Tokaji borok mikro-összetevői

Tokaji borokban nagyfelbontású tömeg-spektrometriával és bioinformatikai elemzésekkel beazonosítható vírusellenes, gyulladáscsökkentő, és rákellenes hatású vegyületek  

-Gergő Kalló, Balázs Kunkli, Zoltán Győri, Zoltán Szilvássy, Éva Csősz, József Tőzsér-
IJMS

Kutatási célok:
A bor számos molekulát tartalmaz, amelyek potenciálisan jótékony hatással lehetnek az emberi szervezet egészségére. A kutatás célja az volt, hogy bor komponenseket nagy felbontású tömegspektrométerrel vizsgáljuk két bortípusban, Botrytis cinerea gomba, vagyis „nemespenész” által született édesborok, illetve botrytisz hatás nélkül előállított szárazborok esetében. Az összetevőket azonosítottuk és számszerűsítettük. 

Eredményekről röviden:
288 molekulát azonosítottunk a borokban és 169 molekula mennyisége statisztikailag szignifikánsan különbözött a két bortípust összehasonlítva. Adatbázis-keresést végeztünk az eddigi funkcionális vizsgálatok során vizsgált molekulák megtalálására, nagy hangsúlyt fektetve a vírusellenes, gyulladásgátló és rákellenes hatású molekulákra. 

Bevezető
Az elmúlt években a szőlőből készült termékek nagy érdeklődést váltottak ki annak a felfedezésnek köszönhetően, hogy több komponenseik jótékony hatással vannak az emberi anyagcserére. Annak ellenére, hogy a szőlő is szénhidrátban gazdag gyümölcsök közé tartozik, glikémiás indexe meglehetősen alacsony. Ezen túl a szőlő polifenol szintje viszonylag magas, és az eddigi vizsgálatok a szőlő polifenol tartalmának előnyös hatására utalnak. A szőlőnek ill. szőlőtermékeknek a szív- és érrendszeri betegségek és a cukorbetegség megelőzésében vagy kezelésében is előnyös tulajdonságait írták le. Annak ellenére hogy a gyümölcsből készült erjesztett italok sokfélék lehetnek, a szőlőbor a legelterjedtebb gyümölcs alapú alkoholos termék. A szőlőből történő borkészítés többlépcsős folyamat, amelyben minden lépés fontos szerepet játszik játszik az előállított bor minőségében. A vörös és fehér borok borkészítési folyamata eltérő a szőlő feldolgozás különbségéből adódóan, míg maga az erjesztési folyamatok hasonlóak.
Magyarországon az UNESCO a Világörökség részévé nyilvánította Tokaj Hegyalját s benne a régióban termelt borok hungarikumnak minősülnek. A „Furmint” egy hagyományos magyar szőlőfajta, és az egyik a világhírű bor, az „aszú” bor alapanyaga. A „Tokaji aszút” speciális eljárással állítják elő, amelynél a válogatott szemek a szőlő nemes rothadásának eredménye. A nemesrothadás során a Botrytis cinerea enzimaktivitása és a dehidratáció koncentráló hatása érvényesül. A Botrytis különféle oxidáz és hidroláz enzimeket termel, amelyek a szőlőszem beltartalmának átalakulásához vezetnek. Olyan komponensek, mint például polifenolok, flavonoidok és nitrogéntartalmú anyagok. A nemesen rothadt szőlő esetében a bogyók magas cukortartalmuak, és egyedülálló savszerkezet, aromaszerkezet jellemzi. Az aszúsodott bogyók kiváló minőségű „furmint” alapborral párosulnak az aszúborok előállításakor. A szekunder erjesztési folyamat során, amelyben az „aszú” bor készül, már számos olyan vegyületet tartalmaz nemes rothadt szőlőbogyókból, amelyeket a Botrytis cinerea enzimei termeltek és módosítottak. A Tokaji aszú mellett másfajta borok is a nemes rothadási eljárást használják, mint például a francia Sauternes és a német Trockenbeerenauslese borok. Az a tény, hogy a bort gyógyszerként használták az ókori mezopotámiai és kínai kultúrában, a borkomponensek lehetséges egészségügyi előnyeire utal. Az elmúlt évtizedben más tanulmányok kimutatták a borpolifenolok egészségre gyakorolt jótékony hatásait, ami arra utal, hogy a bor funkcionális élelmiszerként is használható. A bor azonban sok más biológiailag fontos  összetevőket is tartalmaz, amelyek kiemelik a borvegyületek mélyebb elemzésének fontosságát. A borvegyületek mélyebb elemzése különböző analitikai technikákat, például nukleáris mágneses rezonancia (NMR), infravörös spektroszkópia, gázkromatográfia-tömegspektrometria (GC-MS) és folyadékkromatográfia-tömegspektrometria (LC-MS). Az NMR technika széles körben elterjedt különböző borok minőségének és eredetiségének elemzésére.  A spektrometriai technikák több száz molekula érzékeny azonosítását és számszerűsítését teszik lehetővé borokban. Ebben a tanulmányban az volt a célunk, hogy megvizsgáljuk a bor összetevőit, azonosítsuk az egészségre jótékony hatású komponenseket és összehasonlítsuk a különböző bortípusok, a „furmint” és „aszú” borok mikrokomponenseit, a rendkívül kis koncentrációban, de jelenlévő molekuláit is. A minta boraink négy pincészettől származtak.

Eredmények: 
Az „aszú” és „furmint” borfajták metabolomikai elemzése során összesen 288 komponenst azonosítottunk. Bár sok közös vegyületet találtunk, ugyanakkor 169 olyan molekulát beazonosítottunk, amelyek vagy csak az aszúra vagy a furmintra jellemzőek. A „furmint” és „aszú” borok előállításukban különböznek, tehát várhatóan ezek összetétele is eltérő lesz.  Ebben a kísérleti tanulmányban sikeresen megkülönböztettük az aszúborokat, amelyeknél a bogyó nemes rothadáson ment keresztül a „furmint” boroktól a beazonosított molekulák és azok relatív mennyisége alapján. A bor fenolos vegyületei, beleértve a fenolos savakat, flavonolokat, sztilbenoidokat, dihidroflavonolok, antocianinok és flavanol monomerek és polimerek, befolyásolják a borok színét és a borok ízét. A fenoloknak ez a nagy csoportja két nagy csoportra, a flavonoidokra és nem flavonoidok osztható. Elemzéseink számos fenolos vegyületet azonosítottak az „aszúban”, ill „furmint” borokban, például 3-feruloil-kinsav, kávésav, kávésav-3-szulfát, klorogénsav, etil-kávésav, dimetil-kávésav, etil-gallát, fertársav, gentizinsav, rododendrin és kvercetin, és a vegyület annotációja felfedte, hogy sok azonosított fenolos vegyület rendelkezik vírusellenes, rákellenes és gyulladásgátló hatásokkal. A statisztikai elemzés nem mutatta ki statisztikailag szignifikáns különbségként a kávésav, etil-kaffeát, etil-gallát, fertársav, gentizinsav és kvercetin szintejeit az „aszú” és „furmint” borok között. A kávésav, a kávésav-3 szulfát és a rododendrin szintje szignifikánsan magasabb volt az „aszú” borokban, míg a 3-feruloilkinin szint sav és klorogénsav szignifikánsan magasabb volt a „furmint” borokban. Az eltérés oka a borok magasabb polifenol szintje és az aszú további erjesztési folyamata, ill. és/vagy a szőlőbogyók Botrytis cinerea fertőzése lehet. További vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy több betekintést nyerjünk a borok összetételébe, de tanulmányunk kimutatta az LC-MS/MS alapú metabolomika erejét a borvizsgálatban. A tömegspektrometrián alapuló, minőségi és mennyiségi információk előállítására is alkalmas módszerek alkalmazásával, a különböző borok vegyületei alapján molekuláris ujjlenyomatok készíthetők. A borkomponensek biológiai funkciójának bioinformatikai elemzésével tudtuk előállítani a bor összetevőinek átfogó listáját, kiemelve vírus-, rák- és gyulladásgátló tulajdonságaikat. A vírusos járványok kritikus veszélyt jelentenek a közegészségügyre, különösen, ha vakcinák ill hatékony vírusellenes terápia nem áll rendelkezésre [36]. Vírusfertőzések felelősek lehetnek  a globális mortalitásra, és számos összetett betegséggel hozhatóak összefüggésbe, mint például az Alzheimer-kór, cukorbetegség vagy rák . A gyógynövény- és gyümölcskivonat jól ismert vírusellenes szerek forrása, és új eszközöket biztosíthat a vírusellenes terápiák fejlesztéséhez. A fenolos vegyületek, mint pl klorogénsav, etil-kávésav, dimetil-kávésav, etil-gallát, kvercetin és taxifolin vírusellenes hatások széles skáláját mutatja föl különböző vírusok ellen, mint például a HIV-1, hepatitis A, B és C vírus , influenza vírus, adenovírus, herpes simplex vírus, enterovírus, SARS-CoV , rhinovírus , Epstein–Barr vírus  és coxsackievírus különböző molekuláris mechanizmusokon keresztül. A fenolos vegyületek mellett a tömegelemzés az „aszú” és „furmint” borok spektrometriai adatai kilenc további komponenst mutattak ki, amelyek bizonyítottan vírusellenes aktivitás, mint például (E)-p-kumársav, 11-aminoundekánsav, kumarin, dehydrocostus lakton, flazin, indol-3-karbinol, melatonin, besztatin és umbelliferon. Ezekről  a vegyületekről különböző kutatócsoportok már kimutatták, hogy széleskörű vírusellenes hatással rendelkeznek. A vírusok aktiválják a gazdaszervezet immunrendszerét, ami tovább gyulladáshoz vezethet. A fent leírt vegyületek vírusellenes hatása főként az immunrendszer modulációjából áll,  válaszreakciót és a gyulladásos folyamatok beindítását jelenti. A gyulladást elősegítő és gyulladáscsökkentő folyamatok megfelelő egyensúlyára azonban szükség van ahhoz, hogy a sejtek és szervek fenntartsák az élettani funkciókat. Ezért szigorúan szabályozott pro- és gyulladásgátló utak szükségesek a sejtek és szövetek homeosztázisához. Adatbázis-kereséssel és irodalomi adatokra támaszkodva 20 gyulladásgátló hatású molekulát sikerült azonosítani az „aszú” és „furmint” bormintákban (S4 táblázat). A 20 azonosított gyulladásgátló molekulából nyolc fenolos vegyület, rododendrin, kávésav, etil-kaffeát, klorogénsav, etil-gallát, fertársav, kvercetin és taxifolin volt beazonosított. 
A tanulmányban azonosított 288 molekula közül 26 vegyület rendelkezik rákellenes tevékenység. E molekulák között hét fenolos molekulát azonosítottak. A dimetil-kávésav növelheti a poliaminok szintjét patkányokban daganatellenes hatással, mivel a poliaminok szintjének csökkenése a rák növekedésével jár. 
Míg az etil-gallát elősegítheti az apoptotikus sejthalált, addig a Taxifolin módosíthatja a Nrf2 és a Wnt/β-catenin kaszkádot, gátolhatja a különböző rákos sejttípusok proliferációja, elindíthatja a sejtciklus leállását és aktiválhatja apoptózis prosztata karcinóma sejtekben. A kávésav rákellenes hatással bír a mellrákból, méhnyakrákból, áttétes méhnyakrákból származó sejtvonalakkal szemben. A kávésav továbbá elnyomhatja a Hepatocelluláris karcinóma, tüdőrák, vastagbélrák, melanoma, szájlaphám sejtkarcinóma, gyomorrák , és elnyomhatja az UVB által kiváltott karcinogenezist. A vírusellenes, gyulladáscsökkentő hatások mellett a kvercetin is rákellenes hatással is rendelkezik különböző ráktípusokból származó sejtvonalakkal vizsgálva, míg a klorogénsav szintén erős rákellenes molekula, amely különböző rákos megbetegedésekből származó emberi sejtvonalak ellen hat. Azonosítottuk továbbá (E)-p-kumársavat, 16-heptadecin-1,2,4-triolt, asperlint, 9S,13R-12- oxofitodiénsav, kumarin, ciklo(fenilalanil-prolil), dehidrokosztus lakton, DL-alanil-DL fenilalanin, dodekándisav, eikozapentaénsav, indol-3-karbinol, szfinganin, L hisztidinol, linamarin, perfilo, mela-finingon és umbelliferon  molekulákat is, mint bizonyítottan rákellenes hatással rendelkező molekulák. Az azonosított borkomponensek biológiai funkcióinak átfogó gyűjteménye gazdag adatkészletet biztosítanak az in vitro és in vivo vizsgálatok tervezéséhez, hogy teszteljék a jótékony hatásait ezeknek a vegyületeknek. A jelen tanulmányban keletkezett adatok felhasználhatók célzott vizsgálatok tervezésére. Az egészségre jótékony hatású borkomponensek validálásával kiváló minőségű borokat lehet előállítani funkcionális élelmiszerként a jövőben. Ez különösen fontos lehet sok polifenol esetében, mint pl mint kvercetin, klorogénsav, kávésav stb., amelyek vízben nem oldódnak, de oldódnak alkoholos oldatokban. A bor alkoholtartalma segíti a vízben oldhatatlan polifenolok oldódását, például fenolos vegyületek, savak, lipidek, aminosavak és más biológiailag aktív molekulákét. A borokban azonosított molekulák gazdag összetétele és az azonosított, jótékony egészségügyi hatások rávilágítanak a borban rejlő lehetőségekre.