Przeciwbakteryjne działanie galanginy zawartej w propolisie w

&ARM0RZEGL.AUK†
0RZECIWBAKTERYJNEDZIAŒANIEGALANGINYZAWARTEJWPROPOLISIE
WSTOSUNKUDOBAKTERII'RAM†DODATNICH
4HEANTIBACTERIALACTIVITYOFGALANGININPROPOLIS
AGAINST'RAM†POSSITIVEBACTERIA
2OBERT+UBINA!GATA+ABAŒA†$ZIK2OBERT$7OJTYCZKA%WA3ZAFLARSKA†3TOJKO
+ATEDRAI:AKŒAD0ATOLOGII7YDZIAŒ&ARMACEUTYCZNYZ/DDZIAŒEM-EDYCYNY,ABORATORYJNEJ
gL’SKIEGO5NIWERSYTETU-EDYCZNEGOW+ATOWICACH
+ATEDRAI:AKŒAD-IKROBIOLOGII7YDZIAŒ&ARMACEUTYCZNYZ/DDZIAŒEM-EDYCYNY,ABORATORYJNEJ
gL’SKIEGO5NIWERSYTETU-EDYCZNEGOW+ATOWICACH
Streszczenie
Jedną z podstawowych i zarazem najlepiej poznanych
funkcji propolisu jest jego działanie przeciwbakteryjne. Wrażliwość na propolis wykazują zarówno bakterie
Gram-dodatnie jak i Gram-ujemne. Jego przeciwbakteryjne właściwości są możliwe na skutek występowania wielu
substancji chemicznych takich jak: flawonoidy, trójterpeny oraz estry kwasów fenolowych.
Flawonoidy to związki organiczne bardzo rozpowszechnione w przyrodzie pochodzenia głównie roślinnego
o charakterze barwników. Najczęściej mają kolor żółty.
Związki te mogą występować samodzielnie, jako aglikony lub w połączeniu z cukrami, jako tak zwane glikozydy
flawonoidowe. Ogólna zawartość flawonoidów w czystym
propolisie stanowi około 4,4 % -10,8%.
Jednym z flawonoidów zasługujących na szczególną uwagę jest galangina. Jest ona związkiem pochodzenia naturalnego należącym do jednej z grup flawonoidów zwanej
flawonolami. Liczne doniesienia literaturowe sugerują, że
galangina zawarta w kicie pszczelim działa bakteriostatycznie zarówno na szczepy Staphylococcus aureus wrażliwe na działanie antybiotyków, jak również wykazuje
działanie na szczepy MRSA oporne na działanie metycyliny (ang. methicillin-resistant S. aureus – MRSA).
Summary
One of the most basic and simultaneously the most meticulously examined function of propolis (bee glue) is its
antibacterial activity. Both Gram-positive and Gram-negative bacteria demonstrate susceptibility to propolis. Its
antibacterial properties exist as a result of occurence of a
number of chemical substances such as flavonoids, triterpens and acid phenolic esters.
Flavonoids are chiefly plant-derived organic compounds
of stain character that prevail in nature. In most cases they
are yellow in colour. These compounds may occur independently as aglycones or in connection with saccharides
as so-called flavonoid glycosides. Total content of flavonoids in pure propolis constitutes ca. 4,4% - 10,8%.
One of the flavonoids that is worth closer examination is
galangin. It is a natural compaund belonging to flavonols
that are a class of flavonoids. Numerous studies suggest
that galangin contained in bee glue exerts a bacteriostatic
effect not only on Staphylococcus aureus bacterial strains that are susceptible to antibiotic actions but also on
MRSA (methicillin-resistant S. aureus) bacterial strains
that are methicillin-resistant.
Key words: propolis, galangin, antibacterial activity
Słowa kluczowe: propolis, galangina, działanie przeciwbakteryjne
Rozwój nauk analitycznych oraz farmakognozji przyczynił się do ponownego wzrostu zainteresowania produktami pochodzenia naturalnego. Substancje biogenne zawarte
w surowcach roślinnych oraz zwierzęcych od wieków wykorzystywane są w medycynie. Jednym z produktów wytwarzanych przez pszczoły jest propolis (kit pszczeli). Jego
barwa i skład zależy nie tylko od gatunku drzew, z których
zbierana jest żywica, ale także od rasy pszczół, okresu zbioru oraz od miejsca oblotu pszczół. Do niedawna sądzono, że
skład jakościowy propolisu zależy od miejsca pochodzenia.
Obecnie jednak wiadomo, że rejon świata, z którego pszczo-
ły pozyskują pyłek wpływa jedynie na ilościową zawartość
substancji biologicznie czynnych.
Barwa propolisu może być zróżnicowana od brązowoczerwonej poprzez brązową i żółtą aż po zielonkawą. Surowiec kitu pszczelego przynoszony jest do ula w postaci
kropel żywicy umieszczonej w koszyczkach odnóży pszczół
lotnych, a następnie przeżuwany przez pszczoły stacjonarne,
które modyfikują jego skład wydzieliną gruczołów ślinowych
i woskowych zwiększając w ten sposób jego aktywność farmakologiczną. Do drzew europejskich, które stanowią źródło
propolisu zalicza się topolę (Populus sp.), wierzbę (Salix sp.),
COPYRIGHT‚'RUPADR!2+WIECIÊSKIEGO)33.†
wiąz (Ulmus sp.), jesion (Fraxinus sp.), dąb (Quercus sp.)
oraz kasztanowca zwyczajnego (Aesculus hippocastanum).
Propolis ze względu na swoje właściwości wykorzystywany jest przez pszczoły do wyścielania wnętrza ula oraz
uszczelniania jego struktur. Stanowi on swoistą barierę
chroniącą wnętrze ula przed wszelkiego rodzaju drobnoustrojami. Pozwala to przede wszystkim ochraniać złożone
jaja oraz stwarzać odpowiedni mikroklimat potrzebny do
prawidłowego rozwoju czerwiu.
Propolis zawiera wiele biologicznie czynnych substancji chemicznych, wśród których należy wymienić: aglikony flawonoidów, kwasy aromatyczne (wśród nich związki
fenolowe), estry aromatyczne, kwasy alifatyczne, alkohole,
ketony, węglowodory, terpeny, substancje lipidowo-woskowe, enzymy, cukry, aminokwasy, witaminy, białka, olejki
eteryczne oraz mikro i makroelementy [1].
®l-t-ylRŸ‚–®RAlª7-p R–¬oyRŸ‚–|‚|ql˜¥
Jedną z podstawowych i zarazem najlepiej poznanych funkcji propolisu jest działanie przeciwbakteryjne. Wrażliwość na
działanie propolisu wykazują zarówno bakterie Gram-dodatnie
jak i Gram-ujemne. Wśród ziarniaków Gram-dodatnich wrażliwych na działanie kitu pszczelego należy wymienić: gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus) oraz paciorkowce takie
jak: Streptococcus pneumoniae oraz Streptococcus pyogenes.
Wśród pałeczek Gram-ujemnych wrażliwych na działanie tego
apifarmakoterapeutyku wymienia się takie drobnoustroje jak:
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aureginosa, poza tym wrażliwość wykazują także prątki gruźlicy
Mycobacterium tuberculosis, oraz chorobotwórcze dla człowieka grzyby drożdżoidalne z rodzaju Candida (np. Candida
albicans). Istniejące doniesienia wskazują jednak, iż propolis
posiada silne właściwości przeciwbakteryjne w stosunku do
bakterii Gram-dodatnich, jednak znacznie słabsze w stosunku
do bakterii Gram-ujemnych [2].
Przeciwbakteryjne działanie propolisu jest możliwe
na skutek występowania w nim takich substancji jak: flawonoidy, trójterpeny oraz estry kwasów fenolowych [3].
W propolisie zidentyfikowano już ponad 50 różnych flawonoidów zaliczanych do wszystkich pięciu grup chemicznych.
Najczęściej występującymi flawonoidami w propolisie są:
chryzyna, tektochryzyna, pinostrobina, apigenina i chalkon
pinostrobinowy, rzadziej występują: galangina, kemferol,
genkwanina oraz pinobanksyna. Wśród estrów kwasów fenolowych szczególne właściwości przeciwbakteryjne wykazują estry etylowe kwasu cynamonowego i kawowego oraz
esty fenylometylowe kwasu benzoesowego [4].
a}qy-ŸAi-–-p R–¬˜ ¬p-Ÿ_-ª|y|lJ}ª
Flawonoidy to związki organiczne bardzo rozpowszechnione w przyrodzie pochodzenia głównie roślinnego o charakterze barwników. Najczęściej mają kolor żółty. Obecność między aromatycznymi atomami węgla układu heterocyklicznego
γ-pironu pozwala zaliczyć te związki do pochodnych benzoγ-pironu, czyli chromonu. Związki te mogą występować samodzielnie, jako aglikony lub w połączeniu z cukrami, jako
tak zwane glikozydy flawonoidowe [5].
Ze względu na budowę chemiczna wyróżnia się podklasy
w klasie flawonoidów, takie jak: flawony, flawany, katechiny, flawanony, flawonole, flawanonole, chalkony oraz izoflawony. Z grupy flawonów najczęściej w propolisie można
zidentyfikować: chryzynę, tektochryzynę oraz akacetynę.
Spośród flawonoli wymienić należy: galanginę i kemferol.
Grupa flawonów znajdujących się w kicie pszczelim stanowią przede wszystkim: pinostrobina oraz pinocembryna.
W grupie flawonowów najlepiej poznana oraz najczęściej
występująca jest pinobanksyna. Z grupy chalkonów poznano dotychczas chalkon pinostrobinowy i pinocembrynowy.
Ogólna zawartość flawonoidów w czystym propolisie stanowi około 4,4 % -10,8% [6].
Flawonoidy ze względu na swoją różnorodność wykazują działanie m.in.:
- antyoksydacyjne hamując aktywność lipooksygenaz
i cyklooksygenaz i chelatując jony metali, co prowadzi
do spadku wytwarzania reaktywnych form tlenu.
- przeciwzapalne hamując kaskadę przemian kwasu arachidonowego
- uszczelniające naczynia krwionośne hamując aktywność
enzymów proteolitycznych
- rozkurczowe (spazmolitycznie)
- moczopędne poprzez drażnienie kanalików nerkowych
i utrudnianie resorpcji zwrotnej w nerkach.
- przeciwnowotworowe
- immunomodulujące
- przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe oraz przeciwpasożytnicze [7,8,9].
W przypadku działania przeciwdrobnoustrojowego poszukuje się mechanizmu molekularnego umożliwiającego
flawonoidom zabijanie lub osłabianie bakterii. Wiadomo już,
iż każda grupa, a nawet poszczególne flawonoidy oddziałują
w odmienny sposób z komórkami bakteryjnymi. Udowodniono na przykład, że kwercetyna posiada zdolność bakteriobójczą
dzięki hamowaniu gyrazy DNA bakterii. Obecnie w farmakologii klinicznej wykorzystuje się podobnego typu leki stosowane
w zakażeniach bakteryjnych - fluorochinolony. Miejscem docelowym działania tych leków są dwa enzymy bakteryjne: gyraza
DNA i topoizomeraza IV. Chemioterapeutyki te uniemożliwiają łączenie nici DNA, co powoduje zahamowanie biosyntezy
białka. Kwercetyna hamując działanie gyrazy DNA wykazuje
podobne działanie do fluorochinolonów [10,11,12].
Odmienny wpływ na komórki bakteryjne wykazuje np.
sophoraflawon G. Flawonoid ten hamuje wzrost drobnoustrojów poprzez zaburzenie funkcji błony komórkowej.
Kolejnym przykładem może być likochalkon A, mający
działanie bakteriobójcze na skutek integracji w przemiany
energetyczne drobnoustrojów.
Istnieje jeszcze duża grupa flawonoidów, których mechanizm działania przeciwbakteryjnego nie jest jeszcze poznane. Wśród tych związków znajduje się między innymi
jeden przedstawiciel flawonoli – galangina [10,13].
-q-yaly-ŸXŸ‚–®RJ˜ -ªlAlRqŸ_-ª|y|ql
Jednym z flawonoidów zasługujących na szczególną
uwagę jest galangina. Jej międzynarodowa nazwa chemiczna to 3,5,7-trihydroksyflawon (Ryc. 1).
Jest ona związkiem pochodzenia naturalnego należącym
do jednej z grup flawonoidów zwanej flawonolami. Jest to
&ARM0RZEGL.AUK
substancja odpowiedzialna za blokowanie iNOS
mRNA podczas rozwoju
stanu zapalnego, hamowanie replikacji wirusów oraz
hamowanie rozwoju drobnoustrojów. Coraz częstsze
Ryc. 1 Wzór chemiczny
problemy z lekoopornością
3,5,7-trihydroksyflawonu
bakterii spowodowały poszukiwanie nowych substancji pomocnych w leczeniu zakażeń bakteryjnych. Od
kilkuset lat w Korei w przypadku przewlekłych zakażeń
drobnoustrojami używa się wyciągu z orientalnego zioła
Alpinia officinarum. Poznanie składu chemicznego tego wyciągu pozwoliło odkryć przeciedrobnoustrojowe właściwości galanginy. Flawonoid ten został także zidentyfikowany
m.in. propolisie [14,15].
Liczne doniesienia literaturowe sugerują, że galangina zawarta w kicie pszczelim działa bakteriostatycznie zarówno na
szczepy Staphylococcus aureus wrażliwe na działanie antybiotyków, jak również wykazuje działanie na szczepy MRSA oporne na działanie metycyliny (ang. methicillin-resistant S. aureus
– MRSA) [16]. Badania przeprowadzone przez naukowców
z zespołu Lee YS wykazały, iż stosowanie mieszaniny galanginy z dodatkiem gentamycyny znacznie obniżało minimalne
stężenie hamujące antybiotyku (MIC) w stosunku do szczepów
metycylinoopornych Staphylococcus aureus (MRSA)[17].
W swoich najnowszych opublikowanych wynikach badań Cushnie i wsp. [18,19] wykazali, że galangina może powodować aglutynację komórek bakteryjnych, co sugeruje,
że miejscem docelowym działania tego flawonoidu jest błona cytoplazmatyczna. Mogłoby to oznaczać, iż galangina nie
wykazuje właściwości bakteriostatycznych czy bakteriobójczych, lecz powoduje tylko zlepianie się bakterii. Jednakże
dokładny mechanizm molekularny nie został jeszcze poznany. Prowadzone badania powinny jednak wkrótce odpowiedzieć na pytanie o właściwości biologiczne galanginy.
Wykorzystanie naturalnych surowców farmakopealnych otrzymanych na drodze procesów biogennych stało się
genezą powstania receptur wielu leków, bez których trudno sobie wyobrazić aktualną farmakoterapię. Do grupy tej
między innymi zaliczyć należy: glikozydy nasercowe, leki
hepatoprotekcyjne, czy starą, dobrą, odkrytą przez Flaminga
a zmodyfikowaną przez następców penicylinę. Wśród
współczesnych konwencjonalnych metod leczenia coraz
większym uznaniem cieszy się jednak apiterapia wykorzystująca lecznicze działanie standaryzowanych czynnych farmakologicznie frakcji otrzymanych z produktów pszczelich.
Artykuł ten przedstawia tylko jedno działanie kitu pszczelego
– bakteriobójcze, jednakże spektrum działania propolisu jest
bardzo duże. Do tej pory w propolisie odnaleziono ponad 250
substancji chemicznych pochodzenia naturalnego, a do pełnego poznania składu tego apifarmakoterapeutyku oraz właściwości biologicznych pozostała jeszcze długa droga.
Piśmiennictwo:
1. Kędzia B. Skład chemiczny i aktywność biologiczna
propolisu pochodzącego z różnych rejonów świata. Post
Fitoter 2006; 1: 23-35.
2. Velazqueza C i wsp. Antibacterial and free-radical scavenging activities of Sonoran propolis. J App Microbiol
2007; 103: 1747-56.
3. Lu LC, Chen YW, Chou CC. Antibacterial activity of
propolis against Staphylococcus aureus. Int J Food Microbiol 2005; 102: 213– 20.
4. Cushnie TP i wsp. Investigation of the antibacterial activity of 3-o-octanoyl-(-)-epicatechin. J Appl Microbiol
2008; 105: 1461-69.
5. Miller E. Rola flawonoidów jako przeciwutleniaczy
w organizmie człowieka. Pol Mer Lek 2008; 24; 556-60.
6. Andryskowski G i wsp. Działanie flawonoidów na hodowlę tkankową prowadzoną w środowisku promieniotwórczego technetu. Wspol Okol 2002; 6: 548-50.
7. Murray TJ, Yang X, Sherr DH. Growth of a human mammary tumor cell line is blocked by galangin, a naturally occurring bioflavonoid, and is accompanied by down-regulation of
cyclins D3, E, and A. Breast Cancer Res 2006; 8: R17.
8. Mishima S i wsp. Antihypertensive effects of brazilian
propolis: Identification of Caffeoylquinic Acids as Constituents Involved in the Hypotension in Spontaneously
Hypertensive Rats. Biol Pharm Bull 2005; 28: 1909-14.
9. Sarić A i wsp. Antioxidant effects of flavonoid from Croatian Cystus incanus L. rich bee pollen. Food Chem Toxicol 2009; 47: 547-54.
10. Salomão K i wsp. Brazilian propolis: correlation between chemical composition and antimicrobial activity. Evid
Based Complement Alternat Med 2008; 5: 317–24.
11. Cushnie TP, Lamb AJ. Antimicrobial activity of flavonoids. Int J Antimicrob Agents 2005; 26: 343-56.
12. Cushnie TP, Lamb AJ. Assessment of the antibacterial activity of galangin against 4-quinolone resistant strains of
Staphylococcus aureus. Phytomedicine 2006; 13: 187-91.
13. Cushnie TP, Hamilton VE, Lamb AJ. Assessment of the
antibacterial activity of selected flavonoids and consideration of discrepancies between previous reports. Microbiol Res 2003; 158: 281-89.
14. Luo H. Study on apoptosis of BEL-7402 cells induced
by galangin. Zhong Yao Cai 2008; 31: 1204-07.
15. Paulíková H, Berczeliová E. The effect of quercetin and
galangin on glutathione reductase. Biomed Pap Med Fac
Univ 2005; 149: 497-500.
16. Ahn MR i wsp. Correlation between antiangiogenic activity and antioxidant activity of various components from
propolis. Mol Nutr Food Res 2009; 53: 643-51.
17. Lee YS i wsp. Synergistic effects of the combination of
galangin with gentamicin against methicillin-resistant
Staphylococcus aureus. J Microbiol 2008; 46: 283-88.
18. Cushnie TP i wsp. Aggregation of Staphylococcus aureus following treatment with the antibacterial flavonol
galangin. J Appl Microbiol 2007; 103: 1562-67.
19. Cushnie TP, Lamb AJ. Detection of galangin-induced cytoplasmic membrane damage in Staphylococcus aureus by measuring potassium loss. J Ethnopharmacol 2005; 101: 243-48.
Adres do korespondencji:
mgr Robert Kubina,
Katedra i Zakład Patologii,
tel. 032 364-13-50
e-mail: [email protected]