Pani Doktor, projektowanie leków przeznaczonych do stosowania w leczeniu niezwykle różnorodnych wirusowych infekcji górnych dróg oddechowych to temat badań prowadzonych od kilkudziesięciu lat – dlaczego tak trudno jest opracować skuteczne metody leczenia?
Wirusowe zakażenia układu oddechowego są powodowane przez wirusy reprezentujące ponad 200 różnych szczepów. Obejmują one m.in. wiele szczepów rinowirusów, adenowirusów, koronawirusów i wirusów grypy. Objawy i patomechanizm infekcji mogą się różnić, ze względu na różnorodność powodujących je wirusów. Dlatego bardzo trudno jest opracować sposoby ich leczenia lub profilaktyki. W związku z tym leczenie koncentruje się zazwyczaj na objawach. Nasza wiedza w tej dziedzinie stale się rozwija, co unaoczniła ostatnio pandemia spowodowana koronawirusem.
Pani badania naukowe są poświęcone przede wszystkim kanałom jonowym – czym dokładnie są te struktury i dlaczego są tak ważne w przypadku ZGDO?
Prowadzone przeze mnie badania naukowe dotyczą przede wszystkim kaszlu i chorób układu oddechowego. Szczególnie interesuje mnie rola, jaką odgrywają niektóre kanały jonowe w wywoływaniu kaszlu i zapalenia dróg oddechowych. Kanały jonowe receptorów przejściowego potencjału TRPA1, TRPV1, TRPV4 i TRPM8 można znaleźć w wielu komórkach całego układu oddechowego. Wykazano, że biorą udział w rozwoju stanów zapalnych dróg oddechowych, a także w powstawaniu kaszlu. Dlatego są czasami nazywane „receptorami kaszlu”. Ze względu na te funkcje kanały jonowe TRP są dobrymi kandydatami do leczenia zakażeń górnych dróg oddechowych i ich objawów.
Czy to oznacza, że te receptory „KASZLU” są kluczowymi czynnikami determinującymi objawy związane z zakażeniem?
Dane naukowe sugerują, że kanały te pełnią szeroki zakres funkcji w całym organizmie, więc oprócz ich roli w rozwoju kaszlu i stanów zapalnych są również celem badań nad bólem, co czyni je dobrymi kandydatami do pomocniczego leczenia objawów zakażeń górnych dróg oddechowych. W badaniach naukowych wykazano, że modulacja tych kanałów może być przydatna w leczeniu kaszlu, niedrożności nosa i bólu – np. w zapaleniu gardła. Wiemy, że receptory te odgrywają rolę w odbiorze wrażeń czuciowych z dróg oddechowych i reagują na zmiany temperatury, pH i osmolarności, obecność czynników drażniących i rozciąganie mechaniczne. Co ciekawe, modulatorami chemicznymi tych kanałów są m.in. cząsteczki pochodzenia roślinnego, takie jak mentol, tymol, kamfora i substancje uzyskiwane z eukaliptusa.
Rośliny? Jak możemy sobie wyobrazić wpływ roślin na te receptory?
Te kanały jonowe są odpowiedzialne za wykrywanie szerokiej gamy bodźców. Do tych bodźców należą cząsteczki pochodzenia roślinnego, w tym niektóre z tych, które stosuje się od wielu lat w leczeniu różnego rodzaju dolegliwości i objawów, takich jak występujące podczas kaszlu i przeziębień. Substancje te, m.in. mentol, kamfora i eukaliptus, są modulatorami niektórych „receptorów kaszlu”. Obecnie wiemy, że interakcje z tymi kanałami jonowymi TRP mogą mieć korzystny wpływ na leczenie objawów przeziębienia.
Co to Pani zdaniem oznacza dla leczenia zakażeń górnych dróg oddechowych?
Substancje pochodzenia roślinnego były wykorzystywane ze względu na swoje właściwości lecznicze na przestrzeni dziejów. W niektórych przypadkach nie wyjaśniono jednoznacznie mechanizmu działania tych tradycyjnych leków ziołowych. Jednak dzięki nowoczesnym technologiom i najnowszym osiągnięciom w dziedzinie farmakologii poszerzamy naszą wiedzę. W przypadku dostępnych bez recepty środków na kaszel i przeziębienie substancje pochodzenia roślinnego mentol, kamfora i eukaliptus wykazują właściwości, które łącznie mogą wyjaśniać, w jaki sposób substancje te pomagają złagodzić różne objawy zakażeń górnych dróg oddechowych. Nadal istnieją luki w naszej wiedzy na temat ich farmakologii – jednak substancje te wydają się wywierać działanie wielokierunkowe i potencjalnie oddziaływać na wiele objawów typowych dla przeziębienia.
* Stinson RJ, Morice AH, Sadofsky LR. (2023) Modulation of transient receptor potential (TRP) channels by plant derived substances used in over-the-counter cough and cold remedies. Respiratory Research 24:45
Streszczenie badania
Potencjał substancji pochodzenia roślinnego w leczeniu kaszlu i przeziębień – czy mogą mieć istotne znaczenie?
Publikacja oryginalna
Stinson RJ, Morice AH, Sadofsky LR. Modulacja kanałów receptorów przejściowego potencjału (TRP) przez substancje pochodzenia roślinnego stosowane w lekach na kaszel i przeziębienie dostępnych bez recepty. Respir Res. 2023 Feb 8;24(1):45.
Zakażenia górnych dróg oddechowych (ZGDO) są dość złożonymi chorobami wirusowymi rozwijającymi się u osób ze wszystkich grup wiekowych, powodując znaczne obciążenie ekonomiczne i społeczne. Charakteryzują się różnymi objawami ze względu na szereg potencjalnych drobnoustrojów, które je wywołują. Należą do nich m.in. ludzki rinowirus (hRV), adenowirusy, syncytialny wirus oddechowy (RSV), koronawirus i wirus grypy. Przykładowe objawy to kaszel i niedrożność nosa. Chociaż większość ZGDO ma charakter łagodny i samoograniczający się, nie ma jednego skutecznego sposobu leczenia tych uciążliwych dolegliwości. Leki dostępne bez recepty (OTC), w tym leki tradycyjne i zawierające substancje pochodzenia roślinnego, mogą pomóc w złagodzeniu objawów, w tym stanu zapalnego, bólu, gorączki i kaszlu.
Receptory „kaszlu” TRP jako kluczowe struktury
Kanały kationowe receptorów przejściowego potencjału (TRP) ulegają ekspresji w całym układzie oddechowym i zidentyfikowano je jako odgrywające ważną rolę w rozwoju ZGDO. Kanały TRP to rodzina 28 białek transbłonowych podzielonych na sześć podrodzin. Stwierdzono, że reagują na zmiany temperatury, czynniki drażniące, rozciąganie mechaniczne, pH i osmolarność. Co ważne, podczas kaszlu i w warunkach nadwrażliwości dróg oddechowych kanały TRP w drogach oddechowych ulegają regulacji w górę – dotyczy to zwłaszcza kanałów TRPV1, TRPV4, TRPM8 i TRPA1 uznanych za tak zwane „receptory kaszlu” (rycina 1).
Mentol, kamfora i olejek eukaliptusowy jako „multimodulatory” TRP
Mentol, kamfora i olejek eukaliptusowy są głównymi składnikami wielu leków pochodzenia roślinnego stosowanych w leczeniu kaszlu i przeziębienia. Stosuje się je od wielu lat. Jednak dopiero od niedawna prowadzi się badania naukowe nad ich molekularnym mechanizmem działania i aktywnością farmakologiczną.
- Mentol jest cyklicznym alkoholem terpenowym pochodzącym z roślin z gatunku Mentha, takich jak naturalna mięta pieprzowa. Ponadto może być syntetyzowany z innych olejków eterycznych. Mentol jest agonistą TRPM8, który wywiera działanie chłodzące w wyniku inhalacji lub zastosowania miejscowego. Kanały TRPM8, które są aktywowane w neuronach, odpowiadają za efekt chłodzenia, który prowadzi do wrażenia lepszego przepływu powietrza i odczuwalnego zmniejszenia zatkania nosa. Ponadto efekt chłodzenia wywiera działanie przeciwkaszlowe, hamując odruchy kaszlowe i podrażnienie. Zasadniczo niskie dawki dają efekt chłodzenia, a wysokie dawki prowadzą do uczucia pieczenia, któremu sprzyja działanie na kanały TRPV3. W większych dawkach mentol wywiera również działanie przeciwbólowe poprzez hamowanie kanałów TRPA1.
- Kamforę uzyskuje się z drewna cynamonowca kamforowego i innych drzew z rodziny wawrzynowatych. W wyniku destylacji i oczyszczenia tego drewna pochodzącego z Azji Wschodniej powstaje olejek eteryczny o specyficznym aromacie i smaku, który jest od wieków używany w tradycyjnym lecznictwie. Stwierdzono, że wywiera działanie agonistyczne lub antagonistyczne na trzy różne kanały: TPRA1, TRPM8 i TRPV1. Jego wpływ na kanał TRPA1 jest bimodalny, jednak zależność odpowiedzi od dawki wskazuje na to, że efekt antagonistyczny maskuje działania agonistyczne. Kamfora aktywuje kanał TRPM8 w temperaturach w fizjologicznym zakresie kanału aktywowanego niską temperaturą i w stężeniach zbliżonych do mentolu. Aktywuje także kanał TRPV1, ale mechanizm jej wiązania się z tymi kanałami i ich aktywacji nie jest jeszcze w pełni poznany.
- Olejek eukaliptusowy pochodzący z liści drzew z gatunku eukaliptusa pochodzących z Australii aktywuje kanał TRPM8, ale w mniejszym stopniu niż mentol. Olejek eukaliptusowy jest antagonistą kanału TRPA1, ale nie ma żadnego wpływu na TRPV1. Jego działanie, które jest związane z obecnością 1,8-cyneolu, może się przyczyniać do efektów przeciwbólowych i przeciwzapalnych. Sposób, w jaki olejek eukaliptusowy wpływa na układ oddechowy w skali molekularnej, nie został dobrze poznany, jednak wdychanie zawierających go par powoduje wrażenie czystszego nosa w warunkach jego zatkania.
Potencjał terapeutyczny
Chociaż nie określono dokładnie mechanizmu działania wielu leków ziołowych, poszczególne substancje pochodzenia roślinnego wykazują wiele właściwości (tabela 1), które łącznie mogą wyjaśniać, w jaki sposób substancje te pomagają złagodzić różne objawy.
- Działanie przeciwkaszlowe bada się głównie z użyciem mentolu. Wykazano, że inhalacja mentolu i zawierających go kropli przeciwkaszlowych prowadzi do zmniejszenia częstości napadów kaszlu; podawanie donosowe łagodzi podrażnienie dróg oddechowych i hamuje kaszel. Także kamfora okazała się wywierać działanie przeciwkaszlowe, co udowodniono w badaniach farmakologicznych i podczas jej tradycyjnego stosowania. Działanie przeciwkaszlowe olejku eukaliptusowego nie jest tak dobrze poznane. Bada się go zazwyczaj w połączeniu z innymi naturalnymi środkami leczniczymi, takimi jak mentol lub miód.
- Działanie udrożniające nos, które wywiera mentol, wynika z uczucia schłodzenia błony śluzowej nosa, co powoduje subiektywne złagodzenie objawów. Podobne działanie wykazują mieszaniny innych substancji aromatycznych z kamforą. Poza tym podawanie donosowe np. olejku eukaliptusowego i mentolu zwiększa częstotliwość ruchu rzęsek, poprawiając tym samym oczyszczanie nosa.
- Działanie uspokajające mentolu, kamfory i olejku eukaliptusowego stosowanych w połączeniu pomaga w nocnym odpoczynku, przy czym wykazano, że zarówno mentol, jak i kamfora zmniejszają spontaniczną aktywność motoryczną. Uważa się, że mechanizm działania polega na interakcji z nerwami węchowymi, w wyniku której dochodzi do wpływu na neuroprzekaźniki GABAA.
- Działanie przeciwbólowe mentolu jest szeroko wykorzystywane w leczeniu bólów mięśniowych, ponieważ substancja ta zmniejsza odczuwanie bólu skórnego i zmienia przepływ krwi. Ponadto stosowanie aerozolu do gardła zawierającego mentol i eukaliptus łagodziło ból gardła – objaw często występujący podczas ZGDO.
Podsumowanie i wnioski
Właściwości lecznicze substancji pochodzenia roślinnego mają długą i zróżnicowaną historię. Substancje te wykorzystuje się nie tylko w tradycyjnych środkach przeciwko różnego rodzaju dolegliwościom, ale także w wielu powszechnie dostępnych lekach sprzedawanych bez recepty, przede wszystkim w leczeniu objawów przeziębienia i grypy. Poszczególne substancje, takie jak np. mentol, kamfora i eukaliptus, wywierają działanie przeciwkaszlowe, udrożniające nos, przeciwbólowe i uspokajające, wpływają na aktywność kanałów TRP i korzystnie wpływają na leczenie objawów przeziębienia.
Chociaż niektóre szczegóły molekularnego mechanizmu działania nadal nie zostały wyjaśnione, jasne jest, że te substancje pochodzenia roślinnego są „multimodulatorami receptorów TRP” i mogą potencjalnie zwalczać wiele objawów występujących podczas zakażeń górnych dróg oddechowych.
