Saponiny triterpenowe w rodzaju Eryngium

W całych roślinach E. planum stwierdzono obecność kompleksu saponin. Analizy jakościowe saponin triterpenowych w organach wykazały różnorodność budowy tych związków w zależności od organu roślinnego. W liściach mikołajka płaskolistnego występują głównie eryngiumsaponiny A1 i A2, ale także eryngiumsaponiny A i B. Natomiast eryngiumsaponiny C i D znajdują się przede wszystkim w korzeniach, w których również wykazano obecność eryngiumsaponiny A i B. W organach podziemnych zdecydowana większość saponin to eryngiumsaponina B [Hiller i wsp. 1969; Hiller i wsp. 1972; Hiller i wsp. 1974].

Współczesne badania [Kowalczyk i wsp. 2013] oparte o analizy chromatograficzne sprzężone z spektometrią mas wykazały obecność w korzeniach E. planum sześciu saponin triterpenowych, z których dla trzech określono strukturę [Ryc. 4]:

(1) 3-O-β-D-glukopiranozylo-(1→2)-β-D-glukouronopiranozylo-21-O-acetylo-22-O-angeloilo-R1-barygenolu (2) 3-O-β-D-glukopiranozylo-(1→2)-β-D-glukouronopiranozylo-22-O-angeloilo-R1-barygenolu

(3) 3-O-β-D-glukopiranozylo-(1→2)-β-D-glukouronopiranozylo-22-O-angeloilo-A1-barygenolu

Trzy pozostałe niezidentyfikowane saponiny triterpenowe są także pochodnymi barygenolu.

Analizy fitochemiczne E. maritimum wykazały, że w częściach nadziemnych roślin znajdują się kompleksy saponinowe, które posiadają w części aglikonowej następujące geniny, oznaczone przez autora jako: A, B, C, C1, C2, D, E, E1, E2, F, G, I, J, K. Są one monoestrami kwasów tyglinowego lub angelikowego oraz sapogenin podstawowych. A1-barygenol ilościowo przeważa nad R1-barygenolem [Hiller i wsp. 1976; Hiller, Voigt 1977; Wang i wsp. 2012].

34 Badania Kowalczyka i współautorów [2013] wykazały obecność w korzeniach

E. maritimum trzech dominujących saponin triterpenowych, dla których określono

strukturę [Ryc. 4]:

(1) 3-O-β-D-glukopiranozylo-(1→2)-β-D-glukouronopiranozylo-21-O-acetylo-22-O-angeloilo-R1-barygenolu (2) 3-O-β-D-glukopiranozylo-(1→2)-β-D-glukouronopiranozylo-22-O-angeloilo-R1-barygenolu

(3) 3-O-β-D-glukopiranozylo-(1→2)-β-D-glukouronopiranozylo-22-O-angeloilo-A1-barygenolu

Są to te same saponiny, które zidentyfikowano w korzeniu E. planum.

Ryc. 4 Struktury chemiczne saponin z korzeni E. planum i E. maritimum [Kowalczyk i wsp. 2013]

Badania saponin w gatunku E. campestre prowadzili Kartal i wsp. w latach 2005-2006. Autorzy wykazali obecność siedmiu saponin triterpenowych w korzeniach:

3-O-β-D-glukopiranozylo-(12)-[α-L-ramnopiranozylo-(14)]-β-D-glukuronopiranozyd-22-O-angeloilo-R1-barygenolu 3-O-β-D-glukopiranozylo-(12)-[α-L-ramnopiranozylo-(14)]-β-D-glukuronopiranozyd-22-β,β-dimetyloakryloilo-A1-barygenolu 3-O-α-l-ramnopiranozylo-(12)-β-d-glukuronopiranozylo-22-O-β,β-dimetylakryloilo-A1-barygenolu 3-O-α-l-ramnopiranozylo-(12)-β-d-glukuronopiranozylo-22-O-angeloilo-R1-barygenolu 3-O-α-l-ramnopiranozylo-(12)-β-d-glukuronopiranozylo-21-O-acetylo-22-O-angeloilo-R1-barygenolu 3-O-α-l-ramnopiranozylo-(12)-β-d-glukuronopiranozylo-21-O-acetylo-22-O-β,β-dimetylacryloilo-R1-barygenolu 3-O-α-l-ramnopiranozylo-(12)-β-d-glukuronopiranozylo-22-O-angeloilo-28-O-acetylo-R1-barygenolu

35 Część cukrowa tych saponin zbudowana jest z dwóch cząsteczek glukozy oraz cząsteczki ramnozy, natomiast sapogeniny to odpowiednio R1-barygenol oraz A1-barygenol [Ryc. 5] [Kartal i wsp. 2005; Kartal i wsp. 2006].

Ryc. 5 Struktury chemiczne saponin triterpenowych E. campestre [Kartal i wsp. 2005]

Porównanie saponin triterpenowych trzech gatunków Eryngium

Kowalczyk i współautorzy [2013] przeanalizowali i porównali saponiny triterpenowe występujące w trzech krajowych gatunkach z rodzaju Eryngium. Wykonane profile wskazywały na duże zróżnicowanie, zarówno jakościowe jak i ilościowe, w składzie saponin pomiędzy badanymi gatunkami [Ryc. 6].

36 Ryc. 6 Chromatogramy LC-MS metanolowych frakcji z korzeni A E. campestre B E. maritimum C E. planum

[Kowalczyk i wsp. 2013]

W metanolowym wyciągu z korzenia E. campestre zidentyfikowano pochodne barygenolu, opisane wcześniej przez zespół Kartala [2005; 2006]. Jednakże na chromatogramie LC-MS zauważono piki wskazujące na obecność nieznanych jeszcze saponin w korzeniu mikołajka polnego. Saponiny wykryte w E. campestre są nieobecne w ekstraktach z korzeni E. maritimum i E. planum. Chociaż zidentyfikowane i wyizolowane aglikony saponin z E. planum i E. maritimum są podobne lub takie same jak te odnotowane dla E. campestre (acylowane pochodne R1-i A1-barygenolu), ich części cukrowe zawierają D-glukozę zamiast L-ramnozy jako końcowe węglowodany. Saponin zawierających L-ramnozę nie wykryto w ekstraktach z dwóch innych badanych gatunków. Wyniki badań pojedynczych związków z ekstraktów E. maritimum wykazały, że zawiera on te same związki, co E. planum. Oprócz różnic w budowie saponin pomiędzy trzema gatunkami mikołajków, organy z roślin rosnących w ich naturalnym środowisku, zawierały zróżnicowane ilości saponin. Różnice ilościowe w dużym stopniu zależały także od gatunku. Organy E. maritimum zawierały względnie małą ilość saponin [Kowalczyk i wsp. 2013].

37 2.1.3. Właściwości biologiczne i farmakologiczne saponin triterpenowych

Saponiny triterpenowe ze względu na dużą różnorodność budowy wykazują szerokie spektrum działania biologicznego i farmakologicznego. Poniżej przedstawiono przykładową aktywność saponin triterpenowych, najczęściej o aglikonie typu oleananu.

· Aktywność hemolityczna

Triterpenowe monodesmozydy wykazują wysoką zdolność do hemolizowania erytrocytów, procesu, w którym zniszczenie błon jest nieodwracalne. Największą aktywność hemolityczną wykazują saponiny triterpenowe o aglikonie typu kwasu oleanolowego lub hederageniny [Sparg i wsp. 2004; Gauthier i wsp. 2009; Hänsel, Sticher 2010; Parus 2013a].

· Aktywność przeciwzapalna

Wiele saponin wyizolowanych z surowców roślinnych wykazuje właściwości przeciwzapalne. Uważa się, że ich aktywność przeciwzapalna zachodzi poprzez stymulację wydzielania kortykotropiny, co powoduje wzrost wydzielania kortykosteroidów lub bezpośrednią interakcję z błoną komórkową, zablokowanie zależnego od kinazy C szlaku sygnalizującego prowadzącego do aktywacji czynnika transkrypcyjnego NF-_KB [Sparg i wsp. 2004]. Spośród sześciu saponin z krzyżownicy

Polygala japonica tylko wybrane saponiny hamują reakcję zapalną, co wykazano

w teście obrzęku łapy myszy wywołanego karageniną. Postuluje się, że występowanie silnych właściwości przeciwzapalnych tych związków warunkuje obecność grup –OH przy C23 i COOH przy C17 w szkielecie aglikonu [Wang i wsp. 2006]. Escyna 1a i 1b, izoescyna 1a i 1b z nasion Aesculus chinensis Bunge wykazują aktywność przeciwzapalną w badaniu reakcji zapalnych w obrębie uszu myszy drażnionych benzenem dimetylu [Wei i wsp. 2004]. Działanie przeciwzapalne wyciągu z nasion kasztanowca (Aesculus hippocastanum L.) związane jest z działaniem przeciw-obrzękowym, za który odpowiada jego główny składnik – escyna, będąca mieszaniną saponin triterpenowych. Przeciwobrzękowe działanie escyny wykazano w licznych modelach doświadczalnych. Escyna przeciwdziała wystąpieniu obrzęku łapy szczura indukowanego przez albuminę, owoalbuminę, dekstran, karageninę, bradykininę oraz waciki wszczepiane podskórnie [Piechal i wsp. 2005].

38

· Aktywność przeciwwirusowa

Saponina z korzeni rozwaru wielkokwiatowego - Platycodon grandiflorum (Jacq) A.DC. wykazuje słabe właściwości przeciwwirusowe w stosunku do wirusa syncytium nabłonka oddechowego (RSV) [He i wsp. 2005]. Wspomniane już wcześniej saponiny wyizolowane kasztanowca chińskiego (escyna 1a i 1b) wpływają hamująco na aktywność proteazy wirusa niedoboru odporności (HIV-1) [Yang i wsp. 1999]. Mieszanina sześciu saponin wyizolowanych z Maesa lanceolata Forssk. inaktywowała wirus opryszczki pospolitej w 99,9%, gdy czas inkubacji wynosił 30 min a stężenie saponin 250 µg ml-1

[Sindambiwe i wsp. 1998].

· Aktywność przeciwgrzybicza

Udokumentowano działanie hamujące saponin triterpenowych na wzrost wybranych gatunków grzybów należących do różnych grup: drożdżaków, grzybów drożdżakopodobnych, kropidlaków. Saponina wyizolowana z liści endemicznej winorośli Buddleja madagascariensis Lam. wykazuje aktywność przeciwko ośmiu gatunkom drożdżaków: Candida albicans, C. kefyr, C. glabrata, C. krusei, C. tropicalis,

C. parapsilosis, C. zeylanoides, Cryptococcus neoformans i jednemu gatunkowi grzyba

drożdżakopodobnego Trichosporon asahii [Emam i wsp. 1996]. Trzy saponiny otrzymane z nasion łubinu wąskolistnego (Lupinus angustifolius L.) wykazują umiarkowaną aktywność przeciw drożdżakowi C. albicans [Woldemichael, Wink 2002]. Saponina wyizolowana z korzeni migdałecznika Terminalia arjuna (Roxb.) Wight & Arn., rośliny wykorzystywanej przez ajurwedyjskich lekarzy, hamuje wzrost

takich grzybów jak Aspergillus niger i C. albicans [Chouksey, Srivastava 2001]. Mieszanina saponin wyizolowanych z Maesa lanceolata Forssk. znacznie wpływa na zahamowanie wzrostu Epidermophyton floccosum, Microides interdigitalis oraz

Trichophyton rubrum [Sindambiwe i wsp. 1998]. W innych badaniach hederagenina

oraz frakcja saponinowa z Medicago arabica (L.) Huds. wpływały hamująco na rozwój jednokomórkowych drożdży Saccharomyces cerevisae [Avato i wsp. 2006].

· Aktywność przeciwbakteryjna

Znane są właściwości saponin triterpenowych przeciwko bakteriom, zwłaszcza Gram-dodatnim. Saponina wyizolowana z korzeni T. arjuna hamuje wzrost laseczek bakterii

Bacillus oryzae [Chouksey, Srivastava 2001]. Natomiast hederagenina wyizolowana

z Medicago sp. wpływała w znacznym stopniu na inhibicję rozwoju laseczki siennej (B. subtilis) oraz w mniejszym stopniu hamowała wzrost B. cereus i Staphylococcus

39

aureus. Większą aktywność hamującą niż hederagenina względem bakterii gronkowca

złocistego, wykazywał ekstrakt z części nadziemnych M. arabica, bogaty w zestaw różnych saponin [Avato i wsp. 2006].

· Aktywność przeciwpasożytnicza

Leiszmanioza trzewna, jedna z najgroźniejszych odmian choroby, wywołana jest przez grupę wiciowców, do których należy także Leishmania infantum. Dwie saponiny triterpenowe wyizolowane z liści Maesa balansae Mez. wykazują działanie przeciw

L. infantum. Saponiny te są około 300-razy bardziej efektywne niż standardowo

wykorzystywany lek Pentosam [Germonprez i wsp. 2005]. Saponina z B. madascariensis wykazuje słabą aktywność przeciwko L. infantum [Emam i wsp. 1996].

· Aktywność antykoncepcyjna

Dwie saponiny triterpenowe wyizolowane z owoców Vaccaria segetalis (Neck.) Garcke ex Asch hamują komórki lutealne w zakresie od 60 do 100%, w zależności od rodzaju saponiny [Sang i wsp. 2002].

· Aktywność neuroprotekcyjna

Prowadzone są badania wskazujące na działanie neuroprotekcyjne saponin, zwłaszcza w kontekście leczenia choroby Alzheimera. Saponiny triterpenowe z korzenia

Platycodium wykazują działanie ochronne na mysie komórki korowe podlegające

stresowi wywołanemu poprzez wysokie stężenie glutaminianu [Son i wsp. 2007].

· Aktywność przeciwrobacza

Toksyczny wpływ saponin na organizmy zmiennocieplne badano w kontekście zwalczania chorób wywoływanych przywrami z rodzaju Schistosoma. Ze względu na fakt, iż ślimaki są żywicielami pośrednimi w cyklu życiowym przywr, kontrolowano ich populacje na obszarach objętych zakażeniami przywrami. Wysoką skuteczność przeciw gatunkowi Biomphalaria glabrata wykazują saponiny z Maesa lanceolata Forssk. [Sindambiwe i wsp., 1998; Apers i wsp., 2001].

· Aktywność cytotoksyczna, proapoptotyczna, przeciwnowotworowa

Wiele prac wskazuje na aktywność cytotoksyczną i proapoptotyczną saponin triterpenowych. Mechanizm działania cytotoksycznego saponin triterpenowych jest bardzo różny i zależny od charakteru związku. Silna zależność pomiędzy

40 właściwościami cytotoksycznymi a budową saponin wynika z faktu, że obecność lub brak podstawników w aglikonie saponiny oraz liczba, rodzaj i układ łańcuchów cukrowych, determinują ich hydrofilowość, zdolność wiązania z błoną komórki docelowej lub zdolność przenikania do wnętrza komórki. Sapogenina escyny z kasztanowca (A. hippocastanum L.) działa cytotoksycznie na rakowe komórki nabłonka nosowo-gardłowego, podczas gdy sama saponina takiego działania nie wykazuje [Sędek, Michalik 2005]. Natomiast saponiny triterpenowe typu oleananu wyodrębnione z Akebia quinata (Houtt.) Decne. posiadające podstawniki di- i trisacharydowe przy węglu C3 posiadają zróżnicowaną aktywność cytotoksyczną w stosunku do różnych nowotworowych linii komórkowych (A-549, OV-3, SK-MEL-2, XF498, HCT 15). Saponiny posiadały najwyższą cytotoksyczność, gdy przy węglu C3 występowała reszta cukrowa w konfiguracji β lub konfiguracji α, jak α-L-ramnopyranozylo(1→2)-α-L-arabinopyranoza. Obecność ksylozy w reszcie cukrowej znacznie obniża aktywność cytotoksyczną saponin [Jung i wsp. 2004]. Saponiny wyizolowane z owoców Acacia concinna DC posiadają aktywność cytotoksyczną w stosunku do ludzkich komórek włókniaka HT-1080. Postuluje się, że w aktywności cytotoksycznej, znaczącą rolę odgrywa obecność grupy estrowej przy węglu C21 aglikonu [Tezuka i wsp. 2000]. Z kolei saponiny z innego gatunku Acacia

tenuifolia (L.) Wild. przejawiają wysoką cytotoksyczność przeciwko ssaczym

komórkom nowotworu płuc M-109 [Seo i wsp. 2002]. Główna saponina – β-escyna z A. hippocastanum L. wpływa cytotoksycznie na ludzkie komórki rakowe jelita grubego HT-29 [Patlolla i wsp. 2006]. Trzy saponiny wyizolowane z Albizia

grandibracteata Taub. wykazują aktywność przeciw linii komórek nowotworu jamy

nosowo-gardłowej oraz gruczolakoraka piersi [Krief i wsp. 2005]. Przebadano 21 saponin izolowanych z Ardisia japonica (Thund.) Bl. w kierunku działania cytotoksycznego – cztery z nich wykazują znaczną aktywność przeciwko liniom komórek nowotworowych HL-60, KATO-III i A549 [Chang i wsp. 2007].

41 2.1.4. Zastosowanie saponin w lecznictwie

Surowce saponinowe z kilku gatunków roślin stosowane są w przemyśle farmaceutycznym do produkcji leków. Preparaty zawierające ginsenozydy z korzenia żeń-szenia (Panax ginseng C.A. Meyer, Araliaceae) stosowane są w terapii stanów osłabienia psychicznego i fizycznego, zwłaszcza u osób starszych i rekonwalescentów. Surowiec jest składnikiem mieszanek ziołowych np. herbata Ginsamix (Herbapol) czy kapsułek Żeń-Szeń (Olimp Labs.). Standaryzowany wyciąg wchodzi w skład tabletek m.in. Doppelherz Active Ginseng (Queisser Pharma), Geriavit Pharmaton (Boehringer Ingelheim) oraz płynów m.in. Ginseng Vital Tonicum (Roche Consumer Health). Z kolei prymulasaponiny z korzenia pierwiosnki (Primula sp.,), ekstrakt zawierający gipsozyd A z korzenia łyszcza wiechowatego (Gypsophyla paniculata L.) czy ekstrakt bogaty w saponazyd A z korzenia mydlnicy lekarskiej (Saponaria officinalis L.) zawarte w wielu preparatach (sól amonowa saponiny pierwiosnka – Tussipect / Herbapol, wyciąg z korzenia mydlnicy – Pectosol / Herbapol) działają wykrztuśnie, dzięki czemu mogą być stosowane w leczeniu przewlekłych nieżytów górnych dróg oddechowych. Sól wapniowo-potasowa glicyryzyny z korzenia lukrecji gładkiej (Glycyrrhiza gabra L.) używana jest w terapii choroby wrzodowej żołądka i innych stanów zapalnych układu pokarmowego. Sól amonowa kwasu glicyryzynowego wchodzi w skład pastylek Bronchicum (A. Nattermann & Cie.), stosowanych w schorzeniach górnych dróg oddechowych oraz drażetek Udenol / Herbapol i Ulventrol / Herbapol, stosowanych w chorobie wrzodowej dwunastnicy i żołądka [Matławaska 2006].

42 2.2. Kwasy fenolowe

Kwasy fenolowe to grupa związków szeroko rozpowszechniona w świecie roślin. Wzrost zainteresowania fenolokwasami, związany jest z ich szeroką aktywnością biologiczną oraz potencjalnymi możliwościami wykorzystania ich jako środków farmaceutycznych, chemicznych, kosmetycznych czy dodatków do żywności. W świecie rozpowszechnione są pochodne kwasu benzoesowego i cynamonowego. Wśród roślin kwiatowych i porostów występują depsydy, których przykładami są kwas rozmarynowy i chlorogenowy. Kwasy fenolowe wykazują silne właściwości przeciw-utleniające, które opierają się na różnym mechanizmie działania. Wykazują charakter związków o właściwościach redukujących, wiążących wolne rodniki, chelatujących jony metali enzymów katalizujących reakcje utleniania, inhibitorów oksydaz czy stabilizatorów wolnych rodników powstających w reakcjach oksydacyjnych. Substancje przeciwutleniające, w tym kwasy fenolowe, odgrywają znaczną rolę w organizmie człowieka, gdyż aktywność wolnych rodników może prowadzić do takich schorzeń jak choroby neurodegeneracyjne (choroba Parkinsona czy Alzheimera), astma oskrzelowa, cukrzyca oraz miażdżyca [Parus 2013b].