Czosnek pospolity (Allium sativum) jest rośliną leczniczą, taksonomicznie przynależącą do rodziny liliowatych. Stosowany jest głównie w kuchni, w celach przyprawowych. Pochodzi z Azji Środkowej, ale współcześnie znany jest i uprawiany na całym świecie. Ciekawostką jest, że tylko w Chinach wykorzystywany jest jego kwiatostan. Tam stosuje się go jako jarzynę. We wszystkich pozostałych krajach, wykorzystywane są jedynie ząbki o charakterystycznym, dość intensywnym smaku i zapachu, za który odpowiedzialne są obecne w nich substancje biobójcze - fitoncydy.
Fitoncydy odkryte zostały w 1928 r., a sam ich odkrywca - Boris Tokin, uważał, że czosnek ma ich najwięcej. Powiedział nawet, że ten "działa jak karbol na organizm ludzki". Współcześnie również, ta popularna przyprawa stawiana jest przez naukowców na piedestał w kategorii działania przeciwdrobnoustrojowego. Tajemniczym składnikiem aktywnym okazała się być odkryta w 1944 r., allicyna, którą udało się wyizolować i scharakteryzować. Jej struktura chemiczna została ustalona w 1948 r., przez Stolla i Seebecka. Ponieważ wiele mikroorganizmów podatnych na ekstrakt z czosnku ma duże znaczenie medyczne, Allium sativum zdaje się być obiecującym środkiem terapeutycznym o szerokim spektrum działania. Ponadto, czosnek jako roślina może odgrywać istotną rolę w ekologicznej kontroli drobnoustrojów w przyrodzie.
Olejek z czosnku
Ważnym składnikiem czosnku jest olejek (0%, 1-0%, 2%), zawierający kompleksy siarkowe, wśród których dominuje alliina bezwonna. W warunkach normalnych nie ma zapachu, ale po roztarciu, zmiażdżeniu, uszkodzeniu tkanki czosnkowej uwalniają się enzymy, które przekształcają ją w alliicynę (dwusiarczek allilu). Alliicyna podobnie jak jej pochodne mają silne działanie bakteriobójcze, które nierzadko przewyższa działanie antybiotyków. W sposób zależny od dawki allicyna może hamować proliferację zarówno bakterii, jak i grzybów. Świetnie radzi sobie z antybiotykoopornym szczepem bakteryjnym gronkowca złocistego, opornego na metycylinę (MRSA). Ponadto, w liniach komórkowych ssaków, w tym w komórkach nieprawidłowo utworzonych, rakowych może indukować apoptozę (programowana śmierć komórki) i hamować dalsze podziały wadliwych jednostek. W środowisku przyrodniczym, w stanie dzikim, allicyna hamuje kiełkowanie nasion i rozwój korzeni. Uważa się, że za efekty wynikające z jej działania odpowiadają reakcje redoks. Są to reakcje w trakcie których, dochodzi zarówno do redukcji, jak i oksydacji (utleniania) substratów. W stężeniach subletalnych allicyna ma właściwości prozdrowotne, np. obniża poziom cholesterolu i trójglicerydów, obniża ciśnienie tętnicze krwi, co korzystnie wpływa na układ sercowo-naczyniowy. Oczywiście, allicyna ma szerokie i interesujące zastosowania w medycynie i ekologicznym rolnictwie, stąd szczegółowo zostało omówione jej działanie.
Działanie antybiotyczne allicyny
Allicyna posiada zdolność do utleniania tioli w komórkach patogennych, np. reszt glutationu i cysteiny w białkach. Tiolami nazywane są związki przypominające w budowie alkohole, tyle, że zamiast atomu tlenu w grupie hydroksylowej (-OH) posiadają atom siarki (SH). Bardziej utleniona pula glutationu prowadzi do zwiększenia komórkowego potencjału redoks. Utlenianie tioli białkowych powoduje zmianę w strukturze białek, co nadaje im lub pozbawia je funkcjonalności. Badania naukowe dowodzą, że działanie przeciwdrobnoustrojowe ekstraktów czosnkowych możliwe jest wyłącznie po zmiażdżeniu jego tkanek. Ani dwusiarczek allilu (DADS) ani dallilopolisulfany będące metabolitami allicyny, nie wykazują znaczącej aktywności przeciwdrobnoustrojowej, o ile nie są stosowane w wysokich stężeniach. Koch i Lawson określili minimalne stężenie związków siarkoorganicznych występujących w zmacerowanych ząbkach, potrzebne do zahamowania wzrostu Escherichia coli i Staphyllococcus aureus. Zgodnie z otrzymanymi przez badaczy wynikami ok. 35 razy więcej DADS było potrzebne do zahamowania wzrostu tych dwóch szczepów w porównaniu z allicyną.
Czosnkowe związki - działanie antymiażdżycowe
Obecny w czosnku ajoen jest bezwonnym metabolitem alliiny. Może być z powodzeniem stosowany jako środek bakteriostatyczny. Badania dowodzą, że ajoen ma silne właściwości antyrakowe i zdaje się być obiecującym środkiem w leczeniu białaczek. Wykazuje działanie antykrzepliwe, antybiotyczne, antymykotyczne, hipocholesterolemiczne, hipotensyjne, przeciwzapalne, przeciwmiażdżycowe. Należy tu zaznaczyć, że przeszło połowa zgonów na świecie spowodowana jest chorobą wieńcową. Aby do niej nie dopuścić należy ograniczać spożycie cholesterolu i steroli pochodzenia zwierzęcego. Czosnek pozwala znacznie ograniczyć rozwój blaszki miażdżycowej, działając na kilka sposobów.
Działanie przeciwkrzepliwe spowodowane jest oddziaływaniem ajoenu na receptory fibrynogenu (GPIIb/IIIa) obecne w płytkach krwi. Receptor błonowy GP jest białkiem obecnym na błonie komórkowej płytek krwi. Podczas interakcji typu płytka-płytka dochodzi do zlepiania trombocytów, w wyniku czego powstaje skrzep. Fibrynogen jest białkiem uczestniczącym w krzepnięciu krwi. Zdolność do wiązania fibrynogenu płytka zyskuje w momencie zmiany konformacji GP IIb/IIIa, które wywołują liczni agoniści tego receptora. GPIIb/IIIa umożliwia fuzję płytek przy pomocy fibrynogenu i czynnika von Willenbrandta. Na pojedynczej płytce krwi znajduje się ok. 100 tys. tych receptorów, które w warunkach normalnych pozostają nieaktywne. Do ich wzbudzenia dochodzi pod wpływem określonych czynników (tromboksany, kolagen). Ajoen oddziaływuje na receptory GPII/IIIa w sposób bezpośredni, blokując im możliwość do wiązania się z fibrynogenem (białko uczestniczące w procesie krzepnięcia). Szczególne umiejętności ajoenu wynikają z jego budowy strukturalnej. Odpowiednie elementy jego budowy są w stanie wpasować się do receptora prawie jak klucz do zamka. Określenie "prawie" robi tu ogromną różnicę. Rzecz w tym, że jeden z elementów budowy ajoenu jest domeną kotwiczącą, wobec czego ten związek może tylko częściowo wpasować się w receptor nie wywołując żadnego efektu i jednocześnie blokując dostęp jego agonistom. Dobrze wiedzieć, że zablokowanie receptorów dla fibrynogenu uniemożliwia agregację płytek, a zatem, krzep nie ma prawa powstania.
Aby skrzep mógł powstać konieczne jest przekształcenie fosfolipidów błonowych do prostanoidów, co odbywa się przy udziale enzymu cykloksygenazy. Prostanoidy to szczególna grupa eikozanoidów - pochodnych kwasu arachidonowego, który stanowi metabolit rozkładu Nienasyconych Kwasów Tłuszczowych (NNKT) gromadzonych w warstwie fosfolipidowej błon komórkowych. Jego główny prekursor stanowi kwas linolowy. Wśród prostanoidów wyróżnia się szereg tromboksanów, prostaglandyn, prostacyklin, których zadaniem jest regulacja wszystkich procesów fizjologicznych. Prostacykliny rozkurczają naczynia krwionośne, a tromboksany agregują płytki krwi, powodując powstawanie skrzepu. Ekstrakty czosnkowe hamują aktywność cyklooksygenaz, a więc przejście błonowych fosfolipidów do produktów stanowiących grupę związków agregujących płytki nie jest możliwe. Regulatorami adhezji płytkowej są produkty lipooksygenazy, cykliczny adenozynomonofosforan (cAMP), cykliczny monofosforan guaniny (cGMP) oraz tlenek azotu (NO). Jedną z ważniejszych funkcji cAMP jest uwalnianie jonów Ca2+ z kompleksu ATP-Ca2+, co powoduje migrację innych jonów i wywołuje relaksację naczynia. Stąd też, czosnkowi przypisuje się działanie hipotensyjne- obniżające ciśnienie, co jest wskazane u osób zagrożonych incydentem wieńcowym. Ajoen zwiększa produkcję cAMP.
cGMP reguluje stężenie tlenku azotu, który reguluje stopień napięcia mięśni gładkich naczynia. Badania na tkankach królików eksponowanych na ekstrakt z surowego czosnku wykazały spadek aktywności cyklooksygenazy, co jest równoznaczne z ograniczeniem produkcji tromboksanów i agregacji płytek.
Miażdżyca jest chorobą przewlekłą przebiegającą z powstawaniem blaszek i z miejscowo toczącym się procesem zapalnym w ścianie naczyń. Kiedy jej wielkość przekroczy 70-80% objętości tętnicy, dopływ krwi do mięśnia sercowego zostaje ograniczony, a sama blaszka staje się niestabilna, w każdej chwili może oderwać się od ściany naczynia. Główną przyczyną powstawania blaszki jest nadmiar lipoprotein LDL w krwiobiegu. Uważane są za "zły cholesterol" ponieważ, wykazują tendencje do gromadzenia się w ścianach naczyń i inicjowania w nich stanu zapalnego. Pierwszym etapem powstawania zmian miażdżycowych jest pogrubienie blaszki stanowiącej najbardziej wewnętrzną część naczynia. Komórki układu immunologicznego zagnieżdżone w warstwie mięśniowej migrują do blaszki, powodując stan zapalny. Limfocyty T, makrofagi, monocyty wędrują do niej i tu wytwarzają prozapalne cytokiny - związki zwabiające kolejne komórki odpornościowe w miejsce uszkodzenia. Śródbłonek stanowi warstwę czynną. Produkuje tromboksany powodujące agregację płytek. Makrofagi to komórki żerne, fagocytujące, które próbują dokonać fagocytozy utlenionych lipoprotein frakcji LDL, co kończy się przekształceniem ich w komórki piankowate - kompleksy LDL wewnątrz makrofagów. Apoptoza (śmierć) komórek warstwy mięśniowej przyciąga makrofagi, a cytokiny prozapalne takie jak IL-1 (Interleukina-1), IL-6 (Interleukina-6), TNF-alfa zwabiają w miejsce uszkodzenia śródbłonka kolejne komórki odpornościowe. Lipidowy rdzeń blaszki podlega martwicy i zwapnieniu, a ostatecznie otaczany jest włóknikiem. Siarkowe bioaktywne związki czosnkowe hamują aktywację czynnika NF-kB, który funkcjonuje jako czynnik transkrypcyjny (białko regulujące transkrypcję - przepisywanie DNA na RNA, dzięki czemu możliwe jest powstawanie konkretnych produktów). NF-kB sprawuje władzę nad odpowiedzią immunologiczną, która warunkowana jest wieloma czynnikami. Udowodniono, że rozpuszczalna w wodzie S-allilocysteina powstrzymuje aktywację NF-kB w limfocytach. Pochodne allicyny rozpuszczalne w tłuszczach (DADS) hamują aktywację NF-kB w makrofagach. Czosnek wykazuje zatem, działanie antyzapalne.
Cholesterol może być przyjmowany wraz z dietą, jak i syntetyzowany przez komórki wątroby. Enzym reduktaza HMG-CoA znajdująca się w cytoplazmie hepatocytów kontroluje ilość produkowanego cholesterolu. Ekstrakt czosnkowy zawiera inhibitory tego enzymu (związki które utrudniają i opóźniają działanie HMG-CoA), stąd wytwarzanie cholesterolu zostaje ograniczone.
Saponiny czosnkowe
Saponiny czosnkowe to glikozydy steroidowe lub triterpenoidowe charakteryzujące się gorzkim, cierpkim smakiem. Saponiny obniżają poziom cholesterolu frakcji LDL. Udowodniono im również działanie antynowotworowe, antymutagenne. Obniżają ryzyko raka, zapobiegają wzrostowi komórek rakowych. Reagują z bogatymi w cholesterol błonami komórkowymi, ograniczając w ten sposób ich wzrost i żywotność. Rośliny produkują saponiny w celu zwalczania infekcji pasożytniczych, a u ludzi wspomagają układ odpornościowy, chronią przed bakteriami i wirusami. Niecukrowa część saponin ma bezpośrednie działanie przeciwutleniające, co skutkuje zmniejszeniem ryzyka rozwoju raka i chorób serca.
Flawonoidy - potencjał antyoksydacyjny
Flawonoidy to rozpuszczalne w wodzie cząsteczki polifenolowe. Wykazują działanie przeciwutleniające, przeciwzapalne, przeciwpłytkowe, wazoochronne, antyoksydacyjne. Efekty te powiązano z wpływem flawonoidów na metabolizm kwasu arachidonowego.
Kwiat czosnku
Flawonoidy hamują działanie enzymów: 5-lipooksygenazy (5-LOX) i cyklooksygenazy (COX). Są to enzymy metabolizujące kwas arachidonowy, który powstaje przez rozkład błonowych lipidów, w tym kwasu linolowego. Aktywność wymienionych enzymów powoduje wytwarzanie prostaglandyn i leukotrienów. Zahamowanie syntezy enzymów kluczowych dla rozwoju stanu zapalnego (prostaglanydna PGE2, leukotrien B4, tromboksan A2). Wstrzymanie ich produkcji hamuje napływ komórek zapalnych - leukocytów i wyraźnie zmniejsza odczyn zapalny. Każda reakcja zapalna związana jest z wytwarzaniem przez makrofagi Reaktywnych Form Tlenu (RFT) - aktywnych atomów tlenu z niesparowanym elektronem, co czyni je wysoce reaktywnymi. RFT są metabolitami oddychania komórkowego i w warunkach prawidłowych uczestniczą w komórkowym szlaku transdukcyjnym (przekazywanie sygnałów). Kiedy jednak, zawiodą systemy antyoksydacyjne, w komórkach rozwija się tzw. "stres oksydacyjny". RFT reagują z białkami, lipidami i DNA dokonując poważnych uszkodzeń. Uszkodzona błona komórkowa może się odbudować pod warunkiem, że DNA w sekwencjach kodujących jej elementy i sposoby składania, zwijania białek nie zostaną uszkodzone. Utlenianie elementów DNA może spowodować, że zmianie ulegnie któraś z sekwencji. Zamiana już jednego aminokwasu na inny w DNA może skutkować zmianą odczytu informacji, wobec czego produkowane białko nie będzie już mogło prawidłowo sprawować swoich powinności. Prościej mówiąc, uszkodzenie aminokwasu w DNA może być feralne w skutkach. Dość często okazuje się, że proces odbudowy uszkodzonego fragmentu jest ciężki w realizacji z racji tego, że enzymów naprawiających DNA jest niewiele, a ich działanie jest nisko efektywne. Nie zawsze zdążą dotrzeć na czas w uszkodzone miejsce i wychwycić pomyłkę. Uszkodzone zasady azotowe bardzo często zastępowane są innymi, które komórka wybiera całkowicie przypadkowo. Mechanizm działania jest taki sam jak wtedy, gdybyśmy utracili fragment przepisu na ciasto, a niewiadomy składnik, o którym dane zaginęły zastąpilibyśmy innym. Czy ciasto miałoby prawo się udać?? Być może tak, być może konsystencja byłaby kiepska albo smak co najmniej dziwny… Tak samo jest z DNA. Najzwyczajniej w świecie zastąpienie uszkodzonego aminokwasu innym niekoniecznie musi być pozytywne w skutkach. I tu właśnie sprawdza się rola antyoksydacyjnych flawonoidów, które niczym szczotki usuwają RFT z powierzchni komórek. Nie bez powodu nazywa się je "zmiataczami wolnych rodników". Izoflawonidy działają prewencyjnie w nowotworze prostaty, tarczycy, szyi, płuc, jelita grubego.
Podsumowanie
Związki chemiczne obecne w czosnku wykazują wysoce pozytywne działanie na organizm człowieka. Antyoksydanty takie jak polifenole czy flawonoidy niebagatelnie hamują procesy starzenia i zapobiegają nowotworom. Allicyna i lotne związki siarki mają działanie antybiotyczne, antyagregacyjne, antyzapalne, antyhipercholesterolemiczne, hipotensyjne, co zapobiega rozwojowi miażdżycy i incydentom wieńcowym.
