Otázka Juraja Čabu z Ružomberka.
V posledných dvoch desaťročiach rastie záujem o látky prírodného pôvodu, ktoré sú vďaka svojim vlastnostiam zaujímavé z hľadiska zdravej výživy. Medzi takéto zlúčeniny patrí aj skvalén.
Poznatky o ochranných účinkoch skvalénu majú dlhú históriu. Už pred stáročiami užívali obyvatelia rybárskych osád na pobreží severných japonských ostrovov olej z pečene žralokov, ktorý pre pozitívne účinky na zdravotný stav a dlhovekosť nazývali samedawa (liečivý olej). Pripisovali mu schopnosť predlžovať život, a preto starovekí bojovníci z Japonska, Číny, ako aj Maori z Nového Zélandu, pili olej zo žraločej pečene pred odchodom do boja.
Žraločí olej
Tajomstvo liečivého oleja samedawa odhalil japonský chemik Mitsumaru Tsujimoto v roku 1906. Zistil, že oleje z pečene žralokov obsahujú vysoké množstvo dovtedy neznámeho uhľovodíka. Keďže túto látku našiel v pečeni žralokov z čeľade Squalidae, nazval ju skvalén. Neskôr svoj výskum rozšíril na ďalších 36 druhov žralokov a dokázal, že skvalén je zložkou pečene väčšiny hlbokomorských žralokov. Nezávisle od týchto experimentov izoloval v roku 1917 anglický chemik Alfred Chaston Chapmann látku z pečene žralokov Centrophorus granulosus a Scymnorhinus lichia, ktorú nazval spinacén. O niekoľko rokov neskôr sa ukázalo, že spinacén a skvalén sú totožné molekuly. Keďže M. Tsujimoto izoloval a charakterizoval túto látku ako prvý, prednosť dostal názov skvalén.
Štruktúra a vlastnosti skvalénu
Skvalén je molekula s 30 atómami uhlíka, ktorá svojou chemickou štruktúrou patrí medzi polyizoprenoidy (tukovité látky s dôležitými funkciami v bunkách rastlín, húb aj živočíchov). Skvalén sa vyskytuje v evolučne starej skupine archaebaktérií aj vo všetkých mnohobunkových organizmoch. Jeho molekula obsahuje šesť dvojitých väzieb, ktoré jej umožňujú zaujať zložitejšie konfigurácie. Keďže skvalén je výrazne hydrofóbny a neobsahuje žiadne polárne skupiny, ochotne sa včleňuje do bunkových membrán. V niektorých bunkách (napr. archaebaktérií) môže byť priamo stavebnou zložkou membrán. V eukaryotických organizmoch vrátane človeka je táto molekula dôležitým medziproduktom pri syntéze sterolov ako základných štruktúrnych a funkčných prvkov bunkových membrán.
Využitie
V súčasnosti sa skvalén v širokej miere využíva v rôznych oblastiach súvisiacich s ochranou ľudského zdravia, ako sú potravinárstvo, medicína, farmaceutický priemysel a kozmetika.
Vďaka svojej chemickej štruktúre skvalén pôsobí ako vychytávač voľných kyslíkových radikálov. Oxidatívny stres a zvýšená hladina voľných kyslíkových radikálov sa podieľajú na starnutí a vzniku rakoviny. Skvalén v potrave tak môže pôsobiť ako ochranný faktor a jeho užívanie by mohlo prispieť k prevencii najmä rakoviny tráviaceho traktu. Keďže v ľudskom tele vzniká skvalén ako medziprodukt v biosyntetickej dráhe cholesterolu, vedci sledovali vplyv jeho zvýšeného príjmu v potrave na hladinu cholesterolu. Štúdie ukázali, že ani pri jeho veľkom príjme v potrave sa hladina cholesterolu v ľudskom tele nezvyšuje.
Skvalén u ľudí vo zvýšenej miere produkujú mazové bunky pokožky. Tvorí významnú súčasť kožného mazu a pôsobí pri ochrane pokožky pred oxidáciou a UV žiarením. Vďaka tomu nachádza skvalén uplatnenie v kozmetickom priemysle ako ochranný faktor a prírodný zmäkčovač v krémoch a vlasových prípravkoch. Skvalén tiež stimuluje zatiaľ neznámym mechanizmom imunitný systém, preto sa využíva vo farmakologickom priemysle pri výrobe novej generácie vakcín (napr. proti HIV, malárii, herpesu, hepatitíde typu A a B, chrípke a ľudskému papilomavírusu). Skvalén sa tiež úspešne využíva aj ako súčasť tukových emulzií vo farmakologických prípravkoch. Zvyšuje rozpustnosť liečiv a zlepšuje ich vstup do cieľových buniek, pričom zmenšuje vedľajšie účinky liečiv. Vďaka svojim fyzikálnym vlastnostiam (nízky bod tuhnutia, tepelná a oxidačná stabilita a vynikajúce lubrikačné vlastnosti) je skvalén výnimočný biodegradovateľný lubrikant. Obmedzené prírodné zdroje skvalénu a s tým spojená vysoká cena však bránia jeho širšiemu využitiu v tejto oblasti.
Skvalén ako súčasť potravy má pozitívne účinky na ľudské zdravie a jeho užívanie by mohlo prispievať k prevencii niektorých závažných civilizačných ochorení.
Obmedzené zdroje
Skvalén sa na komerčné účely v súčasnosti získava prevažne z pečene žralokov. Sprísňovanie podmienok rybolovu zamerané na ochranu žralokov, ako aj zväčšujúca sa environmentálna kontaminácia morských živočíchov však komplikujú využívanie tohto tradičného zdroja. Intenzívne sa preto hľadajú iné vhodné prirodzené zdroje tejto cennej látky.
Jedným z rastlinných zdrojov skvalénu sú olivy, konkrétne zvyšky v procese lisovania olivového oleja. Prítomnosť nevhodných zložiek s podobnou rozpustnosťou však predstavuje technický problém pri izolácii skvalénu a zvyšujú cenu takto získaného produktu. V posledných rokoch sa ako veľmi perspektívny rastlinný zdroj skvalénu ukazujú semená láskavca (Amaranthus). Láskavec je tzv. pseudocereália, ktorá je pre svoju vysokú výživnú hodnotu a nenáročnosť pri pestovaní nazývaná aj plodinou tretieho tisícročia. Získavanie skvalénu z amarantového oleja je zatiaľ ekonomicky nevýhodné. Semená láskavca (prípadne z nich pripravená amarantová múka) však môžu slúžiť ako tzv. funkčná potravina a stať sa vhodným zdrojom dietetického skvalénu.
Molekula budúcnosti a kvasinky
Vhodným alternatívnym zdrojom na produkciu skvalénu by v budúcnosti mohli byť aj mikroorganizmy vrátane kvasiniek. Kvasinky už od nepamäti sprevádzajú človeka a využívajú sa pri výrobe produktov, bez ktorých si už život ani nevieme predstaviť (napr. chlieb, pivo alebo víno). Ich veľkou prednosťou je jednoduchá kultivácia, rýchly rast a vysoká produkcia biomasy. Tieto výhody však pri kvasiniek zatiaľ obmedzujú malé výťažky skvalénu. Keďže však máme o metabolizme a genetike kvasiniek detailné vedomosti, môžeme pri nich využiť tzv. metabolické inžinierstvo. Podstatou metabolického inžinierstva je cielené ovplyvňovanie syntézy zaujímavých molekúl. Vieme to dosiahnuť napríklad pomocou mutácií v špecifických génoch alebo pomocou prenosu vhodných génov z iných organizmov do produkčných kmeňov kvasiniek. Niektoré postupy metabolického inžinierstva pri produkcii skvalénu tradičných kvasiniek Saccharomyces cerevisiae študujeme aj v laboratóriu na Ústave biochémie a genetiky živočíchov SAV. Mutované kvasinky so zníženou aktivitou enzýmu skvalén monooxygenáza dokážu vo vhodných podmienkach produkovať pomerne vysoké množstvá skvalénu. Podľa našich výsledkov sú na produkciu skvalénu vhodné aj druhy kvasiniek, ktoré vedia využívať na svoj rast srvátku ako lacný odpad mliekarenského priemyslu. Biotechnologická produkcia skvalénu v kvasinkách by sa v krátkej dobe mohla stať ekonomicky výhodnejšou. Kvasinky tak môžu v budúcnosti nepriamo prispieť k záchrane žralokov ohrozených dnešným nadmerným výlovom.
Mgr. Martina Garaiová, PhD.
Mgr. Roman Holič, PhD.
RNDr. Ivan Hapala, CSc.
Ústav biochémie a genetiky živočíchov SAV
Problematika produkcie skvalénu sa rieši v rámci projektu podporovaného Agentúrou pre podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-0785-11