Αντιμικροβιακές ιδιότητες μικροφυκών

Τα μικροφύκη αποτελούν μία κατηγορία οργανισμών στην οποία στρέφεται το ενδιαφέρον της βιομηχανίας διεθνώς τα τελευταία χρόνια για παραγωγή νέων προϊόντων. Ιδιαίτερο ενδιαφέρων παρουσιάζουν τα προϊόντα με αντιμικροβιακές ιδιότητες, δεδομένης και της αυξημένης απαίτησης της φαρμακευτικής βιομηχανίας για νέα αντιβιοτικά.

 Εισαγωγή 
Τα φύκη (λατινικά alga, πλ. algae) είναι μια μεγάλη πολυφυλετική κατηγορία μονοκύτταρων ή πολυκύτταρων οργανισμών με σχήματα και μεγέθη που ποικίλουν σημαντικά. Ο όρος «φύκη» περιλαμβάνει δύο μεγάλες κύριες μορφολογικές κατηγορίες: τα μακροφύκη (macroalgae ή κοινώς seaweeds), συνήθως θαλάσσια είδη, και τα μικροφύκη (microalgae). Το κριτήριο της διάκρισης μεταξύ των δύο αυτών κατηγοριών είναι μόνο το μέγεθος. Τα μακροφύκη έχουν μήκος μερικών εκατοστών, το οποίο σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να φτάσει και πολλά μέτρα (50-70) όπως στα γιγάντια Φαιοφύκη (kelp). Σε αντίθεση, τα μικροφύκη έχουν μήκος από μερικά μικρόμετρα (συνήθως 0.2-50 μm τα μονοκύτταρα μέχρι 100-200 μm στις περιπτώσεις των νηματωδών πολυκύτταρων σχηματισμών όπως το κυανοβακτήριο Arthrospira (Spirulina) platensis έως κάποιες εκατοντάδες (έως και 1-2.000 μm σε ορισμένα διάτομα).

 Οικοσύστημα και περιβάλλον 
Τα φύκη συμβάλουν σε ένα ευρύ φάσμα οικοσυστημάτων λόγο της δυνατότητάς τους να συνθέτουν ποικίλες χημικές ενώσεις. Ένας σημαντικός αριθμός αυτών έχει δειχθεί πως διαθέτει αντιμικροβιακές ιδιότητες.Tandeau-de-Marsac, HJ (1993) Adaptation of cyanobacteria to environmental stimuli: new steps towards molecular mechanisms. FEMS Microbiology Reviews 104: 119-190. Πάνω από 18.000 νέες ενώσεις έχουν απομονωθεί από θαλάσσια περιβάλλοντα των οποίον η πλειοψηφία δεν έχει χημικά χαρακτηριστεί.Blunt JW, Copp BR, Hu WP, Munro MH, Northcote PT, et al. (2008) Marine natural products. Nat Prod Rep 25: 35-94. Συνεπώς δικαιολογημένα τα μικροφύκη φαίνεται να είναι ένας καλός πόρος για την εύρεση νέων βιοδραστικών φυσικών προϊόντων, οι οποίοι προέρχονται ως επί το πλείστον από τον δευτερογενή μεταβολισμό τουςSivonen K., and Börner T. (2008). Bioactive compounds produced by cyanobacteria. In: The Cyanonbacteria: Molecular Biology, Genomics, and Evolution., A. Herrero, and E. Flores, eds. (Norfolk, UK.: Caister Academic Press.), pp. 159-197.Welker, M., and von Döhren, H. (2006). Cyanobacterial peptides-Nature's own combinatorial biosynthesis. FEMS Microbiol Rev 30: 530-563.. Γενικά τα φύκη έχουν μπει κάτω από το μικροσκόπιο της έρευνας μετά το 1950, και δεν είχε θεωρηθεί πως θα μπορούσαν να συμβάλουν στην παραγωγή θεραπευτικών παραγόντων. Στης μέρες μας βεβαίως γίνεται εκτεταμένη έρευνα για την χρήση των μικροφυκών στην παραγωγή φαρμακευτικών παραγόντων, όπως τα αντιβιοτικά που έχει βρεθεί να παράγουν.Mendes RL, Nobre BP, Cardoso MT, Pereira AP, Palavra AF (2003) Supercritical carbon dioxide extraction of compounds with pharmaceutical importance from microalgae. Inorganica Chimica Acta 356: 328-334.Mayer AMS, Hamann MT (2005) Marine pharmacology in 2001–2002: marine compounds with antihelmintic, antibacterial,anticoagulant, antidiabetic, antifungal, anti-inflammatory, antimalarial, antiplatelet, antiprotozoal, antituberculosis, and antiviral activities; affecting the cardiovascular, immune and nervous systems and other miscellaneous mechanisms of action. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmocol 140: 265-286.Cardozo KHM, Guaratini T, Barros MP, Falcão VR, Tonon AP, et al. (2007) Metabolites from algae with economical impact. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 146: 60-78.

 Εφαρμογές και χρήσεις των αντιμικροβιακών προϊόντων 
Ένας μεγάλος αριθμός προϊόντων κυτταρικών εκχυλισμάτων από τα μικροφύκη  έχουν αποδειχθεί να έχουν εκτός από αντιμικροβιακές και αντιμυκητιακές, αντιπρωτοζωϊκές και αντιπλασμοδιακές ιδιότητες.Kellan SJ, Walker JM (1989) Antibacterial activity from marine microalgae. British Journal of Phycology 23: 41-44.Ozemir G, Karabay NU, Dalay MC, Pazarbasi B (2004) Antibacterial activity of volatile components and various extracts of Spirulina platensis. Phytother Res 18: 754-757.Herrero M, Ibañez E, Cifuentes A, Reglero G, Santoyo S (2006) Dunaliella salina microalga pressurized liquid extracts as potential antimicrobials. J Food Prot 69: 2471-2477.Ghasemi Y, Yazdi MT, Shafiee A, Amini M, Shokravi S, et al. (2004) Parsiguine, a novel antimicrobial substance from Fischerella ambigua. Pharmaceutical Biology 42: 318-322.Mendiola JA, Torres CF, Martín-Alvarez PJ, Santoyo S, Toré A, et al. (2007) Use of supercritical CO2 to obtain extracts with antimicrobial activity from Chaetoceros muelleri microalga. A correlation with their lipidic content. Eur Food Res Technol 224: 505-510.. Metting B, Pyne JW (1986) Biologically active compounds from microalgae. Enzyme and Microbial Technology 8: 386-394. Προσπάθειες για την πλήρη αναγνώριση αυτών τον αντιμικροβιακών στοιχείων έχουν πραγματοποιηθεί άλλα βρίσκονται ακόμα σε πρώιμο στάδιο.Salem WM, Galal H, Nasr El-deen F (2011) Screening for antibacterial activities in some marine algae from the red sea (Hurghada, Egypt). African Journal of Microbiology Research 5: 2160-2167

Με την εμφάνιση της ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά, ως συνέπεια της συνεχούς εμφάνισης νέων ανθεκτικών βακτηριακών στελεχών, ολοένα και περισσότερα φάρμακα χάνουν την αποτελεσματικότητά τους. Αυτό το γεγονός αποτελεί ανάγκη για εύρεση νέων φαρμακευτικών προϊόντων. Σε αυτήν την προσπάθεια δημιουργούνται ανά τον κόσμο βάσεις δεδομένων χημικών συστατικών, οι οποίες κοσκινίζονται συνεχώς για να οδηγήσουν τους ερευνητές στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων, ενώ τα φυσικά προϊόντα παραμένουν και αυτά να είναι ένας σημαντικός πόρος για έρευνα και σύνθεση νέων φαρμακευτικών βιοδραστικών ουσιώνCragg, G. M., and Newman, D. J. (2013). Natural products: A continuing source of novel drug leads. Biochim Biophys Acta 1830, 3670-3695.. Η έρευνα για νέα φάρμακα μπορεί να βασιστεί σε διάφορους φυσικούς πόρους, όπως είναι τα φυτά, τα μικρόβια, και τα ζώα Debnath, M., Paul, A. K., and Bisen, P. S. (2007). Natural bioactive compounds and biotechnological potential of marine bacteria. Curr Pharm Biotechnol 8, 253-260.Jachak, S. M., and Saklani, A. (2007). Challenges and opportunities in drug discovery from plants. Curr Sci India 92: 1251-1257.Bah, C. S. F., Bekhit, A. E. A., Carne, A., and McConnell, M. A. (2013). Slaughterhouse Blood: An emerging source of bioactive compounds. Compr Rev Food Sci F 12, 314-331.Gomes, A. R., Freitas, A. C., Rocha-Santos, T. A. P., and Duarte, A. C. (2014). Bioactive compounds derived from echinoderms. RSC Adv 4, 29365-29382.. Η διερεύνηση των περισσότερων βιοδραστικών φυσικών προϊόντων γίνεται στα φυτά και στους μικροοργανισμούςBerdy, J. (2012). Thoughts and facts about antibiotics: Where we are now and where we are heading. J Antibiot 65, 385-395.. Ως μια από τις πιο εξελικτικά επιτυχημένες ομάδες μικροοργανισμών, τα κυανοβακτήρια έχουν δείξει να είναι μια εξαιρετική δυναμική συνιστώσα στην ανακάλυψη αυτών των νέων φαρμάκωνDixit, R. B., and Suseela, M. R. (2013). Cyanobacteria: Potential candidates for drug discovery. Anton Leeuw 103, 947-961.. 

Συνεπώς οι φαρμακευτικές βιομηχανίες, δεδομένης της μεγάλης απαίτησης και ανάγκης για νέα αντιμικροβιακά φάρμακα, στοχεύουν πλέον στην ανακάλυψη και απομόνωση νέων αντιμικροβιακών παραγόντων φυσικής προέλευσης που ελπίζεται να έχουν δραστικότερη επίδραση εναντίον των παθογόνων βακτηρίων του ανθρώπου αλλά με λιγότερες παρενέργειες. Βέβαια μια πραγματικά νέα αντιμικροβιακή ένωση, είναι δύσκολη να προσδιοριστεί αν δεν υπάρχει κάποια ανάλογη ένωση ενός προϋπάρχοντος συστατικού. Αυτό είναι πάρα πολύ σημαντικό για την επιτυχία του νέου αντιβιοτικού καθώς θα δρα σε κάποια νέα μοναδική θέση της μεταβολικής ή βιοσυνθετικής οδού και θα διαφέρει δομικά από τις υπάρχουσες ενώσεις, με συνέπεια να παρακαμφθεί το πρόβλημα της βακτηριακής ανοχής στα υπάρχοντα αντιβιοτικά.

Ευτυχώς, για τον άνθρωπο, πολλές πηγές τέτοιων συστατικών παραμένουν ακόμη ανεξερεύνητες δεδομένης της τεράστιας έκτασης των υδάτινων οικοσυστημάτων. Τα οικοσυστήματα αυτά χαρακτηρίζονται επίσης και από μεγάλη ποικιλομορφία όσον αφορά διάφορες συνιστώσες: θερμοκρασιακή διακύμανση, διείσδυση ηλιακής ακτινοβολίας, συγκέντρωση θρεπτικών στοιχείων και πολλά άλλα που ευνοούν την ανάπτυξη διαφορετικών μικροοργανισμών και μικροφυκών. Τα μικροφύκη, με τη μοναδικότητα των φυσιολογικών, δομικών και βιοχημικών χαρακτηριστικών τους αποτελούν ανεκτίμητο θησαυρό της βιοποικιλότητας του πλανήτη και μπορούν να αξιοποιηθούν προς όφελος του ανθρώπου, τηρώντας πάντα τον απαιτούμενο σεβασμό που αξίζουν.

 Παραπομπές 

Κατηγορία:Φύκη