Το αρωματικό φαρμακευτικό φυτό Cistus creticus ssp. creticus (L.) της οικογένειας Cistaceae αναπτύσσεται στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου και ειδικότερα στην Κρήτη.
Το φυτό αυτό έχει προσελκύσει το ερευνητικό ενδιαφέρον, διότι η ρητίνη ‘λάδανο’ που παράγει αποτελεί πηγή λαβδανικών διτερπενίων για τα οποία έχουν αποδειχθεί αντιμικροβιακές και κυτταροτοξικές ιδιότητες.
Επομένως, κρίνεται συνολικά ....
αξιόλογη η προσπάθεια απομόνωσης και χαρακτηρισμού γονιδίων που υπεισέρχονται στη βιοσύνθεση των τερπενίων του Cistus creticus ssp. creticus (L.).
Σε αυτά τα γονίδια περιλαμβάνονται και οι συνθετάσες των σεσκιτερπενίων. Την παραδοσιακή χρησιμοποίηση της ρητίνης έχουν ενισχύσει σύγχρονες μελέτες που φανέρωσαν ότι λαβδανικά διτερπένια [σκλαρεόλη, (13Ε)- λαβδ- 13- εντ- 8α, 15- διόλη, (13Ε)- λαβδ- 7, 13- διενόλη, εντ- 3β- υδροξυ- 13- επί- μανοϋλικό οξείδιο], που αποτελούν το βασικό συστατικό της ρητίνης και του αιθερίου ελαίου (Anastasaki et al., 1999) παρουσιάζουν αντιμικροβιακή και κυτταροτοξική (κυρίωςαντιλευχαιμική) δράση κυρίως μέσω επαγωγής της απόπτωσης (Chinou et al., 1994; Demetzos et al., 1994; Dimas et al., 1998; Demetzos et al., 1999; Dimas et al., 1999; Dimas et al., 2001; Kalpoutzakis et al., 2001; Dimas et al., 2006; Hatziantoniou et al., 2006).
Εκτός από τα λαβδανικά διτερπένια, το αιθέριο έλαιο του Cistus creticus ssp. creticus βρέθηκε πλούσιο σε μονοτερπένια, οξυγονωμένα μονοτερπένια, σεσκιτερπένια, οξυγονωμένα σεσκιτερπένια (Demetzos et al., 2002). Η μελέτη των σεσκιτερπενίων του Cistus creticus ssp. creticus κρίνεται χρήσιμη διότι ενδέχεται οι σεσκιτερπενικές ενώσεις της ρητίνης να παρουσιάζουν φαρμακολογικό ενδιαφέρον, όπως έχει αποδειχτεί για σεσκιτερπενικές ενώσεις του αιθέριου ελαίου άλλων φυτών (πχ. αρτεμισινίνη από το Artemisia annua, βισαβολόλη από το Matricaria recutita).
Έχει ήδη βρεθεί ότι το δριμανικού τύπου σεσκιτερπένιο '6- ισοπροπενυλ- 4,4α- διμεθυλ- 1,2,3,4,4α,5,6,7- οκταυδροναφθαλένιο' από το Cistus creticus L. εμφάνισε ασθενή κυτταροτοξική δράση όταν ελέγχθηκε έναντι σειρών ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων (MCF7- καρκίνος μαστού, H460- μη μικροκυτταρικός καρκίνος πνεύμονα) (Hatzellis et al., 2004).
Η μελέτη των σεσκιτερπενίων προϋποθέτει όχι μόνο γνώση του ευρύτερου ρόλου που διαδραματίζουν, αλλά και άριστη γνώση των μονοπατιών και των ενζύμων βιοσύνθεσής τους και των μηχανισμών ρύθμισης των μονοπατιών αυτών.
Οι γνώσεις αυτές θα επιτρέψουν την επιτυχή παρέμβαση στη βιοσύνθεση των σεσκιτερπενίων με μεθόδους μεταβολικής μηχανικής με απώτερο σκοπό τη γενετική βελτίωση των φυτών - στη συγκεκριμένη περίπτωση, του Cistus creticus ssp. creticus. Θεωρείται λοιπόν απαραίτητο να δοθούν κάποιες γενικές πληροφορίες για τα σεσκιτερπένια και για τα ένζυμα που συμμετέχουν στη βιοσύνθεσή τους.
Τα τερπένια αποτελούν τη μεγαλύτερη και πολυπλοκότερη οικογένεια φυσικών προϊόντων. Έχουν ταυτοποιηθεί περισσότερες από 40000 τερπενοειδείς ενώσεις, τουλάχιστον οι μισές από τις οποίες συντίθενται στα φυτά (Trapp and Croteau, 2001; Aharoni et al., 2005).
Ένας σχετικά μικρός αριθμός τερπενίων εμπλέκονται στον πρωτογενή φυτικό μεταβολισμό, αλλά η πλειοψηφία τους, που περιλαμβάνει τα μονοτερπένια (C10), τα σεσκιτερπένια (C15), τα διτερπένια (C20) και τα τριτερπένια (C30), ταξινομούνται ως δευτερογενείς μεταβολίτες, οι οποίοι δεν χρειάζονται για την επιβίωση και ανάπτυξη του φυτού αλλά λειτουργούν οικολογικά στην επικοινωνία και άμυνα του φυτού. Πολλές τερπενοειδείς ενώσεις έχουν σημασία για την ποιότητα των αγροτικών προϊόντων και παρουσιάζουν εμπορικό ενδιαφέρον 13 λόγω της χρησιμοποίησής τους ως αρωματικές ουσίες στη βιομηχανία τροφίμων και καλλυντικών.
Ταυτόχρονα, αρκετές τερπενοειδείς ενώσεις εμφανίζουν αξιόλογη φαρμακολογική δράση, με χαρακτηριστικά παραδείγματα το αντικαρκινογόνο μονοτερπένιο λεμονένιο, το ανθελονοσιακό σεσκιτερπένιο αρτεμισινίνη και το αντικαρκινικό διτερπένιο ταξόλη. Τα σεσκιτερπένια (C15) είναι ισοπρενοειδείς ενώσεις αποτελούμενες από 15 άτομα άνθρακα που εντοπίζονται σε χερσαία και θαλάσσια φυτά, μύκητες, βακτήρια και έντομα, αλλά όχι σε σπονδυλωτά.
Στα φυτά μεγάλος αριθμός σεσκιτερπενίων συνιστούν συστατικά των αιθέριων ελαίων κυρίως στις οικογένειες Asteraceae, Lamiaceae, Pinaceae και Rutaceae. Πρόκειται για φυσικά πτητικά προϊόντα του δευτερογενούς μεταβολισμού τα οποία συμμετέχουν σε αλληλεπιδράσεις τύπου φυτό- φυτό, φυτό- έντομο, φυτό- παθογόνο. Είναι αξιοσημείωτη η δομική ποικιλία και στερεοχημική πολυπλοκότητα των σεσκιτερπενικών σκελετών.
Έχουν χαρακτηριστεί περισσότερες από 300 δομές κυκλικών σεσκιτερπενίων, κάθε μία από τις οποίες βιογενετικώς προέρχεται από το ίδιο πρόδρομο άκυκλο μόριο πυροφωσφορικό φαρνεσύλιο (FDP) με την ενζυμική δράση των συνθετασών ή κυκλασών σεσκιτερπενίων.
Οι βιολογικές λειτουργίες των σεσκιτερπενίων δε διαφέρουν από τις λειτουργίες των υπολοίπων τερπενίων του δευτερογενούς μεταβολισμού.
Υπάρχουν σεσκιτερπένια που λειτουργούν ως φυτοορμόνες, ως χρωστικές, ως αρωματικές ουσίες του άνθους και του καρπού (πχ. φαρνεσόλη, νερολιδόλη), ως ανάλογα ορμονών των εντόμων, ως προειδοποιητικές φερομόνες (πχ. β-φαρνεσένιο, γερμακρένιο Α), ως φυτοαλεξίνες κατά την αλληλεπίδραση φυτού-παθογόνου (πχ. δ-καδινένιο, καψιδιόλη), ως σηματοδοτικά μόρια στην επικοινωνία φυτού- ασπόνδυλου κατά τη διάρκεια πολυτροφικών αμυντικών αλληλεπιδράσεων μετέχοντας στο μίγμα πτητικών ενώσεων που δρουν απωθητικά ή δηλητηριάζουν τα χορτοφάγα έντομα (πχ. cis-α- βεργαμοτένιο) και ως σηματοδοτικά μόρια στην επικοινωνία φυτού- φυτού μετέχοντας στο μίγμα πτητικών ενώσεων με αλληλοπαθητική ανασταλτική δράση (πχ. β-καρυοφυλλένιο, α-χουμουλένιο, γερμακρένιο D) (Arimura et al., 2000; Kessler and Baldwin, 2001; Pichersky and Gershenzon, 2002; Dudareva et al., 2004).
Όντας συστατικά του αρώματος του άνθους τα σεσκιτερπένια συμμετέχουν στην προσέλκυση εντόμων- επεικονιαστών και με αυτόν τον τρόπο εμπλέκονται στην 14 αναπαραγωγή του φυτού.
Επιπρόσθετα, σεσκιτερπενικές ενώσεις που απελευθερώνονται σε συνθήκες ισχυρού φωτός και υψηλής θερμοκρασίας μπορούν θεωρητικά, όπως το ισοπρένιο, να συνδυαστούν με ενεργά μόρια οξυγόνου δρώντας προστατευτικά ενάντια στο ενδογενές οξειδωτικό stress ή να λειτουργήσουν μεσολαβητικά στη θερμοανθεκτικότητα του φυτού. (Aubourg et al., 2002; Chen et al., 2003; Theis and Lerdau, 2003; Dudareva et al., 2004; Holopainen, 2004; Tholl et al., 2005; Ro et al., 2006; Tholl, 2006).
Από αυτές τις λειτουργίες ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχει συγκεντρώσει ο ρόλος που διαδραματίζουν τα σεσκιτερπένια στην άμυνα του φυτού.
Η άμυνα αυτή ασκείται από τα σεσκιτερπένια άμεσα ή έμμεσα. Στην άμεση άμυνα περιλαμβάνονται περιπτώσεις όπου το σεσκιτερπένιο απωθεί ή δηλητηριάζει τα χορτοφάγα και παθογόνα έντομα.
Η έμμεση άμυνα συνίσταται κυρίως στην προσέλκυση αρθροπόδων και άλλων αρπακτικών που επιτίθενται ή παρασιτούν κατά των χορτοφάγων, προστατεύοντας το φυτό μέσω τριτροφικών αλληλεπιδράσεων και ελαχιστοποιώντας την περαιτέρω καταστροφή του φυτικού ιστού (Dicke, 1999).
Γενικά, η έκκριση πτητικών τερπενίων μειώνει τον αριθμό των χορτοφάγων περισσότερο από 90%, αλλά και προειδοποιεί γειτονικά φυτά για την παθογόνο προσβολή.
Την ίδια ακριβώς λειτουργία επιτελούν και πτητικά τερπένια που απελευθερώνονται από τις ρίζες, τα οποία συνεισφέρουν στο υπόγειο αμυντικό σύστημα δρώντας κι εδώ ως αντιμικροβιακές ή αντιχορτοφαγικές ουσίες ή παρουσιάζοντας αλληλοπαθητική δραστηριότητα που αυξάνει την οικολογική ανταγωνιστικότητα του φυτού (Dudareva et al., 2004; Dudareva and Negre, 2005).
Για παράδειγμα, σεσκιτερπένια από τα αδενώδη τριχώματα του Lycopersicon hirsutum f typicum και Lycopersicon hirsutum f glabratum συμμετέχουν στην άμυνα των φυτών ενάντια στα έντομα 'spider mite, Colorado potato beetle, beet armyworm' (van Der Hoeven et al., 2000).
Στο Zea mays το σεσκιτερπένιο (Ε)- β- καρυοφυλλένιο απελευθερώνεται από προσβεβλημένες ρίζες και προσελκύει ένα εντομοπαθογονικό νηματοειδές που προστατεύει τη ρίζα του φυτού από την ανάπτυξη της κάμπιας του σκαθαριού Diabrotica virgifera virgifera (Rasmann et al., 2005). Κατά παρόμοιο τρόπο, το σεσκιτερπένιο (3S)- (E)- νερολιδόλη συνεισφέρει στην έμμεση άμυνα των Cucumis sativus και Phaseolus lunatus κατά την προσβολή από το έντομο Tetranychous urticae (Bouwmeester et al., 1999). 15 Από φαρμακολογικής απόψεως, πολλά σεσκιτερπένια παρουσιάζουν χρήσιμες ιδιότητες και έχουν αξιοποιηθεί ήδη από την αρχαιότητα.
Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν η βισαβολόλη ως αντιφλεγμονώδες και σπασμολυτικό, το β- καρυοφυλλένιο ως αντιφλεγμονώδες και αντικαρκινικό, η αρτεμισινίνη ως ανθελονοσιακό, η πικροτοξίνη ως αντίδοτο σε δηλητηρίαση από βαρβιτουρικά και τα φουρανο-ευδεσμα- 1,3- διένιο και κουρζανένιο ως αναλγητικά.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου