Απομόνωση, μελέτη και βιολογική δραστικότητα συστατικών φυσικών προϊόντων

Abstract

The aim of the thesis is to qualitatively and quantitatively assess the phenolic and flavonoid content of extracts of medicinal plants of the Lamiaceae family typically found in the Greek flora. Their antioxidant capacity was correlated to their anticancer activity by in vitro and in silico studies.Specifically, we evaluated the impact of using four different solvent media (water, ethanol, dichloromethane and hexane) to the: total phenolic content, total flavonoid content, antioxidant activity, qualitative and quantitative composition of three aromatic plants: Sweet Basil (Ocimum basilicum), Rosmary (Rosmarinus officinalis Linn.), and Marjorma (Origanum Majorana).Our results showed significant differences among the four different extracting routes with ethanol being the best extracting medium. We also found that antioxidant activity is linearly correlated to the total phenolic and flavonoid content. The strong influence of the solvent medium was also confirmed by experiments with HPLC, ESI-MS and LC-MS. These experiments allowed us to determine the specific composition of each extract and the relative content for each solvent. Using these techniques we were able to suggest the content of isoeugenol in basil extracts for the first time in the literature.The biological activity of the extracts was studied in vitro against a variety of malignant and normal cells lines to assess the possible selective anticancer capacity of the extracts. The results were compared with the analogous stemmed in parallel for the main molecular constituents (eugenol, isoeugenol, linalool, caffeic acid and rosmarinic acid). Remarkably, caffeic acid was found to be in the same activity range compared to cisplatin against four cell lines exhibiting significant anticancer activity; isoeugenol was found to be more cytotoxic than eugenol. In silico modelling showed that isoeugenol can effectively inhibit cyclooxygenase and lipoxygenase enzymatic action adopting a pose similar to the co-crystallized ligand of indomethacin.

O στόχος της παρούσας διατριβής αυτής ήταν ο προσδιορισμός του είδους και της ποσότητας των φαινολικών και φλαβονοειδών ενώσεων στα εκχυλίσματα των αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών της οικογένειας Lamiaceae της ελληνικής υπαίθρου, η διαπίστωση των αντιοξειδωτικών και αντικαρκινικών τους ιδιοτήτων και η ταυτοποίηση των ενώσεων με αντιοξειδωτική και βιολογική δράση.Σκοπός μας ήταν η μελέτη της επίδρασης τεσσάρων διαλυτών εκχύλισης (αιθανόλης, νερού, διχλωρομεθανίου και εξανίου) στο ολικό φαινολικό περιεχόμενο, στον υπολογισμό των συνολικών φλαβονοειδών, στην αντιοξειδωτική δράση, στην ποιοτική και ποσοτική σύσταση των εκχυλισμάτων τριών φυτών της ελληνικής χλωρίδας, του βασιλικού (λατ. Ocimum basilicum), του δενδρολίβανου (Rosmarinus officinalis Linn.), και της ματζουράνας (λατ. Origanum Majorana).Η σύγκριση των αποτελεσμάτων στους τέσσερις διαλύτες εκχύλισης έδειξε σημαντικές διαφορές μεταξύ αυτών, με την αιθανόλη να παρουσιάζει την καλύτερη απόδοση σε σχέση με τους υπόλοιπους διαλύτες. Οι τιμές της αντιοξειδωτικής ικανότητας επίσης σχετίζονται με τις τιμές των ολικών φαινολικών συστατικών και ολικών φλαβονοειδών καθώς τα αποτελέσματα είναι αντίστοιχα.Η ανάλυση των εκχυλισμάτων πραγματοποιήθηκε με υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC) με βαθμωτή έκλουση, σε συνδυασμό με ανιχνευτή υπεριώδους ορατού για τον ποσοτικό και ποιοτικό προσδιορισμό των φαινολικών συστατικών. Η ταυτοποίηση βασίστηκε στο συνδυασμό του χρόνου συγκράτησης, του φάσματος και του μήκους κύματος στο οποίο παρουσίασε το μέγιστο της απορρόφησης στο UV-Vis. Από τα αποτελέσματα παρατηρούμε την ισχυρή επίδραση των διαλυτών στην ανίχνευση των επιμέρους συστατικών. Με τη μέθοδο σύζευξης υγρής χρωματογραφίας φασματομετρίας μάζας αναλύθηκαν πρότυπα δείγματα τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για την ταυτοποίηση των αντίστοιχων ενώσεων στα εκχυλίσματα που προέκυψαν από τους τέσσερις διαφορετικούς διαλύτες. Η πλειονότητα των συστατικών εμφανίζεται μετά από εκχύλιση με αιθανόλη σε συμφωνία με τα πειράματα ποσοτικού προσδιορισμού ολικών φαινολικών και φλαβονοειδών.Τέλος πραγματοποιήθηκαν αντικαρκινικά πειράματα in vitro όπου μελετήθηκε η κυτταροτοξικότητα των κυριοτέρων συστατικών που απαντούν στα φυτά της οικογένειας Lamiaceae εναντίον κυτταρικών καρκινικών σειρών και προς φυφιολογικά κύτταρα με σκοπό να διαπιστωθεί πιθανή εκλεκτική κυτταροτοξικότητα. Μετρήθηκε για πρώτη φορά η αναστολή της λιποξυγενάσης in vitro με εκχυλίσματα βασιλικού και βρέθηκε σημαντική αναστολή του εκχυλίσματος φύλλων σε σχέση με το αιθέριο έλαιο. Τέλος ανιχνεύτηκε για πρώτη φορά η ισοευγενόλη σε δείγματα βασιλικού ως συστατικό σε μικρή συγκέντρωση, ενώ μελετήθηκε για πρώτη φορά με υπολογιστικές μεθόδους μοριακής πρόσδεσης η ισοευγενόλη ως ενζυμικός αναστολέας της λιποξυγενάσης υιοθετώντας παρόμοια γεωμετρία θέσης με τον συγκρυσταλλωμένο υποκαστάτη της ινδομεθακίνης.