Menu

Substancje Syntetyczne i Biologiczne

Celulaza

Celulaza (EC 3.2.1.4) to enzym katalizujący rozkład wiązań β-1,4-glikozydowych w celulozie – naturalnym polisacharydzie budującym ściany komórek roślinnych. W farmacji celulaza pojawia się nie jako składnik aktywny, lecz jako substancja pomocnicza w tabletkach o przedłużonym uwalnianiu. Dodana do matrycy polimerowej (np. z hydroksypropylometylocelulozy, HPMC), przyspiesza jej erozję i pomaga uzyskać stałe, liniowe tempo uwalniania leku przez 12–24 godziny. Głównym źródłem przemysłowym enzymu jest grzyb Trichoderma longibrachiatum (dawniej T. reesei), uznany przez FDA za bezpieczny (status GRAS, 21 CFR 184.1250). Australijska Agencja Leków (TGA) dopuszcza celulazę w lekach, pod warunkiem spełnienia rygorystycznych norm czystości – aktywność enzymu musi mieścić się w przedziale 85–115% wartości deklarowanej. W stężeniach stosowanych w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym celulaza jest dobrze tolerowana, choć zawodowa ekspozycja na jej proszek może powodować uczulenie dróg oddechowych.

Spis treści

Z tego materiału dowiesz się:

Czym jest celulaza i jak działa w organizmie człowieka?
Dlaczego celulaza może znajdować się w składzie Twojego leku?
Skąd pochodzi celulaza i czy jest bezpieczna?
Kiedy ekspozycja na celulazę może być problemem zdrowotnym?

Czym jest celulaza i skąd pochodzi?

Celulaza (EC 3.2.1.4) to enzym z grupy glikozydaz, który katalizuje hydrolizę wiązań β-1,4-glikozydowych w celulozie – czyli rozkłada ten twardy, włóknisty polisacharyd na krótsze cząsteczki cukrów¹. Człowiek nie wytwarza celulazy samodzielnie, dlatego celuloza z warzyw i zbóż przechodzi przez układ pokarmowy jako błonnik, nie ulegając trawieniu.

Przemysłowe źródło celulazy to najczęściej grzyb Trichoderma longibrachiatum (dawniej znany jako T. reesei) – organizm niebędący patogenem ani nie produkujący toksyn¹. Enzym pozyskuje się z filtratu po hodowli tego grzyba w procesie fermentacji w warunkach sterylnych. Celulaza bywa też produkowana przez inne grzyby i bakterie, lecz odmiana z Trichoderma cieszy się najlepiej udokumentowanym statusem bezpieczeństwa.

Jak celulaza trafia do leków i po co?

W tabletkach o przedłużonym uwalnianiu celulaza pełni rolę aktywnego ekscypientu – składnika pomocniczego, który nie leczy, lecz kontroluje sposób, w jaki lek jest uwalniany w przewodzie pokarmowym⁵. Samo określenie „substancja pomocnicza” może być mylące: celulaza wcale nie jest biernym wypełniaczem – aktywnie zmienia właściwości tabletki.

Jak działa matryca z celulazą? Tabletka o przedłużonym uwalnianiu zbudowana jest z polimerowej siatki (najczęściej z hydroksypropylometylocelulozy, HPMC), w której równomiernie rozmieszczono cząsteczki leku. Gdy tabletka zetknie się z płynami żołądkowo-jelitowymi, polimer pęcznieje i tworzy żel, przez który lek powoli się przesącza. Problem polega na tym, że z czasem warstwa żelu robi się coraz grubsza – lek musi pokonywać coraz dłuższą drogę, więc jego uwalnianie naturalnie zwalnia. Celulaza dodana do matrycy enzymatycznie rozgryza łańcuchy HPMC, przyspiesza erozję żelu i wyrównuje tempo uwalniania leku przez cały czas działania tabletki²⁶.

Jakie korzyści daje stałe tempo uwalniania leku?

Stałe, liniowe uwalnianie substancji czynnej – określane w farmacji jako kinetyka zerowego rzędu – oznacza, że stężenie leku we krwi pozostaje w przybliżeniu na równym poziomie przez cały czas działania preparatu⁵. Bez celulazy matryca HPMC uwalnia lek szybciej na początku, a wolniej pod koniec – co może prowadzić do chwilowych pików stężenia i późniejszych „dołków” skuteczności.

W badaniu z 2021 roku opublikowanym w International Journal of Pharmaceutics wykazano, że tablety zawierające 5–10% celulazy (w przeliczeniu na masę HPMC) uwalniały modelowy lek (paracetamol) w sposób wyraźnie liniowy, podczas gdy tabletki bez enzymu wykazywały typowe spowalnianie uwalniania². Efekt był zależny od stężenia enzymu – im więcej celulazy, tym szybsza erozja matrycy i bardziej równomierne uwalnianie.

Czy celulaza jest bezpieczna jako składnik leku lub żywności?

Celulaza z Trichoderma longibrachiatum posiada w Stanach Zjednoczonych status GRAS (Generally Recognized as Safe), potwierdzony przez FDA w regulacji 21 CFR 184.1250⁷. Oznacza to, że enzym może być stosowany w żywności bez górnego limitu ilościowego, pod warunkiem przestrzegania zasad dobrej praktyki produkcji (GMP). W bazie FDA nie odnotowano żadnych zdarzeń niepożądanych ani wycofań produktów związanych z celulazą⁸.

Australijska Agencja Leków (TGA) dopuszcza celulazę jako składnik leków, nakładając przy tym konkretne wymagania jakościowe⁴:

aktywność enzymu: 85–115% wartości deklarowanej (w jednostkach CU)⁹
metale ciężkie (jako ołów): ≤ 30 ppm; sam ołów: ≤ 5 ppm¹⁰
mykotoksyny i aflatoksyny: nieoznaczalne¹⁰
aktywność antybiotyczna: nieoznaczalna¹⁰

Takie wymagania mają zapewnić, że produkt trafiający do leku nie zawiera szkodliwych zanieczyszczeń z procesu fermentacji.

Celulaza w proszku – ostrożność przy ekspozycji zawodowej: Celulaza jako substancja pomocnicza w gotowym leku nie stanowi zagrożenia dla pacjenta przyjmującego tabletkę. Inaczej wygląda sytuacja w środowisku pracy – osoby zawodowo narażone na wdychanie skoncentrowanego proszku enzymatycznego (np. w zakładach produkcji leków lub żywności) mogą doświadczyć uczulenia dróg oddechowych. Przemysłowe preparaty celulazy są klasyfikowane jako potencjalne sensybilizatory oddechowe (oznaczenie H334)¹¹¹². Przy pracy z suchym proszkiem zaleca się stosowanie masek ochronnych, okularów i rękawic.

Kiedy skontaktować się z lekarzem?

Celulaza jako ekscypient w leku gotowym zazwyczaj nie wywołuje reakcji niepożądanych u pacjenta. Niemniej warto zachować czujność w kilku sytuacjach:

Alergia na grzyby lub enzymy grzybicze: jeśli wiesz, że masz uczulenie na produkty grzybicze lub enzymy, poinformuj o tym lekarza lub farmaceutę przed zastosowaniem leku zawierającego celulazę.
Objawy alergiczne po przyjęciu leku: wysypka, świąd, trudności z oddychaniem, obrzęk twarzy lub gardła – przerwij stosowanie preparatu i niezwłocznie skontaktuj się z lekarzem lub zadzwoń na numer alarmowy 112.
Praca zawodowa z proszkiem celulazy: jeśli w miejscu pracy masz kontakt z enzymatycznym proszkiem i pojawia się kaszel, duszność lub objawy astmy, skonsultuj się z lekarzem medycyny pracy¹².
Ciąża i karmienie piersią: brak danych klinicznych dotyczących bezpieczeństwa celulazy w tych stanach – skonsultuj każdy lek zawierający ten ekscypient z lekarzem lub farmaceutą.

Celulaza to przykład substancji pomocniczej, która „pracuje w tle” – pacjent jej nie odczuwa, ale ma ona realny wpływ na to, jak i kiedy lek działa. Jeśli przyjmujesz tabletki o przedłużonym uwalnianiu i masz wątpliwości co do ich składu, farmaceuta w aptece może sprawdzić, czy celulaza znajduje się na liście ekscypientów konkretnego preparatu. Zawsze czytaj ulotkę dołączoną do leku – substancje pomocnicze są tam wymienione, a informacja o potencjalnych alergenach jest obowiązkowa.

Pytania i odpowiedzi

Czy celulaza to to samo co celuloza?

Nie – to dwie zupełnie różne substancje. Celuloza to polisacharyd (błonnik roślinny), natomiast celulaza to enzym, który ten polisacharyd rozkłada, katalizując hydrolizę wiązań β-1,4-glikozydowych¹. Celulaza bywa ekscypientem w lekach, celuloza jest ekscypientem znacznie częściej i w innych rolach.

Po co celulaza jest dodawana do tabletek?

Celulaza jest stosowana jako aktywny ekscypient w tabletkach o przedłużonym uwalnianiu – enzymatycznie rozkłada żelową matrycę polimerową (HPMC), dzięki czemu lek uwalnia się w stałym, liniowym tempie zamiast stopniowo zwalniać⁶. Efektem jest bardziej równomierne stężenie leku we krwi przez cały czas działania preparatu.

Skąd pochodzi celulaza stosowana w farmacji?

Głównym źródłem przemysłowym jest grzyb Trichoderma longibrachiatum (dawniej T. reesei) – organizm niebędący patogenem ani nie wytwarzający toksyn¹. Enzym pozyskuje się z filtratu hodowlanego po fermentacji tego grzyba w warunkach czystej kultury.

Czy celulaza jest bezpieczna?

W stężeniach stosowanych w żywności i lekach celulaza jest uznana za bezpieczną – FDA nadał jej status GRAS (21 CFR 184.1250), a w bazie zdarzeń niepożądanych FDA nie odnotowano żadnych przypadków związanych z tym enzymem⁷⁸. Ryzyko uczulenia dotyczy głównie zawodowej ekspozycji na wdychanie proszku enzymatycznego.

Czy celulaza może wywołać alergię?

Skoncentrowany proszek celulazy jest klasyfikowany jako potencjalny sensybilizator oddechowy (H334) i może powodować uczulenie przy wdychaniu, co dotyczy głównie pracowników przemysłowych¹¹. W gotowych lekach i produktach spożywczych ryzyko dla pacjenta jest minimalne, choć osoby z alergią na enzymy grzybicze powinny poinformować o tym lekarza.

Jakie normy czystości musi spełniać celulaza w leku?

Australijska Agencja Leków (TGA) wymaga, by celulaza w lekach wykazywała aktywność 85–115% wartości deklarowanej, zawierała nie więcej niż 5 ppm ołowiu, a mykotoksyny i aktywność antybiotyczna były nieoznaczalne⁹¹⁰. Normy te chronią pacjenta przed zanieczyszczeniami powstałymi w procesie fermentacji grzybiczej.

Czy celulaza jest dopuszczona do stosowania w Unii Europejskiej?

Status regulacyjny celulazy z Trichoderma longibrachiatum w UE nie jest jednoznacznie potwierdzony przez EFSA dla tej konkretnej odmiany¹³. Pełne zatwierdzenie obowiązuje w USA (FDA GRAS) i Kanadzie; w Polsce i UE każdy lek zawierający celulazę podlega indywidualnej ocenie w procesie rejestracji.

Czy celulaza jest składnikiem aktywnym czy pomocniczym?

Celulaza pełni w lekach rolę substancji pomocniczej (ekscypientu) – nie leczy, lecz kontroluje sposób uwalniania składnika aktywnego z tabletki⁵. Jej obecność w preparacie wpływa na farmakokinetykę, ale nie na farmakodynamikę leku.

Jak stężenie celulazy wpływa na uwalnianie leku z tabletki?

Efekt jest zależny od dawki enzymu: przy zawartości 5–10% celulazy (w przeliczeniu na masę HPMC) profil uwalniania staje się wyraźnie liniowy, natomiast przy niższych stężeniach (0,5–2%) efekt wyrównujący jest słabszy². Wyższe stężenie enzymu przyspiesza erozję matrycy i utrzymuje stałe tempo dyfuzji leku.

Czy osoba z nietolerancją laktozy lub glutenu może przyjmować leki z celulazą?

Celulaza nie jest laktozą ani glutenem i nie ma związku z tymi nietolerancjami – rozkłada celulozę, nie laktozę (laktaza) ani gluten (proteazy)¹. Jeśli masz wątpliwości co do składu konkretnego leku, zapytaj farmaceutę o pełną listę ekscypientów.

Skąd wzięła się celulaza w laboratorium?

Historia celulazy przemysłowej sięga II wojny światowej, kiedy amerykańska armia badała, dlaczego grzyb Trichoderma reesei (dziś: T. longibrachiatum) niszczy bawełniane namioty i mundury w wilgotnym klimacie dżungli¹. Okazało się, że grzyb wydziela enzym doskonale rozkładający celulozę. To odkrycie zapoczątkowało dekady badań nad celulazą jako narzędziem biotechnologicznym – dziś ten sam enzym trafia zarówno do proszków do prania, biopaliw, przemysłu papierniczego, jak i do farmaceutycznych tabletek o przedłużonym uwalnianiu.

Celulaza a suplementy enzymatyczne – ważna różnica

Na rynku dostępne są suplementy diety zawierające mieszanki enzymów trawiennych, w których bywa wymieniana celulaza. Warto wiedzieć, że człowiek i tak nie trawi celulozy – jej rozkład przez celulazę w jelicie nie przekłada się na wchłanianie dodatkowych cukrów w ilościach klinicznie istotnych¹. Celulaza w suplemencie różni się też zasadniczo od celulazy jako ekscypientu farmaceutycznego – ta druga jest ściśle normowana pod względem aktywności i czystości (np. normy TGA: 85–115% deklarowanej aktywności, brak mykotoksyn)⁹. Przed wyborem suplementu enzymatycznego warto skonsultować się z farmaceutą.