Fitobiotyki. Czym są i w jaki sposób wpływają na zdrowie ludzi i zwierząt?

Bukiety z czosnku i ziół były bardzo popularne w czasie epidemii dżumy. Panny młode wierzyły, że tak skomponowana wiązanka ślubna ustrzeże młode małżeństwo przed zarazą. Wiemy, że sama obecność czosnku i ziół nie stanowi ochrony przed chorobami. Czy włączając te produkty do naszego codziennego menu, możemy efektywnie przeciwdziałać infekcjom?

Czym są fitobiotyki? Zastosowanie roślin w medycynie

Według Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO), istnieje przeszło 50 tysięcy roślin, które są wykorzystywane w celach medycznych [1]!. Termin „fitobiotyki” jest stosunkowo nowy i często używany zamiennie z pojęciami „substancje fitogeniczne”, „fitochemiczne” lub „fitoterapeutyki” [2,3].

Fitobiotyki stanowią związki bioaktywne pochodzenia roślinnego, wpływające korzystnie na funkcjonowanie organizmów żywych. Obecnie zidentyfikowano ponad 5000 indywidualnych fitobiotyków występujących w owocach, warzywach, ziarnach, roślinach strączkowych, orzechach, ziołach oraz olejkach eterycznych [1]. Warto podkreślić, że fitobiotyki nie mają właściwości odżywczych i nie należy utożsamiać ich z witaminami czy składnikami mineralnymi.

Podział fitobiotyków

Fitobiotyki są bardzo zróżnicowaną grupą substancji chemicznych. Aktywne składniki fitobiotyków to metabolity wtórne roślin. Są wytwarzane przez rośliny i pełnią różnorodne funkcje, takie jak obrona przed szkodnikami, wirusami czy bakteriami.

Do fitobiotyków zalicza się [4]:

• alkaloidy – grupa organicznych związków chemicznych, które zawierają w swojej strukturze azot. Mają różnorodne właściwości biologiczne i mogą wykazywać zarówno korzystne, jak i toksyczne działania na organizmy żywe. Alkaloidami są np. chinina, berberyna, teobromina, kofeina i lobelina.
• garbniki – inaczej nazywane taninami. Są to pochodne fenoli obecne w wielu różnych ziołach, herbacie oraz ekstraktów roślinnych. Mają zdolność łączenia się z białkami.
• glikozydy – pochodne sacharydów, w swojej strukturze zawierają cukier (monosacharyd lub disacharyd), jak i inną część chemiczną określaną mianem aglikonu. Ich podjednostki są połączone wiązaniem glikozydowym. Do tej grupy związków należą m.in. glikozydy nasercowe (np. digitoksyna) lub stewiolowe oraz salicyna, rutyna, hesperydyna czy saponina.
• flawonoidy – wykazują wiele korzystnych właściwości zdrowotnych. Mogą działać jako przeciwutleniacze, pomagając neutralizować wolne rodniki i zapobiegając stresowi oksydacyjnemu. Niektóre flawonoidy wykazują działanie przeciwzapalne, przeciwwirusowe, przeciwbakteryjne oraz wspomagają układ sercowo-naczyniowy. W roślinach flawonoidy pełnią funkcję barwnika. Przykłady flawonoidów to m.in. kwercetyna, katechiny, antocyjany, izoflawony oraz naryngenina.
• terpeny i terpenoidy– węglowodory alifatyczne, naturalnie występujące lotne związki w roślinach, odpowiedzialne za wydzielanie zapachów roślin, owoców oraz przypraw. Do tej grupy związków zalicza się m.in. eukaliptol, tymol, karwakrol, geraniol, limonen. Terpeny swoją nazwę zawdzięczają terpentynie będącej składnikiem żywic drzew iglastych.
• śluzy – mieszaniny związków o charakterze polisacharydów, wyróżniają się żelową konsystencją. W lecznictwie stosowane jako środki powlekające, ochronne i zmiękczające. Surowce zawierające śluz to m.in. liście i korzenie prawoślazu, kwiat malwy czarnej, nasienie babki płesznik, liść babki lancetowatej, nasienie lnu, nasienie kozieradki, a także drzewa, np. akacja senegalska, z której otrzymuje się gumę arabską.
• olejki eteryczne – ciekłe, lotne substancje zapachowe uzyskiwane w procesie destylacji. Pod względem składu są mieszaniną rozmaitych związków chemicznych (ketonów, aldehydów, alkoholi, estrów, laktonów, terpenów). Wśród wielu właściwości naturalnych olejków eterycznych wymienia się przede wszystkim właściwości odkażające, antyseptyczne i bakteriobójcze. Niektóre z nich pobudzają krążenie i ułatwiają odkrztuszanie [5].
• kwasy organiczne – uważane za bezpieczne, od wieków są stosowane do konserwacji żywności. Mają działanie przeciwbakteryjne oraz wzmacniają układ odpornościowy. Do tej grupy związków zaliczamy m.in. kwas cytrynowy, mrówkowy, masłowy, propionowy i octowy.

Metabolity występują w różnych częściach roślin, takich jak liście, kłącza, łodygi, korzenie czy kwiaty. Ich działanie jest wykorzystywane w medycynie i kosmetologii do produkcji leków, suplementów diety, kremów czy maści.

Fitobiotyki czosnku

Dobrym przykładem fitobiotyku jest allicyna, substancja, która występująca m.in. w czosnku. Wykazuje ona działanie podobne do antybiotyków. Czosnek ma szczególne znaczenie w żywieniu i medycynie, ponieważ oprócz allicyny zawiera takie związki jak: alliina, siarczek diallilu, ajoen, celuloza, aminokwasy, lipidy, olejek eteryczny, saponozydy steroidowe, kwasy organiczne, minerały (Mg, Zn, Se), witaminy C, A oraz z grupy B [6].

Czosnek, bogaty w organiczne związki siarki, dzięki którym może przyczyniać się do walki z infekcjami bakteryjnymi. Badania potwierdzają, że te związki wykazują wszechstronne właściwości przeciwbakteryjne [7], a co istotne, działają przeciw szczepom MDR (multidrug-resistant – szczepy oporne na co najmniej 3 grupy antybiotyków).

Organiczne związki siarki w czosnku oddziałują na enzymy poprzez tworzenie wiązań disiarczkowych, co wpływa na integralność błony bakteryjnej i osłabia zdolność bakterii do rozmnażania się. Czosnek wykazuje działanie hamujące na populację bakterii z różnych grup, takich jak Escherichia, Salmonella, Streptococcus, Staphylococcus, Pseudomonas oraz Clostridium. Wobec rosnącego zagrożenia opornością na antybiotyki, kompleksowe działanie substancji zawartych w czosnku otwiera perspektywy na opracowanie innowacyjnych antybiotyków.

Fitobiotyki olejków eterycznych

Ich intensywne aromaty i wyjątkowe właściwości biologiczne od wieków przyciągają uwagę naukowców, lekarzy i entuzjastów zdrowego stylu życia. Olejki eteryczne mają długą historię zastosowania w różnych kulturach, służąc jako środki lecznicze, kosmetyczne oraz aromatyczne.

Oregano to jedno ze źródeł olejków eterycznych, które podobnie jak czosnek, wykazuje właściwości prozdrowotne. Działanie antybakteryjne, przeciwgrzybicze, przeciwzapalne i przeciwnowotworowe oregano zawdzięcza dwóm głównym substancjom bioaktywnym: karwakrolowi i tymolowi [8].

Wysoka aktywność przeciwdrobnoustrojowa karwakrolu wynika z kilku istotnych cech, które wyróżniają go spośród innych lotnych związków obecnych w olejkach eterycznych. Kluczowym czynnikiem jest obecność wolnej grupy hydroksylowej, która odgrywa istotną rolę w jego działaniu przeciwbakteryjnym. Dodatkowo karwakrol cechuje się wyraźną hydrofobowością, co przekłada się na jego zdolność do przenikania błon komórkowych drobnoustrojów. Warto także podkreślić obecność charakterystycznego ugrupowania fenolowego, które dodatkowo potęguje jego właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Dzięki tym unikalnym cechom karwakrol wykazuje wyższą aktywność przeciwbakteryjną w porównaniu do innych składników olejków eterycznych.

Stosowanie olejków eterycznych wymaga ostrożności i przestrzegania zaleceń dotyczących dawek oraz metod aplikacji. Dzieje się tak, ponieważ są one bardzo skoncentrowane i mogą powodować reakcje alergiczne lub podrażnienia.

Cytrusy jako źródło fitobiotyków

Naryngenina to naturalnie występujący flawonoid o działaniu przeciwutleniającym. Występuje w wielu roślinach, zwłaszcza w cytrusach, takich jak pomarańcze, cytryny, pomelo, a jej najbogatszym źródłem są grejpfruty [9]. Naryngenina ma wszechstronny wpływ na zdrowie. Wspomaga metabolizm węglowodanów, zwiększa obronę antyoksydacyjną, moduluje układ odpornościowy oraz działa przeciwnowotworowo, przeciwzapalnie i przeciwmiażdżycowo [10]. Jednakże, jak w przypadku wszystkich substancji bioaktywnych, potrzebne są dalsze badania, aby dokładnie zrozumieć mechanizmy jej działania oraz pełny zakres korzyści dla zdrowia człowieka.

Skuteczność dodatków fitobiotycznych w żywieniu zwierząt

Dążąc do poprawy dobrostanu zwierząt, minimalizacji kosztów produkcji oraz spełniania oczekiwań konsumentów, hodowcy sięgają po innowacyjne suplementy w ich żywieniu. Fitogeniczne dodatki paszowe to produkty pochodzenia roślinnego i są alternatywą dla antybiotykowych stymulatorów wzrostu, których stosowanie jest zakazane w UE od 2006 r. Fitobiotyki dodane do codziennej diety zwierząt hodowlanych, np. drobiu, świń, krów czy ryb posiadają szereg zalet.

W rolnictwie stosuje się precyzyjnie opracowane mieszanki fitobiotyków w żywieniu zwierząt. Mają na celu:

• polepszenie wydajności,
• zwiększenie jakości produktów pochodzenia zwierzęcego,
• profilaktykę,
• leczenie,
• poprawę smaku paszy [11].

Mieszanki fitobiotyczne są to naturalne i bezpieczne substancje, a ich wielokierunkowe działanie daje szanse na szerokie zastosowanie w żywieniu zwierząt. W ziołach znajdują się substancje biologicznie czynne o różnym działaniu. Podane łącznie jako dodatek do paszy współdziałają ze sobą, kształtują i wywierają wyraźniejszy wpływ na drób niż pojedyncze substancje wyizolowane z roślin.

Mięso kurczaków, których dieta wzbogacona była o fitobiotyki ma lepszy profil lipidowy!

Suplementacja pokrzywą zwyczajną w ilości 2 ml/l wody wypijanej przez kurczęta wpłynęła na zwiększenie zawartości kwasu dokozaheksaenowego (DHA). Z kolei dodatek do wody pitnej ekstraktu z melisy lekarskiej oraz szałwii lekarskiej ograniczył peroksydację lipidów [12].

Właściwości fitobiotyków

Oto kilka korzyści, jakie fitobiotyki mogą przynieść żywym organizmom:

• działanie antybakteryjne i przeciwwirusowe – hamowanie wzrostu patogenów
• działanie przeciwzapalne – ochrona komórek organizmu przed stresem oksydacyjnym
• wspomaganie układu trawiennego – pobudzanie apetytu i trawienia, utrzymanie różnorodności mikrobiomu, oddziaływanie na zdolność błony śluzowej jelit do utrzymania właściwej funkcji barierowej, poprawa wchłaniania składników odżywczych
• działanie przeciwgrzybicze – hamowanie rozwoju grzybów i zmniejszenie objawów infekcji
• działanie przeciwnowotworowe – regulacja stężenia reaktywnych form tlenu, hamowanie proliferacji komórek nowotworowych
• działanie immunostymulujące – poprawa odporności

Co więcej, wykazano, że przyjmowanie suplementu w postaci prebiotyku, probiotyku i fitobiotyku poprawiło kondycję psychiczną uczestników badania z 2019 r. W badaniu wzięły udział 32 osoby, które przez miesiąc przyjmowały suplement lub placebo [13]. Oprócz poprawy ogólnego samopoczucia zaobserwowano wzrost zasiedlenia światła przewodu pokarmowego tzw. dobrymi bakteriami, tj. Lactobacillus i Bifidobacterium.

Podsumowanie

Farmakognozja jest dziedziną nauki, która zajmuje się badaniem właściwości leczniczych roślin oraz ich zastosowaniem w medycynie. Przyszłość tej dziedziny jest obiecująca, ponieważ istnieje coraz większe zainteresowanie naturalnymi metodami leczenia i roślinnymi suplementami. Wzrasta również potrzeba opracowania nowych leków na bazie roślin, zwłaszcza w kontekście zrównoważonego rozwoju i ochrony środowiska. Zawartość substancji czynnych w roślinach zmienia się zależnie, chociażby od warunków atmosferycznych, podłoża, temperatury czy też etapu wegetacji. Fitobiotyki mogą mieć bardzo różnorodne spektrum działania. Większość badan dotyczących fitobiotyków opiera się na wykorzystaniu mieszanek tych substancji w diecie zwierząt.

Bibliografia:

1. Schippmann, U., Leaman, D. J., & Cunningham, A. B. (2002). Impact of cultivation and gathering of medicinal plants on biodiversity: Global trends and issues. In FAO (Eds.), Biodiversity and the ecosystem approach in agriculture, forestry and fisheries (pp. 142-167).
2. Phytogenics, botanicals, essential oils – all the same, or all different? (b.d.). Pobrano 15 sierpień 2023, z https://www.phytogenius.com/phytogenics-botanicals-essential-oils-all-the-same-or-all-different
3. Stefanon, B., Bruggeman, G., Zentek, J., Mader, A. (2010). Związki fitogeniczne w paszach ich etykietowanie i możliwości śledzenia. Studia i raporty IUNG – PIB https://doi.org/10.26114/sir.iung.2010.23.04
4. Ndomou, S. C. H., Mube, H. K., Ndomou, S. C. H., & Mube, H. K. (2023). The Use of Plants as Phytobiotics: A New Challenge. IntechOpen.
5. Masyita, A., Mustika Sari, R., Dwi Astuti, A., Yasir, B., Rahma Rumata, N., Emran, T. B., Nainu, F., & Simal-Gandara, J. (2022). Terpenes and terpenoids as main bioactive compounds of essential oils, their roles in human health and potential application as natural food preservatives. Food Chemistry: X, 13, 100217.
6. Batiha, G., Beshbishy, A., Wasef, L., Elewa, Y., Al-Sagan, A., El-Hack, M., Taha, A., Abd-Elhakim, Y., & Devkota, H. (2020). Chemical Constituents and Pharmacological Activities of Garlic (Allium sativum L.): A Review. Nutrients.
7. Bhatwalkar, S., Mondal, R., Krishna, S., Adam, J., Govender, P., & Anupam, R. (2021). Antibacterial Properties of Organosulfur Compounds of Garlic (Allium sativum). Frontiers in Microbiology, 12.
8. Sharifi-Rad, M., Varoni, E. M., Iriti, M., Martorell, M., Setzer, W. N., Del Mar Contreras, M., Salehi, B., Soltani-Nejad, A., Rajabi, S., Tajbakhsh, M., & Sharifi-Rad, J. (2018). Carvacrol and human health: A comprehensive review. Phytotherapy Research: PTR, 32(9), 1675–1687.
9. Duda-Madej, A., Stecko, J., Sobieraj, J., Szymańska, N., & Kozłowska, J. (2022). Naringenin and Its Derivatives—Health-Promoting Phytobiotic against Resistant Bacteria and Fungi in Humans. Antibiotics, 11, 1628.
10. Den Hartogh, D. J., & Tsiani, E. (2019). Antidiabetic Properties of Naringenin: A Citrus Fruit Polyphenol. Biomolecules, 9(3), 99.
11. Grela E. R., Klebaniuk R., Kwiecień M., Pietrzak K. (2013). Fitobiotyki w produkcji zwierzęcej. Przeg. Hod., 3, 21-24.
12. Skomorucha, I., Sosnówka-Czajka, E., Muchacka, R., (2017). Wpływ dodatku ekstraktów z ziół do wody pitnej na aktywność enzymów antyoksydacyjnych, poziom GSH i MDA oraz profil kwasów tłuszczowych w mięśniach kurcząt brojlerów. Rocz. Nauk. Zoot., T. 44, z. 1 95–105.
13. Talbott, S., Talbott, J., Stephens, B., & Oddou, M. (2019). Effect of Coordinated Probiotic/Prebiotic/Phytobiotic Supplementation on Microbiome Balance and Psychological Mood State in Healthy Stressed Adults. Functional Foods in Health and Disease, 9, 265–275.