Laktoni u biljkama i dodacima prehrani – vrste, svojstva i medicinske perspektive

Baš kao što u našim organizmima cirkulira mnoštvo tvari koje utječu na zdravlje, tako je i u biljkama. Mnogi sastojci biljaka imaju pozitivan utjecaj ne samo na njih same, već i na nas kada ih konzumiramo. Dobro poznajemo takve sastojke kao što su polifenoli, flavonoidi, alkaloidi, steroli. O laktonima se govori manje, što ipak ne umanjuje njihova svojstva. Znanstvenici već dugo zahvaljujući inspiraciji laktonima razvijaju nove lijekove koji pomažu pacijentima u mnogim slučajevima. Također u nekoliko vrlo popularnih dodataka prehrani kao što su Ginkgo biloba ili Ashwagandha nalazimo laktone koji su odgovorni za njihovo zdravstveno djelovanje. U ovom članku razmotrit ćemo koje vrste laktona postoje u prirodi, gdje se nalaze i za što su odgovorni, kao i kakva možemo imati očekivanja od njih u budućnosti. Pročitajte do kraja!

• Što su laktoni? Definicija i svojstva
• Primjeri prirodnih laktona koji se koriste u dodacima prehrani
• Podjela i klasifikacija laktona

Što su laktoni? Definicija i svojstva

Laktoni su biološki aktivni spojevi sadržani u mnogim biljkama, ali i u gljivama, bakterijama, morskim spužvama i drugim organizmima. Mnogi od njih su aromatske tvari koje daju biljci miris, a ponekad i okus. Nisu međutim tako mali i hlapljivi kao tvari sadržane u eteričnim uljima. U njima mogu biti sadržane samo male količine laktona jer je njihova masa nešto prevelika da bi učinkovito prelazile tijekom destilacije. Aromom laktona možete se radovati odabirom absoluta (npr. jasminov) ili prešanih eteričnih ulja (npr. bergamotovo) umjesto destiliranih.

S kemijskog stajališta mogu se klasificirati kao unutarmolekulski ciklički esteri hidroksi kiselina različitih veličina prstenova[1]. Zbog stabilnosti strukture prstena najčešći su γ- i δ-laktoni s petočlanim i šestočlanim prstenovima. Grčka slova koriste se upravo za označavanje veličine laktonskog prstena. Tako primjerice svi γ-laktoni imaju petočlane prstenove, a svi ε-laktoni imaju sedmočlane prstenove.

Spojevi s laktonskim fragmentom mogu imati potpuno različite ugljikove kosture i mogu biti pripisani različitim klasama spojeva, kao što su seskviterpenski laktoni, kumarini ili laktoni steroidnog kostura.

Kemijski kosturi redom α-, β-, γ-, δ-laktona.

Najmanji spojevi iz ove klase su α-, β-, γ-, δ- i ω-laktoni. Sadrže redom 3-, 4-, 5-, 6- i 7-člane prstenove. Visoka stabilnost laktonskih prstenova definira široku zastupljenost laktona γ- i δ- u prirodi. Procjenjuje se da prirodno postoji više od 3000 γ-laktona. α-laktoni se pak mogu dobiti samo sintetski[2].

Zahvaljujući raznolikosti ovo je iznimno zanimljiva skupina koja pokazuje niz važnih kemijskih i bioloških svojstava[1]. Među tim aktivnostima najčešće se navode:

• citotoksična,
• protuupalna,
• protumalarijska,
• protivirusna,
• protubakterijska.

U laktonima i njihovim derivatima vide se kandidati za popunjavanje praznine u farmakologiji koja nastaje širenjem patogenih bakterija otpornih na djelovanje konvencionalnih antibiotika. Pri tome valja spomenuti da laktoni već dugo funkcioniraju u medicini. Na primjer, antibiotik eritromicin posjeduje 14-člani laktonski prsten osim drugih funkcijskih skupina.

Primjeri prirodnih laktona koji se koriste u dodacima prehrani

Počnimo od praktičnih informacija, odnosno koje laktone možemo uzimati u obliku dodataka prehrani da stvarno utječemo na svoje zdravlje. Klasifikaciju i kemijske detalje upoznat ćete u daljnjem dijelu članka.

Terpenski laktoni

Ekstrakti iz japanskog ginkga jedan su od glavnih izvora laktona u suplementaciji. Standardni ekstrakti standardizirani su na sadržaj 6% terpenskih laktona. Te laktone čine bilobalid i ginkgolidi, odnosno glavne aktivne tvari u ginkgu, odgovorne za većinu njegovih zdravstvenih svojstava[3]. Ginkgolidi su diterpenski laktoni, dok je bilobalid triterpenski lakton (točnije trilakton seskviterpenski). U cijelom skupu laktona ginkgolidi obuhvaćaju 3,1, a bilobalid 2,9 postotnih bodova.

Vitanolidi

To je glavna skupina aktivnih tvari u slavnoj adaptogenoj biljci Vitaniji uspavanoj, poznatoj kao Ashwagandha. Njena glavna domena je adaptogeno djelovanje, odnosno povećanje otpornosti na stresne uvjete. Spektar zdravstvenih djelovanja je međutim značajno širi.

Vitanolidi su skupina prirodno prisutnih triterpenoidnih laktona[4]. Zdravstvena svojstva laktona iz Ashwagandhe toliko su vrijedna da se poduzimaju brojni pokušaji njihove sinteze te stvaranja derivata s još većim potencijalom.

Artemizinin

Artemizinin je seskviterpenski lakton izoliran iz jednogodišnje pelina(Artemisia annua). Koristi se u dodacima koji podržavaju imunološki sustav i kao protuupalni sredstvo.

Kako pokazuju istraživanja, artemizinin je učinkovit i protiv lijekovno otpornih i protiv cerebralnih sojeva Plasmodium falciparum koji uzrokuju malariju[5].

U obitelji glavočika, osobito u vrstama roda Artemisia sadržano je značajno više različitih seskviterpenskih laktona[6], ne samo artemizinin. Antimikrobna aktivnost seskviterpena može biti povezana s promjenama u sintezi proteina, promijenjenom staničnom propusnošću ili interakcijom s fosfolipidima staničnih stijenki koja narušava integritet membrane[1].

Ecdysteroidi

U biljkama kao što su Ajuga turkestanica, Leuzea carthamoides ili Spinacia oleracea (odnosno obični špinat) sadržani su ecdysteroidi koji imaju laktonsku strukturu. Primjeri su ajugalakton ili kartamosteron[7].

Izvor grafike – doi: 10.1016/B978-0-444-63473-3.00005-8.

Kavalaktoni

To su aktivne tvari sadržane u metistinovom papru, odnosno kava kava. U Hrvatskoj nažalost Kava kava nije dopuštena za korištenje u prehrambenim proizvodima, međutim npr. u SAD-u dostupni su za kupnju ekstrakti kava kava u kapsulama sa standardizacijom na kavalaktone[8]. Među njima je mnogo različitih tvari, međutim 6 se izdvaja kao glavne – njihovi kosturi prikazani su na donjoj grafici.

Izvor grafike – doi: 10.3390/nu12103044

Monaklin K

Kemijski monaklin K ima laktonsku strukturu, sadrži esterski prsten. Njegovo djelovanje je analogno sintetskim statinima, a nakon konverzije u aktivni oblik kiseline, postaje inhibitor enzima odgovornog za sintezu kolesterola u organizmu (inhibitor je HMG-CoA reduktaze)[9]. Panel EFSA-e priznao je da je monaklin K u obliku laktona identičan s lovastatinom, odnosno aktivnim sastojkom nekoliko medicinskih proizvoda dopuštenih za liječenje hiperkolesterolemije u EU. Iz tog razloga pravnim propisima ograničen je dopušteni dnevni unos monaklina K iz dodataka na doze manje od 3 mg.

Podjela i klasifikacija laktona

Ukratko ćemo razmotriti najbrojnije i najčešće skupine laktona.

[ovaj dio je pomalo dosadan, ali u briefu su bile kemijske informacije, a ovdje je velika zasićenost karakterističnih ključnih riječi; ja bih to napravio u obliku proširivog akordeona, kao što se rade faq sekcije]

γ-laktoni

To su 5-člani laktoni. γ-laktoni su prisutni u strukturi nekoliko prirodnih proizvoda, kao što su γ-zasićeni butirolakton i α-β-nezasićeni butenolidi. Butenolidi pokazuju fascinantna biološka svojstva, primjerice[2]:

• 3-metil-2H-furo[2,3-c]piran-2-on pokazuje snažno herbicidno djelovanje,
• flupiradifuron je učinkovit insekticid,
• rubrolid M i bazidalin pokazuju protitumorska svojstva,
• 5-oktilfuran-2(5H)-on pokazuje protualge djelovanje.

Butenolidi i butirolaktoni također su poznati po svojem karakterističnom mirisu, zahvaljujući čemu imaju veliku primjenu u prehrambenoj i parfemskoj industriji.

δ-laktoni

6-člani laktoni. Imaju široku zastupljenost u prirodi. Slično kao γ-laktoni, δ-laktoni se mogu podijeliti na zasićene i α-β-nezasićene laktone, pri čemu se ovi drugi najčešće javljaju. Fragment δ-laktona čest je u nekoliko prirodnih spojeva s raznolikim biološkim aktivnostima[2], kao što su:

• inhibicija HIV proteaze,
• indukcija apoptoze (goniotalamir i rasfonin),
• protuleukemijsko djelovanje (diktipiron C),
• protitumorsko (pironetina),
• leišmanicidno,
• tripanobojno,
• protugljivično (argentilakton),
• protubakterijsko,
• protuupalno.

Laktoni srednje veličine

Ti laktoni sadrže prstenove koji sadrže od 8 do 11 članova. Najčešće se u prirodi javljaju 10-člani dekalaktoni. Među prirodnim 8-članim laktonima razlikujemo oktalaktine A i B. Imaju potencijalnu citotoksičnu aktivnost prema stanicama melanoma i tumora debelog crijeva. Cefalosporolidi i solandelaktoni su drugi primjeri prirodno prisutnih 8-članih laktona[2].

Oksilipini, haliholakton, neohaliholakton i topsentolidi neki su predstavnici 9-članih laktona. Sedam topsentolida (A1, A2, B1, B2, B3, C1 i C2) pokazivalo je umjerenu citotoksičnu aktivnost prema ljudskim linijama tumorskih stanica. Dilaktoni antimicina poznati su po svojim antibiotskim i protugljivičnim svojstvima te sposobnosti induciranja apoptoze tumorskih stanica. Dekalaktoni, odnosno nonanolidi, najbolje su poznati prirodni laktoni srednje veličine i pokazuju raznolika biološka svojstva. Dekarestriktina se ističe inhibitornim djelovanjem na biosintezu kolesterola.

Ftalidi

Ftalidi su biciklične molekule nastale spajanjem γ-laktona i ben