Carina Tikkanen-Kaukanen, FT, dosentti Tutkimusjohtaja Helsingin yliopisto Ruralia-instituutti Tutkimusalajohtaja Luomuinstituutti

Transkriptio

1 Carina Tikkanen-Kaukanen, FT, dosentti Tutkimusjohtaja Helsingin yliopisto Ruralia-instituutti Tutkimusalajohtaja Luomuinstituutti

2 Anti-infektiivisyys (tutkimme sekä I että II) I Antimikrobinen aktiivisuus Hunajat Mitataan bakteerien kykyä tappaa bakteereita tai hidastaa kasvua II Antiadheesioaktiivisuus (tarttumisen esto) Marjat

3 Hunaja HUNAJA Mehiläiset (Apis mellifera L.) tuottavat hunajaa kasvien medestä tai elävien kasvinosien eritteistä, joita mehiläiset keräävät ja muuntavat erittämällä siihen niiden omia yhdisteitä, varastoivat, poistavat vettä ja jättävät hunajakennoon kypsymään.

4 Hunajan antimikrobisuus Hunajan bakteerin kasvua hidastava, kasvua estävä vaikutus Ikivanhan perinnekäytön tueksi hunajien antimikrobisuudesta tutkimustietoa on nykyisin runsaasti. Hunajalla tiedetään olevan antimikrobisia vaikutuksia n. 60 eri bakteerilajia kohtaan. Pääosin kokeita laboratoriossa Kliiniset kokeet: lukuisia tutkimuksia, joissa hunajaa käytetty haavanhoidossa Oma tutkimuksemme ensimmäinen, joka on tehty kotimaisilla hunajilla ja ensimmäinen, jossa hunajan vaikutusta on tutkittu pneumokokki-bakteeriin Luomuhunajien antibakteerisuudesta ei ole aikaisempia tutkimuksia.

5 Hunajan koostumus Sakkaroosi Inverttisokeri Hunaja sisältää 70-80% inverttisokeria, joka on glukoosin ja fruktoosin seos. Siinä on pieni määrä sakkaroosia (n. 1%). Hunajassa on myös maltoosia (n. 7%) sekä suurempia sokereita (n. 1-2%). Hunaja sisältää lisäksi vettä (n.17%) sekä vähäisiä määriä proteiineja, orgaanisia happoja, asetyylikoliinia, haihtuvaa öljyä, mineraalisuoloja ja fenolisia yhdisteitä, laimennettaessa siinä muodostuu vetyperoksidia. Hunaja sisältää aldonihappoa, joka antaa hunajalle happaman reaktion (ph 3,3-4,9) Ruralia-instituutti /Dosentti Carina Tikkanen-Kaukanen 5 / Luomuhunajien antimikrobisista vaikutuksista

6 Hunajan muita antimikrobisia yhdisteitä Antibakteerista metyyliglyoksaalia on löydetty suuria pitoisuuksia uusi-seelantilaisesta Manuka-hunajasta mg/kg (vert mg/kg muut hunajat)(adams et al 2008, Carbohydrate Res; Mavric et al 2008, Mol Nutr Food Res). Mehiläisten hunajaan erittämä antimikrobinen defensin-1- proteiini on löydetty Revamil medical grade -hunajasta Hollannissa (Kwakman et al 2010, FASEB J) sekä aikaisemmin mehiläisperäisestä kuningatarhyytelöstä (Fujiwara et al 1990, J Biol Chem). Hunajan omat mikrobit

7 Tutkitut bakteerit I Kotimaiset hunajat Streptococcus pneumoniae (pneumokokki) Hengitystie-infektiot keuhkokuume, poskiontelotulehdus, korvatulehdus Streptococcus pyogenes (kurkunpäätulehdus) Staphylococcus aureus ja MRSA (sairaalainfektiot, haava-infektiot) II Kotimaiset sertifioidut luomuhunajat Clostridium perfringens Kolmanneksi yleisin ruokamyrkytysten aiheuttaja Liha ja lihatuotteet pääasiallisin lähde

8 Oma tutkimus I Yksikukkahunajat Suomen Mehiläishoitajain liitolta Horsma-, kanerva-, lakka, puolukka- ja tattarihunajat Sanna Huttunen, Kaisu Riihinen, Jussi Kauhanen & Carina Tikkanen- Kaukanen. Antimicrobial activity of different Finnish monofloral honeys against human pathogenic bacteria APMIS 121: II Kotimaiset ja ulkomaiset sertifioidut luomuhunajat Paikallisilta mehiläishoitajilta / kaupasta 6 kpl monikukkahunajia Djamila Oinaala, Marjatta Lehesvaara, Ulrike Lyhs & Carina Tikkanen- Kaukanen. Antimicrobial activity of diffferent organic honeys against Clostridium perfringens. Organic agriculture DOI /s

9 I Omia Tutkimustuloksia yksikukkahunajilla Suomalaisista yksikukkahunajista löydettiin merkittävää antimikrobista aktiivisuutta (60-40% pitoisuus) Horsma-, tattari- ja kanervahunajat olivat erityisen aktiivisia (myös kuumentamisen jälkeen) Pneumokokki-bakteeri: kaikki tutkitut hunajat olivat aktiivisia ensimmäinen tutkimus maailmassa, jossa hunajan antimikrobisuus pneumokokkia vastaan osoitettiin MRSA: tattari-, kanerva- ja horsmahunajat

10 Tutkittujen luomuhunajien antimikrobisuus Tehokkain luomuhunaja (Clostridium bakteeri/ruokamyrkytykset): kotimainen luomuhunaja, joka oli pääosin horsmahunajaa Muut aktiiviset kotimaiset luomuhunajat (3) Monikukkahunaja, jonka mesi oli pääosin apilasta Monikukkahunaja, jonka mesi oli mustikkasta, puolukasta, metsävadelmasta ja maitohorsmasta Ei-aktiivinen kotimainen hunaja Juokseva, lämpökäsitelty monikukka-luomuhunaja, jonka mesi oli pääosin puolukasta ja vadelmasta Ei-aktiivinen ulkomainen hunaja Kiteinen monikukka-luomuhunaja (kukkalähde ei ole tiedossa)

11 Thanks to FM Sanna Huttunen, Itä-Suomen yliopisto Dos Kaisu Riihinen, Itä-Suomen yliopisto Prof Jussi Kauhanen, Itä-Suomen yliopisto Djamila Oinaala HY, Ruralia-instituutti FM Marjatta Lehesvaara, Mikkelin ammattikorkeakoulu Dos Ulrike Lyhs, HY, Ruralia-instituutti

12 Marjat Vettä 80-90% Kuitua (enemmän kuin hedelmissä) Vitamiinit: C, E, A Kivennäisaineet: Ca, Mg, Fe, Se, P, K Rasvahapot (mm. n-3,n-6) Luonnon väriaineet -fenoliyhdisteet Aromit Orgaaniset hapot sisältävät 12

13 Olemassa olevaa tutkimustietoa marjojen terveysvaikutuksista Antioksidanttivaikutus Anti-infektiivisyys Mustikka ja silmien terveys Mustikka ja ikääntyminen Marjojen siemenöljyjen vaikutukset (tyrni/vatsahaava) Marjat ja syöpä Vaikutukset veren sokeriin 13

14 Marjojen fenoliyhdisteet Mm. flavonoidit, fenolihapot, lignaanit ja stilbeenit ja tanniinit Fenoliyhdisteet ovat antioksidantteja Kaikkia fenoliyhdisteitä eniten marjaaroniassa, mustikassa ja ruusunmarjassa, variksenmarjassa, juolukassa, mustaherukassa, mesimarjassa 14

15 Bakteerien adheesio Bakteerien tarttuminen isäntäsoluun on ensimmäinen vaihe infektion synnyssä. Useimmiten tarttumista välittää bakteerein pinnalla olevat adhesiinit. Nämä adhesiinit sitoutuvat isäntäsolun pinnalla oleviin reseptoreihin, jotka usein ovat sokereita (glykoproteiineja tai glykolipidejä).

16 Bakteeriadheesio

17 A. Kleino

18 Antiadheesioterapia A. Kleino according to Zopf and Roth, Lancet 1996

19 Muiden tutkimuksia: Amerikan karpalo (Vaccinium macrocarpon) E. coli Helicobacter pylori Mutans streptokokki (suun patogeeni) (Zafriri et al 1989; Shmuely et al 2004; Weiss et al 2004) Karpalon antiadheesio-aktiivisuus on osoitettu johtuvan hiilihydraateista sekä muista yhdisteistä kuten proantosyanidiineistä. E. coli ssa karpalon proantosyanidiinit on identifioitu inhiboivan P-fimbriallista Gal-aGal- tunnistavaa E. coli a (Foo et al 2000). ), mutta fruktoosi inhiboi mannoosi specifistä (tyyppi 1) fimbriallista E. coli (Zafriri et al 1989).

20 Antiadheesio Dina Zafriri, Tel Aviv University, 1988

21 Oma tutkimus : BerryMilk- ja BerryTherapy projektit (Rahoitus TEKES, Suomen Akatemia, elintarvikealan yritykset (10) Inserm U570, Paris M. Toivanen

22 Tutkimuksen tavoitteet Estää bakteerin sitoutuminen nenänielun alueelle luonnonaineilla (esim. marjat ja niiden yhdisteet) Käytännön tavoitteet I Anti-infektiivinen (funktionaalinen ) elintarvike, ravintolisä - Terveille kuluttajille - Riskiryhmille (vanhukset, solusalpaajahoitoa saavat potilaat, päiväkotilapset, varusmiehet) II Anti-infektiivinen lääke

23 Tutkimuksen toimenpiteet Luonnonaineen fraktiointi ja puhdistaminen vs. antiadheesio-aktiivisuus Bioaktiivisten komponenttien molekulaarinen karakterisointi (NMR, HPLC-DAD) Kliininen koe

24

25 Bakteerit omassa tutkimuksessamme Neisseria meningitidis aivonkalvontulehdus, sepsis Useat streptokokit mm. Streptococcus pneumoniae keuhkokuume hengitystieinfektiot Suun patogeenit Inserm U570, Paris hammaskariekseen liittyvät

26 Marjamehutiivisteet tutkimuksissamme Kiantama Oy Käsittelyt Pektinaasi 2 h C Puristus, mekaaninen käsittely Suodatus (levy) Pastorointi, 85 C, 1 min Haihdutus

27 FIII-marjafraktioiden NMR-spektrit G = standard proton spectra H = diffusion edited spectra - high MW compounds I = T2-filtered spectra - low MW compounds (Toivanen et al, Phytother.Res 2010a)

28 Alafraktioiden RP-HPLC-DAD Et-Acet: flavonol glycosides + proanthocyanidins H 2 O: anthocyanins + polymeric proanthocyanidins MeOH: anthocyanins + polymeric proanthocyanidins

29 Marjat Vaccinium marjat Puolukka (V. vitis-idaea) Mustikka (V. myrtillus) Karpalo (V. oxycoccos) Variksenmarja (Empetrum nigrum) Mustaherukka (Ribes nigrum) Muita: lakka, vadelma, hapan kirsikka, tomaatti, ananas, verigreippi

30 Nenänielun alue tarttumiskohteena

31 Streptococcus pneumoniae Omia tutkimustuloksia

32 Inhibition Activity of Wild Berry Juice Fractions against Streptococcus pneumoniae Binding to Human Bronchial Cells Phytotherapy Research Volume 25, Issue 1, pages , 12 JUL 2010 DOI: /ptr

33 Publications Toivanen M, Ryynänen A, Huttunen S, Duricová J, Riihinen K, Törrönen R, Lapinjoki S and Tikkanen-Kaukanen C (2009) Binding of Neisseria meningitidis pili to berry polyphenolic fractions. J Agric Food Chem. 57: Toivanen M, Huttunen S, Duricová J, Soininen P, Laatikainen R, Loimaranta V, Haataja S, Finne J, Lapinjoki S and Tikkanen-Kaukanen C (2010) Screening of binding activity of Streptococcus pneumoniae, Streptococcus agalactiae and Streptococcus suis to berries and juices. Phytother Res. (2010) 24: Riihinen K, Ryynänen A, Toivanen M. Könönen E, Törrönen R and Tikkanen-Kaukanen C (2010) Antiaggregation potential of berry fractions against pairs of Streptococcus mutans with Fusobacterium nucleatum or Actimyces naeslundii. Phytother Res. (2011)25:122-7 Huttunen S, Toivanen M, Arkko S, Ruponen M and Tikkanen-Kaukanen C. Inhibition activity of wild berry juice fractions against Streptococcus pneumoniae binding to human bronchial cells. Phytother. Res. (2011) 25:122-7 Toivanen M, Huttunen S Lapinjoki S and Tikkanen-Kaukanen C. Inhibition of adhesion of Neisseria meningitidis to human epithelial cells by berry juice polyphenolic fractions. Phytother. Res. ( 2011) 25:

34 Participants University of Eastern Finland, Finland Dept. of Pharm. Chemistry Marko Toivanen, PhD (Pharm) Sanna Pyykönen, MSc Satu Arkko, PhD Jana Duricova, MSc Seppo Lapinjoki, Professor Institute of Public Health and Clinical Nutrition Jussi Kauhanen, Professor Jaakko Mursu, PhD Food and Health Research Centre Riitta Törrönen, PhD Anu Happonen, Msc Dept of Biosciences Kaisu Riihinen, PhD Pasi Soininen, PhD Reino Laatikainen, Professor University of Turku, Finland, Dept. Medical Biochemistry and Molecular Biology Vuokko Loimaranta, PhD Sauli Haataja, PhD Jukka Finne, Professor

35