Chemical and biological activity of: Calea sp. from Panama; Centaurea spp. from Algeria; Hypericum spp. from Crete; Euphorbia spp. from Central Greece
Authors: Γραφάκου Μαρία-Ελένη 
Published: December 2021

Τα φάρμακα φυσικής προέλευσης παίζουν καίριο ρόλο τόσο στην παραδοσιακή όσο και στην σύγχρονη ιατρική, καθώς η φύση παρέχει μια ανεξάντλητη πηγή βιοδραστικών συστατικών, και ο ρόλος των φυσικών προϊόντων στην εύρεση καινούργιων μορίων-οδηγών για την ανακάλυψη αποτελεσματικών φαρμάκων για μία πληθώρα ασθενειών καθημερινώς ενισχύεται. Με βάση σύγχρονα βιβλιογραφικά δεδομένα, η μελέτη είχε ως στόχο την αναζήτηση και τον εντοπισμό σεσκιτερπενικών λακτονών (από τα ενδημικά είδη Centaurea και Calea), φαινολικών παραγώγων και αιθερίων ελαίων (από ενδημικά είδη Hypericum), καθώς και διτερπενίων (από ενδημική Euphorbia), με έμφαση στην αντιφλεγμονώδη και κυτταροτοξική δράση. Αναφορικά με τα τέσσερα υπό εξέταση είδη, αν και διαφέρουν τόσο στην βοτανική κατάταξη, όσο και στο χημικό προφίλ, εμφανίζουν ομοιότητες, που αφορούν στη βιολογική δράση. Το Κενταύριο, το Υπερικό και η Ευφορβία αναφέρονται απο τον Ιπποκράτη (5ος αιώνας π.Χ.) και παρατηρούμε επίσης ότι έχουν καταγραφεί κοινές χρήσεις και για τα τέσσερα γένη στην παραδοσιακή λαϊκή θεραπευτική μέχρι σήμερα, και συγκεκριμένα αναφέρονται ως επουλωτικά, αντιπυρετικά, αντιφλεγμονώδη, διουρητικά, εμμηναγωγά, για γαστρεντερικές διαταραχές. Είναι σημαντικό ότι τα ενδημικά είδη με στενή εξάπλωση αποτελούν δυνητικά σημαντικές πηγές νέων βιοδραστικών δευτερογενών μεταβολιτών, δεδομένου ότι τα αντίστοιχα φυτικά είδη από τα ίδια γένη ευρείας όμως εξάπλωσης εμφανίζουν πληθώρα εθνοφαρμακολογικών αναφορών.Συνολικά 84 δευτερογενείς μεταβολίτες απομονώθηκαν από ενδημικά φυτά που φύονται ανά τον κόσμο, και συγκεκριμένα 26 από την Calea jamaicensis, 12 από την Centaurea papposa, 24 από το Hypericum jovis, και 22 από την Euphorbia deflexa. Η ανίχνευση και απομόνωση μεταβολιτών, που ανήκουν στις κατηγορίες των σεσκιτερπενικών λακτονών, φλορογλουκινών και διτερπενίων ήταν κατευθυνόμενη μέσω 1Η NMR (Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού). Οι πορείες απομόνωσης περιελάμβαναν μία πληθώρα χρωματογραφικών τεχνικών, όπως στήλης με διαφορετικά πληρωτικά υλικά (πχ. silica, diaion, sephadex), παρασκευαστική χρωματογραφία λεπτής στιβάδας, καθώς και υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC) με ανιχνευτές RI και DAD και κατάλληλες στήλες (RP-C18, RP-Biphenyl, NP). Οι χημικές δομές αποδώθηκαν με συνδυασμό από δεδομένα NMR, φασματομετρία μάζης (HRESIMS) και κρυσταλλογραφίας (X-ray). Απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 28 σεσκιτερπενικές λακτόνες, 14 φλορογλουκινόλες, 22 διτερπένια και 20 άλλα συστατικά, μεταξύ αυτών 14 σεσκιτερπενικές λακτόνες, 2 φλορογλουκινόλες, 16 διτερπένια και 3 χρωμένια αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα, που περιγράφονται για πρώτη φορά στη παρούσα εργασία, όπως και τα κρυσταλλογραφικά δεδομένα από δύο διτερπένια. Παράλληλα, περισσότερα από 120 πτητικά συστατικά ταυτοποιήθηκαν με την τεχνική της αεριοχρωματογραφίας συζευγμένης με φασματομετρία μάζης (GC-MS) από φυτά του γένους Hypericum (H. jovis, H. empetrifolium, H. amblyocalyx, H. triquetrifolium και H. perforatum), κυρίως μονοτερπενικοί και σεσκιτερπενικοί υδρογονάνθρακες. Οι απομονωμένες σεσκιτερπενικές λακτόνες αξιολογήθηκαν in vitro σε καρκινικές σειρές, παρουσιάζοντας IC50 ≤ 10 μM, τιμές που κατατάσσουν τα μόρια σε δραστικά και πιθανά αντικαρκινικά φάρμακα με βάση τις οδηγίες από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου (National Cancer Institute). Συγκεκριμένα, ο carbetolide C απέδωσε τιμές IC50 για τις καρκινικές σειρές HeLa, SK-MEL-28 και HePG2 παρόμοιες με αυτές του παρθενολιδίου (2.9, 7.5, 12.6 μΜ και 2.1, 4.9, 10.0 μΜ, αντίστοιχα), που αποτελεί ισχυρή αντικαρκινική σεσκιτερπενική λακτόνη και η οποία χρησιμοποιήθηκε ως πρότυπη ουσία-μάρτυρας (positive control). Είναι σημαντικό πως στο σύνολό τους οι σεσκιτερπενικές λακτόνες δεν παρουσίασαν τοξικότητα στα φυσιολογικά/μη καρκινικά κύτταρα HMEC-1, παρότι οι αντιδράσεις τύπου Michael του λακτονικού δακτυλίου συνήθως περιλαμβάνουν και φαινόμενα μη ειδικής τοξικότητας. Στην κυτταρρική σειρά HMEC-1, οι σεσκιτερπενικές λακτόνες οδήγησαν σε δοσοεξαρτώμενη αντιφλεγμονώδη δράση αναστέλλοντας την επαγόμενη μέσω TNF-α έκφραση του μορίου ICAM-1. Ισχυρή αντιφλεγμονώδη δράση παρουσίασαν επίσης και οι φλορογλουκινόλες τόσο στην in vitro βιοδοκιμασία του ICAM-1, όσο και στην ex vivo βιοδοκιμασία COX/LOX. Πολύ λίγες μελέτες περιγράφουν τις αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες αυτών των ουσιών, καταδεικνύοντας την ανάγκη για περαιτέρω διερεύνηση της δυναμικής τους ως αντιφλεγμονώδεις παράγοντες. Όσον αφορά στα διτερπένια από την Euphorbia, αν και άφθονα με εξαιρετικό ενδιαφέρον στην περίπλοκη απόδοση δομών, τα περισσότερα από αυτά δεν παρουσίασαν αξιόλογες βιολογικές δράσεις. Περαιτέρω, αν και είναι γνωστή η επουλωτική δράση του βαλσαμέλαιου (Oleum Hyperici), δεν είχαν μελετηθεί προηγουμένως οι επουλωτικές ιδιότητες των αιθερίων ελαίων από φυτά του γένους Hypericum, παρότι πτητικά συστατικά συνεκχυλίζονται κατά την παρασκευή του βαλσαμέλαιου. Για να καλυφθεί αυτό το κενό, διερευνήθηκαν in vivo πέντε αιθέρια έλαια και έδειξαν σημαντική επουλωτική δράση, ενισχύοντας τη γνώση για τις θεραπευτικές ιδιότητες του γένους Hypericum. Επιπλέον, ο μεταβολισμός των φυσικών προϊόντων είναι πολύ λιγότερο μελετημένος σε σχέση με τα βιοσυνθετικά τους μονοπάτια, οπότε ένας τελικός στόχος της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η διερεύνηση του in vitro μεταβολισμού των σεσκιτερπενικών λακτονών χρησιμοποιώντας μικροσώματα ανθρώπινου ήπατος και οι μεταβολίτες ανιχθεύθηκαν με LC-MS/MS. Οι σεσκιτερπενικές λακτόνες οδήγησαν σε ποικίλους μεταβολίτες λόγω της δομικής τους ποικιλομορφίας, αν και ο εξαιρετικά ενεργός δακτύλιος λακτόνης παρέμεινε η πιο κοινή μεταβολική θέση.Συμπερασματικά, αναφέρθηκε υψηλή κυτταροτοξική, αντιφλεγμονώδης και επουλωτική δράση από φυσικά προϊόντα που προέρχονται από τα φυτά που μελετήθηκαν, i.e. Calea jamaicensis, Centaurea papposa, Hypericum jovis, H. empetrifolium και Euphorbia deflexa. Για αυτά τα είδη, υπήρχαν ελάχιστες αναφορές στη βιβλιογραφία. Στη παρούσα διδακτoρική διατριβή μελετήθηκαν αυτά τα είδη χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνικές και διερευνώντας τις βιολογικές επιδράσεις των συστατικών τους. Η φύση θα συνεχίσει να αποτελεί μια πηγή νέων φαρμάκων στο μέλλον και τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης συμβάλλουν στην ανακάλυψη δραστικών ουσιών βασισμένων στα φυσικά προϊόντα, υποστηρίζοντας περαιτέρω τη στρατηγική χρήση φυσικών προϊόντων ως αφετηρία για τη διερεύνηση νέων δομών ως δυνητικών παραγόντων για ποικίλες ανθρώπινες παθήσεις.