Včelí med v procese hojenia rán

Overview

Včelí med je prírodný produkt s antibakteriálnymi a imunomodulačnými vlastnosťami, ktorý napĺňa predstavu ideálnej pomôcky urýchľujúcej proces hojenia chronických rán. Hlavnou výhodou medu je jeho multifaktoriálne antibakteriálne pôsobenie a skutočnosť, že baktérie nie sú schopné získať rezistenciu na med. Med a jeho jednotlivé zložky sú schopné jednak stimulovať alebo inhibovať produkciu cytokínov (TNF-α, IL-1β a IL-6) z monocytov a makrofágov v závislosti od podmienok prostredia a tiež urýchliť proces re-epitelizácie stimuláciou proliferácie a migrácie kožných buniek (keratinocyty a fibroblasty).

Detailná charakterizácia biologických účinkov medu umožní jeho širšie uplatnenie na klinických pracoviskách a väčší záujem odbornej zdravotníckej komunity o liečenie rán prírodnými produktmi.

Klíčová slova:
med, hojenie rán, imumodulácia, antibakteriálny účinok

Úvod

Liečenie ťažko hojacich sa infekčných rán predstavuje v súčasnej dobe závažný celosvetový problém. Odhaduje sa, že približne 1–1,5 % populácie bude mať v blízkej budúcnosti problémy s infekčnými nehojacimi sa ranami s čím priamo súvisí aj zvyšovanie finančných nákladov na ich liečbu. Priemerná cena v Európe pri liečení vredov predkolenia je stanovená na 6 650 € a pri liečení tzv. „diabetickej nohy“ je 10 000 € na jedného pacienta. V súčasnosti neexistujú všeobecné záväzné postupy pri liečení nehojacich sa rán (Gottrup et al. 2010) a boli navrhnuté len odporúčania s cieľom skvalitnenia liečebného procesu. Vzhľadom na nepriaznivý predpoklad o narastajúcom trende výskytu chronických rán sa javí dôležité hľadať a zavádzať do praxe nové liečebné produkty a postupy, ktoré by boli spojené s efektívnejšou a ekonomicky výhodnejšou liečbou. Kvalitu života pacientov s chronickými ranami a popáleninami ovplyvňuje okrem celkovej liečby aj konkrétna forma lokálnej terapie. Tá závisí od možností a skúseností lekára. Dôraz sa kladie na antibakteriálnu liečbu v kombinácii s prípravkami, ktoré spĺňajú atribúty vlhkého hojenia rán.

V súčasnosti sa nachádza na slovenskom trhu početné množstvo produktov určených na hojenie akútnych, chronických rán a popálenín, ktoré pomáhajú chrániť ranu od ďalšieho poranenia a baktérií, a poskytujú ideálny stupeň vlhkosti v rane. Čoraz častejšie sa však do pozornosti dostávajú biomedicínske stratégie, ktorých cieľom je popri antibiotickej liečbe využiť prírodnú alternatívu účinnú v bežných aj komplikovaných prípadoch spojených s rezistenciou. Medzi takéto alternatívy patrí využívanie medicínskeho medu.

Za posledné roky bolo vykonaných niekoľko kontrolovaných klinických štúdií s využitím včelieho medu (Gethin et Cowman 2008; Robson et al. 2009, 2012). Hlavným výsledkom týchto klinických skúšok je skrátenie doby hospitalizácie u pacientov ošetrovaných medom čo priamo súvisí s finančnými nákladmi na hospita­lizáciu a ošetrovanie.

Včelí med patrí medzi najviac preskúmané a zároveň vedeckými pracovníkmi najviac odporúčané prírodné produkty a svojimi unikátnymi vlastnosťami, ľahkou dostupnosťou nabáda vedeckých ako aj klinických pracovníkov k neustálemu výskumu a klinickej aplikácii.

V predkladanej práci sa venujeme biologickým účinkom včelieho medu a ich uplatnení v procese hojenia chronických rán.

Antibakteriálne účinky včelieho medu

Podstata účinku včelieho medu je odlišná od účinku antibiotík, ktoré atakujú bakteriálnu stenu alebo inhibujú vnútrobunkový metabolizmus. Prvým predpokladom a vysvetlením antibakteriálnych vlastností medu je vysoký obsah cukru. Med je teda vysoko hygroskopický, t.j. pohlcuje vlhkosť z okolitého prostredia a tým dehydratuje baktérie, naviac vysoký obsah cukornej zložky medu zabraňuje rastu mikroorganizmov. Dôležité zastúpenie v mede majú proteíny a peptidy, konkrétne enzým glukózooxidáza, ktorý katalyzuje produkciu kyseliny glukónovej a malého množstva antibakteriálneho peroxidu vodíka, a antibakteriálny peptid defenzín 1, identifikovaný a charakterizovaný len nedávno (Kwakman et al. 2010). Defenzín 1 je prirodzenou súčasťou všetkých prírodných medov a jeho koncentrácia v jednotlivých medoch je rozdielna (Majtan et al. 2012). Tento včelí peptid bol prvý krát identifikovaný vo včelej materskej kašičke (Fujiwara et al. 1990) a jeho antibakteriálna účinnosť je namierená najmä voči gram-pozitívnym baktériám ako sú Paenibacillus larvae, baktéria zodpovedná za mor včelieho plodu.

Koncentrácia hydroxidu vodíka v mede nie je cytotoxická a pravdepodobne sa uplatňuje ako posol pri podpore procesu hojenia a môže stimulovať fibroblasty a epiteliálne bunky (Lusby et al. 2005). Množstvo peroxidu vodíka v značnej miere závisí od glukózooxidázy, ktorej koncentrácia v mede je pravdepodobne geneticky determinovaná, tak ako aj koncentrácia ostatných včelích proteínov.

Med z kríka manuka (Leptospermum scoparium), ktorý rastie na Novom Zélande a v Austrálii, sa dostal do pozornosti vedcov na celom svete svojou výraznou antibakteriálnou aktivitou a tvorí základ tzv. medicínskeho medu, ktorý sa priamo využíva na terapeutické účely. Zistilo sa, že dlho očakávanou antibakteriálnou molekulou v manukovom mede je látka metylglyoxál (Mavric et al. 2008). Zastúpenie metylglyoxálu v manuka medoch bolo výrazne vyššie v porovnaní s medmi z iných rastlinných druhov. Na druhej strane nie všetky manukové medy sú vhodné na medicínske použitie. Bolo dokázané, že metylglyoxál je schopný inhibovať rast baktérií Staphylococcus aureus a Escherichia coli už pri koncentrácii 1,1 mM. Manuka med sa ukázal vysoko efektívny voči rôznym patogénom, zahrňujúc MRSA, vankomycín-rezistentné enterokoki a Campylobacter spp. (Cooper et al. 2002; Lin et al. 2009). Na druhej strane, med sa ukázal neúčinný voči Candida albicans a Serratia marcescens (Lusby et al. 2005).

Nespornou výhodou medu je skutočnosť, že patogénne baktérie sa nemôžu stať rezistentné na med, resp. jeho bioaktívne zložky, čo robí med atraktívnym pre vedecký výskum v spojitosti s rastúcou rezistenciou baktérií na antibiotiká.

Imunomodulačné účinky včelieho medu

Okrem antibakteriálneho účinku, ktorý je nevyhnutný pri liečbe chronických infekčných rán, sa med vyznačuje aj protizápalovými, antioxidačnými, imunomodulačnými účinky. Aj keď mechanizmus, ktorým med urýchľuje proces hojenia nie je doposiaľ úplne objasnený, existuje niekoľko štúdií, ktoré prinášajú možné vysvetlenia na medom-indukovaný proces hojenia. Prvou opísanou možnosťou, ako med môže urýchľovať proces hojenia, je stimulácia zápalových procesov v leukocytoch (neutrofily, monocyty a makrofágy) (Tonks et al. 2003). Zápal predstavuje prvú fázu v procese normálneho hojenia rán, kde neutrofily prenikajú do poškodeného tkaniva a kombináciou fagocytózy a proteolytického účinku odstraňujú odumreté bunky, baktérie a cudzorodý materiál. Neskôr ich funkciu nahradia makrofágy, ktoré produkujú množstvo špecifických mediátorov ako reaktívne oxidačné druhy, cytokíny a rastové faktory, podieľajúce sa pri kontrole angiogenézy a proliferácie fibroblastov a epitelových buniek. Med podporuje produkciu hlavného zápalového cytokínu TNF-α z monocytov a peritoneálnych makrofágov (Majtan et al. 2006; Tonks et al. 2003). Podarilo sa identifikovať molekulu, ktorá je pravdepodobne zodpovedná za indukciu zápalových cytokínov po predchádzajúcej stimulácii makrofágov/monocytov s medom. Ide o glykoproteín MRJP1, dominantný proteín včelieho medu, produkovaný mandibulo-faryngeálnymi žľazami včely medonosnej. Tonks et al. (2007) identifikovali molekulu s molekulovou hmotnosťou 5,8 kDa z manukového medu, ktorá stimuluje produkciu TNF-α z makrofágov cez tzv. „toll-like“ receptor 4. Ďalšie potenciálne imunomodulačné proteíny identifikované v mede patria do skupiny arabinogalaktan-glykozalovaných proteínov s molekulovou hmotnosťou 110 kDa (Gannabathula et al. 2012).

Ďalšia z možností ako med urýchľuje proces hojenia je spojená s nízkou hodnotou pH medu, ktorá sa pohybuje v rozmedzí od 3,4 do 5,5. Nižšia hodnota pH vedie k redukcii pôsobenia proteolytických enzýmov – pre ich aktivitu je optimálne neutrálne pH. Ide najmä o redukciu aktivity proteáz typu matrixovej metaloproteázy 9 (MMP-9), ktorá vystupuje ako zápalový marker v chronických ranách a jej koncentrácia je niekoľkonásobne vyššia v týchto ranách v porovnaní s akútnymi ranami. Tým sa zabráni degradácii rastových faktorov a fibronektínu. Med v procese hojenia vystupuje ako imunomodulátor so zápalovými a protizápalovými účinkami. V prvom štádiu aktivuje zápalový proces a neskôr po odstránení baktérií a odumretých buniek zabraňuje opätovnému zápalu, resp. tlmí chronický zápal.

Kožné epidermálne keratinocyty a dermálne fibroblasty predstavujú kľúčové bunky v procese hojenia rán. Keratinocyty, podobne ako makrofágy zohrávajú centrálnu úlohu v produkcii zápalových cytokínov počas prvej fázy hojenia. Vplyv medu na kožné bunky (keratinocyty a fibroblasty) bol predmetom výskumu iba niekoľkých štúdií. Bolo dokázané, že med predstavuje bezpečný a netoxický prírodný produkt s ohľadom na viabilitu kožných buniek a vystupuje ako stimulátor proliferácie keratinocytov a fibroblastov in vitro.

V našej nedávnej štúdii sme zistili, že 1 % agátový med zvyšuje expresiu MMP-9 mRNA v kožných keratinocytoch (Majtan et al. 2010). Produkcia matrix metaloprotázových enzýmov vrátane MMP-2 a MMP-9 umožňuje migráciu keratinocytov cez extracelulárny matrix.

Tri včelie medy rôzne botanického pôvodu – agátový, pohánkový a manukový boli testované v in vitro modeloch reepitelizácie s cieľom objasniť proces hojenia rán (Ranzato et al. 2012). Aj keď všetky testované medy pri koncentrácii 0,1 % zvýšili stupeň reepitelizácie, autori zaznamenali rozdiely v génovej expresii medzi jednotlivými medmi, naznačujúc, že indukované bunkové mechanizmy závisia od špecifického botanického zloženia každého medu.

Medicínske medy

Všetky spomenuté biologické účinky medu umožnili jeho využitie v klinickej praxi ako medicínsky med pri liečení chronických infekčných rán. Medzi najznámejšie medicínske medy patrí manukový med a Revamil, ktoré sú na Slovensku registrované ako zdravotnícke pomôcky. Manukový med je zmes dvoch druhov medov z Austrálie a Nového Zélandu obsahujúce glukózooxidázu a bioaktívne zložky z kríku manuka (metylglyoxál). Dôležitou charakteristikou medicínskeho medu je jeho sterilita, ktorá sa zaručuje sterilizáciou medu ionizujúcim žiarením. Dochádza tak k eliminácii bakteriálnych spór ako aj živých zárodkov.

Med sa stal objektom niekoľkých klinických štúdii, ktoré sa snažili dokázať efektívnosť medu pri liečení chronických rán, pričom sa sledovali parametre ako dĺžka procesu hojenia a redukcia infekcií. Hlavným výsledkom všetkých klinických štúdii je skrátenie času hojenia, odstránenie infekcie, zníženie používania antibiotík a v neposlednom rade skrátenie času hospitalizácie. Navyše Simon et al. (2009) analýzou 17 klinických kontrolovaných štúdií zahrňujúcich 1 965 účastníkov, 5 klinických štúdií zahrňujúcich 95 účastníkov a 16 výskumných štúdií na 533 experimentálnych zvierat zistili, že med jednoznačne podporuje proces hojenia tam kde ostatné alternatívne liečby zlyhali.

Nemenej dôležitou vlastnosťou medu je aj jeho schopnosť zmierňovať pocit bolesti u pacientov s ťažko hojacimi sa ranami (Biglari et al. 2013). Podľa nedávnej multicentrálnej klinickej štúdie (Biglari et al. 2013) sa potvrdilo, že manukový med signifikantne znižoval stupeň bolesti u pacientov s ranami rôznej etiológie.

Záver

Med medicínskej úrovne predstavuje kvalitný a účinný produkt v manažmente hojenia infekčných rán. Aj keď antibakteriálny účinok medu je už podrobne preštudovaný, jeho proti-zápalové a imunomodulačné vlastnosti si vyžadujú podrobnejšiu charakterizáciu a identifikáciu molekúl zodpovedných za tieto účinky. Detailná charakterizácia biologických účinkov medu umožní jeho širšie uplatnenie na klinických pracoviskách.

Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-0115-11.

Ing. Juraj Majtán, PhD.

Ústav zoológie SAV

Dúbravská cesta 9

845 06 Bratislava

e-mail: juraj.majtan@savba.sk