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska UŁ