Habil. dr. N. Čėnas – kodėl svarbu tirti kseniobiotikus ir kodėl reikia skeptiškai žiūrėti į antioksidantų papildus

N. Čėno mokslinė veikla tęsiasi jau beveik 45 metus, o per tą laiką spėta atlikti daug įdomių tyrimų – mokslininkas šiuo metu dažnai bendradarbiauja su kolegomis ne tik iš Lietuvos, bet ir Prancūzijos, Naujosios Zelandijos, Japonijos ir Urugvajaus.

Habil. dr. N. Čėnas tyrinėja ir polifenolinius antioksidantus. Šiuo terminu, kaip pats sako, dažnai manipuliuojama – į arbatas ir kitus papildus reikia žiūrėti skeptiškai, užtenka valgyti pakankamai žalių daržovių ir vaisių, o, kaip papildą, rekomenduoja seleną.

Su mokslininku pasikalbėjome jo darbo kabinete Vilniaus universiteto (VU) Gyvybės mokslų centre (GMC).

– Kaip mūsų organizme atsiranda ksenobiotikų?

– Ksenobiotikai – junginiai, kurie organizme nėra sintetinami. Jie pakliūva į organizmą iš aplinkos. Kas tai gali būti? Išmetamųjų dujų komponentai, pesticidų ar sprogmenų likučiai. Taip pat – vartojami vaistai, įvairūs maisto konservantai.

– Kodėl tų ksenobiotikų biocheminio poveikio supratimas yra svarbus ir mūsų sveikatai?

– Kaip taisyklė, efektyvus vaistas turi turėti kelis taikinius – pavyzdžiui, fermentus, membranas, receptorius. Šios sąveikos nulemia terapinį arba citotoksinį (priešvėžinį, antiparazitinį ir pan.) vaistų poveikį. Tačiau tai gali sukelti ir pašalinius vaistų poveikius, kurių mechanizmai dažnai būna menkiau suprasti. Įdomiausia tai, kad daugelio aplinkos taršalų ir vaistų pašaliniai poveikiai turi tokius pat veikimo mechanizmus. Todėl šių junginių virsmų mechanizmų tyrinėjimas turi bendrą fundamentinę reikšmę.

Mes orientuojamės į redoks aktyvius įvairių klasių cheminius junginius – chinonus, aromatinius nitrojunginius ir N-oksidus, taip pat ir į polifenolius.

– Kas tai yra?

– Redoks aktyvūs junginiai yra tie, kurie fiziologinėmis sąlygomis dalyvauja oksidacijos-redukcijos reakcijose. Oksidacija-redukcija vyksta, kai viena medžiaga perduoda elektronus kitai. Pavyzdžiui, kvėpavimas irgi yra oksidacija-redukcija, nes deguonis priima 4 elektronus ir iš deguonies susidaro vanduo. Antra vertus, kvėpavimas yra lydimas savotiško broko – keli procentai elektronų yra parnešami vien- arba dvielektroniniu būdu, kai susidaro toksiškas superoksidas ar vandenilio peroksidas.

Tai gerokai susieta su viena iš mūsų darbo krypčių – oksidacinio streso molekulinių mechanizmų tyrimais. Oksidacinis stresas – padidinta laisvųjų radikalų ir aktyviųjų deguonies formų koncentracija organizme. Tai – žalingas reiškinys, nes vyksta membranų lipidų peroksidacija ir DNR modifikacija, bet jis, daugeliu atvejų, turi ir teigiamą poveikį, nes žudo vėžines ląsteles ir parazitus. Tačiau yra ir pašalinis poveikis, kuris vyksta pagal tą patį mechanizmą. Sveikos organizmo ląstelės taip pat pažeidžiamos tam tikru mastu. Mūsų uždavinys – tirti fermentinius šių reakcijų mechanizmus.

– O kodėl reikia tirti būtent fermentų mechanizmus?

– Fermentai yra baltymai, atliekantys katalitines funkcijas – jie pagreitina reakcijas, kurios, jiems nedalyvaujant, vyktų labai labai lėtai. Mūsų atveju, fermentai vadinamuosiuose aktyviuosiuoe centruose perneša tai po vieną, tai po du elektronus. Bandome suprasti, kaip vyksta tos reakcijos, jų kiekybinius dėsningumus ir kokie ląstelėje esantys fermentai už tai atsakingi.

– Jūs minėjote priešvėžinius preparatus. Kokioms vėžio rūšims jie skirti?

– Mūsų tyrimai yra pirminiai. Tarsi fundamentinė įžanga, pagrindas tolimesniems tyrimams. Sėkmės atveju, jų praktinio taikymo galima laukti 15–20 metų. Jei konkrečiau, bendradarbiaudami su kitomis laboratorijomis, tiriame kepenų, tiesiosios žarnos karcinomų, leukemijos ląsteles, naudojame potencialius vaistus arba jų analogus.

Pavyzdžiui, vykdant bendrą projektą su Inovatyvios medicinos centru, gautos kelios vėžinių ląstelių linijos, kurios nejautrios arba mažiau jautrios chinoniniams ir N-oksidiniams vaistams. Atlikome jų proteominę analizę ir nustatėme, kurie fermentai yra atsakingi už atsparumą, atradome kelis naujus taikinius, į kuriuos anksčiau nekreipta dėmesio, o taip pat paneigėme kelias ankstesnes hipotezes.

Pagrindinį dėmesį skiriame flavininių redoks fermentų reakcijoms – jų pagrindu nustatėme, kodėl kai kurie junginiai iš tikrųjų turi padidintą citotoksiškumą. Šios žinios leidžia selektyviai naudoti junginius su mažesne žala organizmui.

– Dar viena jūsų tyrimų kryptis – antiparazitiniai junginiai, skirti gydyti tropines ligas, kaip maliariją ar Čagos ligą. Bendradarbiaujate su mokslininkais iš Prancūzijos, Urugvajaus. Papasakokite apie šiuos tyrimus daugiau.

– Daugiausiai tyrinėjome maliarijos parazito Plasmodium falciparum antioksidacinį fermentą gliutationo reduktazę ir prooksidacinį fermentą ferredoksino reduktazę. Tirdami nitroaromatinius junginius ir chinonus aptikome paralelizmą tarp tų junginių antiparazitinio poveikio ir dviejų lygiagrečių mechanizmų raiškos - gliutationreduktazės inhibavimo efektyvumo ir laisvųjų radikalų susidarymo greičio, veikiant ferredoksino reduktazei. Junginių antiplazmodinio aktyvumo tyrimai pagal mūsų schemas atlikti Paryžiaus Nacionaliniame gamtos istorijos muziejuje. Analogiškai tyrinėjome tripanosomų, t.y., parazitų, sukeliančių Čagos ligą ir miegligę, antioksidacinį fermentą tripanotiono reduktazę. Čia gavome tam tikrus šio fermento inhibicijos nitroaromatiniais junginiais dėsningumus. Tyrimai, atlikti Montevideo Pastero institute, parodė, kad egzistuoja ryšys tarp mūsų junginių tripanocidinio aktyvumo ir tripanotiono reduktazės inhibicijos efektyvumo. Tuo pirmą kartą kiekybiškai pademonstravome, kad tripanotiono reduktazė gali būti svarbus šios klasės junginių taikinys.

– Jūs paminėjote oksidacinį stresą, dabar daug kur galima girdėti šitą terminą. Ar tai reiškia, kad supratę jo veikimo mechanizmus, galėtume jį valdyti? Ar egzistuoja oksidacinio streso ryšys su senėjimu?

– Oksidacinis stresas – beveik tas pats, kas ir radiacija, bet daug mažiau intensyvi. Be abejo, jis gali būti atsakingas už ląstelių ir viso organizmo senėjimą. Paradoksalu, bet žemos aktyvuotųjų deguonies formų – superoksido, vandenilio peroksido – koncentracijos atlieka signalines funkcijas, tuo palaikydamos organizmo gyvybingumą. Todėl oksidacinį stresą reikia sumažinti tik iki tam tikros ribos.

Kai gana paprasti detekcijos metodai tapo prieinami, nustatyta, kad oksidacinis stresas vyksta labai daug kur – pavyzdžiui, virusinės infekcijos metu. Paprasčiausias paaiškinimas būtų tai, kad, trumpam pažeidus membranos struktūrą, su deguonimi pradeda kontaktuoti tie redokso centrai, kurie anksčiau su juo nekontaktuodavo. Perduodant jų elektronus deguoniui, susidaro aktyvuotosios deguonies formos.

Tačiau šioje srityje dabar yra informacijos perteklius. Svarbiausia – kiekybiškai įvertinti konkrečią oksidacinio streso žalą, o taip pat – ar jis yra reiškinio priežastis, ar pasekmė.

– Savo laboratorijoje taip pat dirbote su sprogmenimis, tyrėte jų citotoksiškumą.

– Kai vyksta karo veiksmai, labai daug sprogmenų liekanų pasklinda po aplinką. Be to, sprogmenys naudojami kalnakasyboje. Sprogmenų gamyklose, ypatingai Pirmojo pasaulinio karo metu, kai nebuvo naudojamos apsaugos priemonės, buvo daug apsinuodijimų, pasibaigusių mirtimi. Sprogmenys veikia kepenis, inkstus, kraujo ląsteles.

Nepaisant nemažo įdirbio šioje srityje, mūsų atlikti sprogmenų reakcijų su redokso fermentais tyrimai buvo pakankamai vertingi. Čia taip pat veikia oksidacinis stresas. Fermentinių reakcijų metu gauti sprogmenų struktūros-aktyvumo ryšiai pasitvirtino, tiriant žinduolių ląstelių kultūras. Kita mūsų tyrimų kryptis – kai kurios sprogmenų biodegradacijos stadijos, juos redukuojant flavininiais fermentais nitroreduktazėmis.

– Dar vienas jūsų mokslinis interesas – antioksidantai. Papasakokite apie juos daugiau? Pastebiu, kad šiuo terminu dažnai manipuliuojama.

– Mes ilgą laiką tyrinėjome polifenolinius ir flavonoidinius antioksidantus, gausiai aptinkamus vaisiuose ir daržovėse. Buvo aišku, kad šie junginiai nėra labai stabilūs, o organizme gali virsti vieni kitais, oksiduotis.

Mes vieni pirmųjų pasaulyje nustatėme paradoksalų reiškinį, kad antioksidantų citotoksiškumas yra prooksidantinis – tai yra, fiziologinėmis sąlygomis jų chinoniniai ar chinometidiniai oksidacijos produktai sukelia oksidacinį stresą. Šie reiškiniai vyksta gana greitai – per 24 val. Todėl, nors ir egzistuoja tam tikras teigiamas antioksidantų poveikis organizmui, per daug optimistiškai jo nevertinu, kaip ir jų padidinto vartojimo.

– Dažnai siūlomos antioksidantais praturtintos arbatos, papildai. Ką apie tai manote?

– Manau, kad čia per daug reklamos ir rinkodaros triukų. Kai kada ignoruojami moksliniai faktai, akcentuojamos tik teigiamos savybės, ignoruojami tyrimai, kurie galbūt parodė priešingus rezultatus. Karštose arbatose polifenoliniai antioksidantai greičiau suyra. Kai kada preparatuose yra ir antioksidantinių, ir prooksidantinių junginių, kurie gali tarpusavyje reaguoti. Atskira kalba yra apie antioksidantų įsisavinimą žarnyne ir jų poveikį „gerosioms“ žarnyno bakterijoms.

Manau, kad vietoje papildų reikia valgyti žalių daržovių ir vaisių, ir, mano subjektyvia nuomone, kuo įvairesnių spalvų. Tačiau, kaip papildus, rekomenduočiau seleno preparatus, žinoma, jų neperdozuojant, ir žuvų taukus.

– Ir mano paskutinis klausimas – atliekate tikrai daug skirtingų tyrimų. Kaip apskritai susidomėjote mokslu?

– Atrodo, kad nuo paauglystės. Turėjau neblogas biologijos ir chemijos mokytojas, neblogai sekėsi jaunųjų biologų ir chemikų olimpiadose, todėl, be ypatingų svyravimų, pasirinkau chemijos studijas, o ilgainiui transformavausi į daugelio sričių diletantą.

– Ačiū už pokalbį!

– Ačiū ir jums.

Kalbėjosi Goda Raibytė-Aleksa