Ektoina – czym jest, jak działa? Kiedy stosować produkty z ektoiną?

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że między ludźmi a bakteriami żyjącymi w słonych jeziorach niewiele jest wspólnego. Ale łączy je jedna kwestia: podczas gdy bakterie są narażone na wysychanie z powodu wysokiego stężenia soli, ludzka skóra jest również narażona na działanie słońca i wiatru. Ale bakterie mają sposób, aby się chronić – tą ochroną jest substancja szerzej znana jako ektoina. Właściwości ektoiny I człowiek może to wykorzystać. „Komórka skóry ma ten sam problem, co bakterie w słonym jeziorze, a mianowicie brak dostępnej wody. Komórka żyjąca w ekosystemie o wysokim stężeniu soli jest zmuszona wpływać na osmozę na swoją korzyść, ponieważ w przeciwnym razie musi być w stanie zatrzymać wodę” - mówi Volker Müller, profesor mikrobiologii molekularnej na Uniwersytecie we Frankfurcie, zafascynował się tymi kochającymi sól bakteriami, które żyją w najbardziej ekstremalnych warunkach. „Jako organ ludzkiego ciała o największej powierzchni, skóra nieustannie traci wodę przez odparowywanie. Dzięki ektoinie możemy teraz dać komórkom skóry coś, co pozwoli im zatrzymać wodę”.

Problem utraty przez skórę wody jest powszechny w chorobach dermatologicznych, takich jak np. atopowe zapalenie skóry albo nawet zwykłe przesuszanie naszej delikatnej cery pod wpływem wiatru czy promieniowania słonecznego – właśnie dlatego ektoina czasami w literaturze pojawia się jako „ochrona przed suszą pustynną”. A więc czym tak naprawdę jest ektoina?

Czym jest ektoina? Skąd nazwa ektoina?

Ektoina, czyli kwas 1,4,5,6-tetrahydro-2-metylo-4-pirymidynokarboksylowy, jest osmolitem u prokariotów halofilnych i halotolerancyjnych, jeden z najczęściej występujących produktów osmotycznych pochodzenia bakteryjnego, wielofunkcyjny bioprotektor. Dziś wiadomo, że pierwotne działanie ektoiny polega na zdolności do stabilizacji cząsteczek białek i błon komórkowych w oparciu o efekt kosmotropowy, który zapewnia wzmocnienie fizycznej struktury wody. Nazwa produktu „ektoina” jest zgodna z dawną nazwą haloalkalifilowych purpurowych bakterii siarkowych z gatunku Ectothiorhodospira halochloris, z których ten metabolit został po raz pierwszy wyizolowany. Ektoina jest stabilizatorem makrocząsteczek o właściwościach cytoprotekcyjnych i przeciwzapalnych. Doprowadziło to do znacznego zainteresowania tym produktem organicznym i doprowadziło do produkcji związku na skalę przemysłową.

Jak działa ektoina? Otóż cytoprotekcyjne właściwości ektoiny są realizowane poprzez taki mechanizm fizyczny, jak selektywne lub uprzywilejowane wykluczenie. Mechanizm ten opiera się na trzech głównych zasadach: wykluczeniu cząsteczki ochronnej z powierzchni białka, zwiększeniu napięcia powierzchniowego wody oraz selektywnym nawodnieniu białka dzięki efektowi solefobnemu. Efektem tego procesu jest tworzenie się skupisk cząsteczek wody, które otaczają białko i chronią je przed działaniem czynników negatywnych. W ten sposób ektoina stabilizuje cząsteczki białek, ale nie tworzy z nimi związków. Stabilizujący błonę wpływ ektoiny związany jest z właściwościami utworzonego kompleksu ektoiny z wodą oraz wzmocnieniem oddziaływań hydrofilowych. Wykazano, że oprócz właściwości nawilżających, ektoina ogranicza kaskadę reakcji zapalnych na poziomie błony komórkowej nabłonka śluzowego dróg oddechowych i skóry. W szczególności u pacjentów z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc, która rozwinęła się z powodu negatywnego wpływu środowiska i działania czynników zawodowych, takich jak nanocząsteczki węgla, ektoina pomogła zmniejszyć neutrofilowe zapalenie.

Właściwości przeciwzapalne i nawilżające ektoiny determinują zainteresowanie tą cząsteczką, co może być przydatne w niektórych chorobach, w których ważna jest ochrona błony komórkowej. Obecnie ektoina jest szeroko stosowana w dermatologii (ektoina w kremie to przykład takiego zastosowania) i obecnie nie ma doniesień o przeciwwskazaniach lub niepożądanych interakcjach lekowych. W badaniu A. Mariniego i wsp. wykazano, że miejscowe stosowanie ektoiny u pacjentów z łagodnym do umiarkowanego atopowym zapaleniem skóry zmniejsza kliniczne objawy choroby. Ostatnio ektoina jest stosowana jako środek wspomagający w leczeniu chorób zapalnych górnych dróg oddechowych. W szczególności metaanaliza A. Eichel i wsp. wykazała, że stosowanie miejscowego środka zawierającego ektoinę zmniejsza objawy alergicznego zapalenia błony śluzowej nosa i spojówek bez skutków ubocznych.

Ektoina obecnie jest wykorzystywana w terapii chorób alergicznych oraz w atopowym zapaleniu skóry. Czy jest bezpieczna? O tym w dalszej części artykułu.

Przedstawione wyniki kliniczne badaczy krajowych potwierdzają wnioski zagranicznych kolegów, dokonane na podstawie metaanalizy skuteczności aerozolu do nosa na katar z ektoiną u pacjentów z różnymi objawami ANN (alergiczny nieżyt nosa i spojówek oraz nieżyt nosa). Tym samym od dawna wiadomo, że spray do nosa z ektoiną i krople do oczu zawierające ektoinę skutecznie zwalczają objawy alergii jak długotrwały katar alergiczny i alergiczne zapalenie spojówek. Ten lek z ektoiną do leczenia nosa i oczu, który jest bardzo łatwy w użyciu, dobrze tolerowany i zawiera naturalne składniki, nie ma nieprzyjemnego smaku i praktycznie nie ma skutków ubocznych, a więc jest bezpieczny, znacznie ogranicza rozwój alergii i stanowi obiecującą alternatywę dla pacjentów cierpiących na zapalenie błony śluzowej nosa i spojówek. Ponadto produkty zawierające ektoinę można uznać za tak samo skuteczne w leczeniu objawów nieżytu nosa jak miejscowe leki przeciwhistaminowe, (w aptekach dostępne są preparaty na katar, ektoina na katar nie jest jeszcze szeroko znana ale z roku na rok pojawia się coraz więcej produktów z ekotiną na katar czy alergię) donosowy glikokortykosteroid beklometazon lub stabilizatory komórek tucznych w nosie. Istotną zaletą tych środków jest wysoki profil bezpieczeństwa (możliwość korzystania u dzieci od 2 roku życia, a także kobiet w ciąży i karmiących). Czy ektoinę można stosować u dziecka? Tak, Ektoinę można używać u dziecka, oczywiście warto wcześniej skonsultować stosowanie ekotiny u dziecka z lekarzem

Ektoina jest skutecznym i długotrwałym środkiem nawilżającym, który zapobiega odwodnieniu naskórka i przewyższa dobrze znaną fosfatydylocholinę stabilizującą błonę. Łagodzi również stany zapalne skóry. Daje to prawo do rekomendowania preparatów ektoiny w kremie do leczenia umiarkowanego atopowego zapalenia skóry (AZS). Stosowanie ektoiny w składzie wyrobów medycznych do łagodzenia reakcji zapalnych w alergiach i atopowym zapaleniu skóry ma pewną pozytywną praktykę. Aktualna wiedza na temat atopowego zapalenia skóry obejmuje informacje na temat patologicznych zmian w barierze immunologicznej, składzie drobnoustrojów skóry i integralnych barierach skórnych. Jednocześnie naruszenia bariery skórnej mogą mieć charakter fizyczny i chemiczny, które są ze sobą ściśle powiązane. 

Czy ektoina jest bezpieczna? Jakie są przeciwwskazania do stosowania ektoiny?

Skuteczność ektoiny łączy się z wysokim profilem bezpieczeństwa dla pacjentów, w tym dzieci. Brak szkodliwych zanieczyszczeń (konserwantów, barwników, substancji zapachowych) w składzie substancji czynnej i składników pomocniczych zapewnia bezpieczne stosowanie kremu z ektoiną u niemowląt i dzieci.

Ze względu na tak szeroki profil zastosowań leków, pojawiła się kwestia opracowania nowych cząsteczek i związków pochodzenia organicznego, które poprawią wyniki leczenia chorób układu oddechowego i skóry, i nie będą miały skutków ubocznych. Ektoina to stosunkowo nowy produkt na rynku farmaceutycznym, który już wykazał swoje pozytywne działanie w leczeniu wielu schorzeń. Obecnie ektoina jest używana jako naturalny składnik kosmetyków a także w preparatach na alergię.

1. Galinski EA, Pfeiffer HP, Truper HG. 1,4,5,6-Tetrahydro-2-methyl-4-pyrimidinecar- boxylic acid. A novel cyclic amino acid from halophilic phototrophic bacteria of the genus Ectothiorhodospira. Eur J Biochem 1985; 149 (1): 135–9. 
2. Arakawa T, Timasheff SN. The stabilization of proteins by osmolytes. Biophys J 1985; 47 (3): 411–4.
3. Durvasala R, Subba Rao DV. Extremophiles: nature`s amazing adapters. In: Extre- mophiles: from biology to biotechnology. Ed. by R Durvasala, DV Subba Rao. Boca Raton: CRC Press, 2018; p. 1–17. 
4. Oren A. Life at high salt concentrations. In: Procaryotes. A handbook on biology of bacteria. Ed. by M Dworkin, S Falkow et al. Third edition. Springer Science + Busi- ness Media, LLC, 2006; p. 263–82. 
5. Bownik A, Stępniewska Z. Ectoine as a promising protective agent in humans and animals. Arh Hig Rada Toksikol 2016; 67: 260–5. Mini-review DOI: 10.1515/aiht- 2016-67-2837 
6. Jrwin JA. Medical utility of extremophiles. In: Extremophiles: from biology to bio- technology. Ed. by Durvasala R, DV Subba Rao. Boca Raton: CRC Press, 2018; p. 315–40. 
7. Намеdi J, Mohammadipanah F, Ventosa A. Systematic and biotechnological aspects of halophilic and halotolerant actinomycetes. Extremophiles 2013; 17 (1): 1–13. 
8. Kolp S, Pietsch M, Galinski EA, Gütschow M. Compatible solutes as protectants for zymogens against proteolysis. Biochim Biophys Acta 2006; 1764: 1234–42. DOI: 10.1016/j.bbapap.2006.04.015 
9. Sauer T, Galinski EA. Bacterial milking: a novel bioprocess for production of com- patible solutes. Biotechnol Bioengin 1998; 57: 306–13. 
10. Unfried K, Kroker M, Autengruber A et al. The compatible solute ectoine reduces the exacerbating effect of environmental model particles on the immune response of the airways. J Allergy Volume 2014; Article ID 708458.