"Φαρμακαποθήκη" σε δέρμα βατράχου

Tην εκπληκτική φαρμακευτική δράση του δέρματος ενός μικρού και ιδιαιτέρως άσχημου βατράχου ανακάλυψαν Aμερικανοί επιστήμονες. Tα τελευταία 40 χρόνια, ο Tζον Nτάλι του Eθνικού Iνστιτούτου Yγείας στο Mέριλαντ των HΠA με την ερευνητική του ομάδα εντόπισαν 500 διαφορετικές νέες χημικές ουσίες στο δέρμα του αμφίβιου. Πρόκειται, πραγματικά, για ένα χημικό οπλοστάσιο που τα βατράχια χρησιμοποιούν για να προστατευτούν από τους θύτες τους και τις βακτηριακές λοιμώξεις του δέρματός τους.

O Nτάλι και οι συνάδελφοί του βρήκαν ότι τα 500 αλκαλοειδή που εντόπισαν στο δέρμα του αμφίβιου υπήρχαν εξαιτίας της δίαιτας του, δηλαδή, την κατανάλωση μυρμηγκιών, σκαθαριών και σαραντοποδαρουσών. Η ομάδα του Nτάλι σε συνεργασία με τον Mπεν Σμιθ από το πανεπιστήμιο της Aδελαΐδας, απέδειξε ότι οι δηλητηριώδεις βάτραχοι της Aυστραλίας είναι διαφορετικοί από τους... συγγενείς τους. Tα αμφίβια του γένους ψευδοφρύνες (Pseudophryne), που ζουν αποκλειστικά στην Aυστραλία, διαθέτουν αλκαλοειδή που δεν έχουν ανιχνευθεί σε άλλους βατράχους. O βάτραχος Pseudophryne corroboree είναι έντονα κίτρινος και μαύρος, δείχνοντας με τα έντονα χρώματά του ότι είναι τοξικός. H ομάδα ανακάλυψε ότι όταν οι βάτραχοι αυτοί εκτραφούν χωρίς αλκαλοειδή στο δέρμα του εντοπίζονται οι ψευδοφρυναμίνες, τυπικό χαρακτηριστικό της συγκεκριμένης ομάδας.

Oι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι παρασκευάζουν αλκαλοειδή και δεν τα λαμβάνουν από τα έντομα που τρώνε. O Nτάλι ανακάλυψε τις βατραχοτοξίνες, που ενεργοποιούν πρωτεΐνες των κυτταρικών τοιχωμάτων που είναι γνωστές ως δίαυλοι ιόντων νατρίου. Αυτές εμπλέκονται σε ευρύ φάσμα βιολογικών ενεργειών και οι ερευνητές ακόμα χρησιμοποιούν τα αλκαλοειδή των βατραχοτοξινών για να ερευνήσουν ποιο ρόλο διαδραματίζουν στη μεταβίβαση των νευρικών σημάτων, τη σύσπαση των μυών και την καρδιακή λειτουργία.

Tα φυσικά χημικά του εγκεφάλου, η νικοτίνη των τσιγάρων και άλλα φάρμακα και ναρκωτικά προσαρμόζονται πάνω στους υποδοχείς με αποτέλεσμα να δρουν ως διαμεσολαβητές της αίσθησης πόνου και ευεξίας. H επιβατιδίνη, ένα αλκαλοειδές που απομόνωσε η ομάδα του Nτάλι στον βάτραχο του Iσημερινού, ενεργοποιεί ορισμένους υποδοχείς νικοτίνης και η αναλγητική του δράση είναι 200 φορές ισχυρότερη από αυτήν της μορφίνης. Ήδη οι φαρμακοβιομηχανίες ψάχνουν τρόπους για να παρασκευάσουν μια εκδοχή της επιβατιδίνης, που δεν θα είναι τοξική.

Περισσότερα για την επιβατιδίνη (Wikipedia)

Πικρή χημεία

Η πικρή γεύση (bitter taste, bitterness) αναγνωρίζεται από τον άνθρωπο ως μια δυσάρεστη, οξεία ή ενοχλητική γεύση. Θεωρείται ότι αναπτύχθηκε στον άνθρωπο ως άμυνα κατά των δηλητηριωδών ουσιών, που είναι συνήθως πικρές, σε αντίθεση με τις ευχάριστες γεύσεις που ωθούσαν τον άνθρωπο στην πρόσληψη θρεπτικών ουσιών (υδατάνθρακες, πρωτεΐνες).  Ωστόσο, δεν είναι τοξικές όλες οι πικρές ουσίες (όπως π.χ. ο καφές), όπως επίσης δεν είναι αβλαβείς όλες οι γλυκές ουσίες.

Η πικρή γεύση συχνά συνδέεται με την παρουσία κάποιων οργανικών ενώσεων  του αζώτου, τα αλκαλοειδή. Τα αλκαλοειδή είναι μια μεγάλη τάξη ενώσεων με πολύπλοκες δομές. Τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται σε ειδικές θέσεις ενός φυτού και συνήθως αποτελούν μέρος της άμυνάς του. Τέτοια αλκαλοειδή έχουν χρησιμοποιηθεί σαν φάρμακα επί αιώνες. Πολλά από αυτά που υπάρχουν στη φύση έχουν συντεθεί στο εργαστήριο. Ακόμα περισσότερο, στην προσπάθεια της διερεύνησης της δομής των αλκαλοειδών, οι χημικοί έχουν δημιουργήσει ενώσεις με ιδιότητες πολύ καλύτερες από την αρχική ένωση, όταν χρησιμοποιείται ως φάρμακο. Μελετώντας τη δομή και αντικαθιστώντας ορισμένες ομάδες στα μόρια των αλκαλοειδών, παράγονται ενώσεις με επιθυμητές ιδιότητες (π.χ. παυσίπονα), χωρίς τις δυσάρεστες παρενέργειες του φυσικού φαρμάκου.

Τα αλκαλοειδή περιλαμβάνουν τη στρυχνίνη, την καφεΐνη, τη νικοτίνη, αλλά ακόμα τη σολανίνη, που υπάρχει στις πατάτες και τις μελιτζάνες. Πολλά από τα αλκαλοειδή είναι δηλητηριώδη και η ικανότητα να ανιχνεύονται μέσω της γεύσης μπορεί να έχει αυξηθεί λόγω προσαρμογής του ανθρώπου στην επιβίωση. Αυτό ενισχύεται από το γεγονός ότι σε πολύ λίγες περιπτώσεις η πικρή γεύση συνδέεται με ευχαρίστηση.

Η δημιουργία πικρής γεύσης σε κάποια απεριτίφ (π.χ. Campari) μπορεί να είναι μακρινή ηχώ της προσπάθειας των προγόνων μας για επιβίωση. Καθώς η πικρή γεύση προκαλεί την έκκριση σάλιου, για μας μπορεί να είναι πρελούδιο για ένα γεύμα, αλλά για εκείνους που ζούσαν σε περιβάλλοντα πολύ πιο σκληρά από κοκτέιλ-πάρτι, η αύξηση της σιελόρροιας μπορεί να ήταν η τελευταία γραμμή άμυνας ενάντια στα δηλητήρια.

Η αντίληψη της πικρής γεύσης, οι αντίστοιχοι γευστικοί υποδοχείς και οι σχετικοί μηχανισμοί έχουν εξετασθεί περισσότερο, σε σχέση με τις υπόλοιπες βασικές γεύσεις. Η έρευνα έδειξε ότι υπάρχουν οι γευστικοί υποδοχείς TAS2R (taste receptors, type 2) που είναι συμπλοκοποιημένοι με την  G πρωτεΐνη  (gustducin) και είναι υπεύθυνοι για την ικανότητα του ανθρώπου να αναγνωρίζει τις πικρές ουσίες. Οι υποδοχείς αυτοί αναγνωρίζονται όχι μόνο από την ικανότητα αντίληψης της πικρής γεύσης ορισμένων ουσιών, αλλά και από τη μορφολογία των υποδοχέων καθαυτών (επιφανειακή πρόσδεση).

Η ένταση της αντίληψης διάφορων γεύσεων έναντι συγκεκριμένων ουσιών αποτελεί γενετικό χαρακτηριστικό, εφόσον η παρουσία ή όχι ορισμένων περιοχών στο γονιδίωμα αντιστοιχούν στην παρουσία ή όχι θέσεων σύνδεσης των γευστικών υποδοχέων με τις ουσίες αυτές. Είναι χαρακτηριστική η περίπτωση των ουσιών φαινυλοθειοκαρβαμιδίου (PTC) και 6-κ-προπυλοθειο-ουρακίλης (PROP), οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη μελέτη του γενετικού υπόβαθρου της πικρής γεύσης (genetic taste markers). Για ορισμένους ανθρώπους οι ουσίες αυτές είναι πικρές και για άλλους τελείως άγευστες.

Οι ιδιότητες αυτές έχουν γίνει αντικείμενο πολλών γενετικών ερευνών, αλλά και της εξελικτικής γενετικής, δηλαδή του πώς αναπτύχθηκε η ανθρώπινη γεύση και ιδιαίτερα η ευαισθησία προς τις πικρές ουσίες.

Η ουσία με την πιο ισχυρή πικρή γεύση μεταξύ των γνωστών χημικών ουσιών είναι το βενζοϊκό δενατόνιο. Η χρήση του είναι υποχρεωτική σε ορισμένα τοξικά προϊόντα για λόγους ασφαλείας, γιατί τα καθιστά τόσο πικρά και απωθητικά στη γεύση που ο άνθρωπος ή τα ζώα δεν μπορούν να τα καταπιούν. Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι η πικρή γεύση του γίνεται αντιληπτή ακόμη και σε αραίωση 1:50.000.000. Συνήθως επαρκεί μια συγκέντρωση 10ppm (0,001%) σε ένα υγρό προϊόν για να το καταστήσει γευστικά ανυπόφορο για τον άνθρωπο, χωρίς στη συγκέντρωση αυτή να μεταβάλλει κάποια από τις υπόλοιπες χρήσιμες ιδιότητες του προϊόντος.

Δείτε ακόμη :

Γλυκιά χημεία (σε αυτό το ιστολόγιο)

Βενζοϊκό δενατόνιο και βασικές γεύσεις γενικότερα ("χημική ένωση του μήνα" Τμήμα Χημείας Πανεπιστημίου Αθήνας)