Naturstoffe aus Heilpflanzen und marinen Organismen

Titelangaben

Grote, Daniela:
Naturstoffe aus Heilpflanzen und marinen Organismen.
Bayreuth , 2006
( Dissertation, 2007 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

Die Korallen Dendronephthya rubeola, Sinularia asterolobata und Sarcophyton tenuispiculatum sowie der Schwamm Desmacidon tubular sind zuvor noch nicht auf ihre Inhaltsstoffe untersucht worden. Von den Korallen Palythoa sp., Nephthea sp., Litophyton arboreum, Sarcophyton trocheliophorum, Sarcophyton glaucum, Sinularia polydactyla und Sarcophyton sp. und der Alge Enteromorpha flexuosa ist bekannt, dass sie pharmakologisch aktive Sesquiterpene und Diterpene enthalten. An Land lebende Pflanzen produzieren viele Naturstoffe mit häufig wichtigen biologischen Eigenschaften, Funktionen und Wirkungen. Zizyphus spina-christi und Solenostemma argel werden bis heute als Heilpflanzen in der traditionellen Medizin wie z. B. bei der Behandlung von Entzündungen, Leber- und Nierenerkrankungen und Hautproblemen eingesetzt, wobei die pharmakologischen Aktivitäten vor allem auf Triterpensaponine und Flavonglycoside zurückzuführen sind. Daher bestand das Ziel dieser Arbeit in der Isolierung und Strukturbestimmung bioaktiver Naturstoffe aus marinen Organismen und Heilpflanzen. Die Testung auf pharmakologische Wirksamkeit erfolgte am Hans-Knöll-Institut in Jena. Das unterschiedliche Verhalten jeder Stoffklasse und die Komplexität der Substanzgemische erforderten individuelle Lösungen der Trennprobleme, indem jeweils spezielle Aufarbeitungsoperationen entwickelt wurden. Zur Isolierung der Naturstoffe fanden Säulenchromatografie an Kieselgel und Sephadex LH-20, MPLC und präparative Dünnschichtchromatografie an RP- und Kieselgel-Phasen Anwendung. Die Strukturbestimmung der isolierten Verbindungen erfolgte überwiegend mittels Kernspinresonanzspektroskopie. Die Zuordnung der Signale wurde mithilfe der zweidimensionalen homonuklearen NMR-Technik 1H,1H-COSY und den heteronuklearen Experimenten HMQC und HMBC ermittelt. Die relative Konfiguration wurde durch die Auswertung von ROESY-Spektren festgelegt. Die Analyse der Steroidgemische erfolgte nach Trimethylsilylierung mittels GC-MS-Messungen. Aus den Heilpflanzen Zizyphus spina-christi und Solenostemma argel konnten Triterpensaponin 1 und Pregnan-Derivat 4 isoliert werden. Die Koralle Sarcophyton trocheliophorum lieferte das Cembran-Diterpen (-)-7b-Hydroxy-8a-methoxydeepoxysarcophin (16), das aus der Natur zum ersten Mal isoliert werden konnte. Die Koralle Sinularia polydactyla beinhaltete die zwei neuen Cembranoide (+)-Polydactylid (19) und (+)-7a,8b-Dihydroxydeepoxysarcophin (20), wobei letzteres durch präparative Fermentation von (+)-Sarcophin mit Absidia glauca bekannt ist. Aus der bereits intensiv untersuchten Koralle Sarcophyton sp. gelang die Isolierung von zwei neuen Cembran-Diterpenen (+)-17-Hydroxysarcophytoxid (23) und (+)-7b-Acetoxy-8a-hydroxydeepoxysarcophin (24), das durch Umsetzung von Sarcophin mit 1%iger p-Toluolsulfonsäure in Essigsäure partialsynthetisch bereits hergestellt wurde. Die Koralle Sinularia asterolobata lieferte das neue Furanocembranoid (-)-Danielid (29). Es gelang in dieser Arbeit aus Dendronephthya rubeola vier neue Capnellene 34-37 und ein neues Präcapnellen 38 zu isolieren. Eine Auswahl der isolierten Naturstoffe wurde auf pharmakologische Wirkungen untersucht. (-)-3a-Ethoxyfuranocembranoid 28, (+)-13a-Acetoxypukalid (31) und Furano-cembranoid 32 zeigen gute antiproliferative Aktivität gegenüber den Tumorzelllinien L-929 (Mäusefibroblasten) und K-562 (Humanleukämie). Die beiden Capnellene (+)-D9(12)-Capnellen-8b,10a-diol (39) und (-)-8b-Acetoxy-D9(12)-capnellen-10a-ol (40) weisen eine gute antiproliferative Wirkung gegenüber Tumorzelllinie L-929 und eine gute cytotoxische Aktivität gegenüber der HeLa-Zelllinie (humanes Cervix Karzinom) auf. Des Weiteren wurden 39 und 40 in Hefe Transkripitions-Assays getestet. Die Sesquiterpene 39 und 40 sind gute Inhibitoren der Protein-Protein-Interaktion des onkogenen c-Myc-Transkriptionsfaktors mit seinem Partnerprotein Max, wobei 39 das beste Ergebnis mit einer 77% Hemmung aufweist. Verbindungen mit inhibitorischer Wirkung gegen den Myc/Max-Komplex sind in der Onkologie von therapeutischem Interesse, da dieser Komplex als potenter Aktivator eine Reihe von Genen reguliert, deren Genprodukte Einfluss auf die Zelltransformation zur Folge haben.

Abstract in weiterer Sprache

The corals Dendronephthya rubeola, Sinularia asterolobata and Sarcophyton tenuispiculatum as well as the sponge Desmacidon tubular have never been analysed for natural products before. It is known that the corals Palythoa sp., Nephthea sp., Litophyton arboreum, Sarcophyton trocheliophorum, Sarcophyton glaucum, Sinularia polydactyla and Sarcophyton sp. and the alga Enteromorpha flexuosa contain pharmacological active sesquiterpenes and diterpenes. Continental plants produce also many natural products which have often mainly biological properties, functions and activities. The medicinal plants Zizyphus spina-christi and Solenostemma argel have been used in the traditional folk medicine e. g. in the treatment of inflammation, liver and kidney diseases and skin problems. Triterpene saponins and flavonoids are mainly responsible for the pharmacological activities. For that reason the aim of the present thesis was the isolation and structure determination of biological active natural products from marine organisms and medicinal plants. The screening for pharmacological properties was done at the Hans-Knöll-Institute in Jena. From the fact that each class of compounds behaves different and that the crude extracts contained a complex mixture of substances, it was necessary to establish individual work-up schemes. Column chromatography on silica gel and Sephadex LH-20, MPLC and preparative thin-layer chromatography on reversed and normal phases were used for isolation of the natural products. The structures of the obtained compounds were primarily determined by NMR spectroscopy. The assignment of the signals was performed by means of the two-dimensional homonuclear NMR-technique 1H,1H-COSY and the heteronuclear experiments HMQC and HMBC. The relative configuration was deduced by ROESY experiments. The steroid mixtures were analysed after trimethylsilylation by GC-MS measurements. Triterpene saponin 1 and pregnane-derivative 4 have been isolated form the medicinal plants Zizyphus spina-christi and Solenostemma argel. The coral Sarcophyton trocheliophorum gave the cembrane-diterpene (-)-7b-hydroxy-8a-methoxydeepoxysarcophine (16), which has been isolated for the first time from a natural source. The coral Sinularia polydactyla contained the two new cembranoids (+)-polydactylide (19) and (+)-7a,8b-dihydroxydeepoxysarcophine (20). Compound 20 is already known by preparative fermentation of (+)-sarcophine with Absidia glauca. The two new cembrane-diterpenes (+)-17-hydroxysarcophytoxide (23) and (+)-7b-acetoxy-8a-hydroxydeepoxysarcophine (24) could be obtained from the intensively investigated coral Sarcophyton sp.. Cembranoid 24 is known as a partial synthetic product from the conversion of sarcophine with p-toluenesulfonic acid in acetic acid. The new furanocembranoid (-)-danielide (29) has been obtained from the coral Sinularia asterolobata. In this thesis it was possible to isolate four new capnellenes 34-37 and one new precapnellene 38 from the coral Dendronephthya rubeola. Some of the isolated natural compounds have been screened for their pharmacological activities. (-)-3a-Ethoxyfuranocembranoid 28, (+)-13a-acetoxypukalid (31) and furano-cembranoid 32 show a good antiproliferative activity against the tumor cell lines L-929 (murine fibroblasts) and K-562 (human leukemia). The two capnellenes (+)-D9(12)-capnellene-8b,10a-diol (39) and (-)-8b-acetoxy-D9(12)-capnellene-10a-ol (40) have a good antiproliferative effect against the tumor cell line L-929 and a good cytotoxic activity against HeLa cell line (human cervix carcinoma). Further more 39 and 40 were screened in yeast transcriptions assays. The sesquiterpenes 39 and 40 are good inhibitors of the protein protein interaction of the oncogenic transcriptional factor c-Myc and its binding protein Max. Sesquiterpene 39 shows the best result with an inhibition of 77%. As potent activator this complex regulates several genes whose products have influence on the transformation of cells. From this reason compounds with inhibiting activity of the Myc/Max complex are of interest in oncology.