Hinokitiol

związek chemiczny

Hinokitiol, β-tujaplicinaorganiczny związek chemiczny, naturalny monoterpenoid występujący w drewnie drzew z rodziny cyprysowatych. Jest pochodną tropolonu i jedną z tujaplicyn[1]. Hinokitiol jest szeroko stosowany w produktach do pielęgnacji jamy ustnej i produktach leczniczych ze względu na swoje szerokie spektrum działania przeciwwirusowego[2], przeciwbakteryjnego[3] i przeciwzapalnego[4]. Hinokitiol jest jonoforem cynku i żelaza. Jest zatwierdzonym dodatkiem do żywności[5].

Hinokitiol
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

C10H12O2

Masa molowa

164,20 g/mol

Identyfikacja
Numer CAS

499-44-5

PubChem

3611

Nazwę „hinokitiol” pochodzi o tajwańskich hinoki, z których w 1936 roku został on wyizolowany[6]. Występuje w wysokim stężeniu (około 0,04% masy twardzielowej) w Juniperus cedrus, drewnie żywotnikowca japońskiego, Thujopsis dolabrata i cedrze czerwonym zachodnim, żywotniku olbrzymim (Thuja plicata). Można go łatwo ekstrahować z drewna cedrowego za pomocą rozpuszczalnika i ultradźwięków[7].

Hinokitiol jest strukturalnie spokrewniony z tropolonem, który nie posiada podstawnika izopropylowego. Tropolony to dobrze znane czynniki chelatujące.

Aktywność przeciwdrobnoustrojowa edytuj

Hinokitiol ma szeroki zakres działań biologicznych, z których wiele zostało zbadanych i scharakteryzowanych w literaturze. Pierwszym i najbardziej znanym jest silne działanie przeciwdrobnoustrojowe przeciw wielu bakteriom i grzybom, niezależnie od oporności na antybiotyki[8][9]. W szczególności wykazano, że hinokitiol jest skuteczny przeciwko Streptococcus pneumoniae, Streptococcus mutans i Staphylococcus aureus, powszechnym ludzkim patogenom[10][11]. Ponadto wykazano, że hinokitiol ma działanie hamujące Chlamydia trachomatis i może być klinicznie przydatny jako lek miejscowy[12][13].

Aktywność przeciwwirusowa edytuj

Nowsze badania wykazały, że hinokitiol wykazuje również działanie przeciwwirusowe, gdy jest stosowany w połączeniu ze związkiem cynku przeciwko kilku ludzkim wirusom, w tym rinowirusom, wirusom coxsackie i mengowirusom[2]. Leczenie infekcji wirusowych może przynieść masowe korzyści ekonomiczne i musi mieć ogromne znaczenie dla globalnych instytucji, takich jak Światowa Organizacja Zdrowia. Upośledzając przetwarzanie wirusowych poliprotein, hinokitiol hamuje replikację wirusa – jednak zdolność ta jest zależna od dostępności dwuwartościowych jonów metali, ponieważ hinokitiol jest ich chelatorem[2]. Obecność cynku w połączeniu z hinokitiolem wspiera te możliwości.

Inne działania edytuj

Oprócz szerokiego spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego, hinokitiol ma również działanie przeciwzapalne i przeciwnowotworowe, które zostało scharakteryzowane w wielu badaniach komórkowych in vitro i badaniach na zwierzętach in vivo. Hinokitiol hamuje kluczowe markery i szlaki zapalne, takie jak TNF-a i NF-kB. Badany jest jego potencjał w leczeniu przewlekłych stanów zapalnych lub autoimmunologicznych. Stwierdzono, że hinokitiol wywiera cytotoksyczność na kilka znanych linii komórek nowotworowych poprzez indukowanie procesów autofagicznych[14][15].

Badanie koronawirusa edytuj

Potencjalne działanie przeciwwirusowe hinokitiolu wynika z jego działania jako jonoforu cynku. Hinokitiol umożliwia napływ jonów cynku do komórek, co hamuje mechanizm replikacji wirusów RNA, a następnie hamuje replikację wirusa. Niektóre znaczące wirusy RNA obejmują ludzki wirus grypy, SARS. Jony cynku były w stanie znacząco zahamować replikację wirusa w komórkach i potwierdzono, że działanie to jest zależne od napływu cynku. Badanie to zostało wykonane z pirytionem jonoforu cynku, który działa bardzo podobnie do hinokitiolu[16].

W hodowlach komórkowych hinokitiol hamuje namnażanie się ludzkiego rinowirusa, wirusa coxsackie i mengowirusa. Hinokitiol zakłóca przetwarzanie wirusowych poliprotein, hamując w ten sposób replikację pikornawirusa. Hinokitiol hamuje replikację pikornawirusów poprzez upośledzenie przetwarzania poliprotein wirusowych. Aktywność przeciwwirusowa hinokitiolu zależy od dostępności jonów cynku[2].

Jonofor żelaza edytuj

Wykazano, że hinokitiol przywraca produkcję hemoglobiny u gryzoni. Hinokitiol działa jako jonofor żelaza, kierując żelazo do komórek[17][18], zwiększając wewnątrzkomórkowe poziomy żelaza. Około 70% żelaza u ludzi jest zawarte w krwinkach czerwonych, a konkretnie w białku hemoglobiny. Żelazo jest niezbędne u wszystkich żywych organizmów i jest kluczowym elementem wielu funkcji anatomicznych, takich jak układ transportu tlenu, synteza kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) oraz transport elektronów, a niedobór żelaza może prowadzić do zaburzeń krwi, takich jak niedokrwistość, która może być znacząco szkodliwa zarówno dla sprawności fizycznej, jak i umysłowej[19].

Synergizm cynkowy edytuj

Hinokitiol jest jonoforem cynku i uważa się, że jego zdolność hamuje replikację wirusa. W skrócie, jako jonofor cynku, hinokitiol pomaga w transporcie cząsteczek do komórek przez błonę komórkową lub błonę wewnątrzkomórkową, zwiększając w ten sposób wewnątrzkomórkowe stężenie określonej cząsteczki (np. cynku). Dlatego też, wykorzystując przeciwwirusowe właściwości cynku, w połączeniu z hinokitiolem, można przyspieszyć wchłanianie cynku[potrzebny przypis].

Badania nad nowotworami edytuj

W hodowlach komórkowych i badaniach na zwierzętach wykazano, że hinokitiol hamuje metatezę[15][20] i ma działanie antyproliferacyjne na komórki nowotworowe[14][21][22][23][24][8].

Niedobór cynku edytuj

Niedobór cynku wykazano w niektórych komórkach nowotworowych, a powrót optymalnego wewnątrzkomórkowego poziomu cynku może prowadzić do zahamowania wzrostu guza. Hinokitiol jest udokumentowanym jonoforem cynku, jednak obecnie potrzebne są dalsze badania w celu ustalenia metod dostarczania skutecznych stężeń hinokitiolu i cynku.

  • „Effects of dietary zinc on melanoma growth and experimental metastasis...”[25]
  • „Dietary zinc deficiency fuels esophageal cancer development by inducing a distinct inflammatory signature...”[26]
  • „Association between serum zinc levels and lung cancer: a meta-analysis of observational studies...”[27]
  • „Research progress on the relationship between zinc deficiency, related microRNA s, and esophageal carcinoma...”[28]

Produkty zawierające hinokitiol edytuj

Hinokitiol jest szeroko stosowany w wielu produktach konsumenckich, w tym w kosmetykach, pastach do zębów, sprayach doustnych, kremach przeciwsłonecznych i na porost włosów. Jedną z wiadoących marek w sprzedaży konsumenckich produktów hinokitiolowych jest Hinoki Clinical. Hinoki Clinical (założona w 1956 r.) została założona wkrótce po rozpoczęciu pierwszej „przemysłowej ekstrakcji hinokitiolu” w 1955 r.[potrzebny przypis] Hinoki, obecnie ma ponad 18 różnych linii produktów z hinokitiolem jako składnikiem. Inna marka, a mianowicie „Relief Life”[29], może pochwalić się sprzedażą ponad miliona past do zębów „Dental Series” zawierającej hinokitiol[30]. Inni znaczący producenci produktów na bazie hinokitiolu to Otsuka Pharmaceuticals, Kobayashi Pharmaceuticals, Taisho Pharmaceuticals, SS Pharmaceuticals. Poza Azją firmy takie jak Swanson Vitamins® rozpoczynają stosowanie hinokitiolu w produktach konsumenckich na rynkach takich jak USA[31] i Australia[31] jako serum przeciwutleniające i w innych przedsięwzięciach. W 2006 r. hinokitiol został sklasyfikowany w krajowej liście substancji w Kanadzie jako nietrwały, nieulegający bioakumulacji i nietoksyczny dla organizmów wodnych[32]. Environmental Working Group (EWG), amerykańska grupa aktywistów, poświęciła stronę składnikowi hinokitiolowi, wskazując, że jest to „niskie zagrożenie” w obszarach takich jak „Alergie i immunotoksyczność”, „Nowotwór” oraz „Toksyczność rozwojowa i reprodukcyjna”[33] dając hinokitiolowi wynik 1-2. W przeciwieństwie do wyniku hinokitiolu, propylparaben, składnik, który nadal jest sprzedawany w różnych płynach do płukania ust, wykazuje ogromną toksyczność i powoduje niebezpieczne objawy. Propyloparaben został uznany przez Komisję Europejską ds. Zaburzeń hormonalnych za substancję zaburzającą funkcjonowanie układu hormonalnego u ludzi, między innymi[33], pozostawiając go na poziomie 4-6 na stronie internetowej EWG.

Dr ZinX edytuj

W dniu 2 kwietnia 2020 r. Advance Nanotek[34], australijski producent tlenku cynku, złożył wspólny wniosek patentowy z firmą AstiVita Limited[35] dotyczący kompozycji przeciwwirusowej, która zawierała różne produkty do higieny jamy ustnej[36] zawierające hinokitiol jako substancję niezbędną. Marka, która teraz wprowadza ten nowy wynalazek, nazywa się Dr ZinX i prawdopodobnie wypuści kombinację cynku + hinokitiolu w 2020 roku[37][38]. Dnia 18 maja 2020 r. Dr ZinX opublikował wyniki „Ilościowego testu zawiesinowego do oceny aktywności wirusobójczej w obszarze medycznym”[39][40], w którym wykazano zmniejszenie o ‘3,25 log’ (99,9%) dla czystego stężenia w 5 minut przeciwko zastępczym koronawirusom kotów COVID-19[41]. Cynk jest niezbędnym suplementem diety i pierwiastkiem śladowym w organizmie. Globalnie szacuje się, że 17,3% populacji ma nieodpowiednie spożycie cynku[42][43].

Obiecująca przyszłość edytuj

Na początku XXI wieku naukowcy uznawali, że hinokitiol może być cenny jako środek farmaceutyczny, zwłaszcza w hamowaniu bakterii Chlamydia trachomatis.

Chemik Martin Burke i jego współpracownicy z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign i innych instytucjach odkryli znaczące medyczne zastosowanie hinokitiolu. Celem Burke’a było przezwyciężenie nieregularnego transportu żelaza u zwierząt. Niedobór kilku białek może prowadzić do niedoboru żelaza w komórkach (anemii) lub odwrotnego efektu, hemochromatozy[44]. Wykorzystując jako surogaty kultury drożdży pozbawione genów, naukowcy przebadali bibliotekę małych biocząsteczek pod kątem oznak transportu żelaza, a tym samym wzrostu komórek. Hinokitiol pojawił się jako ten, który przywrócił funkcjonalność komórki. Dalsze prace zespołu ustaliły mechanizm, za pomocą którego hinokitiol przywraca lub redukuje żelazo w komórkach[17]. Następnie przerzucili swoje badanie na ssaki i odkryli, że kiedy gryzonie, które zostały zmodyfikowane tak, aby nie zawierały „białek żelaza”, były karmione hinokitiolem, odzyskiwały wchłanianie żelaza w jelitach. W podobnym badaniu na danio pręgowanym, cząsteczka przywróciła produkcję hemoglobiny[45]. W komentarzu do pracy Burke’a i innych hinokitiol nazwano „cząsteczką Iron Mana”. To pasujące/ironiczne, ponieważ imię odkrywcy Nozoe można przetłumaczyć na angielski jako „iron man”.

Przeprowadzono również znaczące badania dotyczące doustnych zastosowań hinokitiolu, biorąc pod uwagę zwiększone zapotrzebowanie na produkty doustne na bazie hinokitiolu. Jedno z takich badań, powiązane z 8 różnymi instytucjami w Japonii, zatytułowane: „Antybakteryjne działanie hinokitiolu przeciw zarówno opornym na antybiotyki, jak i wrażliwym patogennym bakteriom, które dominują w jamie ustnej i górnych drogach oddechowych” doprowadziło do wniosku, że „hinokitiol wykazuje działanie przeciwbakteryjne przeciwko szerokiemu spektrum bakterii chorobotwórczych i ma niską cytotoksyczność w stosunku do ludzkich komórek nabłonka.”

Przypisy edytuj

  1. Russell J. Chedgy, Young Woon Lim, Colette Breuil, Effects of leaching on fungal growth and decay of western redcedar, „Canadian Journal of Microbiology”, 55 (5), 2009, s. 578–586, DOI10.1139/w08-161.
  2. a b c d B.M. Krenn i inni, Antiviral Activity of the Zinc Ionophores Pyrithione and Hinokitiol against Picornavirus Infections, „Journal of Virology”, 83 (1), 2008, s. 58–64, DOI10.1128/jvi.01543-08.
  3. Yoshihiko Inamori i inni, Antimicrobial Activity and Metalloprotease Inhibition of Hinokitiol-Related Compounds, the Constituents of Thujopsis dolabrata S. and Z. hondai MAK, „Biological & Pharmaceutical Bulletin”, 22 (9), 1999, s. 990–993, DOI10.1248/bpb.22.990.
  4. J. Ye i inni, Anti-inflammatory effects of hinokitiol on human corneal epithelial cells: an in vitro study, „Eye”, 29 (7), 2015, s. 964–971, DOI10.1038/eye.2015.62.
  5. Stress Check System, „Health evaluation and promotion”, 43 (2), 2016, s. 299–303, DOI10.7143/jhep.43.299.
  6. Ichiro Murata, Shô Itô, Toyonobu Asao, Tetsuo Nozoe: Chemistry and Life, „The Chemical Record”, 12 (6), 2012, s. 599–607, DOI10.1002/tcr.201200024.
  7. Russell J. Chedgy i inni, Screening fungi tolerant to Western red cedar (Thuja plicata Donn) extractives. Part 1. Mild extraction by ultrasonication and quantification of extractives by reverse-phase HPLC, „Holzforschung”, 61 (2), 2007, s. 190–194, DOI10.1515/hf.2007.033.
  8. a b Yin-Hua Shih i inni, In vitro antimicrobial and anticancer potential of hinokitiol against oral pathogens and oral cancer cell lines, „Microbiological Research”, 168 (5), 2013, s. 254–262, DOI10.1016/j.micres.2012.12.007.
  9. Yasuhiro Morita i inni, The Mechanism of the Bactericidal Activity of Hinokitiol, „Biocontrol Science”, 12 (3), 2007, s. 101–110, DOI10.4265/bio.12.101.
  10. Tong-Hong Wang i inni, Evaluation of the Antibacterial Potential of Liquid and Vapor Phase Phenolic Essential Oil Compounds against Oral Microorganisms, „PLOS One”, 11 (9), 2016, e0163147, DOI10.1371/journal.pone.0163147.
  11. Hisanori Domon i inni, Antibacterial activity of hinokitiol against both antibiotic-resistant and -susceptible pathogenic bacteria that predominate in the oral cavity and upper airways, „Microbiology and Immunology”, 63 (6), 2019, s. 213–222, DOI10.1111/1348-0421.12688.
  12. Hiroaki Yamano i inni, In Vitro Inhibitory Effects of Hinokitiol on Proliferation of Chlamydia trachomatis, „Antimicrobial Agents and Chemotherapy”, 49 (6), 2005, s. 2519–2521, DOI10.1128/aac.49.6.2519-2521.2005.
  13. Russell Chedgy, Secondary metabolites of western red cedar (Thuja plicata). Their biotechnological applications and role in conferring natural durability, Lambert Academic Publishing, 2010, ISBN 978-3-8383-4661-8, OCLC 646005570.
  14. a b Tae Bok Lee, Jin Hyun Jun, Can Hinokitiol Kill Cancer Cells? Alternative Therapeutic Anticancer Agent via Autophagy and Apoptosis, „The Korean Journal of Clinical Laboratory Science”, 51 (2), 2019, s. 221–234, DOI10.15324/kjcls.2019.51.2.221.
  15. a b Thanasekaran Jayakumar i inni, Hinokitiol Inhibits Migration of A549 Lung Cancer Cells via Suppression of MMPs and Induction of Antioxidant Enzymes and Apoptosis, „International Journal of Molecular Sciences”, 19 (4), 2018, s. 939, DOI10.3390/ijms19040939.
  16. Aartjan J.W. te Velthuis i inni, Zn2+ Inhibits Coronavirus and Arterivirus RNA Polymerase Activity In Vitro and Zinc Ionophores Block the Replication of These Viruses in Cell Culture, Raul Andino (red.), „PLoS Pathogens”, 6 (11), 2010, e1001176, DOI10.1371/journal.ppat.1001176, PMID21079686, PMCIDPMC2973827 (ang.).
  17. a b Joseph Heitman, Ci Fu, Faculty Opinions recommendation of Restored iron transport by a small molecule promotes absorption and hemoglobinization in animals, „Faculty Opinions – Post-Publication Peer Review of the Biomedical Literature”, 2017, DOI10.3410/f.727609136.793533721.
  18. Robert Service, Iron Man molecule restores balance to cells, „Science”, 2017, DOI10.1126/science.aal1178.
  19. Magnitude of Human Genetic Variations: A Mini Review, „International Journal of Research Studies in Medical and Health Sciences”, 2 (2), 2017, DOI10.22259/ijrsmhs.0202004.
  20. Yueh-Jung Wu i inni, Hinokitiol reduces tumor metastasis by inhibiting heparanase via extracellular signal-regulated kinase and protein kinase B pathway, „International Journal of Medical Sciences”, 17 (3), 2020, s. 403–413, DOI10.7150/ijms.41177.
  21. Dom-Gene Tu i inni, Hinokitiol inhibits vasculogenic mimicry activity of breast cancer stem/progenitor cells through proteasome-mediated degradation of epidermal growth factor receptor, „Oncology Letters”, 11 (4), 2016, s. 2934–2940, DOI10.3892/ol.2016.4300, PMID27073579, PMCIDPMC4812586.
  22. Guangya Zhang i inni, β-Thujaplicin induces autophagic cell death, apoptosis, and cell cycle arrest through ROS-mediated Akt and p38/ERK MAPK signaling in human hepatocellular carcinoma, „Cell Death & Disease”, 10 (4), 2019, DOI10.1038/s41419-019-1492-6.
  23. Chien-Hsun Huang i inni, Hinokitiol Exerts Anticancer Activity through Downregulation of MMPs 9/2 and Enhancement of Catalase and SOD Enzymes: In Vivo Augmentation of Lung Histoarchitecture, „Molecules”, 20 (10), 2015, s. 17720–17734, DOI10.3390/molecules201017720.
  24. Tae-Bok Lee i inni, Synergistic Anticancer Effects of Curcumin and Hinokitiol on Gefitinib Resistant Non-Small Cell Lung Cancer Cells, „Natural Product Communications”, 13 (12), 2018, 1934578X1801301, DOI10.1177/1934578x1801301223.
  25. Michael J. Murray, Kent L. Erickson, Gerald L. Fisher, Effects of dietary zinc on melanoma growth and experimental metastasis, „Cancer Letters”, 21 (2), 1983, s. 183–194, DOI10.1016/0304-3835(83)90206-9.
  26. C Taccioli i inni, Dietary zinc deficiency fuels esophageal cancer development by inducing a distinct inflammatory signature, „Oncogene”, 31 (42), 2011, s. 4550–4558, DOI10.1038/onc.2011.592, PMID22179833, PMCIDPMC3310953.
  27. Ying Wang i inni, Association between serum zinc levels and lung cancer: a meta-analysis of observational studies, „World Journal of Surgical Oncology”, 17 (1), 2019, DOI10.1186/s12957-019-1617-5, PMID31060563, PMCIDPMC6503426.
  28. Cong-Min Liu i inni, Research progress on the relationship between zinc deficiency, related microRNAs, and esophageal carcinoma, „Thoracic Cancer”, 8 (6), 2017, s. 549–557, DOI10.1111/1759-7714.12493.
  29. DXプロポグリーンデンタル【医薬部外品】|サプリメント・健康食品のリリーフライフ/株式会社安心通販 [online], www.anshin-tsuuhan.com [dostęp 2020-07-30] [zarchiwizowane z adresu 2018-08-25].
  30. Series Page, Elsevier, 2002, i–ii, DOI10.1016/s1460-1567(02)80498-6, ISBN 978-0-08-043707-1.
  31. a b Postnatal changes in maternal serum antioxidant vitamins, „The Internet Journal of Nutrition and Wellness”, 6 (1), 2008, DOI10.5580/5c1.
  32. List of Substances of the Competent Federal Government and Federal State Authorities – Category ″Plants and plant parts″, Cham: Springer International Publishing, 2014, s. 9–141, DOI10.1007/978-3-319-10732-5_3, ISBN 978-3-319-10731-8.
  33. a b Die Entstehung und Entwicklung der Assoziation EWG-Türkei, Vienna: Springer-Verlag, s. 1–13, DOI10.1007/3-211-30166-6_1, ISBN 3-211-20820-8.
  34. Yoshinori Yamamoto, Editorial: Organic synthesis for nanotek, and nanotek for organic synthesis, „Tetrahedron”, 70 (36), 2014, s. 6038, DOI10.1016/j.tet.2014.04.091.
  35. „Journal of Health and Beauty”, 14 (1), 2020, DOI10.35131/ishb.2020.14.1..
  36. Julian Teicher, Nina Dow, E-government in Australia: Promise and progress, „Information Polity”, 7 (4), 2003, s. 231–246, DOI10.3233/ip-2002-0020.
  37. Morley, Cecil Denis (20 May 1911–14 Feb. 1999), Secretary General, The Stock Exchange, London, 1965–71; retired, „Who Was Who”, Oxford University Press, 2007, DOI10.1093/ww/9780199540884.013.u180637.
  38. Akintayo Segun Oguntona, Ricardo Morasen Cuevas Jose, Mazwa Hussein, Ankylosing Spondylitis among Patients Attending the Rheumatology Outpatient Department of a Specialist Hospital, „Saudi Journal of Medicine”, 05 (01), 2020, s. 20–24, DOI10.36348/sjm.2020.v05i01.005.
  39. Companion May 2020: full issue PDF, „BSAVA Companion”, 2020 (5), 2020, s. 1–38, DOI10.22233/20412495.0520.1.
  40. Vaishali Keluskar, Tribute to Dr. Soheyl Sheikh (17th April 1968 – 31st May 2020), „Journal of Indian Academy of Oral Medicine and Radiology”, 32 (2), 2020, s. 95, DOI10.4103/0972-1363.288144.
  41. &NA;, The Australian Therapeutic Goods Administration (TGA) has received ten reports of hyponatraemia associated with desmopressin use, „Reactions Weekly”, &NA; (1215), 2008, s. 3, DOI10.2165/00128415-200812150-00007.
  42. K. Ryan Wessells, Kenneth H. Brown, Estimating the Global Prevalence of Zinc Deficiency: Results Based on Zinc Availability in National Food Supplies and the Prevalence of Stunting, „PLoS ONE”, 7 (11), 2012, e50568, DOI10.1371/journal.pone.0050568.
  43. R. Bethene Ervin, Jocelyn Kennedy-Stephenson, Mineral Intakes of Elderly Adult Supplement and Non-Supplement Users in the Third National Health and Nutrition Examination Survey, „The Journal of Nutrition”, 132 (11), 2002, s. 3422–3427, DOI10.1093/jn/132.11.3422.
  44. Tong-Ming Hseu, Physico-Chemical Studies of Hinokitiol. II. A Spectrophotometric Study on Hinokitiol, „Journal of the Chinese Chemical Society”, 6 (1), 1959, s. 38–46, DOI10.1002/jccs.195900004.
  45. Robert Service, Iron Man molecule restores balance to cells, „Science”, 2017, DOI10.1126/science.aal1178.