Co warto wiedzieć o ektoinie?

Charakterystyczną i niesamowicie przydatną cechą ektoiny jest zapewnienie komórkom ochrony przed wpływem ekstremalnych warunków zewnętrznych takich jak wysoka temperatura, promieniowanie ultrafioletowe czy też wysoki stopień zasolenia [1]. Dzięki tym właściwościom ektoina trafiła także na apteczne półki.

Ektoina – co to za związek?

Ektoina jest cyklicznym aminokwasem pozyskiwanym z ekstremolitów czyli mikroorganizmów żyjących w trudnodostępnych miejscach takich jak np. gejzery, pustynie lub słone zbiorniki wodne.

Wspomniane ekstremolity w środowisku w którym panują radykalne warunki (np. wysokie zasolenie) poprzez gromadzenie pewnych substancji mogą z powodzeniem egzystować w miejscach trudnodostępnych dla innych organizmów. Do wspomnianych substancji zaliczamy m.in. cukry, poliole oraz pochodne aminokwasów (w tym m.in. wspomnianą ektoinę). Do ich funkcji należy nie tylko pełnienie roli osmoregulatorów, ale również ochrona białek oraz DNA przed szkodliwym wpływem wysokich temperatur, procesu wysuszenia, zamrażania oraz promieniowania ultrafioletowego [2].

Ektoina produkowana jest przez kilka gatunków bakterii na skutek panujących niekorzystnych warunków środowiskowych oraz występującego stresu osmotycznego. Może być gromadzona we wnętrzu komórek nawet w wysokich stężeniach jednocześnie nie zakłócając ich pracy. Ponadto aminokwas ten we wspomnianej sytuacji działa w sposób protekcyjny na komórkę. Nawet w środowisku o dużej zawartości NaCl, ektoina charakteryzuje się dobrymi właściwościami wiążącymi cząsteczki wody i chroni komórki przed potencjalnym wpływem stresu osmotycznego oraz promieniowaniem [3].

Ektoina może być również pozyskiwana na drodze chemicznej syntezy, jednakże wysokie koszty procesu przemawiają na korzyść metody biotechnologicznej z wykorzystaniem bakterii halofilnych.

Ektoina jest bezbarwną substancją krystaliczną zaliczaną do związków organicznych. Działa w sposób ochronny na białka oraz zapobiega przed wyschnięciem struktur komórkowych co spowodowało, że ten naturalny związek jest wykorzystywany przy produkcji kosmetyków działających w sposób ochronny oraz pielęgnacyjny na skórę. Poza branżą kosmetyczną aminokwas ten znalazł również zastosowanie w medycynie, a konkretnie w dziale dermatologii oraz alergologii [4].

Ektoina ma charakter amfoteryczny, ulega rozpuszczeniu w rozpuszczalnikach polarnych oraz cechuje ją stabilność w szerokim zakresie pH (od 1 od 9). Niewątpliwie jedną z najważniejszych zalet tego naturalnego związku jest wysoka odporność na działanie wysokiej temperatury (6 godzin w temperaturze 160°C), natomiast w temperaturze pokojowej może być przechowywana przez okres 4 lat [5].

Mechanizm działania

Mechanizm działania ektoiny wynika z umiejętności wiązania wody, dzięki czemu zapewnia ochronę strukturom komórkowym bakterii. Stan ten może się utrzymywać przez dłuższy czas co skutecznie zapobiega wystąpieniu procesu dehydratacji. Dzięki swoim właściwościom, aminokwas ten działa w sposób stabilizujący na białka oraz w efekcie na całe komórki, co jest wykorzystywane podczas zmniejszania skutków m.in. zmian temperatury (przegrzanie, ochłodzenie), odwodnienia, wysokiego stopnia zasolenia oraz działania promieniowania UV [5].

Ektoina – zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym

Aerozole do nosa

Alergiczny nieżyt nosa wykazuje duży wpływ na jakość życia. Szacuje się, że przypadłość ta dotyczy 10-20% populacji. Może pojawić się u osób w każdym wieku. Obniża nie tylko naszą wydajność w pracy czy też w szkole, ale również wykazuje negatywny wpływ na ewentualne choroby towarzyszące (np. astma). Symptomy charakterystyczne dla alergicznego nieżytu nosa stanowią IgE-zależną reakcję błony śluzowej nosa na obecność alergenów [6]. Zaliczamy do nich stan zapalny oraz katar, kichanie, świąd i niedrożność nosa. Objawy te możemy podzielić na dwie fazy:

• faza wczesna – natychmiastowa odpowiedź organizmu na skutek kontaktu z alergenem,
• faza późna – występuje do 12 godzin później i najczęściej charakteryzuje się zapchaniem nosa [5].

Podczas przebiegu alergicznego nieżytu nosa może również wystąpić alergiczne zapalenie spojówek wraz ze współistniejącymi objawami takimi jak nadmierne łzawienie oczu czy też ich swędzenie [7].

W czasie terapii alergicznego nieżytu nosa mogą być stosowane preparaty zaklasyfikowane do różnych grup charakteryzujących się odmiennymi mechanizmami działania. Stosowane są m.in. leki przeciwhistaminowe (blokery receptora H1), które przyczyniają się do zahamowania produkcji wydzieliny z nosa i redukują kichanie oraz występujący świąd. Ponadto wykazują również działanie przeciwzapalne oraz immunomodulujące. Na rynku farmaceutycznym dostępne są preparaty (m.in. aerozole do nosa) zawierające azelastynę, która jest przedstawicielem leków przeciwhistaminowych o działaniu przeciwalergicznym [6]. Substancja ta zaliczana jest do nowej generacji środków i stosowana jest w sposób miejscowy w postaci aerozoli do nosa bądź kropli do oczu. Powinniśmy jednak pamiętać o przeciwwskazaniach dotyczących preparatów z dodatkiem azelastyny. Nie należy stosować ich u dzieci poniżej 6. roku życia oraz nie zaleca się ich stosowania u kobiet w pierwszym trymestrze ciąży. Natomiast, jeśli chodzi o działanie niepożądane to w pojedynczych przypadkach może wystąpić zmęczenie, osłabienie czy też zawroty głowy, które mogą wpływać negatywnie na zdolność prowadzenia pojazdów mechanicznych. Ponadto do „minusów” stosowania można również zaklasyfikować gorzki smak oraz możliwość wystąpienia miejscowego podrażnienia [7,8].  

Bezpiecznym ale za to słabszym działaniem charakteryzują się kromony. Ich skuteczność opiera się na stabilizowaniu komórek tucznych oraz hamowaniu uwalniania mediatorów zapalnych. Z uwagi na ich mechanizm działania można zauważyć, że związki należące do grupy kromonów zapobiegają powstawaniu reakcji alergicznych, ale nie skupiają się na łagodzeniu już istniejących ostrych objawów występującej alergii. Wykazują duże bezpieczeństwo podczas stosowania o czym świadczy między innymi brak wpływu na zdolność prowadzenia pojazdów mechanicznych czy też małe prawdopodobieństwo przeniknięcia substancji leczniczej do mleka matki. Z kolei minusem może być duża częstość stosowania preparatów z kromonami, ponieważ ze względu na ich krótki okres półtrwania należy je stosować co najmniej 4 razy na dobę [7,9].  

Kolejną grupę, która znajduje zastosowanie podczas terapii alergicznego nieżytu nosa stanowią glikokortykosteroidy. Wykazują się najsilniejszym działaniem przeciwzapalnym, a swoją skuteczność opierają głównie na działaniu hamującym eozynofile, które biorą udział w powstawaniu różnych chorób, głównie tych o podłożu alergicznym. Skutecznie eliminują objawy towarzyszące alergicznemu nieżytowi nosa, a także jego blokadę. Jednakże efekty ich stosowania widoczne są dopiero po kilku – kilkunastu godzinach od momentu przyjęcia, natomiast efekt maksymalny zostaje osiągnięty po kilku dniach regularnego stosowania.

Agoniści receptorów α₁– oraz α₂-adrenergicznych przyczyniają się do obkurczenia naczyń krwionośnych w związku z czym świetnie sprawdzają się w sytuacji, gdy nos jest zapchany. Jednakże wspomniane sympatykomimetyki należy używać maksymalnie do 5 dni, dlatego też zalecane jest ich stosowanie w przypadku okresowego alergicznego nieżytu nosa.

Bromek ipratropium również stosowany jest w przypadku występowania alergicznego nieżytu nosa, ale tylko wówczas gdy nasilony wyciek wydzieliny z nosa nie ustępuje po zastosowaniu leków I rzutu. Ten cholinolityk zaliczany do nieselektywnych blokerów receptorów muskarynowych, nie znosi jednak innych objawów wspomnianej przypadłości takich jak kichanie, świąd nosa czy też jego zatkanie [6].

W przypadku preparatów do nosa z ektoiną duże znaczenie ma fakt, że można je stosować nawet przez długi okres czasu i nie wykazują żadnych długotrwałych skutków ubocznych wynikających z ich stosowania. Dzięki tym zaletom zyskują wielką korzyść w porównaniu do innych popularnych środków stosowanych podczas nieżytu nosa. Dodatkowo częstym objawem towarzyszącym alergicznemu nieżytowi nosa jest wysuszenie jego śluzówki. W tej sytuacji preparaty z dodatkiem ektoiny ze względu na jej mechanizm działania i bardzo dobre właściwości nawilżające również świetnie się sprawdzą. Natomiast z uwagi na naturalne pochodzenie, ektoina nie powinna narażać pacjenta na wystąpienie efektów ubocznych w takim stopniu, jakie niesie ze sobą ryzyko stosowanie innych preparatów [3,5].

Ektoina znalazła również zastosowanie jako składnik wód morskich stosowanych u małych dzieci. Niemowlęta nie potrafią oddychać przez usta dlatego też tak ważne jest aby miały zapewnione swobodne oddychanie przez nos. Podrażnienia błony śluzowej nosa, katar czy też zatkany nos stanowią duże utrudnienie nie tylko dla maluchów, ale i również dla ich rodziców. W przypadku dzieci nie dysponujemy aż tak szerokim wachlarzem dostępnych preparatów, jak w przypadku osób dorosłych. Wiek dziecka jest czynnikiem, który powoduje duże ograniczenie podczas wyboru odpowiedniego produktu. Jednym z rozwiązań może być woda morska. Preparaty niektórych producentów według zaleceń mogą być stosowane już od pierwszego dnia życia. Woda morska nie tylko oczyszcza, ale i również nawilża śluzówkę nosa. Na rynku farmaceutycznym dostępna jest również woda morska z dodatkiem ektoiny, dzięki czemu preparat ten będzie zapewniał jeszcze silniejsze nawilżenie błony śluzowej nosa, jej oczyszczenie oraz ochronę przed wysuszeniem. Ze względu na duże bezpieczeństwo stosowania ektoiny preparaty te mogą być stosowane u dzieci już po ukończeniu pierwszego miesiąca życia [1].

Inhalacje

Ektoina znalazła również zastosowanie jako składnik ampułek z roztworem przeznaczonym do inhalacji. Wskazania do stosowania wspomnianych ampułek obejmują występowanie takich schorzeń jak astma alergiczna i niealergiczna, zapalenie oskrzeli czy też przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP). Ektoina wspomaga leczenie stanów zapalnych oraz poprzez swoje działanie nawilżające oraz ochronne na błonę śluzową układu oddechowego działa w sposób łagodzący występujące objawy wymienionych chorób tego układu. Inhalacje wykonywane z wykorzystaniem ampułek z roztworem wody, soli morskiej oraz ektoiny ułatwiają również odkrztuszenie zalegającej wydzieliny poprzez jej rozrzedzenie.         

Krople do oczu

Ektoina zdobywa coraz większą popularność nie tylko jako składnik aerozoli do nosa, ale  również kropli do oczu, które znajdują zastosowanie podczas leczenia zapalenia spojówek połączonego wraz z nieżytem nosa. Ze względu na swoje bardzo dobre właściwości ochronne oraz nawilżające, krople do oczu z ektoiną zalecane są również w przypadku występującej nadmiernej suchości oka, zespołu suchego oka bądź stanu zapalnego o łagodnym bądź umiarkowanym nasileniu. Z uwagi na umiejętność wiązania wody oraz stabilizujący wpływ na wodną oraz tłuszczową warstwę filmu łzowego ten naturalny związek przyczynia się do zapewnienia odpowiedniego stopnia nawilżenia oka, tym samym działając łagodząco oraz kojąco na podrażnienia.

Z uwagi na fakt, iż ektoina jest substancją naturalną, krople do oczu z jej zawartością można stosować nawet kilka razy dziennie. Wysokie bezpieczeństwo, duża tolerancja oraz bardzo niskie prawdopodobieństwo wystąpienia potencjalnych działań niepożądanych (np. uczucie pieczenia po zastosowaniu) stanowią niewątpliwe plusy przemawiające na korzyść ektoiny. Dostępne na rynku farmaceutycznym krople do oczu zawierają w swoim składzie głównie ektoinę bądź też związek ten występuje obok na przykład kwasu hialuronowego, zapewniając dodatkowe nawilżenie oka. Niewątpliwą zaletą ektoiny jest również fakt, że preparaty z jej zawartością mogą być stosowane przez osoby noszące szkła kontaktowe [1,3].     

Aerozole do gardła

Łagodne bądź o umiarkowanym stopniu nasilenia stany zapalne gardła często leczone są w sposób objawowy za pomocą pastylek do ssania zawierających substancje znieczulające, roztworów do płukania gardła o działaniu odkażającym czy też środków przeciwbólowych. Ektoina znajduje również zastosowanie jako składnik aerozoli do ust oraz gardła, gdzie ze względu na swoje właściwości sprawdza się jako substancja wspomagająca leczenie stanu zapalnego, a także działa nawilżająco w przypadku utrzymującej się suchości gardła oraz występującej chrypki. Mechanizm działania ektoiny przyczyniający się do stabilizacji błony jamy ustnej oraz łagodzenia stanu zapalnego, pozwolił na postawienie hipotezy dotyczącej regenerującego wpływu na błonę śluzową gardła oraz zwiększenie jej odporności. Dlatego też produkty z dodatkiem ektoiny zalecane są w celu wspomagania leczenia takich schorzeń jak m.in. zapalenie błony śluzowej jamy ustnej oraz gardła, zapalenie migdałków podniebiennych czy też stan po ich usunięciu. Zaletą wspomnianych preparatów jest możliwość ich stosowania przez kobiety w ciąży, matki karmiące oraz dzieci powyżej pierwszego roku życia [3,10].

Preparaty z dodatkiem ektoiny:

• aerozole do nosa,
• krople do oczu,
• aerozole do gardła,
• roztwory w ampułkach do inhalacji,
• wody morskie wzbogacone dodatkiem ektoiny.

Preparaty z ektoiną stosowane na skórę

Ektoina z uwagi na swoje właściwości, znalazła również zastosowanie w przemyśle kosmetycznym jako jeden ze składników kremów nawilżających o długotrwałym działaniu, a także produktów o właściwościach przeciwstarzeniowych. Ektoina cechuje się lekkimi właściwościami higroskopijnymi. Badania wykazują, że przyczynia się również do poprawy stabilności enzymów odpowiedzialnych za nawodnienie, a tym samym do obniżenia podatności białek na denaturację. Ponadto, substancja ta działa w sposób łagodzący na występujący stan zapalny, a nawet jest polecana w przypadku atopowego zapalenia skóry o umiarkowanym stopniu nasilenia, ze względu na wzrost poziomu nawilżenia skóry, zmniejszenia jej szorstkości oraz redukcję świądu [3,5].

Produkty kosmetyczne z ektoiną:

• kremy nawilżające,
• preparaty zapobiegające procesom starzenia,
• środki detoksykujące,
• preparaty ochronne z filtrem UV.

Preparaty z dodatkiem ektoiny zalecane są do objawowego leczenia oraz łagodzenia występujących zaczerwienień występujących podczas dermatoz o charakterze zapalnym. Dzięki stabilizującemu wpływowi na błony komórkowe, ektoina działa w sposób ochronny na skórę przed działaniem związków powierzchniowo czynnych, a także zapobiega utracie wody. Ektoina działa również w sposób protekcyjny względem promieniowania ultrafioletowego (UV). Zmniejsza odpowiedź w ludzkich keratynocytach indukowaną przez UV-A oraz wykazuje ochronny wpływ przed promieniowaniem UV w immunocytach i komórkach Langerhansa. Kremy zawierające w swoim składzie ektoinę działają w sposób nawilżający, dlatego też zalecane są w sytuacji występowania podrażnień, nadmiernej suchości lub stanów zapalnych skóry bądź błony śluzowej. Stosowanie tych preparatów proponuje się również w przypadku takich schorzeń jak neurogenne zapalenie skóry, a nawet wspomagająco przy leczeniu łuszczycy. Kremy zawierające w składzie ektoinę mogą być używane długotrwale, kilka razy dziennie oraz można je stosować u dzieci od 1. miesiąca życia co stanowi niewątpliwą zaletę [1,3,5].

Właściwości kremów z ektoiną:

• redukcja zaczerwienień skóry,
• łagodzenie stanów zapalnych,
• udział w procesie regeneracji skóry oraz błon śluzowych,
• tworzenie warstwy ochronnej,
• tworzenie warstwy stabilizującej,
• zapewnienie odpowiedniego poziomu nawilżenia skóry,
• wygładzenie suchej skóry,
• łagodzenie świądu.

Podsumowanie

Czy ektoina jest kosmetycznym i aptecznym hitem, a może jednak tylko „chwytliwą nowością”? Mam nadzieję, że zebrane i przedstawione informacje pozwolą na lepsze poznanie tej substancji i ułatwią czytelnikowi wyrobienie opinii na postawione w tytule pytanie. Związek ten wykazuje wiele cech, które niewątpliwie stanowią jego unikatowe zalety, ale czy jest to związek idealny?

Jedną z zalet scharakteryzowanej substancji jest fakt, że należy ona do grupy związków naturalnych. Wiąże się z tym małe ryzyko wystąpienia ewentualnych działań niepożądanych. Z uwagi na profil bezpieczeństwa, preparaty z ektoiną w składzie, nie są przeciwwskazane do stosowania przez kobiety w ciąży oraz matki karmiące. Ponadto wiele produktów (m.in. wody morskie z dodatkiem ektoiny) zalecane są przez producentów do stosowania już od 1. miesiąca życia co może być przydatne w sytuacji zatkanego noska u małych dzieci.

Dotychczas nie stwierdzono występowania interakcji preparatów z ektoiną z innym środkami co również stanowi dużą korzyść. Kolejnym plusem jest fakt, że można je stosować przez dłuższy okres czasu. W przypadku kropli do oczu, mogą być one używane przez osoby noszące soczewki kontaktowe. Jedną z większych zalet ektoiny jest jej działanie nawilżające, dzięki czemu związek ten znalazł zastosowanie w kilku rodzajach preparatów, od aerozoli do nosa, kropli do oczu poprzez ampułki z roztworem do inhalacji, aż do preparatów do gardła zalecanych przy występowaniu suchości w jamie ustnej i gardle, chrypce oraz przy pojawieniu się stanu zapalnego.  

Do „minusów” opisywanej substancji można zaliczyć moc działania preparatów z dodatkiem ektoiny. Stosowane podczas alergicznego nieżytu nosa bądź alergicznego nieżytu nosa wraz z zapaleniem spojówek aerozole do nosa lub krople do oczu sprawdzą się w przypadku łagodnego bądź umiarkowanego stopnia nasilenia objawów. Co prawda wykazują się dużym bezpieczeństwem podczas ich używania, jednakże z racji łagodnego sposobu działania, często stosowane są jako środki o charakterze tylko wspomagającym. W przypadku występowania objawów alergii o bardziej nasilonym stopniu może wystąpić potrzeba częstego stosowania tych preparatów, co może być traktowane przez pacjentów jako problem.  

dr n. farm. Malwina Lachowicz

Wydział farmaceutyczny Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

Katedra Farmacji Stosowanej

Piśmiennictwo:

[1] Jacyszyn, K.; Nartowski, K.; Pluta, J.; Karolewicz, B. Ektoina – naturalny ekstraprotektant pozyskiwany z ekstremofilów. Mechanizm działania i zastosowanie w produktach leczniczych i kosmetycznych. Farm Pol, 2014, 70(6), 305-311.

[2] Sajjad, W.; Qadir, S.; Ahmad, M.; Rafiq, M.; Hasan, F.; Tehan, R.; McPhail, KL.; Shah, AA. Ectoine: a compatible solute in radio-halophilic Stenotrophomonas sp. WMA-LM19 strain to prevent ultraviolet-induced protein damage. Appl Microbiol, 2018, 125(2), 457-467.

[3] Bownik, A.; Stępniewska, Z. Ectoine as a promising protective agent in humans and animals. Arh Hig Rada Toksikol, 2016, 67, 260-265.

[4] Waditee-Sirisattha, R.; Kageyama, H.; Takabe, T. Halophilic microorganism resources and their applications in industrial and environmental biotechnology. AIMS Microbiology, 2016, 2(1), 42-54.

[5] http://www.aptekamedia.pl/files/UserFiles/file/2015/07/Ektoina.pdf

[6] Werkhäuser, N.;Bilstein, A.; Sonnemann, U. Treatment of Allergic Rhinitis with Ectoine Containing Nasal Spray and Eye Drops in Comparison with Azelastine Containing Nasal Spray and Eye Drops or with Cromoglycic Acid Containing Nasal Spray. J Allergy, 2014, 1-13.

[7] Brzoznowski, W. Standardy diagnostyczne i terapeutyczne alergicznego nieżytu nosa. Forum Medycyny Rodzinnej, 2009, 3(3), 173–180.

[8] http://pub.rejestrymedyczne.csioz.gov.pl/Pobieranie.ashx?type=8042-c

[9] http://pub.rejestrymedyczne.csioz.gov.pl/Pobieranie.ashx?type=1612-c

[10] Müller, D.; Lindemann, T.; Shah-Hosseini, K.; Scherner, O.; Knop, M.; Bilstein, A.; Mösges, R. Efficacy and tolerability of an ectoine mouth and throat spray compared with those of saline lozenges in the treatment of acute pharyngitis and/or laryngitis: a prospective, controlled, observational clinical trial. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2016, 273(9), 2591-2597.