Przeciwbakteryjne działanie galanginy zawartej w propolisie w
Transkrypt
Przeciwbakteryjne działanie galanginy zawartej w propolisie w
&ARM0RZEGL.AUK 0RZECIWBAKTERYJNEDZIAANIEGALANGINYZAWARTEJWPROPOLISIE WSTOSUNKUDOBAKTERII'RAMDODATNICH 4HEANTIBACTERIALACTIVITYOFGALANGININPROPOLIS AGAINST'RAMPOSSITIVEBACTERIA 2OBERT+UBINA!GATA+ABAA$ZIK2OBERT$7OJTYCZKA%WA3ZAFLARSKA3TOJKO +ATEDRAI:AKAD0ATOLOGII7YDZIA&ARMACEUTYCZNYZ/DDZIAEM-EDYCYNY,ABORATORYJNEJ gLSKIEGO5NIWERSYTETU-EDYCZNEGOW+ATOWICACH +ATEDRAI:AKAD-IKROBIOLOGII7YDZIA&ARMACEUTYCZNYZ/DDZIAEM-EDYCYNY,ABORATORYJNEJ gLSKIEGO5NIWERSYTETU-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-ylR®RAlª7-p R¬oyR||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-Ai--p R¬ ¬p-_-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-X®RJ -ªlAlRq_-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]