Brasinosteroidy: sterydy wiąż zaskakują!

19 stycznia 2017
258 Wyświetleń

W ostatnich latach, a szczególnie miesiącach, notujemy istny wysyp prac dotyczących anabolicznej aktywności steroidów roślinnych. Ledwie co skończyłem artykuł o badaniach nad kwasem ursolowym, w którym zresztą przypominałem też ‘jeszcze ciepłe’, opisywane przeze mnie wcześniej odkrycia anabolicznych właściwości furostanoli, ginsenozydów i kwasu maslinowego, a tu w sieci pojawia się najnowsze doniesienie, dotyczące – tym razem – tzw. brasinosteroidów. Aż samo ciśnie się na usta pytanie: skąd bierze się ten zamęt wokół sterydów z roślin…?

Bezpieczne anaboliki – leki pilnie poszukiwane!

Środki anaboliczne to niezwykle atrakcyjna grupa ‘medykamentów’ dla lecznictwa, hodowli i sportu.

W medycynie chodzi głównie o leczenie różnych postaci wyniszczenia (charłactwa), przebiegających z drastyczną utratą masy mięśniowej, będących powikłaniem głodzenia, procesów starzenia się organizmu (sarkopenia), chorób układu pokarmowego, cukrzycy, nadczynności tarczycy, dysfunkcji przysadki lub podwzgórza, chorób psychicznych (anoreksji, depresji, schizofrenii, nerwicy), gruźlicy, zakażeń pasożytniczych, dializoterapii, długotrwałej terapii przeciw-cholesterolowej czy nowotworów (kacheksja). W hodowli – o szybszy przyrost wagi rzeźnej zwierząt, a co za tym idzie – większe zyski. W sporcie – wiadomo (!) – o szybszy rozwój większej masy mięśniowej, determinującej poziom wytrenowania, szczególnie w dyscyplinach siłowych sylwetkowych.

Niemal wszystkie leki anaboliczne, poza małymi wyjątkami, są pochodnymi męskiego hormonu płciowego – testosteronu.

W związku z tym – działają nie tylko anabolicznie, czyli wzrostowo na mięśnie i kości, ale też androgennie – rozwijają męskie cechy i gruczoły płciowe, i dlatego też nazywane są w nomenklaturze naukowej – steroidami anaboliczno-androgennymi. Te cechy znacząco ograniczają ich wykorzystanie, co zrozumiale, w leczeniu kobiet i dzieci, ale nawet i mężczyzn – bo tutaj prowadzą do przerostu prostaty. Widać jasno, że hodowcy też mają ‘skrępowane ręce’ w wykorzystaniu tego typu środków, gdyż te – kumulując się w tkankach zwierząt – mogą szkodzić spożywającym je konsumentom. Trudno również rekomendować sterydy anaboliczne sportowcom, nawet tym – trenującym dla siebie i nie podlegającym jurysdykcji Komisji Antydopingowej (leki te są w sporcie zakazane), gdyż koszt zdrowotny ich stosowania może przewyższyć pożytek dla formy. W tej sytuacji – farmakologia poszukuje od ponad pół wieku, pośród syntetycznych molekuł, bezpiecznych anabolików, pozbawionych aktywności androgennej, jednak – jak dotąd – wciąż raczej z perspektywami, za to bez spektakularnych rezultatów. Nie więc też dziwnego, że bardziej niecierpliwi czy też naturalistycznie nastawieni naukowcy wzięli się za testowanie w podobny sposób steroidów roślinnych. Na ten stan rzeczy nakłada się jeszcze jeden fakt – kilka lat temu wycofano z rynku amerykańskiego grupę hormonów steroidowych, naturalnie występujących w ludzkim organizmie, nazywanych obiegowo prohormonami, które można było nabywać tam bez przepisu lekarza, a które były zazwyczaj oferowane przez ich producentów – jako suplementy sportowe. Tę lukę trzeba oczywiście czymś zapełnić (rynek nie znosi próżni), a steroidy roślinne wydają się tutaj naturalnymi kandydatami…

Anaboliki z karaluchów

W grupie zapalonych naukowców, poszukujących w Przyrodzie naturalnych steroidów anabolicznych, znajdziemy pracowników Rutgers University w Nowym Brunszwiku. To właśnie oni opublikowali wspomniane na wstępie badanie, dotyczące brasinosteroidów. Praca nad tymi steroidami nie była jednak przypadkiem, tylko pokłosiem ich wcześniejszych doświadczeń. Brasinosteroidy przypominały im bowiem strukturalnie ekdysteroidy, które badali wcześniej – w 2008 i 2009 roku.
Ekdysteroidy to hormony owadzie, ważne generalnie dla wszystkich stawonogów, znalezione po raz pierwszy w 1954 roku, w larwach jedwabników, przez Butenandta i Karlsona. Już kilka lat później – w 1961 i 1963 – Burdette, Richards i Coda zauważyli, że ekdysteroidy stymulują syntezę białek w organizmach ssaków. Natomiast Karlson stworzył w 1968 roku pierwszą listę hormonów, które pobudzają syntezę białek w swoich tkankach docelowych; między innymi, obok testosteronu, znalazł się na niej ekdyson – związek z grupy ekdysteroidów. W 1966 roku wykryto te związki również w roślinach; dzisiaj już wiemy, że ekdysteroidy (fitoekdysteroidy) występują w niektórych ziołach i warzywach – np. w leuzei i szpinaku, i że pełnią funkcje hormonów roślinnych. W tej sytuacji zachodziło więc podejrzenie, że znane z praktyki medycyny ludowej, wzmacniające efekty działania leuzei i szpinaku wynikają z anabolicznej aktywności tych sterydów w organizmie człowieka. Aby potwierdzić to przypuszczenie, a także ustalić przydatność ekdysteroidów dla hodowli, przeprowadzono najpierw wiele obserwacji na zwierzętach. Wtedy właśnie potwierdzono ich aktywność anaboliczną w badaniach na szczurach, myszach, owcach i świniach – a nawet – przepiórkach. Wymieńmy tutaj prace chociażby kilku autorów: Hikino (1969), Syrov i Kurmakov (1976), Chermnykh (1988), Purser i Baker (1994), Koudela (1995), Kratky (1997), Todorov (2000). Bodaj pierwsze, poważniejsze badanie nad wpływem ekdysteronu (najaktywniejszego ekdysteroidu) na skład ludzkiego ciała przeprowadził zespół Simakina, w 1988 roku. Naukowcy podzielili 78 sportowców na 3 grupy: otrzymującą placebo, otrzymującą białko i otrzymującą jednocześnie białko i ekdysteron. Po 10 dniach trwania eksperymentu odnotowano 7-procentowy wzrost beztłuszczowej masy mięśniowej przy jednoczesnej, 10-procentowej redukcji tkanki tłuszczowej, w grupie: ‘białko plus ekdysteron’.
Naukowcy z Rutgers University przebadali niezwykle sumiennie i wszechstronnie ekdysteroidy – zarówno na izolowanych, mysich i ludzkich komórkach mięśniowych, jak też na żywych zwierzętach. W testach poza organizmem (in vitro), poziom syntezy białek wzrastał w izolowanych komórkach mięśniowych, traktowanych różnymi stężeniami ekdysteroidów, nawet do 20 procent. W badaniach na żywych zwierzętach porównywano efekty podawania ekdysteroidów do efektów podawania steroidu anaboliczno-androgennego – metandienonu, znanego lepiej wszystkim kulturystom – jako Metanabol. Tak jak te pierwsze związki zwiększały siłę uścisku przednich łap szczura o 18-24% w porównaniu z grupą kontrolną, tak ten drugi – o 21 procent. Jednak, przy porównywalnym oddziaływaniu na siłę mięśni, ekdysteroidy w znacznie mniejszym stopniu od metandienonu wpływały na wzrost masy prostaty, co – jak pewnie sami przyznacie – wyglądało dosyć obiecująco.

Więcej musztardy – biceps wielki i twardy

Grave wyizolował z pyłku rzepaku, w 1979 roku, bardzo aktywne związki fitohormonalne, które – już w bardzo niskich stężeniach – silnie stymulowały wzrost roślin. Kiedy ustalono ich budowę steroidową, ‘ochrzczono’ – brasinosteroidami, od łacińskiej nazwy rzepaku: Brassica napus. I wprawdzie związki te występują generalnie w roślinach, w bardzo niskiej koncentracji, to jednak najwięcej zawierają ich zawsze warzywa kapustne, spokrewnione z rzepakiem, tak jak np. baza popularnej musztardy – gorczyca. Brasinosteroidy regulują metabolizm roślin w bardzo podobny sposób, jak hormony steroidowe metabolizm ludzi i zwierząt – pobudzają w komórkach syntezę rozmaitych białek. Tak jak efekty ich działania na przedstawicieli flory zostały dość dobrze poznane, tak do niedawna wiedzieliśmy jeszcze bardzo niewiele o wpływie brasinosteroidów na ludzki i zwierzęcy organizm. Ponieważ znaleziono je w ciałach owadów, dlatego podejrzewa się, że mogą pełnić tu funkcje hormonalne, podobne do ekdysteroidów. Donoszono, że związki te hamują rozwój niektórych wirusów i komórek niektórych typów ludzkich nowotworów.
Podobieństwo strukturalne i funkcjonalne brasinosteroidów do ekdysteroidów (obie grupy związków są faktycznymi lub potencjalnymi hormonami roślinnymi i owadzimi) z jednej strony, a jednocześnie mała znajomość ich wpływu na ludzki organizm z drugiej, skłoniły naukowców z Rutgers University, zachęconych sukcesami prac nad ekdysteroidami, do tak samo gruntownego przebadania brasinosteroidów, pod kątem ich aktywności anabolicznej i ergogenicznej (pracotwórczej). Tutaj również wykorzystano zarówno izolowane komórki mięśniowe, jak też i żywe zwierzęta. W efekcie traktowania komórek mięśniowych różnymi stężeniami 28-homobrasinolidu (HB), uznawanego za najaktywniejszy brasinosteroid, uzyskano 37-procentowy wzrost poziomu anabolizmu białek i prawie 10-procentowy spadek poziomu katabolizmu tych molekuł biologicznych. W porównaniu z grupą kontrolną – dorosłe szczury, karmione różnymi dawkami HB, spożywały więcej pokarmu i zwiększyły swoją wagę o prawie 27 procent. Przy czym wzrost beztłuszczowej masy ciała wyniósł tutaj niemal 15, zaś spadek poziomu całkowitej masy tłuszczu – prawie 5 procent. Wzrosła też o 19% masa mięśnia brzuchatego łydki, wybieranego zazwyczaj do oceny anabolicznych efektów działania różnych czynników bioaktywnych.
Autorzy ‘przepuścili’ też HB przez procedurę badawczą, podobną do tej, z wykorzystaniem której wyznaczany jest tzw. indeks (wskaźnik) anaboliczno-androgenny leków sterydowych. Podzielono więc na dwie grupy stadko młodych szczurów, tuż przed ich wejściem w okres okołopokwitaniowy. Grupę testową wykastrowano, zaś wykastrowane, młode szczurki znowu podzielono na grupy, gdzie – albo nie podejmowano żadnej interwencji, albo podawano różne dawki HB, albo – testosteron. (Ponieważ wykastrowane szczury nie produkują własnego testosteronu, dlatego na ich organizmach łatwo porównać anaboliczne i androgenne efekty działania badanego związku z takimi samymi efektami działania testosteronu, i w ten sposób ustalić – czy dany związek cechuje się korzystniejszym stosunkiem aktywności anabolicznej do androgennej, niż podstawowy męski hormon płciowy.) U wykastrowanych szczurów doszło do znacznego deficytu masy mięśniowej, gdyż mięśnie brzuchate łydki tych zwierząt rozwijały się jedynie na poziomie 85% mięśni szczurów nie poddanych temu przykremu zabiegowi. Jednak podawanie HB przywracało niemal całkowicie zdolność rozwoju mięśni; masa mięśni brzuchatych łydki była prawie o 14% większa w grupie HB, niż w grupie kastrowanych szczurów bez interwencji farmakologicznej, a nawet większa niż w grupie otrzymującej testosteron, który dodał tym mięśniom niewiele ponad 10% masy. Przy czym była to w 60 procentach masa włókien szybkokurczliwych, odpowiedzialnych za siłę mięśni, tak więc i siła uścisku przednich łap też była większa w grupie ‘leczonej’ HB. Jednocześnie prostaty kastrowanych zwierząt, otrzymujących HB, były średnio ponad czterokrotnie lżejsze, aniżeli gruczoły szczurów otrzymujących testosteron, co ostatecznie – wszystko razem zebrane do kupy – świadczyło o niezwykle korzystnym indeksie anaboliczno-androgennym HB: jego bardzo wysokiej aktywności anabolicznej, przy bardzo niskiej wartości androgennej.

Sterydy zaskakują

Co ciekawe – ekdysteroidy podawane zdrowym, niekastrowanym szczurom wyraźnie obniżają, zaś brasinosteroidy nieznacznie podwyższają poziom testosteronu. Zupełnie jednak co innego zaskoczyło tutaj amerykańskich badaczy: kiedy przeprowadzili odpowiednie badanie, okazało się, że zarówno ekdysteroidy, jak też brasinosteroidy, jedynie w minimalnym stopniu wiążą się z jądrowymi receptorami androgenowymi (AR). Jest to dlatego zaskakujące, że – jak do tej pory uważano – wiązanie danego sterydu z jądrowym receptorem androgenowym stanowi nieodzowny warunek inicjacji odpowiedzi anabolicznej. Kiedy bowiem testosteron lub innych steryd anaboliczny wiąże AR we wnętrzu komórki mięśniowej, przemienia go w tzw. czynnik transkrypcyjny, pobudzający geny do produkcji rozmaitych białek – czy to strukturalnych, czy też sygnałowych. Wzmożona produkcja białek strukturalnych przez geny prowadzi (wiadomo) bezpośrednio do przyrostu masy mięśniowej, natomiast sygnałowych – np. insulinopodobnych czynników wzrostu (IGF) – pośrednio, gdyż te lokalne hormony tkankowe dalej pobudzają procesy anaboliczne, wykorzystując własne szlaki sygnałowe. Czynniki wzrostowe posługują się tutaj tzw. wtórnymi przekaźnikami informacji, spośród których najważniejsze są specjalne enzymy przenoszące rodniki fosforanowe, nazywane kinazami. Kinazy również pobudzają czynniki transkrypcyjne, a za ich pośrednictwem – do produkcji białek – geny, tyle że poprzez wiązanie tych molekuł z wysokoreaktywnym rodnikiem fosforanowym. I tak np. główną kinazą ze szlaku sygnalizacyjnego jednego z najsilniejszych czynników anabolicznych – IGF-1 – jest enzym oznaczanym wymiennie jednym ze skrótów: PKB lub Akt. Jednakże, aby doszło do aktywacji tej anabolicznej kinazy, IGF też musi najpierw związać się ze swoim receptorem, tyle że nie umiejscowionym we wnętrzu komórki mięśniowej, jak AR, tylko wbudowanym w jej błonę komórkową. Skoro więc ekdysteroidy i brasinosteroidy jedynie w minimalnym stopniu wiążą AR, zachodzi pytanie – poprzez jaki mechanizm pobudzają anabolizm białek oraz rozwijają siłę i masę mięśniową…?
Amerykanie ustalili, że związki te wykorzystują szlaki sygnałowe dwóch kinaz – PKB i PKC. (Zauważmy, że ten pierwszy szlak wykorzystywany jest również przez IGF.) To z kolei świadczy o tym, że ekdysteroidy i brasinosteroidy wiążą się z jakimś receptorami błonowymi. Od niedawna wiadomo, że różne receptory steroidowe – np. androgenowe, estrogenowe i progesteronowe (dla żeńskich hormonów płciowych) czy glikokortykosteroidowe (dla kortyzolu) – mają swoją reprezentację nie tylko we wnętrzu komórki, ale również w jej błonie komórkowej. W literaturze odróżnia się je poprzez dodanie małej literki ‘m’ – np. mAR. Tak więc i poszczególne hormony steroidowe mogą wiązać zarówno swoje receptory jądrowe, jak też błonowe, np. testosteron – AR i mAR. Wiązanie testosteronu z mAR aktywuje między innymi szlak PKC, zaś wiązanie estradiolu z mER – między innymi – Akt/PKB. Badacze uważają więc, chociaż nie udało się im ustalić szczegółów, że hormony roślinne i owadzie wiążą się najprawdopodobniej z jakimiś steroidowymi receptorami błonowymi. Ba, niektórzy postulują nawet, że może istnieć jakiś niezidentyfikowany dotąd typ receptora błonowego, wyspecjalizowany w wiązaniu steroidów roślinnych.

Co by nie mówić, wszystko to jest niezwykle interesujące, bo pokazuje nam, że wiązanie hormonów steroidowych z receptorami błonowymi może mieć nawet większe znaczenie dla przebiegu procesów anabolicznych, aniżeli wiązanie z receptorami jądrowymi… A to niemal ‘wywraca do góry nogami’ dotychczasową wiedzę o sterydach anabolicznych! Te obserwacje znakomicie korespondują zresztą z wynikami niezwykle ‘świeżego’ badania, wykonanego przez zespół chińskich naukowców pod kierownictwem Rui Fu, opublikowanego w lutym 2011 roku, w którym dowiedziono, że stymulacja przez testosteron rozmnażania młodych komórek mięśniowych odbywa się za pośrednictwem błonowych receptorów androgenowych oraz szlaku PKC, zaś ich dojrzewanie – za pośrednictwem szlaku innej kinaz – PKA.

 
Sławomir Ambroziak