Suomalaisen hunajan antibakteerisuus. Carina Tikkanen-Kaukanen, FT, dosentti, Tutkimusjohtaja Helsingin yliopisto Ruralia-instituutti, Mikkeli

Transkriptio

1 Suomalaisen hunajan antibakteerisuus Carina Tikkanen-Kaukanen, FT, dosentti, Tutkimusjohtaja Helsingin yliopisto Ruralia-instituutti, Mikkeli

2 Hunaja

3 Hunaja Hunaja Euroopan farmakopean 7. painos: HONEY, Mel 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 Hunaja Hunaja on viskoosia nestettä, joka voi olla osittain kiteytynyt, väri vaihtelee lähes valkeasta tummaan ruskeaan Vaihtelua johtuen mm. kasvista, josta mesi on peräisin, kasvuympäristöstä, ilmastosta Erilaisia hunajia: monikukkahunajat, yksikukkahunajat Suomalaisia yksikukkahunajia tutkimuksissamme (1) olivat horsma-, lakka-, kanerva-, puolukka- ja tattari- hunajat Suomalaisia luomuhunajia oli myöhemmissä tutkimuksissamme (2) (monikukkahunajia)

5 Hunaja Hunaja sisältää 70-80% inverttisokeria. 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, vetyperoksidia. Hunaja sisältää aldonihappoa, joka antaa hunajalle happaman reaktion (ph 3,3-4,9)

6 Inverttisokeri INVERSIO Sakkaroosi Glukoosi Fruktoosi INVERTTISOKERI Tasopolarisoituneen valon optinen rotaatio muuttuu (invert) reaktiossa oikealta vasemmalle (+66.5 o -39 o ) mitattaessa polarimetrillä

7 Hunaja Hunaja käytetään mm. makeuttamaan, sisäisesti yskänlääkkeissä, tulehdussairauksissa sekä ulkoisesti haavojen hoidossa Hunajalla on antimikrobista, kasvua estävää/tappavaa vaikutusta useita bakteereja vastaan Hunajaa ei tulisi antaa alle yksivuotiaille imeville lapsille sen mahd. sisältämien Clostridium botulinium-itiöiden takia (botuliini-toksiinin muodostuminen suolen mikrobiflooran vaikutuksesta)

8 Hunajan antimikrobisuus Hunajalla tiedetään olevan antibakteerisia vaikutuksia n. 60 eri bakteerilajia kohtaan Ihoinfektiot, haavanhoito Ruokamyrkytykset Hengitystieinfektiot Myös antibioottiresistenssejä kantoja (sairaalainfektiot) In vitro -kokeita laboratoriossa Kliiniset in vivo -kokeet: lukuisia tutkimuksia, joissa hunajaa käytetty haavanhoidossa

9 Bakteereita, joihin hunajalla on todettu aikaisemmin antimikrobista vaikutusta E. coli (iho-, haava-, virtsatieinfektiot, ruokamyrkytykset, aivokalvontulehdus) Staphylococcus aureus (iho-, haavainfektiot, keuhkokuume, sepsis) MRSA (iho-, haava-, yl. sairaalainfektiot) Staphylococcus epidermidis (biofilmit esim. katetrit) Kampylobakteeri (ruokamyrkytykset) Salmonella (ruokamyrkytykset) Pseudomonas aeruginosa (iho- ja hengitystieinfektiot) Klebsiella pneumoniae (hengitystieinfektiot) Helicobacter pylori (maha- ja pohjukkaissuolihaavat)

10 Hunajan antimikrobisuuden syitä Fysikaaliset syyt (sokerin aiheuttama korkea osmolaarisuus: imee vettä bakteereista, kuolevat; matala ph estää mikrobien kasvua) Kemialliset syyt (vetyperoksidi, fenoliset yhdisteet, orgaaniset hapot) Vaikutukset immuunijärjestelmään (aktivoi T- ja B-lymfosyyttejä, tutkittu soluviljelmässä) Hunajan sisältämät omat mikrobit (itiöitä muodostavat bakteerit, hiivat)

11 Antibakterinen Manuka-hunaja Runsaasti tutkittu: uusi-seelantilainen Manukapuun hunaja (Leptospermum polygalifolium, ruusumyrtti), Manuka-hunaja

12 Antimikrobisuuden syitä Manuka-hunajassa Metyyliglyoksaali Antibakteerista metyyliglyoksaalia löydetty runsaasti Manuka-hunajasta: mg/kg vs mg/kg muut hunajat (Adams et al 2008, Carbohydrate Res.; Mavric et al 2008, Mol. Nutr. Food Res).

13 Lääkkeellinen Manuka-hunajavoide Suomessa Lääkkeellinen hunajavoide sairaalakäytössä Suomessa: Medical grade honey, Manuka-hunaja (Activon tube). Käyttö: monenlaiset haavat (mm. sääri-, leikkaushaavat, pahanhajuiset haavat, kuivat ja nekroottiset haavat) palovammat, hiertymät, ihonotto- ja siirrekohdat. Myös yksityiseen käyttöön.

14 Antimikrobisuuden syitä Revamil-hunajassa Defensin-1-proteiini Revamil medical grade honey -hunajalla Hollannissa tehty tutkimus (Kwakman et al 2010, FASEB J). Tuotetaan kontrolloidusti kasvihuoneissa steriili: gamma-säteilytetty Mehiläisten hunajaan erittämä Defensin-1 - proteiini antibakteerinen.

15 Kuningatarhyytelön defensin-1-proteiini Myös Kuningatarhyytelöstä löydetty: Mehiläisten erittämä defensin-1-proteiini (royalisin) joka hyvin antimikrobinen (Fujiwara et al 1990, J. Biol. Chem.)

16 Hunajan antimikrobisuus Tutkimustietoa erittäin runsaasti erilaisista hunajista muualla maailmassa In vitro -kokeita laboratoriossa Kliiniset in vivo -kokeet: lukuisia tutkimuksia, joissa hunajaa käytetty haavanhoidossa

17 Omat tutkimukset c1 Yksikukkahunajat c2 (A) Suomen Mehiläishoitajain liitto 5 kpl yksikukkahunajia Luomuhunajat (B) Paikallisilta tuottajilta / kaupasta 6 kpl monikukkahunajia, joissa usein 1 päälajike-kukka

18 Slide 17 c1 ctikkane; c2 ctikkane;

19 Omia tutkimuksia (A) Sanna Huttunen, Kaisu Riihinen, Jussi Kauhanen & Carina Tikkanen-Kaukanen. Antimicrobial activity of different Finnish monofloral honeys against human pathogenic bacteria. APMIS. Hyväksytty julkaistavaksi. (Institute of Public Health and Clinical Nutrition, University of Eastern Finland, Kuopio Campus, Kuopio, Finland and University of Helsinki, Ruralia Institute, Mikkeli, Finland) Yksikukkahunajat Horsmahunaja (willow herb honey) Kanerva- (heather -) Tattari- (buckwheat -) Puolukka- (lingonberry -) Lakka- (cloudberry -) Suomen Mehiläishoitajain liitto Tutkitut bakteerit S. pneumoniae (pneumokokki) (hengitystie-infektiot, mm. keuhkokuume, poskiontelotulehdus, korvatulehdus) S. pyogenes (mm. kurkunpäätulehdus) S. aureus (sairaalainfektiot, haava-infektiot) MRSA (sairaalainfektiot, haava-infektiot)

20 Menetelmät (A) Mikrotiitterikuoppalevy-menetelmä (Amsterdam 2005; Huttunen et al 2011) Hunajan vaikutusta bakteerin kasvun estoon levyn kuopassa verrataan saman bakteerin kasvuun kuopassa, jossa ei ole hunajaa

21 Mikrotiitterikuoppalevy M. Toivanen

22 Antimicrobial activity of Finnish monofloral honeys Alla olevassa kuvassa hunajia ei ole lämpökäsitelty. Kuvassa y-akselilla on bakteerien kasvu hunajaa sisältävissä kuopissa laskettuna %:na bakteerien kasvusta kuopissa, joissa ei ole hunajaa. Tähdellä merkityt tulokset ovat tilastollisesti merkittäviä. Mitä matalampi pylväs, sen tehokkaampi vaikutus. Pylväiden prosentit 60%, 40%, 20%, kuvaavat hunajien pitoisuutta kokeessa. A= S. pneumoniae B= S. pyogenes C= S.aureus D= MRSA Horsmahunaja (willow herb honey) Kanervahunaja (heather honey) Tattarihunaja (buckwheat honey) Puolukkahunaja (lingonberry honey) Lakkahunaja (cloudberry honey) Kuvaa ei saa kopioida julkiseen levitykseen.

23 Antimicrobial activity of Finnish monofloral honeys

24 Omia tutkimustuloksia Löydettiin merkittävää antimikrobista aktiivisuutta kaikkia tutkittuja bakteereja vastaan. Horsma-, tattari- ja kanervahunajat olivat erityisen aktiivisia (myös kuumentamisen jälkeen 68 C, 15 min). Osasto / Henkilön nimi / Esityksen nimi S. pneumoniae: kaikki tutkitut hunajat olivat antibakteerisia S. pyogenes ja S.aureus: tattari-, kanerva-, horsma- ja puolukkahunajat olivat antibakteerisia MRSA: tattari-, kanerva- ja horsmahunajat olivat antibakteerisia

25 Mahdollinen vaikutus nenänielussa

26 Omia tuloksia Syitä antimikrobisuuteen ei selvitetty tässä vaiheessa. Tulokset viittaavat muuhun kuin vetyperoksidiin. Polyfenolipitoisuus oli erittäin alhainen eikä korreloinut aktiivisuteen.

27 Omia tutkimuksia (B) (Djamila Oinaala, Ulrike Lyhs & Carina Tikkanen-Kaukanen, online publication in Ruralia Series, University of Helsinki, Dec 2012) Luomuhunajat Paikallisista tuottajilta / kaupasta 6 kpl monikukkahunajia, joissa usein 1 päälajikekukka Clostridium perfringens bakteeria vastaan

28 The pathogenesis of C. perfringens type A food poisoning according to McClane, 2001 DIARRHEA AND CRAMPS Sporulation of C. perfringens

29 Menetelmät (B) Antibacterial activity of honey was analyzed using a disc diffusion assay according to the technique describe by Bauer et al. (1966) with adaptation by Taormina et al. (2001) by using a sterile paper disks (Whatman - type 3) 5 mm of diameter. Negative control: artifical honey (sugar) Positive control: antibiotic

30 Zone of inhibition against C. perfringens. Honey at the concentration of 25 % (w/v)

31 Growth inhibition zone diameter (mm) of honey solution and sugar solutions (SS) at the honey concentration of 50% (w/v) against C. perfringens strain (P=positive control, N= negative control) Honey types Zone inhibition( diameter in mm) A 0,2 B 8,6 C 8,8 D 4,3 E 9,2 F 10,3 SS 7,5 P 29 N 0

32 Determination of the Minimum Inhibitory Concentration (50%-10%) of the honeys (B, C, E, F) and sugar solution against C. perfringens (A, Honey types 50% 25% 20% 15% 10% B C E F Sugar Solution ND ND +++ = Good inhibition ( 8mm); ++ = Moderate inhibition (4-7mm not so clearly); + = weak inhibition (0, 6-2mm not so clearly); - = No inhibition (0, 5-0mm); ND = Not determined.

33 Tulokset A honey from Argentina and Hungary showed smallest zone inhibition. In the present study Finnish honeys had better antimicrobial activity than honey from Argentina and Hungary. Reason for the difference remains open and further studies will be needed. AFinnish honey that showed weak antimicrobial activity was the only one of five tested Finnish honeys that did not have crystals. The most efficient honey against C. perfringens was North Carelien organic honey (F) that showed moderate antibacterial activity even at 10% (w/v). It is not a monofloral honey but the main floral source is willow herb.

34 Antimikrobisuuserojen syitä Antimikrobisuuserojen syitä: aktiiviset yhdisteet ja niiden vaihtelu Syitä vaihteluun: Hunajan lähdekukka (apila, horsma, puolukka, vadelma, tattari, kanerva, lakka ym./monikukkahunaja) Maantieteellinen sijainti Ilmasto Mehiläisiin liittyvät tekijät Hunajan käsittelyt saattavat vaikuttaa joihinkin antimikrobisuus-tekijöihin Luomuhunajia ei yleensä käsitellä

35 Kasvava antibioottiresistenssi Kasvava antibiooteille resistenttien bakteerikantojen määrä ja kattavien rokotteiden puute vaatii uusia ennalta ehkäiseviä ja hoitokeinoja. Antibiooteille vaihtoehtoisia hoitoja tarvitaan. Infektoiden ennaltaehkäisyn tutkimus luonnon aineilla kuten hunajalla avaa uusia näkymiä. Omassa tutkimuksessa löydettiin kotimaisia hunaja-lajeja, joissa oli bakteereja tappava vaikutus. Hunajia voidaan hyödyntää tiettyjen bakteeri-infektioiden hoidossa ja ennaltaehkäisyssä sekä elintarvikkeiden suojana. Oma löytö kohdistui hengitystie-infektioihin sekä iho- että haavainfektioihin ja ruokaa pilaavaan bakteeriin. Osasto / Henkilön nimi / Esityksen nimi

36 Sovellukset Haavoihin paikallisesti Elintarvikkeena hengitysteihin (mehussa) Lääkkeenomaisena tuotteena (nenänielu paikallisesti, yskänlääkkeen osana) Elintarvikkeissa suojana pilaantumista vastaan

37 Tutkijat ja yhteistyö Itä-Suomen yliopisto, Kansanterveystieteen ja kliinisen ravitsemustieteen yksikkö: FM Sanna Huttunen, FT Kaisu Riihinen, professori Jussi Kauhanen Helsingin yliopisto, Ruralia-instituutti: Djamila Oinaala, FT Ulrike Lyhs Suomen Mehiläishoitajain Liitto Kiantama Oy Fazer Oy Vip-Juicemaker Oy Foodfiles Oy Suomen Akatemia

38