Terápiás Manuka méz: már nem annyira alternatív

Bevezetés

A mézet az emberiség története során gyógyszerként használták. A méz egyik leggyakoribb és legkitartóbb terápiás alkalmazása a sebek kötözése volt, szinte biztosan antimikrobiális tulajdonságai miatt. Az 1960-as években a rendkívül hatékony antibiotikumok megjelenésével a mézet „értéktelen, de ártalmatlan anyagnak” minősítették (Soffer, 1976). Azonban az antibiotikum-rezisztencia jelenlegi és növekvő válsága újra felkeltette az érdeklődést a méz használata iránt, mind önálló hatékony szerként, mind pedig terápiás kiindulópontként új kezelési módszerek kifejlesztéséhez. A méz általában virágok nektárjából származik, és méhek, leggyakrabban az európai méh Apis mellifera állítják elő; összetett keveréke a cukroknak, aminosavaknak, fenolos vegyületeknek és más anyagoknak. A különböző virágzó növényekből származó mézfajták jelentősen eltérnek baktériumölő képességükben, ami megnehezítette a mézről szóló irodalmat, és néha nehézzé tette az eredmények reprodukálását különböző tanulmányok között (Allen et al., 1991; Irish et al., 2011). A méz hatásmechanizmusát vizsgáló legújabb tanulmányok többsége jól jellemzett, szabványosított aktív manuka mézre összpontosított, amelyet bizonyos Új-Zélandról és Ausztráliából származó Leptospermum fajok állítanak elő, és amelyet megfelelő orvosi szabályozó hatóságok sebtisztító termékként regisztráltak. Ezért, ha másként nem jelezzük, ez az áttekintés a manuka mézre koncentrál.

Aktív Manuka méz kémiai elemzései

Peter Molan professzor, a new zealandi Waikato Egyetemről volt az első, aki beszámolt a manuka méz szokatlan aktivitásáról, és az 1980-as évek közepén kezdte tesztelni annak hatását különböző baktériumtípusok ellen. Bár egyértelmű volt, hogy már alacsony koncentrációban is elpusztítja a manuka méz a baktériumokat, az ezt okozó specifikus aktív összetevő sokáig ismeretlen maradt. A magas cukortartalom és az alacsony pH gátolja a mikrobiális növekedést, de a hatás még akkor is megmarad, amikor ezeket olyan alacsony szintre hígítják, hogy már elhanyagolhatók. Sokféle mézfajta is termel hidrogén-peroxidot, amikor a méhek által termelt glükóz-oxidáz a glükózzal és vízzel reagál. A manuka mézben azonban a hidrogén-peroxid termelés viszonylag alacsony, és a kataláz semlegesítheti, mégis megmarad a hatás. Ennek a megmaradó aktivitásnak, amelyet „nem-peroxid aktivitásnak” vagy NPA-nak neveznek, 2008-ban sikerült végül fényt deríteni, amikor két laboratórium függetlenül azonosította a metil-glioxált (MGO) a manuka mézben (Adams et al., 2008; Mavric et al., 2008). Az MGO a dihidroxiaceton (DHA) spontán dehidratációjából keletkezik, amely egy természetes növényi vegyület, és a Leptospermum scoparium, Leptospermum polygalifolium és néhány rokon Leptospermum faj virágnektárjában található Új-Zélandon és Ausztráliában (Adams et al., 2009; Williams et al., 2014; Norton et al., 2015). Az MGO viszonylag nem specifikusan reagálhat makromolekulákkal, például DNS-sel, RNS-sel és fehérjékkel (Adams et al., 2008; Mavric et al., 2008; Majtan et al., 2014b), és elméletileg mérgező lehet az emlős sejtekre (Kalapos, 2008). Ugyanakkor nincs bizonyíték arra, hogy a manuka méz fogyasztása vagy sebkezelésként való alkalmazása károsítaná a gazdasejteket; éppen ellenkezőleg, a méz serkenti a gyógyulást és csökkenti a hegesedést, amikor sebekre kenik (Biglari et al., 2013; Majtan, 2014; Dart et al., 2015). Az, hogy miként fejti ki ezt a látszólag szelektív toxicitást a baktériumsejtekre, még nem ismert.

Az MGO vagy a hidrogén-peroxid magas szintje általában a legaktívabb mézet eredményezi, azonban az összefüggés nem mindig tökéletes, ami arra utal, hogy a méz más összetevői is befolyásolhatják az aktivitást (Molan, 2008; Kwakman et al., 2011; Chen et al., 2012; Lu et al., 2013). A méh defensin-1, egy antimikrobiális, méhtől származó peptid, felelős a Revamil méz aktivitásáért, amely egy ismeretlen forrásból származó aktív méz, de ez a peptid szerkezetileg módosultnak és inaktívnak tűnik a manuka mézben (Kwakman et al., 2011; Majtan et al., 2012). A leptosin szintje, amely egy kizárólag Leptospermum mézben található glikozid, összefügg az erősséggel, és befolyásolhatja a manuka méz antimikrobiális aktivitását (Kato et al., 2012). Hasonlóképpen, különféle fenolos vegyületek, amelyek potenciális antimikrobiális aktivitással rendelkezhetnek, jelen lehetnek, különösen a sötétebb színű mézekben, és bár ezek olyan szinteken fordulnak elő, amelyek önmagukban valószínűleg nem gátlóak, kölcsönhatásba léphetnek egymással vagy a méz más összetevőivel, hogy aktivitást hozzanak létre vagy módosítsanak (Estevinho et al., 2008; Stephens et al., 2010). A fenolos vegyületek antioxidánsként is működhetnek, és felelősek lehetnek a méz gyulladáscsökkentő és sebgyógyító tulajdonságaiért (Stephens et al., 2010). Meg kell jegyezni, hogy nem minden Leptospermum faj termel aktív mézet, és még az L. scoparium és L. polygalifolium mézekben is az MGO szintek ∼100 és >1200 ppm között változhatnak (Windsor et al., 2012). Egy ausztrál méz aktivitását vizsgáló felmérés szerint a New South Wales–Queensland határán növő Leptospermum növényekből származó méz különösen aktív volt, de hogy ez a növény, a talaj, az éghajlat vagy más tényezők miatt van-e, nem ismert (Irish et al., 2011).

A kórokozók mézzel történő gátlása

A mézet in vitro tesztelték különféle kórokozókon, különösen azokon, amelyek képesek megtelepedni a bőrön, sebekben és nyálkahártyákon, ahol helyi mézkezelés alkalmazható. Eddig az in vitro vizsgálatok kimutatták, hogy a Manuka méz hatékonyan gátolja az összes tesztelt problémás baktériumkórokozót (összefoglalva az 1. táblázatban). Különösen érdekes, hogy a többféle gyógyszerrezisztens (MDR) fenotípusú klinikai izolátumok érzékenysége a mézre nem csökken, ami széles spektrumú hatást jelez, amely egyetlen ismert antimikrobiális szerre sem jellemző (Willix et al., 1992; Blair és Carter, 2005; George és Cutting, 2007; Tan et al., 2009). Emellett a laboratóriumban végzett kísérletek, amelyek mézrezisztens törzsek létrehozására irányultak, nem voltak sikeresek, és nem jelentettek klinikai izolátumot, amely szerzett rezisztenciát mutatna a mézre (Blair et al., 2009; Cooper et al., 2010).

A méz nemcsak a planktonikus sejteket gátolja, hanem képes a biofilmekben élő baktériumokat is szétoszlatni és elpusztítani. A biofilmek sejtek közösségei, amelyeket általában egy önállóan termelt extracelluláris mátrix vesz körül, és amelyek felületekhez tapadnak, beleértve a sebeket, fogakat, nyálkahártya-felületeket és beültetett eszközöket. A biofilmekben élő mikrobák védettek az antimikrobiális szerekkel szemben, és tartós, nem gyógyuló fertőzéseket okozhatnak. A Manuka méz megzavarja a sejtes aggregátumokat (Maddocks et al., 2012; Roberts et al., 2012), és megakadályozza a biofilmek kialakulását számos problémás kórokozó, köztük a Streptococcus és Staphylococcus fajok, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae, Acinetobacter baumannii és Klebsiella pneumonia esetében (Maddocks et al., 2012, 2013; Lu et al., 2014; Majtan et al., 2014a; Halstead et al., 2016). Fontos, hogy a méz képes a már kialakult biofilmeket is szétbontani és az ott élő sejteket elpusztítani, bár ehhez magasabb koncentráció szükséges, mint a planktonikus sejtek esetében (Okhiria et al., 2009; Maddocks et al., 2013; Lu et al., 2014; Majtan et al., 2014a). Nemrégiben a Manuka mézet egy többfajta biofilmen tesztelték, amely Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae, Pseudomonas aeruginosa és Enterococcus faecalis fajokat tartalmazott, és megállapították, hogy csökkenti az összes faj életképességét, kivéve az E. faecalis-t, amely nem irtható ki (Sojka et al., 2016). Ennek egyértelmű klinikai jelentősége van a biofilmeket tartalmazó sebek kezelésében, és fontos, érdekes kutatási terület annak megértése, hogy a biofilm miként teszi lehetővé az E. faecalis túlélését, amikor azt a méz normál esetben elpusztítja. Az MGO főként, de nem teljes mértékben felelős a Manuka méz biofilmek elleni gátló hatásáért, ami ismét kiemeli az aktivitást módosító további összetevők fontosságát (Kilty et al., 2011; Lu et al., 2014).

A méz aktivitási spektruma a nem bakteriális kórokozók ellen még nem teljesen tisztázott. A manuka méz antivirális hatását vizsgáló legújabb tanulmányok arra utalnak, hogy potenciális lehet a varicella-zoster vírus (a bárányhimlő és az övsömör okozója) (Shahzad és Cohrs, 2012) és az influenza (Watanabe et al., 2014) kezelésében. A bőr gombás kórokozói, beleértve a Candida albicans-t és a dermatophyte fajokat, lényegesen kevésbé érzékenyek a manuka mézre, mint a baktériumok, de a magas hidrogén-peroxid termelésű méz gátolja őket (Brady et al., 1996; Irish et al., 2006). A manuka és a nem manuka méz csökkentette a méhek fontos kórokozójának, a mikrosporidián Nosema apis spóráinak életképességét, de a méz nem tudta meggyógyítani a már kialakult méhfertőzést (Malone et al., 2001). Nagyon kevés tanulmány foglalkozott a méz protozoon vagy helmint paraziták elleni használatával, és ezek nem használtak jól jellemzett aktivitású mézet, ami megnehezíti az eredmények jelentőségének értékelését (Bassam et al., 1997; Nilforoushzadeh et al., 2007; Sajid és Azim, 2012).

A méz bevezetése a hagyományos orvoslásba: A közelmúltbeli kísérleti és mechanisztikus tanulmányok fényt derítenek arra, hogyan hat a méz

Az aktív manuka méz széles körben elérhető terápiás szerként és funkcionális élelmiszerként, és a legtöbb fogyasztó holisztikus, kissé titokzatos termékként fogadja el. Azonban a méz baktériumölő és gyógyulást elősegítő hatásának hiányos megértése korlátozza annak elfogadását a hagyományos orvoslásban, ahol még mindig „alternatív” vagy „kiegészítő” módszerként tartják számon. A mézről szóló kutatások túlnyomó többsége eddig leíró jellegű volt, azonban a legújabb tanulmányok arra törekednek, hogy feltárják a méz működését, és mechanisztikus megközelítéseket alkalmaznak annak meghatározására, hogyan hat a sejtek és molekulák szintjén.

A mézzel kezelt baktériumsejtek és közösségek ultrastrukturális vizsgálatai

A méz mélyrehatóan megváltoztathatja a baktériumsejtek méretét és alakját, bár ennek mértéke különböző baktériumfajok esetében eltérő. Transzmissziós elektronmikroszkópia (TEM) alkalmazásával a manuka mézzel kezelt S. aureus tenyészetekben több olyan sejt volt, amelynél a septum kialakult, összehasonlítva a mesterséges mézzel kezelt sejtekével, ami arra utal, hogy a sejtek beléptek, de nem fejezték be a sejtciklus osztódási szakaszát, bár külsőleg ezek a sejtek normálisnak tűntek pásztázó elektronmikroszkópiával (SEM) (Henriques et al., 2010). Nemrégiben, egy alacsony dózisú manuka méz kezelést követő fáziskontrasztos képalkotás során megállapították, hogy az S. aureus és Bacillus subtilis sejtek jelentősen kisebbek voltak, és nagyobb valószínűséggel tartalmaztak kondenzált DNS-t, mint a méz nélküli növekedés esetén (Lu et al., 2013). Ezeket a tanulmányokat nehéz közvetlenül összehasonlítani, mivel különböző mennyiségű mézet és kezelési időket használtak, de összességében az eredmények a növekedés és a sejtosztódás szétkapcsolódását sugallják, ami gyakran előfordul táplálkozási és környezeti stressz hatására (Silva-Rocha and de Lorenzo, 2010).

A mézkezelésről arról számoltak be, hogy a Gram-negatív fajok, az E. coli és az P. aeruginosa tenyészeteiben mind rendellenesen rövidebb, mind hosszabb sejtek jelennek meg (Lu et al., 2013). Érdekes módon, míg az P. aeruginosa kevésbé tűnik érzékenynek a méz általi gátlásra, mint más fajok, a TEM és SEM vizsgálatok mélyreható sejtváltozásokat mutattak, beleértve a barázdákat és dudorokat (a sejtplazma membránjának kiemelkedései) a sejt felszínén, valamint jelentős mennyiségű extracelluláris törmeléket, ami sejtlízisre utal (Henriques et al., 2011). Ezt egy későbbi tanulmány is megerősítette BacLight élő-halott fluoreszcens festéssel és konfokális mikroszkópiával, bár ez azt is kimutatta, hogy viszonylag sok élő sejt maradt. Ezek a vizsgálatok 20% (w/v) mézet használtak, ami magasabb volt az adott P. aeruginosa törzs MBC értékénél, így jelentős gátlás és sejthalál várható volt. Azonban az atomi erő mikroszkópia (AFM) al-baktericid szinteken is jelentős sejtdeformációt és dudorodást talált a MIC (12%) és a fél MIC (6%) koncentrációval kezelt sejtekben, valamint jelentős sejtlízist (Roberts et al., 2012). Az P. aeruginosa sejt látszólagos degenerációját alátámasztotta a kvantitatív PCR elemzés is, amely a mézzel kezelt sejtekben az oprF gén tízszeres lecsökkenését mutatta, amely egy külső membrán porint kódol, és fontos a szerkezeti stabilitás szempontjából (Jenkins et al., 2015a).

Az ’Omics’ elemzések az egész sejt válaszát értékelik a méz általi gátlásra

Az egész sejtkimenetek értékelésének képessége forradalmasította a gyógyszer-kórokozó kölcsönhatások tanulmányozását, és különösen értékes komplex természetes termékek, például a méz esetében, ahol több folyamatra gyakorolt hatás valószínű. A méznek kitett baktériumok mikroarray és proteomikai vizsgálatai stresszhez kapcsolódó folyamatok indukcióját és a fehérjeszintézis elnyomását jelezték (Blair et al., 2009; Jenkins et al., 2011; Packer et al., 2012). Bár ez összességében tipikus válasz az gátló szerekkel szemben, a méz egyedi „aláírást” hozott létre a differenciált expresszióban, amely sok hipotetikus vagy ismeretlen funkciójú fehérjét tartalmazott, ami új hatásmechanizmust sejtet. Az ’omikai elemzésekben alulregulált specifikus gének vagy fehérjék S. aureus és E. coli O157/H7 esetében a virulenciához, quorum sensinghez és biofilm képződéshez kapcsolódó funkciókat láttak (Lee et al., 2011; Jenkins et al., 2013), míg P. aeruginosa esetében a flagellációban részt vevő fehérjék alulregulációja volt megfigyelhető (Roberts et al., 2015). Ezek a fenotípusok kritikusak a kórokozók számára a fertőzés létrehozásához és invazív fertőzés kialakításához, és azt jelzik, hogy a méz nemcsak a növekedést gátolja, hanem csökkentheti a fertőző baktériumok kórokozó potenciálját is.

Bár még viszonylag korlátozott számú és terjedelmű, a jelenleg elvégzett ’omikai elemzések összetett sejtválaszt jeleznek a mézre, amely jelentős eltéréseket mutat különböző baktériumfajok között. Fejlett rendszertani biológiai megközelítésekre van szükség, amelyek lehetővé teszik az adatok kontextusba helyezését, valamint kvantitatív PCR és génkivágásos törzsekkel végzett validációs vizsgálatokra, hogy feltárják ezt az összetettséget, és ezek új gyógyszeres terápiás megközelítéseket tárhatnak fel a baktériumok növekedésének gátlására (Hudson et al., 2012).

A méz és a hagyományos antibiotikumok közötti kölcsönhatások

Az egyedüli szerként való használaton túl a méz alkalmazható a hagyományos antibiotikumos kezelések kiegészítésére is. Ez különösen értékes lehet, ha olyan szisztémás szerekkel kombinálják, amelyeket a vérkeringésen keresztül a sebágyba lehet juttatni, miközben a mézet helyileg alkalmazzák. A kombinált kezelések csökkenthetik az antimikrobiális szerek terápiás dózisát, megakadályozhatják a rezisztencia kialakulását, és bizonyos esetekben gyógyszer-szinergetikus hatást eredményezhetnek, amikor a kombinált aktivitás nagyobb, mint az egyes gyógyszerek aktivitásának összege.

In vitro vizsgálatok, amelyek terápiásan engedélyezett manuka mézet kombináltak antibiotikumokkal, szinergikus hatást találtak oxacillin, tetraciklin, imipenem és mupirocin ellen egy MRSA törzs növekedésével szemben (Jenkins és Cooper, 2012). Továbbá, a méz alacsony, nem gátló koncentrációjának jelenléte oxacillinnal kombinálva visszaállította az MRSA törzs oxacillin iránti érzékenységét. A szerzők a mecR1 gén lecsökkentett expresszióját találták, amely egy MRSA-specifikus penicillin-kötő fehérjét (PBP2A) kódol, és ezt javasolták a méz szinergiájának mechanizmusaként. Erős szinergikus aktivitást találtak manuka méz és rifampicin között több S. aureus törzs, köztük klinikai izolátumok és MRSA törzsek esetén is, és a méz jelenléte megakadályozta a rifampicin-rezisztencia kialakulását in vitro (Müller és mtsai, 2013). Ez klinikai szempontból jelentős, mivel a rifampicin jól penetrál a szövetekbe és tályogokba, és gyakran használják felszíni staphylococcus fertőzések kezelésére, de gyorsan rezisztenciát indukál, ezért más szerrel kell kombinálni. Egy további megállapítás volt, hogy a szinergia nem az MGO-nak köszönhető, mivel egy MGO-val dúsított szintetikus méz nem mutatott szinergiát rifampicinnel.

A méz hatásának megértése az antimikrobiális szerek jól jellemzett hatásmechanizmusaival tovább mélyítheti tudásunkat arról, hogyan befolyásolja a méz a bakteriális kórokozókat. Liu és mtsai (2014) kiterjesztették a szinergia elemzését további antibiotikumokra és különböző S. aureus és MRSA törzsekre. Azt javasolták, hogy a clindamycin és gentamicin iránti megnövekedett érzékenység a méz által lecsökkentett fehérjeszintézis és az antibiotikumok által gátolt riboszómák együttes hatásának eredménye lehet, míg a β-laktám antibiotikumokkal való szinergia a mindkét komponens által okozott fokozott oxidatív stressznek tulajdonítható. Mivel az S. aureus és MRSA törzsek egyformán érzékenyek voltak az oxacillin-méz kombinációra, úgy tűnt, hogy a szinergia nem a PBP2A lecsökkentett expressziójának köszönhető. Egy klinikai MRSA izolátumban azonban nem tapasztaltak érzékenységnövekedést clindamycin vagy gentamicin esetén méz jelenlétében, ami figyelemre méltó, mivel ez az első jelentett eset, amikor MRSA és S. aureus eltérően reagált a mézre. Ennek a törzsspecifikus különbségnek a transcriptomikai vagy proteomikai elemzése érdekes kutatási irány lehet a jövőben (Liu és mtsai, 2014).

Bizonyítékok az állatkísérletekből, esettanulmányokból és klinikai vizsgálatokból

A manuka mézet előállító és forgalmazó cégek magas etikai normákat képviselnek, és elutasítják az állatkísérletek használatát fertőzések és sebgyógyulás vizsgálatára. Ugyanakkor a manuka mézet állatok, különösen lovak sebészeti vagy baleseti sérüléseinek kezelésére is alkalmazták pozitív eredményekkel (Dart et al., 2015; Bischofberger et al., 2016). Esettanulmányok nem gyógyuló sebek és fekélyek kezelésére mézzel jelentős javulást és a fertőzés megszűnését dokumentálták ott, ahol a hagyományos antibiotikumok kudarcot vallottak (Regulski, 2008; Smith et al., 2009). Mindazonáltal, a számos in vitro és in vivo modell ellenére, amelyek bizonyítják, hogy a méz elpusztítja a problémás sebkórokozókat, a manuka méz klinikai adatai még mindig hiányosak. Ennek több oka van, többek között a kettős vak, placebo-kontrollált vizsgálatok technikai nehézségei egy olyan jellegzetes anyagon, mint a méz, etikai megfontolások, a klinikai szakemberek érdektelensége, valamint a mézgyártók költség-haszon aránya, akik elsősorban természetes termékekre és vény nélkül kapható eladásokra fókuszálnak, ahol a manuka méz és a hozzá kapcsolódó kötözőanyagok már prémium árat képviselnek. Ezek a körülmények változhatnak, ahogy az antibiotikum-rezisztencia csökkenti a jelenlegi kezelési lehetőségeket, és a méz potenciálját kiemelő folyamatos kutatások felhívják az orvosi szakemberek figyelmét.

Hiányosságok és új lehetőségek a mézkutatásban

Jelentős előrelépés történt a terápiás méz megértésében, mégis alkalmazása a klinikai orvoslásban korlátozott, még akkor is, amikor a hagyományos antibiotikumok kezdenek hatástalanná válni. A méz összetettsége, amely vitathatatlanul a legnagyobb erőssége a különféle kórokozók elpusztításában és a rezisztencia megelőzésében, megnehezíti a tanulmányozását, mivel számos tényező együttesen befolyásolja a hatékonyságát. Továbbra is támogatjuk a mechanisztikus kutatásokat, amelyek megfelelően regisztrált terápiás manuka mézet használnak, különösen azokat, amelyek nem redukcionista rendszerszintű biológiai megközelítéseket alkalmaznak, valamint részletes kémiai és mikrobiológiai elemzéseket végeznek annak feltárására, hogyan hat a méz molekuláris, sejtes és populációs szinten, hogyan különbözhet ez a különböző törzsek és mikrobiális fajok esetében, és hogyan reagál a gazdasejt (2. táblázat). 2). Ezekből a tanulmányokból nyert információk segíthetnek a terápiás alkalmazásban, és előállíthatják a klinikai adatokat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a mézet a hagyományos orvoslás részévé tegyék; ne csak alternatív terápiaként használják, amikor minden más kudarcot vallott.

Szerzői hozzájárulások

Ezt az értékelést DC, SB, NNC, DB és PB írták, és RS valamint EH kritikai felülvizsgálatát nyerte el.

Finanszírozás

NNC fizetési támogatást kap a Rural Industries Research and Development Corporation – Honey Bee Program (PRJ-009186 számú támogatás) keretében.

Érdekellentét nyilatkozat

DC, PB és EH támogatást kaptak manuka méz formájában a Comvita NZ Limited és a Capilano Honey Limited cégektől; RS a Comvita NZ Limited alkalmazásában áll, amely orvosi minőségű manuka mézzel (Medihoney) kereskedik.

A többi szerző kijelenti, hogy a kutatás kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolat hiányában zajlott, amely potenciális érdekellentétként értelmezhető lenne.

Rövidítés

ESBL, kiterjesztett spektrumú β-laktamáz; MBC, minimális baktericid koncentráció; MGO, metil glioxál; MIC, minimális gátló koncentráció; MRSA, meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus; MRSE, meticillin-rezisztens Staphylococcus epidermis; NPA, nem-peroxid aktivitás; VRE, vankomicin-rezisztens Enterococcus.

Hivatkozások