Hinokitiol (β-thujaplicin)

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Infotaula de compost químicHinokitiol
Substància químicatipus d'entitat química Modifica el valor a Wikidata
Massa molecular164,08373 Da Modifica el valor a Wikidata
Trobat en el tàxon
Rolantiinfecciós, agents antineoplàstics fitògens, quelant fèrric i bactericida Modifica el valor a Wikidata
Estructura química
Fórmula químicaC₁₀H₁₂O₂ Modifica el valor a Wikidata
SMILES canònic
Model 2D
CC(C)C1=CC(=O)C(=CC=C1)O Modifica el valor a Wikidata
Identificador InChIModel 3D Modifica el valor a Wikidata

Hinokitiol (β-thujaplicin)[1] és un monoterpenoide natural present a la fusta dels arbres de la família Cupressaceae. És un derivat tropolone i un dels thujaplicines.[2]Hinokitiol és àmpliament utilitzat pel seu efecte antiviral de ampli espectre per a la higiene bucal i en productes de tractament,[3] antimicrobiàns [4] i acció antiinflamatòris.[5]Hinokitiol és un Ionòfor de Zinc i Ferro i a més, està aprovat com additiu alimentari.[6] El nom de Hinokitiol s'origina en el fet en que va ser originalment aïllat en el hinoki taiwanés en 1936.[7] En realitat es troba gairebé absent en el hinoki japonès, no obstant está contingut en alta concentració (entorn al 0,04% de la massa de llenya) en el Juniperus cedrus, en la fusta de cedre Hiba (Thujopsis dolabrata) i en el cedre roig occidental (Thuja plicata). Es pot extreure fàcilment de la fusta de cedre amb dissolvent i ultrasò.[8] Hinokitiol està estructuralment relacionat amb la tropolone, que careix del substitut de isopropil. Els Tropolones són coneguts sobretot com a agents quelats.

Activitat antimicrobiana[modifica]

El Hinokitiol té una amplia gama de activitats biològiques, moltes de les quals han sigut explorades i caracteritsades en la lliteratura. La primera, i més coneguda, es la potent activitat antimicrobiana contra moltes bactéries i fongs, independentment de la resistencia als antibiòtics.[9][10] Especìficament, Hinokitiol ha demostrat ser eficaç contra els Streptococcus pneumoniae, Streptococcus mutans i Staphylococcus Aureus que són patògens humans comuns.[11] A més, Hinokitiol ha demostrat posseir efectes inhibitoris sobre la Chlamydia trachomatisi. I pot ser clìnicament util com un medicament tópic.[12][13]

Activitat antiviral[modifica]

Estudis més recents, han comprovat que Hinokitiol també posseeix l'acció antiviral quan s'utilitza en combinacions con un compost de zinc contra diversos virus humans, incloent rinovirus, coxsackievirus i mengovirus.[14]Té el potencial d'aportar benefici econòmic masiu curant les infeccions virals, i per tant ha de ser de gran importància per a les institucions mundials com l'Organització Mundial de la Salud. Al afectar el processament de poliproteïna viral, Hinokitiol inhibeix la replicació viral. No obstant, esta capacitat depèn de la disponibilitat de ions metàl·lics divalents, ja que Hinokitiol és un quelant dels mateixos.[14] La presencia de zinc en combinació con Hinokitiol dona suport a aquestes capacitats, això és analitzat més avall.

Altres activitats[modifica]

A més de l'activitat antimicrobiana d'ampli espectre, el hinokitiol també posseeix propietats antiinflamatòries i antitumorals. Aquestes es reflecteixen en diversos estudis de cèl·lules in vitro i en estudis de animals in vivo. El hinokitiol inhibeix marcadors i víes inflamatories clau, com el TNF-a i el NF-kB. Per consegüent se està estudiant el seu potencial per al tractament d'afeccions inflamatories o autoinmunes cròniques. Es va descobrir que el hinokitiol exercia citotoxicidad en diverses línies cel·lulars canceroses prominents al induir processos autofàgics.[15][16]

Investigació de coronavirus[modifica]

Els possibles efectes antivirals de Hinokitiol sorgeixen de la seua acció com ionòfor de zinc. Hinokitiol permet l'afluència de ions de zinc en les cèl·lules que inhibeixen la maquinaria de replicació de virus de ARN, i posteriorment inhibint la replicació del virus.[14] Alguns virus notables del ARN inclouen el virus de la grip humana, el SRAS.[17]Els ions de zinc van ser capaços de inhibir significativament la replicació viral dintre de les cèl·lules i demostraren que l'acció depenia de l'afluència de zinc. Aquest estudi es va realitzar amb la piritiona de ionòfor de zinc, que funciona de manera molt similar a Hinokitiol.[17]

En els cultius cel·lulars, el hinokitiol inhibeix el rinovirus humà, el coxsackievirus i la multiplicació per mengovirus. Hinokitiol interfereix en el processament de poliproteïnes virals inhibint així la replicació del picornavirus. Això succeeix al afectar el processament viral de poliproteína, ja que l'activitat antiviral de hinokitiol depén de la disponibilitat de ions de zinc.[14]

Ionòfor de ferro[modifica]

S'ha demostrat que el Hinokitiol restaura la producció de hemoglobina amb rosegadors. Hinokitiol actua com un ionòfor de ferro per a canalitzar el ferro en les cèl·lules,[18][19]augmentant els nivells de ferro intracel·lular. Aproximadament, el 70% del ferro en els éssers humans està contingut dintre dels glòbuls vermells i específicament dintre de la proteïna de la hemoglobina. El ferro es essencial per a gairebé tots els organismes vius i es un element crític de diverses funcions anatòmiques, com el sistema de transport de oxigen, la síntesis del àcid desoxiribonucleic (ADN) i el transport de electrons. Una deficiència de ferro pot conduir a trastorns de la sang, com l'anèmia.[18][20]

Sinergisme de zinc[modifica]

Hinokitiol es un ionòfor de zinc. Esta capacitat es creu que es per a inhibir la replicació viral. En resum, com ionòfor de zinc, Hinokitiol ajuda en el transport de molècules a través d'una membrana plasmàtica o membrana intracel·lular, augmentant així la concentració intracel·lular de la molècula especificada (el Zinc). Per tant, aprofitant les propietats antivirals del zinc, en combinació amb el Hinokitiol, l'absorció de zinc es pot accelerar.[21]

Investigació del càncer[modifica]

En cultius cel·lulars i estudis en animals, hinokitiol ha demostrat que serveix per a inhibir la metàstasis[22][23][23]i té efectes antiproliferatius en les cèl·lules canceroses.[24][25][26][27][28][29]

Deficiència de zinc[modifica]

La deficiència de zinc s'ha demostrat que existeix en algunes cèl·lules canceroses. Amb la davallada dels nivells òptims de zinc intracel·lular, pot conduir a la supressió del creixement tumoral. Hinokitiol es un ionófor de zinc documentat. No obstant es requereix més investigació, en este moment, per a establir concentracions efectives de mètodes d'administració per a Hinokitiol i Zinc.

  • "Efectes del zinc dietètic en el creixement del melanoma i la metàstasis experimental..."[30]
  • "La deficiència dietètica de zinc alimenta el desenvolupament del càncer de esòfag, induint una firma inflamatoria distinta..."[31]
  • "Associació entre els nivells sérics de zinc i el cáncer de pulmó: un metanàlisis de estudis observacionals..."[32]
  • "Progrès de la investigació sobre la relació entre la deficiencia de zinc, los microARN relacionats i el carcinoma esofàgic..."[33]

Productes que contenen Hinokitiol[modifica]

Escala de puntuació EWG
Escala de puntuació EWG

Hinokitiol és àmpliament utilitzat en una gama de productes de consum, incloent: cosmètics, pastes de dents, aerosols orals, protectors solars i per al creixement del cabell. Una de les marques líders en la venta de productes hinokitiol de consum es Hinoki Clinical. Hinoki Clinical (Est. 1956) es va etablir poc després que començàs la primera "extracció industrial de hinokitiol" en 1955.[34] Hinoki, actualment, té més de 18 games de productes diferents amb hinokitiol com ingredient. Una altra marca anomenada 'Relief Life',[35] ha presumit de mes d'un millió de ventes amb la seua pasta de dents 'Dental Series', la cual conté hinokitiol.[36] Altres productors de productes basats en hinokitiol son Otsuka Pharmaceuticals, Kobayashi Pharmaceuticals, Taisho Pharmaceuticals, SS Pharmaceuticals. Més enllà d'Àsia, empreses com Swanson Vitamins® están iniciant la utilització de hinokitiol en productes de consum, en mercats com els EE.UU[37] i Australia,[38]com suero antioxidant i en altres esforços. En 2006, hinokitiol va ser classificat en la Llista de Substancies Domèstiques en el Canadà, com no persistent, no bioacumulatiu i no tòxic per als organismes aquàtics.[39] El Grup de Treball Ambiental (EWG), un grup activista nord-americà, ha dedicat una pàgina al ingredient hinokitiol indicant que es de "baix risc" en àrees com "Al·lèrgies e Inmunotoxicitat", "Càncer" i "Toxicitat del desenvolupament i reproducció"[40] donant al Hinokitiol una puntuació de 1-2. En contrast amb la puntuació de Hinokitiol esta Propylparaben, un ingredient que encara es vend en diversos productes bucals. A quest exhibeix una gran toxicitat i perill. Propylparaben ha sigut considerat per la Comissió Europea sobre La Disrupció hormonal, com un disruptor endocrí humà, entre altres preocupacions,[41] deixant-ho en una qualificació de 4-6 en el lloc web del EWG.

Dr ZinX[modifica]

El 2 d'abril de 2020, Advance Nanotek,[42]un productor australià d'óxid de zinc, va presentar una sol·licitud conjunta de patent a AstiVita Limited.[43] Esta, consistia en una composició antiviral que incloïa diversos productes d'higiene bucal[44]que contenien hinokitiol com un component vital. La marca que ara està incorporant este nou invent s'anomena Dr ZinX, i és probable que alliberi la seua combinació de Zinc + Hinokitiol en 2020.[45] El 18 de maig de 2020, el Dr. ZinX va publicar els resultats de la "Prova de suspensió quantitativa per a l'avaluació de l'activitat virucida".[46][47]retornant una reducció del "3,25 log" (reducció del 99,9 durant una concentració neta en 5 minuts contra la coronalina per secuencia subrogada COVID-19).[48] El zinc és un suplement dietètic essencial i un oligoelement en el cos. A nivell mundial s'estima que el 17,3% de la població té una ingesta inadequada de zinc.[49][50]

Un futur prometedor[modifica]

A partir de la dècada del 2000, els investigadors van reconèixer que hinokitiol podria ser de valor com a fàrmac, en particular per a inhibir la bacteria Chlamydia trachomatis. El químic Martin Burke i els seus col·legues de la Universitat d'Illinois, en Urbana-Champaign i en altres institucions, van descobrir un ús mèdic significatiu per hinokitiol. L'objectiu de Burke era superar el trànsit irregular de ferro en animals. Les insuficiències de diverses proteïnes poden conduir a la deficiència de ferro en les cèl·lules (anèmia) o el efecte oposat, l'hemocromatosi.[51] Utilitzant cultius de llevat de gens esgotats com subrogats, les investigadors van examinar una col·lecció de petites biomolècules a la recerca de signis de transport de ferro i, per tant, creixement cel·lular. Hinokitiol va aparèixer com el que va restaurar la funcionalitat cel·lular. El treball posterior del equip va establir el mecanisme pel qual hinokitiol restaura o redueix el ferro cel·lular.[52] Després, van canviar el seu estudi a mamífers i van descobrir que quan els rosegadors, que havien estat dissenyats per a no tindre "proteïnes de ferro", eren alimentats amb hinokitiol, recuperaven l'absorció de ferro en el intestí. En un estudi similar sobre el peix zebra, la molècula va restaurar la producció de hemoglobina.[53] Un comentari en el treball de Burke et al., menciona a hinokitiol com la «molécula de Iron Man». Això es apropiat/irònic, perquè el nom del descobridor Nozoe pot ser traduït al anglès com "home de ferro". També s'ha realitzat una investigació significativa en les aplicacions orals de Hinokitiol, donada la major demanda de productes orals basats en Hinokitiol. Un d'aquests estudis, afiliat a 8 institucions diferents en Japó, titulat: "Activitat antibacteriana de Hinokitiol contra bacteris resistents als antibiòtics i susceptibles, que predominen en la cavitat oral i vies aèries superiors" porta a la conclusió que "hinokitiol exhibeix activitat antibacteriana contra un ample espectre de bacteris patògens, i té baixa citotoxicitat cap a cèl·lules epilitelals humanes".[54]

Referències[modifica]

  1. β-Thujaplicin at Sigma-Aldrich
  2. Chedgy, RJ «Effects of leaching on fungal growth and decay of western redcedar». Canadian Journal of Microbiology, 55, 5, maig 2009, pàg. 578–86. DOI: 10.1139/W08-161. PMID: 19483786.
  3. Holzer, B «Antiviral activity of the zinc ionophores pyrithione and hinokitiol against picornavirus infections». Journal of Virology, 83 (1): 58–64, Jan 2009. DOI: 10.1128/JVI.01543-08. PMID: 18922875.
  4. Inamori, Y «Antimicrobial activity and metalloprotease inhibition of hinokitiol-related compounds, the constituents of Thujopsis dolabrata S. and Z. hondai MAK». Biological & Pharmaceutical Bulletin, 22 (9): 990–3, setembre 1999. DOI: 10.1248/bpb.22.990. PMID: 10513629.
  5. Ye, J «"Anti-inflammatory effects of hinokitiol on human corneal epithelial cells: an in vitro study». Eye, 29 (7): 964–71, (juliol 2015). DOI: 10.1038/eye.2015.62.
  6. «Stress Check». Health evaluation and promotionSystem;, 43 (2): 299–303. 2016. DOI: 10.7143/jhep.43.299. ISSN: 1347-0086.
  7. Murata, I «Tetsuo Nozoe: chemistry and life». Chemical Record, 12, 6, desembre 2012, pàg. 599–607. DOI: 10.1002/tcr.201200024. PMID: 23242794.
  8. Chedgy, RJ «Screening fungi tolerant to Western red cedar (Thuja plicata Donn) extractives. Part 1. Mild extraction by ultrasonication and quantification of extractives by reverse-phase HPLC». Holzforschung, 61 (2): 190–194, 2007.. DOI: 10.1515/HF.2007.033.
  9. Shih, YH «In vitro antimicrobial and anticancer potential of hinokitiol against oral pathogens and oral cancer cell lines». Microbiological Research, 168 (5): 254–62, juny 2013. DOI: 10.1016/j.micres.2012.12.007. PMID: 23312825.
  10. Morita, Y «The mechanism of the bactericidal activity of hinokitiol». Biocontrol Science, 12 (3): 101–10, setembre 2007. DOI: 10.4265/bio.12.101. PMID: 17927050.
  11. Wang, TH «"Evaluation of the Antibacterial Potential of Liquid and Vapor Phase Phenolic Essential Oil Compounds against Oral Microorganisms». Biocontrol Science, PloS One. 11 (9): e0163147, (2016-09-28).. DOI: 10.4265/bio.12.101. PMID: 17927050.
  12. Yamano, H «"In vitro inhibitory effects of hinokitiol on proliferation of Chlamydia trachomatis». "Antimicrobial Agents and Chemotherap", 49 (6): 2519–21, juny 2005. DOI: 10.1128/AAC.49.6.2519-2521.2005. PMC: 1140513. PMID: 15917561.
  13. Chedgy, R «Secondary metabolites of Western red cedar (Thuja plicata): their biotechnological applications and role in conferring natural durability.». LAP Lambert Academic Publishing, (2010)..
  14. 14,0 14,1 14,2 14,3 Krenn, BM «Antiviral activity of the zinc ionophores pyrithione and hinokitiol against picornavirus infections». Journal of Virology, 83, 1, gener 2009, pàg. 58–64. DOI: 10.1128/JVI.01543-08. PMC: 2612303. PMID: 18922875.
  15. Lee, TB «Can Hinokitiol Kill Cancer Cells? Alternative Therapeutic Anticancer Agent via Autophagy and Apoptosis». International Journal of Molecular Sciences, 51 (2): 221–234, (2019-06-30). DOI: 10.15324/kjcls.2019.51.2.221.
  16. Jayakumar, T «"Hinokitiol Inhibits Migration of A549 Lung Cancer Cells via Suppression of MMPs and Induction of Antioxidant Enzymes and Apoptosis». International Journal of Molecular Sciences, 19 (4): 939, març 2018. PMC: 5979393. PMID: 29565268.
  17. 17,0 17,1 te Velthuis, AJ «Zn(2+) inhibits coronavirus and arterivirus RNA polymerase activity in vitro and zinc ionophores block the replication of these viruses in cell culture». PLOS Pathogens, 6, 11, novembre 2010, pàg. e1001176. DOI: 10.1371/journal.ppat.1001176. PMC: 2973827. PMID: 21079686.
  18. 18,0 18,1 Service, RF «Iron Man molecule restores balance to cells». Science. AAAS, 11-05-2017. DOI: 10.1126/science.aal1178.
  19. Grillo AS, AS «Restored iron transport by a small molecule promotes absorption and hemoglobinization in animals». Science., 356 (6338): 608–616, maig 2017. DOI: 10.1126/science.aah3862. PMC: 5979393. PMID: 29565268.
  20. Abbaspour, N «"Review on iron and its importance for human health». Journal of Research in Medical Sciences, 19 (2): 164–74., febrer 2014. PMC: 3999603. PMID: 24778671.
  21. «Ionophores - an overview». www.sciencedirect.com. Retrieved, 25-06-2020.
  22. Jayakumar T, T «""Hinokitiol Inhibits Migration of A549 Lung Cancer Cells via Suppression of MMPs and Induction of Antioxidant Enzymes and Apoptosis». International Journal of Molecular Sciences, 19 (4).. DOI: 10.3390/ijms19040939. PMC: 5979393. PMID: 29565268.
  23. 23,0 23,1 «Hinokitiol reduces tumor metastasis by inhibiting heparanase via extracellular signal-regulated kinase and protein kinase B pathway». www.medsci.org, 17-06-2020.
  24. Lee, TB «Can Hinokitiol Kill Cancer Cells? Alternative Therapeutic Anticancer Agent via Autophagy and Apoptosis». International Journal of Molecular Sciences, 51 (2): 221–234, 30-06-2019. DOI: 10.15324/kjcls.2019.51.2.221.
  25. Tu, DG «Hinokitiol inhibits vasculogenic mimicry activity of breast cancer stem/progenitor cells through proteasome-mediated degradation of epidermal growth factor receptor». Oncology Letters, 11 (4): 2934–2940., abril 2016. DOI: 10.3892/ol.2016.4300. PMC: 4812586. PMID: 27073579.
  26. Zhang G, G «β-Thujaplicin induces autophagic cell death, apoptosis, and cell cycle arrest through ROS-mediated Akt and p38/ERK MAPK signaling in human hepatocellular carcinoma». Cell Death & Disease, 11 (4): 2934–2940., abril 2016. DOI: 10.1038/s41419-019-1492-6. PMID: 30874538.
  27. Huang, CH «Hinokitiol Exerts Anticancer Activity through Downregulation of MMPs 9/2 and Enhancement of Catalase and SOD Enzymes: In Vivo Augmentation of Lung Histoarchitecture». Molecules, 20 (10): 17720–34, setembre 2015. DOI: 10.3390/molecules201017720. PMID: 26404213.
  28. Lee, Tae-Bok «Synergistic Anticancer Effects of Curcumin and Hinokitiol on Gefitinib Resistant Non-Small Cell Lung Cancer Cells". Natural Product Communications». Molecules, 13 (12): 1934578X1801301223, (2018-12-01). DOI: 10.1177/1934578X1801301223.
  29. Shih YH, YH «"In vitro antimicrobial and anticancer potential of hinokitiol against oral pathogens and oral cancer cell lines». Microbiological Research, 168 (5): 254–62, 01-12-2018. DOI: 10.1016/j.micres.2012.12.007. PMID: 23312825.
  30. Murray, Michael J «Effects of dietary zinc on melanoma growth and experimental metastasis». Cancer Letters, 21 (2): 183–194, 01-12-1983. DOI: 10.1016/0304-3835(83)90206-9. ISSN: 0304-3835.
  31. Taccioli, C «Dietary zinc deficiency fuels esophageal cancer development by inducing a distinct inflammatory signature». Oncogene, 31 (42): 4550–8, octubre 2012. DOI: 10.1038/onc.2011.592. ISSN: 0304-3835. PMID: 22179833.
  32. Wang Y, Y «Association between serum zinc levels and lung cancer: a meta-analysis of observational studies». World Journal of Surgical Oncology, 17 (1): 78, octubre 2012. DOI: 10.1186/s12957-019-1617-5. PMC: 6503426. PMID: 31060563.
  33. Liu CM, CM «Research progress on the relationship between zinc deficiency, related microRNAs, and esophageal carcinoma». Thoracic Cancer, 8 (6): 549–557, novembre 2017. DOI: 10.1111/1759-7714.12493. PMC: 5668500. PMID: 28892299.
  34. «Hinoki Clinical History». Hinoki Clinical, 19 May2020.
  35. «Dental Series Product Page». Anshin Tsuuhan, 19 May2020. Arxivat de l'original el 2018-08-25 [Consulta: 31 juliol 2020].
  36. «Real Life Product Line». Rakuten, 19 May2020.
  37. «Antioxidant Serum». Swanson Vitamins US, 19 May2020.
  38. «Antioxidant Serum AU». Swanson Vitamins Australia, 19 May2020.
  39. «Detailed categorization results of the Domestic Substances List - Open Government Portal». Secretariat, Treasury Board of Canada;, 17-06-2020.
  40. «EWG Skin Deep® / What is HINOKITIOL». Secretariat, Treasury Board of Canada;, 17-06-2020.
  41. «EWG Skin Deep® / What is PROPYLPARABEN"». SEWG, 26-06-2020.
  42. «EAdvance NanoTek / Zinc Oxide Powder». Advance NanoTek, 20-05-2020.
  43. «Health And Beauty / AstiVita». Health And Beauty / AstiVita, 20-05-2020. Arxivat de l'original el 2020-06-11 [Consulta: 31 juliol 2020].
  44. «IP Australia: AusPat». Australian Government - IP Australia, 20-05-2020.
  45. «Patent Update AstiVita». (PDF). Australian Stock Exchange, 20-05-2020.
  46. Barrett, M «AstiVita - Testing Results for Dr Zinx Zinc + Hinokitiol Combination». (PDF). ASX (Australian Stock Exchange)., 18-05-2020.
  47. Barrett, M «"Dr ZinX Test Results». Dr Zinx Oral Spray, 18-05-2020. Arxivat de l'original el 11 de juny 2020 [Consulta: 31 juliol 2020]. Arxivat 11 de juny 2020 a Wayback Machine.
  48. «"Surrogate viruses for use in disinfectant efficacy tests to justify claims against COVID-19». Therapeutic Goods Administration (TGA), 20-05-2020.
  49. «Estimating the global prevalence of zinc deficiency: results based on zinc availability in national food supplies and the prevalence of stunting». Therapeutic Goods Administration (TGA), 29-11-2012. Bibcode: 2012PLoSO...750568W. DOI: 10.1371/journal.pone.0050568. PMC: 3510072. PMID: 23209782.
  50. Ervin, RB «Mineral intakes of elderly adult supplement and non-supplement users in the third national health and nutrition examination survey.». The Journal of Nutrition, 132 (11): 3422–7, novembre 2002. DOI: 10.1093/jn/132.11.3422. PMID: 12421862.
  51. «Hinokitiol». American Chemical Society, 20-05-2020.
  52. «Restored iron transport by a small molecule promotes absorption and hemoglobinization in animals». Science, 356 (6338): 608–616, 20-05-2020. Bibcode: 2017Sci...356..608G. DOI: 10.1126/science.aah3862. PMC: 5470741. PMID: 28495746.
  53. «Iron Man molecule restores balance to cells"». Science Magazine. AAAS, 356 (6338): 608–616, 20-05-2020. Bibcode: 2017Sci...356..608G. DOI: 10.1126/science.aah3862. PMC: 5470741. PMID: 28495746.
  54. Domon, H «Antibacterial activity of hinokitiol against both antibiotic-resistant and -susceptible pathogenic bacteria that predominate in the oral cavity and upper airways». Microbiology and Immunology, 63 (6): 213–222, juny 2019.. DOI: 10.1111/1348-0421.12688. PMID: 31106894.