title: Chemische Analyse von amorphen, pharmazeutisch relevanten Ausgangsmaterialien unter besonderer Berücksichtigung von Mumijo, Torf und Assa-foetida
title: Chemical analysis of amorphous, pharmaceutically relevant raw materials with special consideration of Mumijo, peat and Assa-foetida
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Götz, Simon Vincent
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2024
Subjects: Mumijo
HPLC-HRMS-Analyse
DC-Analyse
Chemistry &amp; allied sciences
Chemie
Torf
GC-MS-Analyse
mumijo
pharmacological active compounds
HPLC-HRMS-Analysis
peat
assa-foetida
pharmakologisch wirksame Verbindungen
GC-MS-Analysis
Assa-foetida
TLC-Analysis

description: In der Pharmazie werden amorphe Substanzen wegen ihrer guten Wasserlöslichkeit und Bioverfügbarkeit eingesetzt. Mumijo, Torf und Assa-foetida sind pharmazeutische Ausgangsverbindungen, die von Natur aus in amorpher Form vorliegen und seit Jahrtausenden in der Medizin verwendet werden.

Mumijo ist eine braun-schwarze amorphe Substanz, die in Gesteinen in den Hochgebirgen - vorwiegend in Zentralasien - eingebettet ist und in Kavernen nach der Schneeschmelze aus Ritzen und Spalten austritt. Es besteht aus bis zu 85 % Humus, daneben sind Lipide, Steroide, Kohlenwasserstoffe, Alkaloide, Aminosäuren, Proteine und weitere organische Verbindungen enthalten. Die Entstehung von Mumijo wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Ziel dieser Dissertation ist einerseits die Klärung der konkreten Genese von Mumijo und andererseits die Identifizierung pharmakologisch wirksamer Verbindungen.

Im Rahmen der Untersuchung der vorliegenden Arbeit wurden dünnschichtchromatographische Analysen mit dem wässrigen Extrakt von vier Proben durchgeführt, welche aus der Region Ostpamir stammen. Ziel dieser Analyse war es, einen Überblick über die Polaritäten des Materials zu erhalten. Im Anschluss wurden analytische HPLC-Untersuchungen durchgeführt, mit dem Ziel, ein optimiertes Programm für HPLC-HRMS-Untersuchungen zu erhalten. Diese Untersuchungen ergaben, dass in einer Probe Urolithin A und Urolithin B enthalten waren. Diese 3,4-Dibenzo-α-pyrone sind für ihre antiproliferativen Wirkungen bekannt. In drei anderen Proben konnte mit Alternariol ein Mykotoxin nachgewiesen werden, welches ebenfalls antiproliferative Eigenschaften aufweist. Um einen umfassenderen Überblick über die Genese des Materials zu gewinnen, wurden aus den Proben ein Cylohexan-Extrakt gewonnen, der mittels GC-MS auf seine Inhaltsstoffe untersucht wurde. Neben relativ unselektiven Markern wie langkettigen n-Alkanen &gt;C23 sowie Ölsäure und Palmitinsäure wurden auch spezifischere Verbindungen entdeckt, die Aufschluss über die Genese des Materials geben. Zu diesen Verbindungen zählt cis-Vaccensäure, die in allen Proben enthalten war und als bakterieller Marker insbesondere auf Bakterien des Genus Lactobacillus hinweist. Diese Bakterien kommen in den Mägen von Säugetieren vor und sind an der Verdauung beteiligt. Eine Hypothese zur Genese von Mumijo geht davon aus, dass Mumijo überwiegend aus den Ausscheidungsprodukten von Tieren besteht. Diese Hypothese wird damit bestärkt. Außerdem enthielt eine der Proben p-Kresol, eine Verbindung, die im Urin vorkommt, was die Hypothese weiter stützt. 

Ein weiteres Ziel dieser Dissertation ist der Vergleich von Mumijo und Torf mit der Fragestellung, ob sich beide Materialien hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung so ähnlich sind, dass sie jeweils durch das andere für medizinische Anwendungen substituiert werden können. Torf ist ein organisches Zersetzungsprodukt von Pflanzen und Tieren, das überwiegend in borealen Moorgebieten entsteht, wenn die Produktivität der Biomasse deren Zersetzung übersteigt. In Torf sind n-Alkane, n-Alkohole, n-Aldehyde, gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, Methylketone, Sterole, Hopane, Vitamin E und weitere Verbindungen enthalten. 

In dieser Arbeit wurde eine Torfprobe aus dem Naturschutzgebiet Woeste, Deutschland, mit den gleichen Verfahren (DC, HPLC-HRMS, GC-MS) untersucht wie zuvor die Mumijo-Proben. Mit dem Unterschied, dass der Untersuchung des Torfs eine serielle Soxhlet-Extraktion mit Cyclohexan, Dichlormethan, Ethylacetat und Methanol vorausging und dass eine verkürzte HPLC-HRMS-Methode zum Einsatz kam. Die HPLC-HRMS-Untersuchungen der Dichlormethan-, Ethylacetat- und Methanol-Extrakte wies eine pharmakologisch aktive Triterpensäure, das Hederagenin, nach. Des Weiteren konnten verschiedene Pilzmetabolite, wie beispielsweise Pulvinsäure und Terrein, nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnten die Vitamine K1 und Riboflavin (B2) identifiziert werden. Anhand der GC-MS-Untersuchungen konnten mit Heptacosan-2-on, Pentacosan-2-on und Nonacosan-2-on spezifische Biomarker für Torfmoose der Gattung Sphagnum nachgewiesen werden. Daneben konnten auch γ-Sitosterol und Lup20(29)-en-3-on als typische Biomarker für höhere Pflanzen identifiziert werden. Diese Zusammensetzung ist typisch für ein Übergangsmoor. 

Der Vergleich ergab, dass sowohl Torf als auch Mumijo Palmitin-, Öl- und cis-Vaccensäure enthalten und dass es eine Übereinstimmung in der n-Alkan-Zusammensetzung gibt, die von einer Kettenlänge von C21-C31 reicht. Allerdings sind auch Unterschiede festzustellen. Neben den genannten Biomarkern wurden in der Torfprobe auch n-Alkohole, n-Aldehyde als Abbauprodukte von Fettsäuren und Vitamin E mit seinen Abbauprodukten sowie ein Hopan-Derivat nachgewiesen, die typische Torfbestandteile sind, aber in Mumijo nicht vorkommen.

Trotz der genannten Übereinstimmungen sind die Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung doch so umfangreich, dass die Möglichkeit der gegenseitigen Substitution von Mumijo und Torf nicht abschließend geklärt werden kann.

Die in dieser Dissertation entwickelte GC-Methode zeigt das Potenzial, amorphe Substanzen zu untersuchen und Erkenntnisse über die Genese des betreffenden Materials zu gewinnen. Es konnten mehrere Stoffgruppen parallel mit akkurater Genauigkeit untersucht werden, womit die Erstellung von Profilen gleicher Qualität möglich werden, mit deren Hilfe die Basis einer soliden Vergleichbarkeit unterschiedlichster Proben gewährleistet werden kann. Darauf aufbauend, können in Zukunft amorphe Substanzen wie Mumijo oder Torf mit hoher Qualität untersucht werden.

Als drittes amorphes Material wurde in dieser Arbeit Assa-foetida untersucht, ein Exsudat, das aus den Wurzeln von der im Iran, Afghanistan und in Teilen der ehemaligen UDSSR vorkommenden medizinischen Pflanze Ferula assa-foetida gewonnen wird. Assa-foetida besteht aus Harz (40-64 %), einer wasserlöslichen Fraktion (25 %) und ätherischen Ölen (10-17 %). Die Harz-Fraktion enthält Ferulasäure und seine Ester, Coumarine, Sesquiterpen-Coumarine und andere Terpenoide. 

In der vorliegenden Arbeit wurde die Harz-Fraktion von Assa-foetida mit dem Ziel untersucht, ein Profil der enthaltenen Sesquiterpen-Coumarine und Guaianolide zu erstellen, um daraus Rückschlüsse auf den Ort seiner Herkunft zu erlangen. Analog zur Untersuchung der Torfprobe, wurde eine serielle Soxhlet-Extraktion durchgeführt. Von den erhaltenen Extrakten wurden ausschließlich die Dichlormethan-Extrakte der vier vorliegenden Proben dünnschichtchromatographisch untersucht. Die Untersuchungen zeigten unter UV-Licht bei 366 nm die für Coumarine oder Sesquiterpen-Coumarine charakteristischen Zonen. 

Wie bei der Untersuchung des Torfs schlossen sich optimierte HPLC-HRMS-Untersuchungen an. Die Ergebnisse wurden mit einer im Rahmen dieser Arbeit erstellten Stoffliste, die sich auf Sesquiterpen-Coumarine und Guaianolide fokussiert, verglichen. 

Mit Farnesiferol A konnte in zwei Proben eine Verbindung nachgewiesen werden, die in Ferula assa-foetida vorkommt. Neben dieser Verbindung wurden aber auch Talasin A, Fegvolid, Malaphyllinin, Malaphyll und Diversin nachgewiesen, die in dieser Zusammensetzung nur in Ferula diversivittata, einer Pflanze aus dem usbekisch-afghanischen Grenzgebiet vorkommen. Weitere nachgewiesene Verbindungen sind Cauferidin und Cauferin, die in Ferula conocaula, einer Pflanze aus Usbekistan, vorkommen. Die erhaltenen Ergebnisse weisen darauf hin, dass diese Proben nur teilweise aus Afghanistan und zu einem anderen Teil aus Usbekistan stammt.