Gwajanolidy i syryngina w zielu Rhaponticum pulchrum
Gatunki rodzaju Rhaponticum Adans.
(rodzina Asteraceae, plemię Cardueae,
podplemię Centaureinae), pochodzą z zachodniej
i środkowej Azji, rozprzestrzenione są
w południowej Europie, także w Australii. Ich
systematyka jest nadal dyskutowana. W opisach
botanicznych pojawiają się dwie nazwy synonimowe:
Leuzea DC. i Stemmacantha Cass. Obecnie
przyjmowana jest nazwa Rhaponticum, a takson
Leuzea wydzielany jest tylko dla trzech gatunków:
L. centauroides (L.) J. Holub, L. conifera (L.) DC.
i L. rhapontica (L.) J. Holub. Stemmacantha nie zyskała
sobie oficjalnego miejsca jako nazwa synonimowa
dla Rhaponticum. Jednak najbardziej znany
gatunek omawianej jednostki systematycznej Rhaponticum
carthamoides (Willd.) Iljin. opisywany
jest zarówno pod nazwą rodzajową Leuzea, jak
i Stemmacantha. Różne propozycje nomenklaturowe
wskazują na podobieństwa morfologiczne
wśród gatunków Rhaponticum i trudności z tym
związane w ustaleniu prawidłowego pokrewieństwa
i zasięgu w obrębie tej jednostki taksonomicznej.
Poznanie i porównanie składu chemicznego
roślin może być pomocne w rozwiązaniu tych problemów
botanicznych.
Od kilkudziesięciu lat w Katedrze i Zakładzie Roślin
Leczniczych Akademii Medycznej im. Karola
Marcinkowskiego w Poznaniu (obecnie Katedra i
Zakład Naturalnych Surowców Leczniczych i Kosmetycznych
Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu)
prowadzone są badania nad poszukiwaniem
laktonów seskwiterpenowych, markerów taksonomicznych
w gatunkach rodziny Asteraceae,
w tym również rodzaju Rhaponticum. Wcześniej
przedmiotem analiz fitochemicznych były części
nadziemne Rhaponticum carthamoides, Leuzea
rhapontica subsp. heleniifolia (Gren. & Godron.)
J. Holub i L. rhaponticoides Graells. Wśród obecnie
badanych roślin z rodzaju Rhaponticum jest ziele
R. pulchrum Fisch. et Mey.
Gatunek ten występuje w rejonie Kaukazu, rośnie
na wysokości 900-1.200 m. Charakteryzuje się
pierzastodzielnymi lub pierzastosiecznymi liśćmi
oraz okazałymi (2,5-4 cm średnicy) i licznymi
koszyczkami, które mogą być ozdobą również polskich
ogrodów. Łodygi osiągają długość 50 cm.
Ziele R. pulchrum posiada interesujący skład
chemiczny. Przeważają w nim laktony seskwiterpenowe,
należące do grupy gwajanolidów.
Ich strukturę ustalono we współpracy z prof. dr
hab. Wandą Kisiel z Instytutu Farmakologii, Zakładu
Fitochemii PAN w Krakowie. W surowcu
znaleziono także glukozyd fenylopropanowy, syrynginę.
Fitochemia tego surowca stanowi część
pracy doktorskiej Joanny Nawrot, adiunkta Katedry
i Zakładu Naturalnych Surowców Leczniczych
i Kosmetycznych UMP.
Laktony seskwiterpenowe, poza tym, że są użyteczne
w rozwiązywaniu problemów taksonomicznych,
mają szerokie zastosowanie w lecznictwie.
Przykładami mogą być:
gwajanolidy - matrycyna i chamazulen z koszyczków
rumianku pospolitego Matricariae anthodium,
o działaniu przeciwzapalnym; cynaropikryna
i grossheimina z liści
karczocha zwyczajnego Cynarae
folium, o działaniu pobudzającym
wydzielanie soku żołądkowego
i żółci;
pseudogwajanolidy - helenalina
z koszyczków
arniki górskiej i arniki
łąkowej Arnicae anthodium,
o działaniu przeciwzapalnym;
germakranolidy - partenolid
z ziela złocienia
maruny Chrysanthemi partheni
herba, o działaniu przeciwmigrenowym.
Gwajanolidy
Z oczyszczonego metanolowego ekstraktu z ziela
R. pulchrum wyizolowano i zidentyfikowano
9 gwajanolidów. Związki te można łatwo wykryć
metodą chromatografii cienkowarstwowej (TLC),
stosując płytki powleczone żelem krzemionkowym
i odczynnik anyżowy jako wywoływacz.
Już wcześniej zauważono, że podstawniki w pięcioczłonowym
pierścieniu gwajanolidów, a przede
wszystkim te na czwartym węglu, decydują o ich
barwie na chromatogramach. W ten sposób można
wykryć w gwajanolidzie takie grupy na C-4, jak
epoksydową, egzometylenową, chlorometylową z
hydroksylową, hydroksymetylową i inne. Oczywiście,
ostatecznych informacji o budowie analizowanych
związków dostarczają analizy spektralne,
w tym przede wszystkim analiza protonowego
magnetycznego rezonansu jądrowego (1H NMR). Do otrzymania laktonów seskwiterpenowych zastosowano
kolumnę chromatograficzną, wypełnioną
żelem krzemionkowym. Adsorbent ten, po
wybraniu odpowiedniego układu rozpuszczalników,
rozfrakcjonował ekstrakt na
obecne w nim substancje. Większość
z nich wymagała dalszego
oczyszczania chromatograficznego
(rechromatografii), by uzyskać
pojedyncze związki, bo tylko takie
nadają się do identyfikacji metodami
spektralnymi.
Dominującym związkiem w zielu R. pulchrum okazała się
janeryna
Jej charakterystyczną cechą chemiczną
jest obecność ugrupowania
4,15-epoksydowego. Na widmie
1H NMR pojawiają się charakterystyczne
sygnały, świadczące
o obecności tego ugrupowania: H-15 i H-15’
przy a = 3.32 i 3.11 ppm, ze stałą sprzężenia J15,15’
i J15’,15 = 4,4 Hz. Ponadto sygnał protonu H-3 pojawia
się w niższym polu (a = 3.95 ppm) w porównaniu
z sygnałem H-3 cynaropikryny (opisanej
poniżej) z egzometylenem na C-4. „Wyróżnik”
epoksydowy jest łatwo identyfikowany metodą
TLC. Nadaje on oliwkowo-brązową barwę plamy,
po spryskaniu chromatogramu odczynnikiem
anyżowym. Na kontrolnych chromatogramach
oczyszczonego wyciągu metanolowego z ziela
R. pulchrum pojawiały się plamy związków o tej
samej barwie, co sugerowało ich „pokrewieństwo
chemiczne” z janeryną. Analiza 1H NMR wykazała,
że jednym z nich jest 19-dezoksyjaneryna,
różniąca się od dominującego laktonu seskwiterpenowego
tylko strukturą estru na C-8. Niestety,
nie udało się wyodrębnić wszystkich „janerynopodobnych”
związków. Jedna z otrzymanych substancji
na TLC wydawała się pojedyncza, jednak
widma 1H NMR wykazały, że składa się ona z
trzech gwajanolidów.
Cynaropikryna
to przedstawiciel gwajanolidów charakteryzujących
się grupą egzometylenową przy C-4. Ta
cecha nadaje na chromatogramie barwę różowo-
fioletową a na widmie 1H NMR sygnały H-15
i H-15’ - dublety przy a = ok. 5.50 i 5.37 ppm, z
równocennymi protonami o stałych sprzężenia
J15,15’ = J15’,15 = 1,7 Hz. Jest to związek, który dość
często występuje w gatunkach z podplemienia
Centaureinae. Wspomniano wyżej o jego właściwościach
goryczowych. Ale interesujące są właściwości
cytotoksyczne cynaropikryny, a także
możliwość jej działania ochronnego na komórki
wątroby, za które odpowiedzialny jest prawdopodobnie
ester metakrylowy w pozycji C-8. Warto
nadmienić, że preparat oparty na tym związku jest
na liście leków przeciwnowotworowych, oczekujących
na rejestrację w Kazachstanie. Pochodną cynaropikryny, znalezioną w zielu omawianego
gatunku, jest agueryna B. Sygnały przesunięć
chemicznych przy a = 6.18 ppm i 5.67 ppm
oraz 1.99 ppm wskazują na ester 2-metylopropenowy
na C-8, inny niż w cynaropikrynie.
Bardzo podobny do dwóch wyżej wymienionych
związków jest
repdiolid
- piąty lakton seskwiterpenowy ziela R. pulchrum.
Posiada on dodatkową grupę hydroksylową
na C-2 i to powoduje, że na chromatogramach
nie barwi się on na kolor różowo-fioletowy,
jak cynaropikryna i agueryna B, ale na
granatowy, a na widmie 1H NMR pojawiają się przesunięte sygnały protonu przy C-2. Grupa
aOH przy tym węglu powoduje obniżenie wartości
przesunięcia chemicznego protonu H-3 na
a = 4.32 ppm. Charakterystyczną cechą chemiczną kolejnych
gwajanolidów jest obecność grup chlorometylowej
i hydroksylowej na C-4. Na widmie protonowym
1H NMR pojawiają się charakterystyczne sygnały
protonów przy C-15: dwa dublety H-15 i H-15’ odpowiednio
a = 4.26 i 3.93 ppm, ze stałą sprzężenia
J15,15’ i J15’,15 = 11,8. I ten wyróżnik strukturalny
jest wykrywalny metodą TLC. Chlorojaneryna na
chromatogramach wybarwia się na kolor zielony,
a różniący się od niej obecnością dodatkowej grupy
hydroksylowej na C-2 cebellina E (repensolid),
na karminowy. Na widmie tego związku sygnały
1H NMR protonu na C-2 przesunięte są w kierunku
niższych pól: a = 3.98 ppm.
Gdy cząsteczka chloru zastąpiona jest grupą hydroksylową,
jak to jest w 15-dezchloro-15-hydroksychlorojanerynie,
sygnały protonów przy C-15
przesuwają się w kierunku niższych pól przesunięć
chemicznych: dublety przy 4.00 i 3.85 ppm,
ze stałą sprzężenia równocennych protonów
J15,15’ = 12,1 Hz.
Natomiast gdy grupa OH na C-15 jest zablokowana
grupą acetylową, jak to jest w cebellinie G,
pojawiają się sygnały H-15 i H-15’: a = 5.07 i 4.17
ppm i charakterystyczny singlet przy 2.16 ppm,
świadczący o grupie acetylowej. W tych dwóch
ostatnich związkach podstawniki na C-4 (grupy
CH2OH i CH2OCOCH3) są odróżniane na chromatogramach
- 15-dezchloro-15-hydroksychlorojaneryna
barwi się na ciemnozielono, a cebellina G
na kolor szary.
Przedstawicielem innej grupy związków naturalnych
jest wyizolowana z ziela R. pulchrum
Syryngina
To ß-glukozyd alkoholu fenylopropanowego, który
otrzymano po raz pierwszy z Syryngia vulgaris.
Gromadzi się on w okolicach ścian
komórkowych roślin jako prekursor ligniny.
Stąd dość powszechnie spotkany jest
w wielu roślinach. Zauważono, że towarzyszy
on gwajanolidom w gatunkach należących
do podplemienia Centaureinae,
co może stanowić pewną wskazówkę chemotaksonomiczną.
Działanie farmakologiczne
syrynginy poznano po ustaleniu
składu chemicznego korzenia eluterokokusa
kolczastego Eleutherococcus senticosus
(Rupr. et Maxim) Maxim. Działanie
wzmacniające tego surowca zależy między
innymi od obecności w nim syrynginy
(nazwa synonimowa - eleuterozyd B).
Porównując laktony seskwiterpenowe z ziela
R. pulchrum i z części nadziemnych innych dotąd
zbadanych gatunków z rodzaju Rhaponticum,
można wysunąć dwa zasadnicze wnioski:
Dominująca w R. pulchrum janeryna wyróżnia go od
innych gatunków z rodzaju Rhaponticum i Leuzea.
Obecność gwajanolidów, z większą ilością grup
hydroksylowych w jego pięcioczłonowym pierścieniu
(repdiolid, repensolid i 15-dezchloro-15-
hydroksychlorojaneryna), może być cechą chemotaksonomiczną
dla rodzaju Rhaponticum.
dr hab. n. farm. Gerard Nowak, prof. UM w Poznaniu
- Katedra i Zakład Naturalnych Surowców Leczniczych
i Kosmetycznych UM w Poznaniu
Dr hab. n. farm. Gerard
Nowak jest profesorem
Uniwersytetu Medycznego
w Poznaniu, od ponad
20 lat kieruje Katedrą Naturalnych
Surowców Leczniczych
i Kosmetycznych.
Prowadzi zajęcia dydaktyczne
na Wydziale Farmaceutycznym
- kierunek
farmacja (Leki pochodzenia
naturalnego) oraz kierunek
kosmetologia (Aromaterapia),
także na Wydziale
Lekarskim, kierunek
dietetyka (Rośliny lecznicze
i paraleki).
|
Piśmiennictwo:
Cis J., Nowak G., Kisiel W. Antifeedant
properties and chemotaxonomic
implications of sesquiterpene
lactones and syryngin from
Rhaponticum pulchrum. Biochem.
System. and Ecology 34/2006,
862; Nowak G., Drożdż B., Holub
M. Sesquiterpene lactones of the
Cardueae, subtribe Centaureinae.
In D. J. N. Hind & H. J. Bentje (eds).
Compositae: Systematics. Procidings
of the International Compositae
Conference, Kew, 1994.
vol 1, pp. 219-27. Royal Botanic
Gardens, Kew; Nowak G. Chromatography
of Twentysix Sesquiterpene
Lactones from Centaurea
bella. Chromatographia 35/1993,
325; Cis J., Nowak G., Horoszkiewicz-
Hassan M., Kisiel W. Syryngin
in Some Species of the Subtribe
Centaureinae of the Asteraceae.
Acta Soc. Bot. Poloniae. 72/2002,
105. ESCOP Monographs. European
Scientific Cooperative On
Phytotherapy. 2nd edition. Supplement.
Eleutherococci radix.
110-120. Thieme. Stuttgart, New
York 2009.
|