Tajomstvá materskej kašičky z pohľadu molekulárnej biológie

Marta Bartošovičová

Docent Jozef Šimúth v rozhovore vysvetľuje, prečo sa výskum včelej materskej kasičky zameriava na vlastnosti bielkovín.

Včelia materská kašička. Zdroj: iStockphoto.com

Včelia materská kašička. Distribuuje sa aj ako výživový doplnok vo forme tabletiek s dlhodobou trvanlivosťou. Zdroj: iStockphoto.com

Najnovšia kniha doc. Ing. Jozefa Šimútha, DrSc., Včelia materská kašička/Epigenomikum pre vitalitu a dlhovekosť, ktorú vydalo Vydavateľstvo SAV VEDA (2020, 192 s.), prináša zaujímavé informácie o živote včiel a ich produktoch.

Autor v úvode okrem iného uvádza, že to podstatné, čo o moci včely vieme, pramení z praktických skúseností včelárov. Práve tieto skúsenosti ľudí, ktorí s včelami denne pracujú, sú základom pre súčasnú vedu o včelách – apidológiu.

Jadrom monografie sú informácie o apalbumine 1, hlavnej bielkovine materskej kašičky, ktorá sa vyskytuje aj v mede a peli. Fyziologické vlastnosti včelích produktov vysvetľuje z pohľadu epigenetiky a genomiky, plynúce z projektu sekvenovania včelej DNA. Tieto poznatky sú hlavným výsledkom slovenskej vedeckej školy molekulárnej apidológie, ktorú docent Jozef Šimúth založil a doteraz je jej hlavným kvalifikovaným predstaviteľom.

Čo vás podnietilo k napísaniu knihy o včelách a ich produktoch, najmä materskej kašičke?

Z mnohých stretnutí a rozhovorov so včelármi i záujemcami o život včely sa mi vynárajú ich otázky a žiadosti. Prosili ma, aby som vysvetlil podstatu vedeckého bádania a spôsob, ako sa získavajú nové vedomosti o včele a jej výžive. Chceli, aby sme my vedci vymysleli niečo proti hromadnému úhynu včelstiev. Boli však aj takí, ktorí ma priamo oslovili, či dokonca nástojili na tom, aby som napísal knihu o včele. Medzi nich patrí pán redaktor Emil Borčin, ktorému som veľmi vďačný za jeho záujem a povzbudenie v čase, keď som strácal silu dokončiť túto knižku.

Čo chcem o včele povedať? Je možné rozprávať o včele a nezmieniť sa o materskej kašičke, ktorá podmieňuje život včelstva? Chcem predstaviť včelstvo cez materskú kašičku tak, ako ma to učili moji prví učitelia – vynikajúci včelári v Sebechleboch. Vychádzať budem aj z vlastných skúseností včelára – amatéra od roku 1950.

Vľavo obálka knihy (Zdroj: Vydavateľstvo Veda SAV), vpravo jej autor docent Jozef Šimúth (Zdroj: archív J. Š.)

Vľavo obálka knihy (Zdroj: Vydavateľstvo Veda SAV), vpravo jej autor docent Jozef Šimúth (Zdroj: archív J. Š.)

Moja kniha je príbeh o tom, ako som metódy svojho 15-ročného výskumu v oblasti mikrobiológie, molekulárnej biológie a génového inžinierstva aplikoval vo výskume sledovania molekulových a fyziologických vlastností bielkovín, ktoré vylučuje včela do materskej kašičky, včelieho peľu, medu i propolisu.

Chcem prezentovať, ako sa po rozlúštení sekvencie včelej DNA prepisuje náš prístup k včele, ktorá sa so svojou materskou kašičkou stáva dôležitým experimentálnym modelom v biológii, medicíne, farmácii a ako sa živočích produkujúci med mení na vedecký model, ktorý pomáha človeku nájsť plnosť života v novej etape intelektualizácie ľudstva.

V jednej z kapitol uvádzate, že najnovšie poznatky zo včelej DNA sa využívajú v epigenetike. Môžete nám ju priblížiť?

Molekulárnou podstatou epigenetiky sú zmeny v expresii génov, ktoré nie sú vyvolané zmenou poradia nukleotidov v DNA, ale sú spôsobené väzbou metylovej skupiny -CH3 na dusíkaté bázy v DNA a RNA, ako aj biochemickými zmenami (acetylácia) bielkovín (histónov) v chromozóme.

Genóm včely predstavuje medzi genómami superveľmoc. Nielen preto, že presne rovnaká sekvencia DNA prináša včelu robotnicu a kráľovnú v dôsledku epigenetických faktorov, ktoré sa nachádzajú v materskej kašičke, ale aj preto, že kráľovná žije desaťkrát dlhšie ako včela robotníčka, aj keď majú úplne rovnakú genetickú výbavu.

Kľúčom k poznaniu dlhovekosti včelej kráľovnej i človeka sú epigenetické zmeny – chemické značky, ktoré po pridaní alebo odstránení z DNA menia aktivitu génov. Epigenetika sa zaoberá zmenou funkcie našich génov ako dôsledku výživy, faktorov životného prostredia a správania sa nás samotných. Funkčnosť génov možno ovplyvniť k lepšiemu i k horšiemu bez toho, aby sa vlastný genetický kód akokoľvek zmenil.

Kvalita nášho života a zdravie nezávisí len od našich génov, ale aj od charakteru informácií, ktoré k nám prichádzajú z vonkajšieho prostredia, dokonca aj cez naše myšlienky. Ako sa poznatky o epigenetických faktoroch obsiahnutých v materskej kašičke získavali a aké výhody tejto novej vlny molekulárno-genetického výskumu včely plynú pre včelárstvo, medicínu a ďalšie smerovanie vedy, sa snažím prezentovať v tejto knihe.

Na čo zvlášť by ste chceli upozorniť?

Keďže apiterapiu – vedu zaoberajúcu sa praktickým využitím včelích produktov v medicíne – väčšinou ponúkajú liečitelia alebo dokonca laici na základe skúseností odvodených z tradičnej ľudovej medicíny, je postoj pacientov a verejnosti k apiterapii rozpačitý. Napokon, aj v lekárskej komunite existuje voči nej akýsi skepticizmus.

Často je ponímaná ako terapia len na prežitie ľudí v chudobných krajinách. Vedecký výskum však potvrdzuje, že včelie produkty s rastlinnými produktmi vykazujú liečivé účinky niekedy lepšie ako mnohé chemoterapeutiká syntetického pôvodu, používané pre blahobyt ľudí žijúcich na tabletách. Sú tu pre prežitie ľudí v chudobných i bohatých krajinách.

Problém aplikácie včelích produktov nespočíva v tom, že by sa ignorovali ich liečivé účinky, ale vyplýva z toho, že doteraz nevieme presne definovať účinné látky a najmä z toho, že lekárom nevieme poskytnúť údaje o množstve tej-ktorej účinnej látky vo včeľom produkte.

Kde sú teda hranice medzi mystifikáciou liečebného účinku včelích produktov a vedecky experimentálne podloženými faktami o ich účinku v samotnom včelstve a humánnej medicíne? Táto dilema bola pre mňa výzvou i motiváciou. Rovnako bolo výzvou aj vysvetliť fyziologické vlastnosti včelích produktov na základe využitia najnovších vedeckých poznatkov z obecnej molekulárnej biológie a aktuálne z výsledkov projektu sekvenovania včelej DNA a epigenetiky. Sekvenovanie ľudského a včelieho genómu a genómov niekoľkých patogénov jasne predpovedá budúcnosť medicíny, v ktorej bude molekulárna biológia stále dôležitejšia.

Včela na kvetine. Zdroj: iStockphoto.com

Včela na kvete. Zdroj: iStockphoto.com

Včela sa v epigenetike objavuje v dvoch úlohách. V prvej sa predstavuje ako model spoznania obecných zákonitostí epigenetiky a v druhej úlohe vystupuje ako zdroj látok vyvolávajúcich epigenetické zmeny, ktoré majú priaznivý účinok na ľudské zdravie. Tieto látky môžeme považovať za potenciálne liečivá a liečivo tohto druhu predbežne nazvem epigenomikum.

V súčasnosti každý liek, ktorý vám predpíše lekár, obsahuje informačný letáčik, z ktorého sa dozviete o jeho účinnej látke, ako ovplyvňuje a zasahuje do metabolizmu orgánov a ako ho treba užívať. Dôležitou je tiež informácia o nežiaducich metabolických interakciách ako vedľajších účinkoch, ktoré sú niekedy početnejšie ako liečebný účinok daného liečiva.

S veľkou dávkou intuície mám odvahu povedať, že v budúcnosti s liekom získa pacient kontakt na webovú stránku výrobcu liečiva. Tak sa pomocou vlastného programu, ktorý obsahuje nukleotidovú sekvenciu jeho DNA, dozvie, ako účinná látka liečiva (epigenomikum) „epigeneticky označkuje DNA alebo odstráni nežiaducu značku“, čím sa dosiahne žiadaný liečebný účinok. Zároveň sa dozvie, do akej miery môže použitie liečiva zanechať trvalé stopy v jeho genofonde, ktoré sa môžu preniesť aj na potomkov.

Ak ste o epigenetike ešte nepočuli, chcel by som vás motivovať k bližšiemu oboznámeniu sa s ňou. Epigenetika je teraz v centre biologického výskumu, ale aj tak vás už ovplyvňuje a bude mať ešte omnoho väčší vplyv na vaše deti a vnúčatá.

Čím je včelia materská kašička taká vzácna?

V medzinárodnej terminológii sa larválna výživa včiel označuje anglickým názvom Royal Jelly, odvodeným od francúzskeho Gelée Royale. V obidvoch názvoch sa objavuje slovo kráľovská. Náš ekvivalent názvu Royal Jelly je materská kašička. Tieto názvy larválnej výživy včiel nevystihujú podstatu, pretože materskú kašičku nepripravuje matka či kráľovná, ale mladé včely a nie je určená len pre výživu matky, ale aj lariev robotníc a trúdov. Matka nedokáže vyprodukovať materskú kašičku (MK).

Na rozdiel od včiel robotníčok má zablokovanú nielen genetickú informáciu pre syntézu bielkovín MK, ale aj gény zodpovedajúce za vývoj hypofaryngálnych žliaz produkujúcich bielkoviny MK, ktoré má zakrpatené. V označení materskej kašičky ako kráľovská je obsiahnutá moc vládnuť nad životne dôležitými funkciami včelstva. Dokonca rozhoduje i o tom, či z oplodneného vajíčka vznikne matka alebo včela robotnica. Ak považujeme včeliu matku za kráľovnú vo včelstve, potom je to kráľovná bez žezla. Materská kašička je žezlo, ktorým vládnu vo včelstve včely robotnice. Včelia kráľovná sa nerodí, ale sa stáva výživou, ktorú jej pripravujú a servírujú včely robotnice.

Včelia materská kašička predstavuje svojím zložením najzachovalejšiu autentickú výživu pre živočíchy vôbec. Považuje sa za mimoriadne unikátnu výživu, ktorá sa vytvorila počas evolúcie, a je výživou pre všetky včelie larvy a matku po celý jej život.

Údaje o používaní materskej kašičky nachádzame vo všetkých starovekých kultúrach. Gréci verili, že nápoj nesmrteľnosti bohov Olympu ambrosia obsahuje aj materskú kašičku. Aristoteles odporúčal svojim žiakom na raňajky materskú kašičku s medom ako prostriedok zvýšenia fyzickej sily a intelektuálnych schopností. V starovekom Egypte sa používala ako kozmetický prípravok a mala ju vraj používať aj Kleopatra i faraóni. V Ázii, najmä však v Číne, sa od staroveku používa v tradičnej medicíne ako prostriedok dlhovekosti a sexuálnej aktivity aj v staršom veku.

Včelí roj. Zdroj: iStockphoto.com

Včelí roj. Zdroj: iStockphoto.com

Aké je praktické využitie materskej kašičky? Má liečivé účinky?

Praktické využívanie materskej kašičky na medicínske účely v Európe v širšom rozsahu sa datuje od roku 1952, keď Francúz B. de Belvefer pripravil prvý liečebný preparát na jej báze. Krátko nato sa aj na Slovensku začína s výskumom fyziologických vlastností materskej kašičky vo výskumných laboratóriách národného podniku Slovakofarma, čo vyústilo do priemyselnej výroby rôznych liekových foriem a kozmetických prípravkov. Slovakofarma, n. p., Hlohovec, prispela k tomu, že na Slovensku začali včelári vo veľkom zbierať materskú kašičku na komerčné účely, čo u nás ekonomicky stimulovalo rozvoj včelárstva. Za posledných 50 rokov sa získali experimentálne dôkazy o terapeutických účinkoch materskej kašičky pri ochoreniach, ako je hypercholesterolémia, diabetes, hypertenzia a rakovina.

Praktické skúsenosti ľudových liečiteľov i novšie poznatky z experimentálnej apiterapie ukazujú, že materská kašička a jej zložky majú protinádorové, antidiabetické, antioxidačné, antimikrobiálne, imunomodulačné, protizápalové, antihyperlipidemické, antistresové a ďalšie účinky. Podporuje aj hojenie rán.

Z tohto prehľadu liečivých účinkov by sa mohlo zdať, že materská kašička je všeliek. Zveličovanie jej liečivých účinkov je skôr na škodu ako na osoh jej využívania v praktickej apiterapii. Dnešný výskum materskej kašičky sa preto zameriava na získanie údajov o molekulárnych a fyzikálno-chemických vlastnostiach jej bielkovín ako zlúčenín, ktoré sa podieľajú na jej terapeutických účinkoch. Vzniklo nové vedecké odvetvie – molekulárna apidológia –, ktorá skúma fyziologické účinky bielkovín materskej kašičky na molekulárnej úrovni.

Medzi prvými pracoviskami tohto typu z celosvetového pohľadu môžeme považovať oddelenie molekulárnej apidológie, ktoré sa od roku 1984 od génového inžinierstva postupne preorientovalo na molekulárno-biologický výskum peptidov a bielkovín materskej kašičky a venuje sa mu dodnes v Centre biovied Slovenskej akadémie vied. Bielkoviny materskej kašičky sú viacfunkčné fyziologicky aktívne látky. Ukazujú sa nové možnosti ich medicínskeho využitia. Sú vytvorené metodologické nástroje na hlbší výskum ich vplyvu na fyziologické vlastnosti včelstva a ľudské zdravie na úrovni regulácie génovej expresie, podmienené epigenetickými zmenami v DNA v priebehu života človeka.

Mohli by ste zhrnúť poslanie svojej knihy?

Cieľom knihy je ukázať, ako sa aplikáciou nových metód vedeckého výskumu z molekulárnej biológie, génovej terapie a nanotechnológií získavajú nové poznatky o včele a farmakologicky účinných bielkovinách v materskej kašičke a vo včelích produktoch na predĺženie života a mladosti po celý život. Čitateľ nájde v knihe aj odpoveď na otázku, prečo včelári žijú dlhšie ako iní ľudia.

Ako každá kniha má svoje poslanie, tak aj táto chce preposlať dobrú správu, že vedomosti, ktoré získame od našich spojencov – včiel – nám pomôžu očistiť naše mysle a našu zem od všetkého, čo nám škodí, aby sme pripravili dobré podmienky pre život budúcich generácií podľa informácií zakódovaných Stvoriteľom v živote tak, že zostávajúci čas do skončenia sveta využijeme rozumne na ochranu seba samých, včelstva a celej prírody pred katastrofou hroziacou z klimatických zmien.

Doc. Ing. Jozef Šimúth, DrSc. je uznávaný molekulárny biológ a včelár, s vedeckým zameraním na molekulárne a fyziologické vlastnosti bielkovín včelej materskej kašičky, medu a peľu, ich využitie v medicíne a v prevencii včelstiev voči chorobám. Patrí k tým, ktorí na Slovensku v sedemdesiatych a osemdesiatych rokoch minulého storočia formovali dnešnú úspešnú molekulárno-biologickú generáciu vedcov.

Narodil sa roku 1936 v Sebechleboch, v okrese Krupina. Po maturite na Strednej priemyselnej škole chemickej v Banskej Štiavnici študoval na Chemickej fakulte SVŠT v Bratislave, špecializácia analytická chémia. Od roku 1965 až do roku 2020 pracoval nepretržite v Slovenskej akadémii vied a pôsobil aj ako externý univerzitný pedagóg (STU, UK). Absolvoval dlhodobé vedecké pobyty na Max-Planckových ústavoch v Götttingene a v Berlíne, na ústavoch Kalifornskej univerzity v Berkeley, San Diego a Davis a na Ústave molekulárnej biológie Akadémie vied ZSSR v Moskve (v súčasnosti Ruská akadémia vied).

Bol iniciátorom šiestich zahraničných vedeckých projektov, z toho v štyroch bol hlavným riešiteľom. Celkový počet pôvodných vedeckých prác (CC, CA) je 76. Počet citácií evidovaných ISI: 1539.  Navrhol kontrolu nad geneticky modikovanými organizmami pod záštitou OSN (Moskva, január 1990) a projekt sekvenovania včelieho genómu (1999).

K jeho významným poznatkom v molekulárnej biológii patrí charakterizácia enzýmov polynukleotidfosforylázy a DNA – závislej RNA polymerázy Streptomyces aureofaciens – producenta antibiotika chlóretracyklínu; úloha vyššie fosforylovaných nukleotidov v regulácii syntézy RNA; proteosyntetický systém riadený DNA in vitro, enzýmová syntéza  rádioaktívne značených prirodzených a chemicky modifikovaných polynukleotidov ako aj procesy ich technologickej prípravy pre komerčné účely. Podieľal sa na objasnení molekulárnych procesov lytického vývoja bakteriofágu lamda vypracovaním originálnej metódy prípravy represora cro –protein.

Jeho vedecká aktivita kulminuje v molekulárnej apidológii, kde sa začlenil medzi osobnosti svetového apidologického výskumu návrhom projektu sekvenovania včelieho genómu a prácou v medzinárodnom konzorciu tohto projektu (Insights into social insects from the genome of the honey bee Apis mellifera (2006) Nature 443: 931-947). Prispel k objasneniu génovej štruktúry a molekulárnych vlastností  apalbumínov – rodiny  hlavných bielkovín včelej materskej kašičky (MK). K jeho významným poznatkom patrí aj objasnenie protivírusových účinkov propolisu na úrovni transkripcie, objav oligomérnej samotvoriacej štruktúry hlavnej bielkoviny MK – apalbumin1 a  príprava apalbuminov v transgénnych rastlinách. Dôkaz o prítomnosti  apalbumin1 v mede a vo včeľom peli sa využil na vypracovanie imunochemickej metódy pre určenie pravosti medu a MK. Získané poznatky o vlastnostiach bielkovín a antibiotických peptidoch vylučovaných včelou do svojich produktov sa stali objektom výskumu mnohých laboratórií vo svete za účelom ich uplatnenia v praktickej plemenitbe pre získanie včelstiev odolných voči chorobám, ako i vo farmácii.

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.