Aktualności

1. Wprowadzenie

Pijawki były stosowane w praktyce medycznej od tysięcy lat, a zapisy historyczne sięgają starożytnego Egiptu, Grecji i Chin. Wśród różnych gatunków pijawek leczniczych, *Hirudo nipponia* (japońska pijawka lekarska lub azjatycka pijawka lekarska) zajmuje czołowe miejsce w tradycyjnej medycynie chińskiej, gdzie została oficjalnie udokumentowana w farmakopeach do leczenia chorób sercowo-naczyniowych i mózgowo-naczyniowych. W przeciwieństwie do swojego europejskiego odpowiednika *Hirudo medicinalis*, *H. nipponia* jest rodzima dla Azji Wschodniej i w ostatnich latach cieszy się coraz większym zainteresowaniem naukowym.Niniejszy artykuł omawia współczesne zastosowania medyczne *Hirudo nipponia*, podkreślając najnowsze odkrycia umożliwione przez technologie genomiczne i transkryptomiczne, a także ustalone praktyki kliniczne poparte dowodami hemodynamicznymi.Analiza ewolucji molekularnej wykazała, że geny przeciwzakrzepowe u *H. nipponia* podlegają selekcji oczyszczającej, co sugeruje, że ich znaczenie funkcjonalne jest ewolucyjnie zachowane. Wzorce ekspresji tych rodzin genów nie różniły się istotnie między tymi dwoma gatunkami, co wskazuje na podobieństwo funkcjonalne. Ten zasób genomowy stanowi najbardziej kompleksową kolekcję biomakromolekuł przeciwzakrzepowych z azjatyckich pijawek lekarskich do tej pory i ułatwi przyszłe wysiłki w zakresie rozwoju leków.2.1 Hirudyna-HN: Potężny inhibitor trombinyHirudyna-HN jest kodowana przez 270-pb cDNA, które tłumaczy się na białko składające się z 89 aminokwasów, zawierające 20-aminokwasowy peptyd sygnałowy. Dojrzałe białko posiada kanoniczne cechy strukturalne rodziny hirudyn, w tym trzy konserwatywne wiązania dwusiarczkowe oraz charakterystyczne motywy PKP i DFxxIP. Testy funkcjonalne z użyciem substratów chromogennych (S2238) i analizy rezonansu plazmonów powierzchniowych (SPR) potwierdziły, że hirudyna-HN wykazuje silne działanie przeciwzakrzepowe poprzez bezpośrednie wiązanie z trombiną.

Kluczowym odkryciem tych badań było to, że struktura N-końcowa dojrzałego białka jest niezbędna dla jego aktywności przeciwzakrzepowej. Porównanie pełnowymiarowego białka rekombinowanego (Hir) i jego skróconej wersji (M-Hir) wykazało, że domena N-końcowa jest niezbędna dla powinowactwa do trombiny. Ta zależność struktura-funkcja stanowi podstawę do racjonalnego projektowania leków mającego na celu optymalizację skuteczności przeciwzakrzepowej.

2.2 HnSaratin: Przeciwpłytkowy czynnik wiążący kolagenHnSaratin wykazuje charakterystyczną architekturę strukturalną: region N-końcowy zwija się w domenę globularną stabilizowaną przez trzy wiązania dwusiarczkowe o topologii ββaβββ, podczas gdy region C-końcowy pozostaje elastyczny. Dwa reszty glutaminianowe w obrębie domeny globularnej są odpowiedzialne za wiązanie z kolagenowymi resztami lizyny, tym samym konkurencyjnie hamując interakcję między czynnikiem von Willebranda (vWF) a kolagenem. Ponieważ przyleganie płytek krwi mediowane przez vWF jest kluczowym etapem tworzenia zakrzepu, hamowanie to skutecznie zapobiega agregacji płytek krwi w miejscach uszkodzenia naczynia.

Walidacja funkcjonalna na modelach szczurzych wykazała, że HnSaratin zapobiega krzepnięciu krwi i wykazuje aktywność przeciwpłytkową. Co ważne, ekspresja mRNA HnSaratin w gruczołach ślinowych jest znacznie zwiększona po spożyciu posiłku krwi, co jest zgodne z jego rolą biologiczną w ułatwianiu karmienia. Potencjał terapeutyczny saratyny został dodatkowo potwierdzony przez badania na modelach zwierzęcych endarterektomii tętnicy szyjnej i hiperplazji intymnej, gdzie zmniejszył przyleganie płytek krwi i patologiczne przebudowanie naczyń.

2.3 Kompleksowa charakterystyka genomowa genów przeciwzakrzepowych

Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie genomiki porównawczej dostarczyły kompleksowego wykazu genów przeciwzakrzepowych u *H. nipponia*. Wysokiej jakości złożenie genomu w połączeniu z analizą ekspresji opartą na RNA-seq zidentyfikowało 22 rodziny genów przeciwzakrzepowych, w tym 14 inhibitorów krzepnięcia, 4 inhibitory agregacji płytek krwi, 3 wzmacniacze fibrynolizy i 1 wzmacniacz penetracji tkankowej. Całkowita liczba genów przeciwzakrzepowych u *H. nipponia* została określona na 86, z porównywalnymi liczbami obserwowanymi u blisko spokrewnionego gatunku *Hirudo tianjinensis*.Analiza ewolucji molekularnej wykazała, że geny przeciwzakrzepowe u *H. nipponia* podlegają selekcji oczyszczającej, co sugeruje, że ich znaczenie funkcjonalne jest ewolucyjnie zachowane. Wzorce ekspresji tych rodzin genów nie różniły się istotnie między tymi dwoma gatunkami, co wskazuje na podobieństwo funkcjonalne. Ten zasób genomowy stanowi najbardziej kompleksową kolekcję biomakromolekuł przeciwzakrzepowych z azjatyckich pijawek lekarskich do tej pory i ułatwi przyszłe wysiłki w zakresie rozwoju leków.3. Peptydy przeciwbakteryjne: Zwalczanie oporności na antybiotyki3.1 Odkrycie Hirunipiny-2Analiza transkryptomu: Narzędzia bioinformatyczne oparte na sztucznej inteligencji oceniły stabilność strukturalną, funkcje przeciwbakteryjne i przeciwzapalne transkryptów gruczołów ślinowych, dając 19 kandydatów na peptydy.

Przesiewanie o wysokiej przepustowości: Technologia 3D HT-HTS umożliwiła jednoczesną ocenę wielu kandydatów z obrazowaniem mechanizmów przeciwbakteryjnych w czasie rzeczywistym.

Walidacja funkcjonalna: Hirunipina-2 wykazała silne działanie przeciwko wielolekoopornych bakteriom (bakterie MDR, znane również jako superbakterie).

3.2 Aktywność przeciwbakteryjna i przeciwbiofilmowa

Skuteczność Hirunipiny-2 oceniono za pomocą bezznakowej holotomograficznej wizualizacji 3D, która pozwala na obserwację reakcji bakterii w czasie rzeczywistym bez potrzeby barwienia lub innych wstępnych obróbek, które mogłyby zakłócać naturalne procesy biologiczne. Technologia ta wykazała, że Hirunipina-2 skutecznie hamuje wzrost bakterii i, co ważne, niszczy istniejące biofilmy wytwarzane przez wielolekooporne bakterie.3.3 Efekty synergistyczne z konwencjonalnymi antybiotykami

Szczególnie obiecującym odkryciem było to, że Hirunipina-2 wykazuje efekty synergistyczne w połączeniu z istniejącymi antybiotykami, w tym tetracykliną i ryfampicyną. Ta synergia sugeruje, że Hirunipina-2 może służyć jako adiuwant antybiotykowy, zwiększając skuteczność konwencjonalnych leków, jednocześnie potencjalnie pozwalając na zmniejszenie dawki i toksyczności.

Odkrycie Hirunipiny-2 jest znaczące z kilku powodów. Po pierwsze, peptydy przeciwbakteryjne pochodzące z produktów naturalnych zazwyczaj mają niską skłonność do wywoływania oporności i wykazują niską toksyczność dla komórek ludzkich. Po drugie, wielocelowy mechanizm działania takich peptydów utrudnia bakteriom rozwinięcie oporności poprzez pojedyncze mutacje. Po trzecie, połączenie baz danych produktów naturalnych z zaawansowanymi technologiami obrazowania stanowi zmianę paradygmatu w odkrywaniu leków przeciwbakteryjnych.

4. Zastosowania kliniczne w chirurgii rekonstrukcyjnej

Oprócz rozwoju środków farmaceutycznych, żywe pijawki nadal odgrywają rolę we współczesnej medycynie, szczególnie w chirurgii rekonstrukcyjnej. Terapia pijawkami, czyli hirudoterapia, jest stosowana do ratowania przekrwionych płatów i replantowanych palców, gdzie przepływ żylny jest upośledzony.Gdy płat chirurgiczny lub replantowana tkanka ma odpowiedni dopływ tętniczy, ale niewystarczający drenaż żylny, krew gromadzi się w mikrokrążeniu, prowadząc do przekrwienia żylnego, obrzęku tkanki i ostatecznie martwicy, jeśli nie zostanie podjęte leczenie. Pijawki stosowane na przekrwione tkanki służą do:Wstrzykiwania związków przeciwzakrzepowych i wazodylatacyjnych, które promują ciągłe krwawienie po odłączeniu pijawkiZmniejszania ciśnienia tkankowego i przywracania przepływu mikrokrążenia4.2 Dowody hemodynamiczne

Badanie ilościowe z wykorzystaniem modeli płatów wyspowych u królików dostarczyło ważnych spostrzeżeń na temat efektów hemodynamicznych terapii pijawkami. W tym badaniu przekrwione płaty leczono jedną pijawką, trzema pijawkami lub nie leczono (grupa kontrolna). Obszar przeżycia płata był znacznie większy w grupie z trzema pijawkami w porównaniu do grupy z jedną pijawką i grupy kontrolnej.Znaczącego zmniejszenia TcPCO₂, wskazującego na usuwanie nagromadzonych produktów przemiany materii

Zmniejszenia średnic tętniczek i żyłek, sugerując ustąpienie przekrwienia

Zwiększenia prędkości przepływu po zwolnieniu zacisku4.3 Względy kliniczne

Chociaż terapia pijawkami jest skuteczna, nie jest pozbawiona ryzyka. Główne powikłania obejmują:

Infekcja: Pijawki posiadają symbiotyczne bakterie, zwłaszcza gatunki *Aeromonas*, w swoim przewodzie pokarmowym. Dlatego zaleca się antybiotykoterapię profilaktyczną podczas terapii pijawkami.Reakcje alergiczne: Niektórzy pacjenci mogą rozwinąć nadwrażliwość na składniki śliny pijawki.

1. Pomimo tych uwag, terapia pijawkami pozostaje uznaną procedurą w jednostkach mikrochirurgicznych na całym świecie, szczególnie w przypadku ratowania przekrwionych płatów i replantowanych palców, gdzie inne interwencje zawiodły.5. Perspektywy przyszłości i wnioski

2. Zbieżność genomiki, transkryptomiki i zaawansowanych technologii obrazowania dramatycznie przyspieszyła odkrywanie i charakterystykę związków bioaktywnych z *Hirudo nipponia*. Można zidentyfikować kilka obiecujących kierunków przyszłych badań i rozwoju:5.1 Leki przeciwzakrzepowe nowej generacji

3. Rekombinowane pochodne hirudyny są już w użyciu klinicznym jako leki przeciwzakrzepowe, ale odkrycie nowych inhibitorów, takich jak HnSaratin, stwarza możliwości opracowania środków o odmiennych mechanizmach działania. Połączone hamowanie trombiny i przylegania płytek krwi może zapewnić lepsze efekty przeciwzakrzepowe przy mniejszej liczbie powikłań krwotocznych. Pomyślna ekspresja HnSaratin w systemach prokariotycznych stanowi drogę do produkcji na dużą skalę i rozwoju farmaceutycznego.5.2 Peptydy przeciwbakteryjne jako adiuwanty antybiotyków

Pojawienie się wielolekoopornych bakterii stanowi jedno z najpilniejszych zagrożeń dla zdrowia globalnego. Hirunipina-2 i podobne peptydy oferują podwójny mechanizm bezpośredniego działania przeciwbakteryjnego i synergistycznego wzmocnienia istniejących antybiotyków. Przyszłe badania powinny skupić się na wyjaśnieniu precyzyjnego molekularnego mechanizmu działania Hirunipiny-2, optymalizacji jej struktury w celu zwiększenia aktywności i stabilności oraz ocenie jej bezpieczeństwa i skuteczności na modelach zwierzęcych infekcji.

5.3 Spersonalizowana terapia pijawkami

Identyfikacja biomarkerów, takich jak TcPO₂ i TcPCO₂, które przewidują odpowiedź na terapię pijawkami, sugeruje możliwość personalizacji protokołów leczenia. Monitorowanie w czasie rzeczywistym mogłoby umożliwić lekarzom dostosowanie liczby pijawek i czasu trwania leczenia do indywidualnych potrzeb pacjenta, optymalizując wyniki przy jednoczesnym minimalizowaniu ryzyka.

5.4 Podejścia integracyjne

Tradycyjne zastosowanie *H. nipponia* w medycynie chińskiej w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych jest obecnie potwierdzane przez badania molekularne identyfikujące specyficzne związki bioaktywne odpowiedzialne za efekty terapeutyczne. Dalsza integracja tradycyjnej wiedzy z nowoczesnymi metodami naukowymi obiecuje dalsze odkrycia.

Podsumowując, *Hirudo nipponia* stanowi przykład wartości zasobów naturalnych o dużej bioróżnorodności dla odkrywania leków i terapii medycznych. Od środków przeciwzakrzepowych i przeciwpłytkowych, po nowe peptydy przeciwbakteryjne i terapię żywymi pijawkami w chirurgii rekonstrukcyjnej, zastosowania medyczne tego gatunku stale się poszerzają. Wraz z postępem technologii genomicznych i analitycznych, prawdopodobnie pojawią się dalsze cząsteczki terapeutyczne z *H. nipponia* i pokrewnych gatunków, oferując nowe rozwiązania palących wyzwań medycznych, w tym oporności na antybiotyki i chorób zakrzepowych.

Bibliografia

[1] Lee, S., et al. (2025). Real-time 3D visualization of leech peptide reveals potent antibacterial and antibiofilm activity. *Advanced Science*.

[2] Cheng, B., et al. (2023). Molecular cloning and functional analysis of HnSaratin from Hirudo nipponia. *Gene*, 869, 147401.

[3] Kashiwagi, K., et al. (2013). Quantitative analysis of hemodynamics of congested island flaps under leech therapy. *Journal of Medical Investigation*, 60(3-4), 213-220.

• [4] Nature Research Intelligence. (n.d.). Medicinal Leech Therapy. *Nature Portfolio*.

• [5] Yang, C., et al. (2024). Herbal Textual Research on Hirudo. *Chinese Journal of Modern Applied Pharmacy*, 41(19), 2648-2657.

• [6] Kashiwagi, K., Hashimoto, I., Abe, Y., Kotsu, K., Yamano, M., & Nakanishi, H. (2013). Quantitative analysis of hemodynamics of congested island flaps under leech therapy. *Journal of Medical Investigation*, 60(3-4), 213-220.

[7] Cheng, B., et al. (2019). Identification and characterization of hirudin-HN, a new thrombin inhibitor, from the salivary glands of Hirudo nipponia. *PeerJ*, 7, e7716.

[8] Zhao, F., et al. (2024). Comparative genomics of two Asian medicinal leeches Hirudo nipponia and Hirudo tianjinensis: With emphasis on antithrombotic genes and their corresponding proteins. *International Journal of Biological Macromolecules*, 269, 132278.

[9] Cheng, B., et al. (2023). Molecular cloning and functional analysis of HnSaratin from Hirudo nipponia. *Gene*, 869, 147401.

• Niniejszy artykuł ma charakter wyłącznie informacyjny i nie stanowi porady medycznej. W celu uzyskania diagnozy lub leczenia należy skonsultować się z wykwalifikowanym pracownikiem służby zdrowia.