Bylina: Ořešák černý (Juglans nigra)
Ořechy jsou považovány za zdroj fenolických sloučenin s vysokou antioxidační aktivitou, zejména vlašské ořechy, pekanové ořechy a další. Výzkum Gunduc a kol prokázal, že ořech J. regia obsahuje nejvyšší obsah fenolických sloučenin a antioxidační aktivitu z celkově 25 druhů konzumovaných potravin. Studie uvádí, že pravidelná a přiměřená konzumace ořechů je spojena se snížením rizika některých onemocnění. Různé části ořešáku a jeho plodů včetně zelené slupky nacházejí různé účely. Ořech se tradičně používá proti široké škále onemocnění včetně úplavice, akutní konjunktivitidy, bakteriálních infekcí a rakoviny. Z ořechu bylo izolováno celkem 249 sloučenin, především chinony, flavonoidy, taniny, diarylheptanoidy, triterpenoidy, kumariny, fenylpropanoidy a esenciální oleje. Obsahové sloučeniny vykazují protinádorové, antioxidační, protizánětlivé, bakteriostatické, imunomodulační a antiparazitické aktivity. Zelené oplodí se v čínské tradiční medicíně používá pro své protirakovinné a antioxidační vlastnosti, pro léčbu bolesti, zánětů a kožních onemocnění. Listy ořešáku jsou tradičně používány v evropských zemích ke zmírnění drobných zánětlivých kožních onemocnění. Zralé plody mají nezastupitelné místo v potravinářství, v cukrářství a při výrobě likérů. Nejvýznamnější obsahová látka se nazývá juglon, která inhibuje klíčové enzymy v metabolismu a zprostředkuje celou řadu účinků.
Tato rešerše má za cíl předložit aktuální důkazy o toxicitě a účincích ořešáku černého se zaměřením na použití pro psi a kočky.
Účinky
Antioxidační vlastnosti
V ořechu byl prokázán významný podíl antioxidačně působících flavanolů, flavonolů, kyseliny hydroxybenzoové, hydroxyskořicové, ellagitaninu a gallotaninu. Byly zkoumány antioxidační účinky extraktu ořešáku na oxidaci slunečnicového oleje v různých koncentrací (100 mg/kg, 250 mg/kg, 500 mg/kg a 1000 mg/kg) v porovnání s kontrolou a dalšími antioxidanty. Výsledky ukázaly, že peroxidové číslo a rychlost oxidace se v průběhu času zvyšovaly, nicméně vzorky s extraktem ořechu vykazovaly menší oxidaci. Studie tak naznačila, že extrakty ořechu mohou být považovány za významný antioxidační zdroj (Noshirvani et al, 2015).
Přímá citace závěr studie Noshirvani et al, 2015:
„Conclusion: Soxhlet extraction method leads to higher levels of polyphenols than the Maceration method. Less concentration of green hull extract is more effective than higher concentrations in reducing oxidation. Green walnut hull is presented as a source of high antioxidant effect with low price to replace with synthetic antioxidants. Keywords: Oxidation, Sunflower oil, Natural antioxidant, Green walnut hull extract“
Flavonoidy jsou další důležitou třídou antioxidantů, které jsou ve velkém přítomny v ořešáku. Celkem bylo izolováno a identifikováno 26 flavonoidových látek a jim odpovídajících glykosidů včetně kaempferolu, kvercetinu, luteolinu, myricetinu atd. Mezi nimi vyniká luteolin, který má protirakovinný vliv na jaterní tkáň (Cao et al, 2014; Yan et al, 2020). Také taniny a chinony v ořešáku vykazují antioxidační aktivitu. Bylo zjištěno, že hydrolyzované taniny ořešáku mají dobré antioxidační účinky (Si a Bae, 2007). Korejští autoři prokázali antioxidační účinek taninu ořešáku pomocí testů DPPH, ABTS+ a superoxidových volných radikálů (Tran et al, 2008). Experiment in vitro prokázal, že extrakt ořešáku významně inhibuje autooxidaci erytrocytů a oxidativní hemolýzu erytrocytů způsobenou H2O2 (Yang et al., 2007).
In vivo údajů existuje relativně málo. Jedna studie uvádí, že flavonoidové extrakty významně zeslabují aktivitu AST a ALT, zvyšují aktivitu antioxidačních enzymů SOD a GSH-Px a snižují obsah MDA u myší s poškozením jater. Mechanismus hepatoprotekce může být způsoben zmírněním oxidačního stresu prostřednictvím prevence peroxidace lipidů a zlepšení antioxidačního stavu jater (Zhao et al., 2015).
Antimikrobiální aktivita
Naftochinony vykazují důležité aktivity a jsou obsaženy ve značném množství v ořechu. Maleita a kol. se zaměřili na posouzení účinků čistých naftochinonů na mortalitu hlístic Meloidogyne hispanica s cílem prozkoumat jejich antiparazitární potenciál. Autoři uvedli, že nejúčinnější sloučenina byl 1,4-naftochinon, který způsobil 42% mortalitu, a zjistili, že extrakt působí repelentně a snižuje aktivity hlístice (Maleita et al, 2017).
Makromolekuly v extraktu ze slupek ořechů vykázaly zjevnou antibakteriální aktivitu proti gramnegativním (G–) i grampozitivním (G+) bakteriím, specificky proti Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus), Bacillus subtilis (B. subtilis), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) a Aspergillus niger (A. niger) (Kohan Baghkheirati et al, 2015). Některé testy bakteriostázy ukázaly inhibiční účinek ořešáku na druhy S. aureus, E. coli, Salmonella, Vibrio a C. albicans (Chen et al., 2018). Jiné zdroje uvádí, že hlavní antimikrobiální složkou ořešáku je juglon, který může účinně inhibovat růst Erwinia amylovora, a má potenciál nahradit streptomycin (Fischer et al., 2012).
Přímá citace abstraktu (Kohan Baghkheirati et al, 2015);
„Nanoparticles have gained significant attention in recent years due to their numerous applications in various aspects of human life. A variety of methods have been investigated for synthesis of nanoparticles among which, biogenic approaches are considered as both simple and eco-friendly. Here, a new single-step biological approach was employed for synthesis of silver chloride nanoparticles (AgCl-NPs) at room temperature, using walnut green husk extract. Macromolecules present in the plant extract, which might act as bio-reductants and/or stabilisers of nanoparticles were characterised by Fourier transform Infrared spectroscopy. X-ray diffraction pattern and transmission electron microscopy revealed that 1 mM of AgNO3 produced mostly spherical nanoparticles in a range of 4–30 nm in diameter with an average of 16 nm. Interestingly, the synthesised nanoparticles showed significant inhibitory effects against Escherichia coli and Staphylococcus aureus clinical isolates. Altogether, these data suggest a new encouraging application of a medicinal plant bound with synthesised AgCl nanoparticles.“
Abedi a kol. zkoumali účinky extraktů ořešáku černého a klotrimazolu na Candida albicans (C. albicans) u potkanů. Výsledky prokázaly, že růst C. albicans byl významně inhibován extraktem z ořešáku podobně jako běžně dostupné antimykotikum klotrimazol. Antimikrobiální aktivita vodných extraktů ořešáku byla hodnocena proti B. cereus, B. subtilis, S. epidermis, S. aureus, E. coli a P. aeruginosa s vysokou inhibicí růstu bakterií (Fernández-Agulló et al, 2013). Antimikrobiální potenciál extraktů ořešáku byl testován proti G+, G– bakteriím a houbám (C. albicans a Cryptococcus neoformans (C. neoformans)). Výsledky ukázaly, že růst G+ bakterií byl inhibován extrakty, přičemž nejcitlivější byl S. aureus (Oliveira et al, 2008).
Protidestičková aktivita
Polyfenolické sloučeniny mají ochranné účinky na hemostázu a vliv na krevní destičky. Studie měla za cíl demonstrovat cytotoxickou a protidestičkovou aktivitu u extraktů ořešáku. Výsledky odhalily, že oba extrakty neměly cytotoxické účinky na krevní destičky. Když byl extrakt ze slupek J. regia použit v množství 7,5 mg/ml, ADP-indukovaná agregace krevních destiček v plné krvi byla významně snížena a index reaktivity krevních destiček (PRI) při 15 mg/ml byl mírně snížen. Studie in vitro zjistila, že extrakt ořechů inhiboval agregaci destiček způsobenou trombinem bez žádných cytotoxických účinků. Dále bylo prokázáno, že extrakt potlačil tvorbu reaktivních forem kyslíku a aktivaci kaspázy v trombinem stimulovaných destičkách (Rywaniak et al, 2015).
Cytotoxický účinek
K nalezení nových protinádorových činidel byly izolovány juglanony A a B z ořešáku na různých lidských rakovinných buněčných linií (Li et al, 2013). Účinky juglonu, alkaloidů a dalších proti rakovině jsou zprostředkovány apoptózou závislou na mitochondriích. Kromě toho bylo zjištěno, že taxifolin a několik taninů mají anti-HIV aktivitu a potenciál proti Alzheimerově chorobě. Další studie izolovala a hodnotila celkem 27 naftochinonů v rámci cytotoxické aktivity lidské buněčné linie rakoviny jater se zajímavými výsledky (Zhou et al, 2015a). Jiná práce hodnotila cytotoxický účinek na stejnou buněčnou linii rakovinných buněk u 17 izolovaných triterpenoidních sloučenin, také s positivními výsledky (Zhou et al, 2015b).
Obsahové triterpeny a flavonoidní sloučeniny byly testovány na různé lidské rakovinné buněčné linie. Výsledky studie ukázaly, že kyselina ursolová a apigenin mají účinnou protirakovinnou aktivitu (Tsasi et al, 2015). Dále byla cytotoxická aktivita extraktu ořechu hodnocena pomocí zlatých nanočástic s pozitivními výsledky (Izadiyan et al, 2018). Další studie nabídly teorii, že juglon inhibuje proliferaci buněk lidské leukémie HL-60 mechanismem aktivací kaspázy-9 a 3, uvolněním Cyt c, Smac a AIF z mitochondrií a zvyšují poměr Bax/Bcl-2. Apoptóza buněk lidského karcinomu prostaty může být indukována down-regulací exprese AR (Xu et al, 2013).
Studie ukázaly, že extrakt ořešáku inhibuje proliferaci buněk rakoviny jater BEL-7402 blokováním buněčného cyklu G2/M a indukcí apoptózy (Zhang et al, 2013) a obsahová 9,10-dihydro-4,8-dihydroxy-9,10-dioxoanthracen-2-karboxylová kyselina vykázala silnou cytotoxicitu vůči buněčným liniím HepG2, SGC7901, HCT-8 a A549 in vitro (Hua et al, 2011). Alkoholový extrakt ořešáku významně inhiboval buňky lidského hepatomu (SMMC-7721) a lidské rakoviny žaludku (SCG-7901) pomocí MTT testu (Chang et al, 2014).
Toxicita
Experimentální i klinické údaje o bezpečnosti a toxikologických vlastnostech extraktu ořešáku a jeho jednotlivých sloučenin omezené, dostupná data však ukazují na nízkou toxicitu. Ořešák černý produkuje juglon, který obecně brání rostlinám růst pod ním nebo v jeho blízkosti. Někteří lidé a i zvířata mohou být k juglonu náchylní. Konzumace velkého množství listů nebo dokonce používání ořechových pilin na podestýlce může u zvířat způsobit toxické projevy. Lidé mohou být citliví na juglon ve formě alergických reakcí a dokonce i piliny při opracování ořechového dřeva mohou vyvolat lokální obtíže a způsobit kožní reakce.
Hlavní farmakologická aktivita a studium toxicity a bezpečnosti je věnována velká pozornost. Studie ukázala, že 5,4 mg/ml surového polysacharidového extraktu ořešáku podáváno žaludeční sondou 3x denně po 40 ml/kg a intraperitoneální injekcí 2x denně po 20 ml/kg nevykazovalo u myší žádné toxické reakce po 1 dni podávání i po 7 dnech kontinuálního pozorování (Wang et al, 2013). Vodný extrakt byl podáván intragastricky v maximální koncentraci 320 g/(kg·den) při maximálním objemu 3krát během 12 hodin a výsledky u myší ukázaly, že odvar ořešáku je méně toxický, bezpečný a spolehlivý oproti pacientům (Meng et al, 2010). N-butanolový extrakt ořešáku neprokázal žádnou toxicitu (Cai et al, 2010) a metanolový extrakt vykázal významnou akutní toxikologickou reakci s LD50 při koncentraci 2,622 mg/kg (Lei et al, 2012).
Bezpečnost
Výše popsaných údaje poukázáno na bezpečnost extraktu z ořešáku, nicméně potenciál alergických reakcí nelze vyloučit a je zapotřebí zvýšit opatrnost nebo dokonce nepodávat zmíněný extrakt u jedinců s předpokládanou nebo známou alergií na ořechy.
Závěr
Ořešák je široce používán v rámci lidové medicíny, nicméně k důkladnému studiu farmakologických mechanismů účinku a posouzení potenciální toxicity je zapotřebí více in vivo modelů. Experimentální data poukazující na toxicitu extraktu nejsou k dispozici a údaje o genotoxicitě i mutagenezi chybí úplně. Velké množství fenolických a dalších obsahových látek ořešáku díky jejich vynikajícím antioxidačním vlastnostem získává na oblibě. Obsahové triterpenoidy, naftochinony a α-tetralony se ukázaly jako silné protirakovinné látky. Dostupná data poukazují na účinnost extraktu a účinných látek ořešáku ve studovaných indikacích a je nutno zmínit, že k přesnému hodnocení jsou zapotřebí randomizované klinické studie.
Veškerá toxikologická data dostupná v publikované literatuře a databázích nepředkládá žádná bezpečnostní rizika kromě zmíněného potenciálu alergických reakcí, a usuzuje se relativní bezpečnost pro psy i kočky.
Reference
Abedi P., Yaralizadeh M., Fatahinia M., et al. Comparison of the effects of Juglans nigra green husk and clotrimazole on Candida albicans in rats. Jundishapur J. Microbiol. 2017;11:e58151.
Cai YT, et al. Acute toxicology study of butanol extract from bark of Juglans Mandshurica Maxim. J. Mudanjiang Med. Univ. 2010; 31: 42-43.
Cao ZJ, Cai XY, Fang W, et al. Chemical compositions of Cortex Juglans Mandshurica and their activity screening of anti-hepatocarcinoma effect. Shandong Med. J. 2014;54 (29):1-3.
Fernández-Agulló A, Pereira E, Freire MS, et al. Influence of solvent on the antioxidant and antimicrobial properties of walnut (Juglans regia L.) green husk extracts. Ind. Crops Prod. 2013;42:126–132.
Fischer TC, et al. Potent and specific bactericidal effect of juglone (5-hydroxy-1,4-naphthoquinone) on the fire blight pathogen Erwinia amylovora. J. Agric. Food Chem. 2012; 60(49):12074-81.
Gunduc N., El S. Assessing antioxidant activities of phenolic compounds of common Turkish food and drinks on In vitro low-density lipoprotein oxidation. J. Food Sci. 2003;68:2591–2595.
Hua L, Yu WZ, Li HZ, et al. Anthracene and anthraquinone derivatives from the stem bark of juglans mandshurica maxim. Helv. Chim. Acta. 2011; 94 (8):1488-95.
Chang L, Lei T, Meng N, et al. Study on SMMC-7721 and SCG-7901 inhibition rates of liquid of extraction liquid of juglans Mandshurica maxim. Lab. Sci. 2014;17 (3):32-34.
Chen KM, Jin LM, Bao YC, et al. Research on antibacterial activity of bark extractive of juglans mandshurica maxim. J. Dalian Minzu Univ. 2018;20(3):205-209.
Izadiyan Z, Shameli K, Hara H, et al. Cytotoxicity assay of biosynthesis gold nanoparticles mediated by walnut (Juglans regia) green husk extract. J. Mol. Struct. 2018;1151:97–105.
Kohan Baghkheirati E, Bagherieh-Najjar MB, Khandan Fadafan H, et al. Synthesis and antibacterial activity of stable bioconjugated nanoparticles mediated by walnut (Juglans regia) green husk extract. J. Exp. Nanosci. 2015;11:512–517.
Lei T, et al. The acute toxicological study on Methanol extracts of Cortex Juglandis Mandshuricae. China Med. Herald. 2012; 9(2):113-7.
Li C-Y, Du H-J, Su X-H, et al. Juglanones A and B: Two Novel Tetralone Dimers from Walnut Pericarp (Juglans regia). Helv. Chim. Acta. 2013;96:1031–1035.
Maleita C., Esteves I., Chim R., et al. Naphthoquinones from walnut husk residues show strong nematicidal activities against the root-knot nematode Meloidogyne hispanica. ACS Sustain. Chem. Eng. 2017;5:3390–3398.
Meng FQ, et al. Acute toxicological studies on the water extracts from bark of Juglans Mandshurica Maxim. China Med. Herald. 2010; 7(16):56-68.
Noshirvani N, Fasihi H, Moradipayam A. Study on the antioxidant effects of extract and powder of green walnut hulls on the oxidation of sunflower oil. Iran. J. Nutr. Sci. Food Technol. 2015;10:79–90.
Oliveira I, Sousa A, Ferreira IC, et al. Total phenols, antioxidant potential and antimicrobial activity of walnut (Juglans regia L.) green husks. Food Chem Toxicol. 2008; 46(7):2326-31.
Rywaniak J, Luzak B, Podsedek A, et al. Comparison of cytotoxic and anti-platelet activities of polyphenolic extracts from Arnica montana flowers and Juglans regia husks. Platelets. 2015; 26(2):168-76.
Si CL, Bae YS. Antioxidant effect of juglans mandshurica bark gallotannins. J. Forest and Envi. Sci., 23 (1) (2007), pp. 1-4.
Tran MN , Tran MH , Phuong TT, et al. Antioxidative activities of galloyl glucopyranosides from the stem-bark of juglans mandshurica. Biosc. Biotech. Biochem. 2008; 72 (8):2158-2163.
Tsasi G, Samara P, Tsitsilonis O, et al. Isolation, identification and cytotoxic activity of triterpenes and flavonoids from green walnut (Juglans regia L.) pericarps. Rec. Nat. Prod. 2015;10:83–92.
Wang G, Wu YY, Lei T. A study on acute toxicity of crude polysaccharide extracted from juglans mandshurica maxim to mice. Lab. Anim. Sci. 2013; 30(1):26-27+34.
Xu HL, Yu XF, Qu SC, et al. Juglone, isolated from Juglans mandshurica Maxim, induces apoptosis via down-regulation of AR expression in human prostate cancer LNCaP cells. Bio Med Chem. Lett. 2013; 23(12): 3631-34.
Yan MX, Wang QQ, Yang MZ, et al. Antioxidant activity in vitro of total flavonoids from Cortex Juglandis Mandshuricae. Contemp. Chem. Ind. 2020; 49 (6): 1051-5.
Yang S, Zhao XY, Li J, et al. Study on the inhibitive effect on oxidative damages of red blood cells of the bark of Juglans Mandshurica Maxim and its active components. Mod. Pr. Med. 2007; 19: 3685-90.
Zhang Y, Cui Y, Zhu J, et al. The anti-tumor effect and biological activities of the extract JMM6 from the stem-barks of the Chinese Juglans mandshurica Maxim on human hepatoma cell line BEL-7402. Afr. J. Tradit., Complementary Altern. Med. 2013; 10 (2): 258-269.
Zhao P, Qi C, Wang G, et al. Enrichment and purification of total flavonoids from Cortex Juglandis Mandshuricae extracts and their suppressive effect on carbon tetrachloride-induced hepatic injury in Mice. Journal of chromatography. 2015; 1007:17-18.
Zhou Y, Yang B, Jiang Y, et al. Studies on cytotoxic activity against HepG-2 Cells of naphthoquinones from green walnut husks of Juglans mandshurica Maxim. Molecules. 2015;20:15572–88.
Zhou Y, Yang B, Liu Z, et al. Cytotoxicity of triterpenes from green walnut husks of Juglans mandshurica Maxim in HepG-2 cancer cells. Molecules. 2015;20:19252–19262.