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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-406593
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.40659
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 4 Mai 2020 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Jörg Heilmann und Prof. Dr. Thomas Schmidt und Prof. Dr. Joachim Wegener |
| Tag der Prüfung: | 23 Juli 2019 |
| Institutionen: | Chemie und Pharmazie > Institut für Pharmazie > Lehrstuhl Pharmazeutische Biologie (Prof. Heilmann) |
| Stichwörter / Keywords: | Johanniskräuter, Hypericum hirsutum, Sekundärmetabolite, Acylphloroglucinole, Hyperforin |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 580 Pflanzen (Botanik) |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 40659 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Die Gattung Hypericum L. gehört mit acht weiteren zur Familie der Hypericaceae und stellt mit etwa 450 bekannten Arten die mit Abstand größte Gattung dar. Um die Vielzahl an Arten weiter zu klassifizieren, erfolgte eine Unterteilung in 36 Sektionen, an der maßgeblich der englische Botaniker N.K.B. Robson beteiligt war. Das in dieser Arbeit untersuchte Hypericum hirsutum L. wird mit 27 weiteren ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Die Gattung Hypericum L. gehört mit acht weiteren zur Familie der Hypericaceae und stellt mit etwa 450 bekannten Arten die mit Abstand größte Gattung dar. Um die Vielzahl an Arten weiter zu klassifizieren, erfolgte eine Unterteilung in 36 Sektionen, an der maßgeblich der englische Botaniker N.K.B. Robson beteiligt war. Das in dieser Arbeit untersuchte Hypericum hirsutum L. wird mit 27 weiteren Arten der Sektion 18 Taeniocarpium zugeordnet. Das Spektrum an Sekundärmetaboliten, insbesondere der Acylphloroglucinole, der Pflanze, aber auch der gesamten Sektion ist bis heute weitestgehend unbekannt.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein Petrolether-Extrakt aus den oberirdischen, blühenden Teilen von H. hirsutum DC- und auch NMR-geleitet fraktioniert. Zum Einsatz kamen dabei Flash-Chromatographie an Kieselgel und RP-18, Flüssig-Flüssig-Verteilungschromatographie (CPC), sowie semi-präparative HPLC an RP-18. Mithilfe von 1D- und 2D-NMR-Spektroskopie zusammen mit der hochauflösenden Massenspektrometrie konnten die Strukturen der 30 erhaltenen Verbindungen aufgeklärt werden. Die isolierten Substanzen lassen sich in verschiedene Gruppen unterteilen:
Die Erste stellen die Acylphloroglucinole vom A-Typ dar, die durch eine C-5-C-1-Verknüpfung eines Isoprenrestes ein bizyklisches Gerüst aufweisen. Die Substanzen 1 bis 3 enthalten außerdem eine Furano-Einheit, welche 5-para (1), 3-para (2) oder 3-ortho (3) zur Acylgruppe ausgebildet wurde. 4 besitzt eine komplexe trizyklische Grundstruktur, die bislang gänzlich unbekannt ist. In der zweiten Gruppe werden fünf Acylphloroglucinole mit einem Adamantan-Körper (5 bis 9) vereint. Dieser entsteht aus einem A-Typ Acylphloroglucinol mit zusätzlichem Ringschluss zwischen C-3 und einem Prenylrest an C-7. 5 und 6 weisen durch Oxidation des Prenylrestes eine Oxiran-Einheit auf, wohingegen es bei 7 bis 9 zur Ausbildung eines zusätzlichen Fünfrings durch die Verknüpfung zweier Isopreneinheiten kommt. Die größte Gruppe umfasst 16 Vertreter (10 bis 25) und zeichnet sich durch ein Homoadamantan-Grundgerüst aus, welches vergleichbar dem Adamantan gebildet wird. 10 bis 13 beinhalten keinen weiteren Ringschluss. Bei den Verbindungen 14 bis 16 liegt durch Ringschluss zwischen Prenylrest und Phloroglucinring, bei den Verbindungen 17 und 18 durch Verknüpfung zweier Isoprenreste, eine Furano-Einheit vor. Charakteristisch für 19 bis 21 ist, neben dem Homoadamantan-Gerüst, ein Siebenring der eine Peroxid-Struktur beinhaltet. Die letzten vier Substanzen (22 bis 25) bilden, analog 7 bis 9, einen weiteren Fünfring aus. 26 und 27 sind Acylphloroglucinole vom B I-Typ und zeichnen sich durch die vorhandene Keto-Enol-Tautomerie aus. Die restlichen drei Substanzen 28 bis 30 stellen keine Acylphloroglucinole im klassischen Sinne dar, leiten sich aber von dieser Substanzklasse ab. So können die 28 und 29 als 4-nor-Homoadamantan-Derivate angesehen werden. 30 entsteht vermutlich auf demselben Biosyntheseweg wie die Acylphloroglucinole, allerdings werden nur zwei Malonyl-Einheiten an die Startersäure kondensiert und nach Hydroxylierung der Polyketosäure erfolgt eine spontane Lacton-Bildung.
Solche komplexen Acylphloroglucinol-Derivate werden hier das erste Mal für eine Hypericum-Art aus Sektion 18 beschrieben. Vergleichbare Strukturen finden sich vor allem in den Sektionen 3 Ascyreia, 9 Hypericum und 9c Sampsonia.
Einige der in dieser Arbeit isolierten Verbindungen wurden auf ihr antiproliferatives in vitro Potential gegen humane mikrovaskuläre Endothelzellen (HMEC-1) getestet und mit dem des Hyperforins verglichen, dem anti-angiogene Eigenschaften zugesprochen werden. Es ergaben sich IC50-Werte in einem Konzentrationsbereich von 2,5 bis 22 µM. Das Hyperforin sticht in diesem Assay mit einem IC50-Wert von 0,8 µM deutlich hervor. Das gemeinsame Merkmal der mit Abstand aktivsten Substanzen 11 und 13 ist eine Peroxid-Struktur, auf die sich dieses Potential möglicher-weise zurückführen lässt. Einen Effekt, auf die Hemmung der Migration der HMEC-1-Zellen in einen zellfreien Spalt, lässt sich für alle getesteten Substanzen nicht nachweisen.
In einem weiteren in vitro Testsystem wurden neun PPAPs vom Homoadamantan-Typ und Hyperforin auf ihre Fähigkeit untersucht, die TNF-α-induzierte ICAM-1-Expression von HMEC-1-Zellen zu reduzieren, um erste Hinweise zu erhalten ob sie anti-inflammatorische Eigenschaften haben könnten. 10, 12, 22 und 23 vermögen in der höchsten Konzentration eine Reduktion des Oberflächenmoleküls auf 50 bis 60 %, was der Aktivität der Positivkontrolle Parthenolid nahekommt, aber auch die 25 µM Untersuchungslösung reduziert die ICAM-1-Expression noch signifikant. 12 und 23 wurden anschließend im sogenannten Griess-Assay getestet, um ihren Einfluss auf die NO-Freisetzung von mit LPS-stimulierten RAW 264.7-Zellen zu evaluieren. Aufgrund der ausgeprägten Eigentoxizität der Verbindungen auf die Zelllinie und die deutlich unterschiedlichen Zellzahlen bei der Durchführung des MTT- und des Griess-Assays ist eine konkrete Auswertung der Testung unmöglich.
Abschließend wurden 12, 14, 16, 21, 23 und Hyperforin an der Neuronen-Zelllinie HT-22 getestet, um Hinweise zu erhalten, ob sie eine mögliche neuroprotektive Aktivität haben. In einer ersten Versuchsreihe erwiesen sich alle Testsubstanzen in den Konzentrationen 25, 10, 5 und 1 µM als toxisch und setzten die Zellviabilität teilweise hochsignifikant herab. Gleichzeitig war für alle verwendeten Konzentrationen kein Einfluss auf die Glutamat-induzierte Toxizität auf HT-22-Zellen zu erkennen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Together with eight others, the genus Hypericum L. belongs to the family Hypericaceae and represents with nearly 450 known species by far the biggest one. To classify the large number of species, there was a division of the genus in 36 sections especially by the British botanist N.K.B. Robson. Hypericum hirsutum L., the object of the present study, and 27 further species are assigned to section ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Together with eight others, the genus Hypericum L. belongs to the family Hypericaceae and represents with nearly 450 known species by far the biggest one. To classify the large number of species, there was a division of the genus in 36 sections especially by the British botanist N.K.B. Robson. Hypericum hirsutum L., the object of the present study, and 27 further species are assigned to section 18 Taeniocarpium. The spectrum of secondary metabolites, in particular the acylphlorglucinols not only of this species but also of the whole section is hitherto unknown.
In this study, the petroleum ether extract of the aerial, flowering parts of H. hirsutum was fractionated TLC- and NMR-guided. For the fractionation flash chromatography on silica gel and RP-18, centrifugal partition chromatography, as well as semi-preparative HPLC on RP-18 was used. Per-forming 1D- and 2D-NMR together with HRESI-MS techniques led to the elucidation of the structure of the 30 isolated compounds. Obtained substances can be divided in different groups:
The first one comprises type A acylphloroglucinols which show a bicyclic scaffold because of a C-5-C-1-linked isoprene unit. Furthermore, substances 1 to 3 have an additional furano-subunit, which was formed either 5-para (1), 3-para (2) or 3-ortho (3) to the position of the acyl side chain. Substance 4 has a complex tricyclic scaffold that is hitherto completely unknown. The second group combines five acylphloroglucinols with an adamantan backbone (5 to 9). This framework develops from an A-type acylphloroglucinol with a ringclosure between C-3 and a prenyl side chain in position 7. The substances 5 and 6 show because of the oxidation of the prenyl unit an oxiran moiety, whereas the substances 7 to 9 have an additional five-membered ringsystem due to the linkage of two isoprene units. The biggest group includes 16 representatives and is characterized by a homoadamantan scaffold. This one is built comparable with the adamantan. The substances 10 to 13 have no further ringclosure. There is a furano subunit on the basis of a linkage of a prenyl moiety and the phloroglucinol for compounds 14 to 16 and because of a ringclosure between two isoprene units for compound 17 and 18. Characteristic for substances 19 to 21 besides the homoadamantan scaffold is a seven-membered ringsystem with a peroxid structure. The last four compounds (22 to 25) have an additional five-membered ring system that is comparable to substances 7 to 9. The substances 26 and 27 are type B I acylphloroglucinols, which are characterized by a keto-enol tautomerism. The remaining three substances 28 to 30 are not represent typical acylphloroglucinols but are derived from this class of substances. The compounds 28 and 29 can be termed as 4-nor-homoadamantan derivatives. In addition, compound 30 arises probably on the same biosynthetic pathway like the acylphloroglucinols. In this case, just two molecules of malonyl-CoA react with a CoA-activated starter acid and after a hydroxylation of the polyketide a spontaneous forming of a lactone follows.
To best of our knowledge, such complex acylphloroglucinol derivatives for section 18 are here reported for the first time. Comparable structures were described especially for section 3 Ascyreia, 9 Hypericum and 9c Sampsonia.
In this study some of the isolated compounds were tested for their antiproliferative in vitro potential on human microvascular endothelial cells (HMEC-1) and compared with Hyperforin whom an anti-angiogenic activity can be awarded. The IC50 values are in the range 2.5 to 22 µM. With an IC50 value of 0.8 µM Hyperforin stands out clearly. The common characteristic detail of the most active substances 11 and 13 is the peroxid moiety, which is maybe responsible for the activity. An effect on the inhibition of the migration of HMEC-1-cells cannot be proved for all tested compounds.
In another in vitro assay, nine homoadamantan-type PPAPs and Hyperforin were tested on their ability to reduce the TNF-α-induced ICAM-1 expression of HMEC-1 cells, which could be indicative for their anti-inflammatory capacity. 10, 12, 22 and 23 are able to reduce the surface molecule in the highest concentration between 50 to 60 %, which is comparable with the activity of the positive control Parthenolid. But also the lower concentrations show a significant reduction of the ICAM-1-expression. The compounds 11 and 23 were subsequent tested in the so-called Griess-Assay to evaluate their influence on the NO-release of LPS-stimulated RAW 264.7 cells. Due to the distinct toxicity of the substances on the cell line and the very various number of cells used for the MTT- and the Griess a definite interpretation of the assay is not possible.
Last the substances 12, 14, 16, 21, 23 and Hyperforin were tested on the neuronal cell line HT-22. In the first series of experiments all compounds show a toxic effect on the HT-22 cells in con-centrations of 25 µM, 10 µM, 5 µM and 1 µM and reduce their viability partially highly significant. Simultaneous there was no influence on the glutamate-induced toxicity on HT-22 cells noticeable.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 17:42
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