© Borgis - Postępy Fitoterapii 3/2013, s. 200-204
*Anna Parus
Właściwości farmakologiczne saponin
Pharmacological activities of saponins
Zakład Chemii Organicznej, Politechnika Poznańska
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. inż. Adam Voelkel
Summary
Saponins belongs to the group of natural products, widely distributed mainly amongst plants. They are reported to occur in over 500 species of plants. Chemically, saponins are glycosides consisting a sugar moiety and non-sugar aglycone. Depending on the number of sugar chains attached to the aglycone, mono-, bi- and tridesmoside are distinguished. According to the structure of aglycone, saponins are classified as triterpenoid and steroid substances. All saponins have surface-active properties. They dissolved in water to form colloidal solutions and a stable foam upon shaking. Saponins exhibit a wide range of biological properties. Many have pharmacological properties and are use in phytotherapy and also in the cosmetic industry. Moreover many studies in vitro and in vivo exhibited their anti-inflammatory, antimutagenic, antiviral, antibacterial, antifungal and antitumour activities. The antitumour activity is the most promising because of its possible future therapeutically application, since many cancer cell lines are more vulnerable to saponins than normal cells.
Budowa saponin i właściwości fizykochemiczne
Saponiny to ogólnie znana grupa związków szeroko rozpowszechnionych w środowisku naturalnym. W królestwie roślin można je znaleźć w ponad 500 gatunkach (1-4). Nazwa saponiny definiuje grupę substancji, które zawierają w swojej strukturze część aglikonu – sapogeniny (sapogenol) i glikonu – sacharydu (cukru). Nazwa wywodzi się od łacińskiego słowa sapo, oznaczającego mydło, co związane jest z właściwościami do tworzenia piany w kontakcie tych substancji z wodą. Wytwarzanie w roztworach wodnych obfitej i trwałej piany jest efektem tego, że związki te mają, między innymi wysoką zdolność obniżania napięcia powierzchniowego, dzięki swojej strukturze amfifilowej (2, 4).
Saponiny mają szerokie i różnorodne właściwości, takie jak słodki i gorzki smak (5-7), pieniące i emulgujące (8), farmakologiczne i lecznicze (9), hemolityczne (10, 11), jak również przeciwdrobnoustrojowe i owadobójcze (11). Znalazły one zastosowanie w wyrobach cukierniczych, napojach oraz kosmetykach (8, 12, 13), a także jako produkty farmaceutyczne (11).
W piśmiennictwie znajduje się wiele prac przeglądowych, w których autorzy podejmują trud sklasyfikowania saponin. Niektórzy z nich koncentrują się na właściwościach fizykochemicznych lub biologicznych, inni klasyfikują je ze względu na drogę biosyntezy oraz sposób wydzielania (11, 14-17). Te prace przedstawiają klasyfikację saponin w sposób zwięzły, dając niewiele informacji dotyczących tej grupy związków oraz podziału ze względu na ich budowę chemiczną. Saponiny ogólnie dzieli się na dwie główne grupy: triterpenowe oraz steroidowe. Wówczas jako kryterium podziału stosowany jest rodzaj i liczba pierścieni wchodzących w skład aglikonu. Obie grupy stanowią pochodne zawierające 30 atomów węgla w cząsteczce, którego prekursorem jest oksydoskwalen (18). Grupy te różnią się tym, iż triterpenowe saponiny mają najczęściej aglikon typu α-amyryny o 30 atomach węgla, natomiast steroidowe saponiny mają rdzeń steranu o 27 atomach węgla z bocznym ugrupowaniem cyklicznym w pozycji C17. Poszczególne saponiny (triterpenowe i steroidowe) różnią się liczbą i położeniem grup funkcyjnych, liczbą i miejscem występowania wiązań oraz rodzajem i liczbą cukrów (19, 20).
Drugim rodzajem podziału saponin jest klasyfikacja ze względu na rodzaj glikonu. W zależności od liczby łańcuchów cukrowych wchodzących w skład cząsteczki wyróżnia się: monodesmozydy, bidesmozydy oraz tridesmozydy, zawierające odpowiednio 1, 2 lub 3 łańcuchy cukrowe. Część niecukrową saponin stanowi układ złożony z 4 do 6 cyklicznych pierścieni węglowych, a glikon z 1 do 3 prostych lub rozgałęzionych łańcuchów monosacharydowych, w których może występować od 1 do 6 cząsteczek cukru prostego (21, 22). Najczęściej występującymi cukrami w saponinach są: D-glukoza, D-galaktoza, L-ramnoza, L-arabinoza, D-ksyloza, L-fukoza, rzadziej kwas glukuronowy i D-galakturonowy. Część cukrowa i część niecukrowa połączone są ze sobą przeważnie wiązaniem eterowym, rzadziej estrowym, natomiast często grupy hydroksylowe części cukrowej są zacylowane (22).
Saponiny ze względu na obecność części polarnej (glikon) oraz niepolarnej (aglikon) są związkami amfifilowymi, co przekłada się na ich bardzo ważne właściwości fizyczne, a mianowicie wysoką zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego roztworów wodnych. Dzięki temu w kontakcie z wodą mogą tworzyć obfitą, stabilną pianę oraz emulgować tłuszcze (21). Ogólnie, saponiny dobrze rozpuszczają się w wodzie, wykazując najczęściej odczyn kwaśny ze względu na obecność grup karboksylowych w części aglikonowej.
Saponiny wykazują zdolność łączenia się ze sterolami, między innymi z cholesterolem błon komórkowych (23). Swoiste właściwości saponin, takie jak oddziaływanie z błonami komórkowymi, czy łączenie ze sterolami, a także cholesterolem, prowadzi do ich częściowego uszkodzenia i zwiększenia przenikalności.
Właściwości farmakologiczne
Saponiny roślinne ze względu na swoje właściwości farmakologiczne znalazły zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym oraz medycynie. Stanowią one naturalne źródło substratów do syntezy leków steroidowych oraz hormonów (progesteronu oraz pochodnych kortyzonu).
Aktywność hemolityczna
Triterpenowe monodesmozydy i saponiny steroidowe wykazują dużą zdolność do hemolizowania erytrocytów, lecz właściwości te uzależnione są od struktury aglikonu. Oleszek (2) podaje, iż bi- i tridesmozydy mogą wywierać efekt biologiczny wyłącznie po przekształceniu do monodesmozydów, na co również zwracali uwagę inni autorzy (21, 23, 24). Wykazano, że saponiny triterpenowe o aglikonie typu kwasu oleanolowego (np. escyna) lub hederageniny (np. hederyna) mają największą aktywność hemolityczną, natomiast związki triterpenowe o aglikonie tetracyklicznym typu dammaranu nie wykazują właściwości hemolitycznych. Baumann i wsp. (24) opisują wyniki badań, w których wykazano, iż błona erytrocytów zniszczona przez oddziaływanie saponin nie ulega odtworzeniu, a warstwa lipidowa nie scala się po usunięciu saponin z roztworu.
Oda i wsp. (10) opisują aktywność hemolityczną saponin uzyskanych z 47 roślin. Wskazują oni na zależność pomiędzy właściwościami immunostymulującymi, a właściwościami hemolitycznymi saponin, jednakże zwracają uwagę, że właściwości te nie są ze sobą powiązane. Autorzy sugerują, że poziom aktywności hemolitycznej jest związany z rodzajem części glikonowej oraz obecnością łańcucha cukrowego. Właściwości takie wykazywały saponiny z częścią acylową lub pierścieniem zawierającym atom tlenu. Silną aktywność hemolityczną wykazuje escyna wyizolowana z kasztanowca (Aesculus hippocastanum) oraz z głożyny (Zizyphus jujuba Mill.).
W 1998 r. ukazała się publikacja opisująca badania z zastosowaniem mieszaniny saponin otrzymanych z Maesa lanceolata (25). Mieszanina triterpenowych saponin wykazywała bardzo wysoką aktywność hemolityczną. Powodowała ona 50% hemolizę erytrocytów ludzkich (1% zawiesina w buforze fosforanowym) przy użyciu roztworu o stężeniu 1,6 μg/ml. Apers i wsp. (26) również przebadali saponiny pozyskane z Maesa lanceolata. Wyizolowano 10 saponin i zbadano ich aktywność hemolityczną. Po przeanalizowaniu otrzymanych wyników stwierdzono, że właściwości hemolityczne saponin związane są z usytuowaniem części maesasaponin w pozycji C-22. Właściwości hemolityczne wykazali również Voutquenne i wsp. (27). Saponiny uzyskano z kory łodygi pometii (Pometia ridleyi z rodziny Mydleńcowatych). Do badań użyto mieszaniny saponin i 10% zawiesiny erytrocytów owcy w buforze fosforanowym. Uzyskano 70% hemolizę przy zastosowaniu roztworu saponin o stężeniu 25 μg/ml.
Ahn i wsp. (28) zajmowali się badaniem efektu blokowania aktywności adhezyjnej komórek (anti-cell) przez saponiny wyizolowane z Bupleurum falcatum L. oraz ich relacji z właściwościami hemolitycznymi. Saikosaponiny A, D i E wykazywały silny efekt przeciwadhezyjny komórek oraz silne właściwości hemolityczne. Autorzy sugerują, że mechanizm aktywności przeciwadhezyjnej komórek jest podobny do aktywności hemolitycznej.
Właściwości przeciwzapalne
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Lasztity R, Hidvegi M, Bata A. Saponins in food. Food Rev Int 1998; 14:371-90. 2. Oleszek WA. Chromatographic determination of plant saponins. J Chromatogr A 2002; 967:147-62. 3. Hostettmann K, Marston A. Saponins. Chemistry and pharmacology of natural products. Cambridge University Press, Cambrige 2005; isbn-10:0521020174. 4. Vicken J-P, Heng L, de Groot A i wsp. Saponins, classification and occurrence in the plant kingdom, Phytochem 2007; 68:275-97. 5. Grenby TH. Intense sweeteners for the food industry: an overview. Trends Food Sci Technol 1991; 2:2-6. 6. Kitagawa I. Licorice root. A natural sweetener and an important ingredient in Chinese medicine. Pure Appl Chem 2002; 74:1189-98. 7. Heng L, Vincken J-P, van Koningsveld GA i wsp. Bitterness of saponins and their content in dry peas. J Sci Food Agric 2006; 86:1225-31. 8. Price KR, Johnson IT, Fenwick GR. The chemistry and biological significance of saponins in foods and feedstuffs. Crit Rev Food Sci Nutr 1987; 26:27-35. 9. Attele AS, Wu JA, Yuan CS. Ginseng pharmacology. Multiple constituents and multiple actions. Biochem Pharmacol 1999; 58:1685-93. 10. Oda K, Matsuda H, Murakami T i wsp. Adjuvant and haemolytic activities of 47 saponins derived from medicinal and food plants. Biol Chem 2000; 381:67-74. 11. Sparg SG Light M, Van Staden J. Biological activities and distribution of plants saponins. J Ethnopharmacol 2004; 94:219-43. 12. Petit PR, Sauvaire YD, Hillarie-Buys DM i wsp. Steroid saponins from fenugreek seeds: extraction, purification and pharmacological investigation on feeding behavior and plasma cholesterol. Steroids 1995; 60:674-80. 13. Uematsu Y, Hirata K, Saito K. Spectrophotometric determination of saponin in Yucca extract used as food additive. J AOAC Intern 2000; 83:1451-4. 14. Kulshreshtha MJ, Kulshreshtha DK, Rastogi RP. The triterpenoids. Phytochem 1972; 11:2369-81. 15. Mahato SB, Sen S. Advances in triterpenoid research 1990-94. Phytochem 1997; 44:1185-236. 16. Mahato SB, Nandy AK. Triterpenoid saponins discovered between 1987-89. Phytochem 1991; 30:1357-90. 17. Connolly JD, Hill RA. Triterpenoids. Nat Prod Rep 2000; 17:463-82. 18. Abe I, Romer M, Prestwich GC. Enzymatic cyclization of squalene and oxidosqualene to sterols and triterpenes. Chem Rev 1993; 93:2189-206. 19. Muszyński J. Farmakognozja. Wyd. Lek PZWL, Warszawa 1957. 20. Strzelecka H, Kamińska J, Walewska E. Chemiczne metody badań roślinnych surowców leczniczych. Wyd. Lek PZWL, Warszawa 1982. 21. Kohlmünzer S. Farmakognozja. Podręcznik dla studentów farmacji. Wyd. Lek PZWL, Warszawa 1993. 22. Dey PM, Harborne JB. Methods in plant biochemistry. Academic Press, London 1997. 23. Sędek Ł, Michalik M. Nowe badania nad saponinami ujawniają ich liczne lecznicze właściwości. Kosmos. Prob Nauk Biol 2005; 54(4):345-56. 24. Baumann E, Stoya G, Völkner A i wsp. Hemolysis of human erythrocytes with saponin affects the membrane structure. Acta Histochem 2000; 102:21-35. 25. Sindambiwe JB, Calomme M, Geerts S i wsp. Evaluation of biological activities of triterpenoid saponins from Maesa lanceolata. J Nat Prod 1998; 61:585-90. 26. Apers S, Varonikova S, Sindambiwe JB i wsp. Antiviral, haemolytic and molluscicidal activities of triterpenoid saponins from Maesa lanceolata: establishment of structure-activity relationships. Planta Med 2001; 67:528-32. 27. Voutquenne L, Guinot P, Thomson O i wsp. Oleanolic glycosides from Pometia ridleyi. Phytochem 2003; 64:781-9. 28. Ahn BZ, Yoon YD, Lee YH i wsp. Inhibitory effect of Bupleuri radix saponins on adhesion of same solid tumor cells and relation to hemolytic action: Screening of 232 herbal drugs for anti-cell adhesion. Planta Med 1998; 64:220-4. 29. Just MJ, Recio MC, Giner RM i wsp. Anti-inflammatory activity of unusual lupane saponins from Bupleurum fruticescens. Planta Med 1998; 64:404-7. 30. Sirtori CR. Aescin: Pharmacology, pharmacokinetics and therapeutic profile. Pharmacol Res 2001; 44:183-93. 31. Da Silva BP, de Sousa AC, Silva GM i wsp. A new bioactive steroidal saponin from Agave attenuata. Zeitsch fur Naturforsch C 2002; 57:423-8. 32. Kwak WJ, Han CK, Chang HW i wsp. Loniceroside C, an antiinflammatory saponin from Lonicera japonica. Chem Pharm Bull 2003; 51:333-5. 33. Kim HS, Oh SR, Lee IS i wsp. Anticomplementary activity of ginseng saponins and their degradation products. Phytochem 1998; 47:397-9. 34. Kim HS, Jang C-G, Oh K-W i wsp. Effects of ginseng total saponin on morphine-induced hyperactivity and conditioned place preference in mice. J Ethnopharmacol 1998; 60:33-42. 35. Sindambiwe JB, Calomme M, Geerts S i wsp. Evaluation of biological activities of triterpenoid saponins from Maesa lanceolata. J Nat Prod 1998; 61:585-90. 36. Ma WG, Mizutani M, Malterud KE i wsp. Saponins from the roots of Panax notoginseng. Phytochem 1999; 52:1133-9. 37. Li XC, El Sohly HN, Nimrod AC i wsp. Antifungal jujubogenin saponins from Colubrina retusa. J Nat Prod 1999; 62:674-7. 38. Miyakoshi M, Tamura Y, Masuda H i wsp. Antiyeast steroidal saponins from Yucca schidigera (Mohave yucca), a new anti-food-deteriorating agent. J Nat Prod 2000; 63:332-8. 39. Mshvildadze V, Favel A, Delmas F i wsp. Antifungal and antiprotozoal activities of saponins from Hedera colchica. Pharmazie 2000; 55:325-6. 40. Woldemichael GM, Wink M. Identification and biological activities of tritepenoid saponins from Chenopodium quinoa. J Agric Food Chem 2001; 49:2327-32. 41. Cuellar MJ, Giner RM, Recio MC i wsp. Zanhasaponins A and b, antiphospholipase A2 saponins from an antiinflammatory extract of Zanha africana root bark. J Nat Prod; 1997 60:1158-60. 42. Konishi M, HanoY, Takayama M i wsp. Triterpenoid saponins from Hedyotis nudicaulis. Phytochem 1998; 48:525-8. 43. Milgate J, Roberts DCK. The nutritional and biological significance of saponins. Nutr Res 1995; 15:1223-49. 44. Atopkina L, Malinovskaya G, Elyakov GB i wsp. Cytotoxicity of natural ginseng glycoside and semisynthetic analogues. Planta Med 1999; 65:30-4. 45. Itabashi M, Segawka K, Ikeda Y i wsp. A new bioactive steroidal saponin, furcraestatin, from the plan Furcraea foetida. Carbohydr Res 1999; 323:57-62. 46. Bader G, Seibold M, Tintelnot K i wsp. Cytotoxicity of triterpenoid saponins. Part 2. Relationship between the structures of glycosides of polygalacic acid and their activities against pathogenic Candida species. Pharmazie 2000; 55:72-4. 47. Li XX, Davis B, Haridas V i wsp. Proapoptotic triterpene electrophiles (avicins) from channels in membranes: cholesterol dependence. Biophys J Biol Fast 2005; 88:2577-84. 48. Sung MK, Kendall CWC, Koo MM i wsp. Effect of soybean saponins and gypsophila saponin on growth and viability of colon carcinoma cells in culture. Nat Rev Cancer 1995; 23:259-70. 49. Oh Y.-J., Sung M-K. Soybean saponins inhibit cell proliferation by suppression PKC activation and induce differentiation of HT-29 human colon adenocarcinoma cells. Nat Rev Cancer 2001; 39:132-38. 50. Sung MK, Rao AV. Saponins as anticancerogens. J Nutr 1995; 125:7175-245. 51. Attele AS, Wu JA, Yuan CS. Ginseng pharmacology. Multiple constituents and multiple actions. Biochem Pharm 1999; 58:1685-93. 52. Lee S-J, Sung J-H, Lee S-J i wsp. Antitumor activity of a ginseng saponin metabolite in human pulmonary adenocarcinoma cells resistant to cisplatin. Cancer Lett 1999; 144:39-43. 53. Nakata K, Tode T. Inhibitory effect of ginsenoside Rh2 on tumor growth in nude mice bearing human ovarian cancer cells. Jpn J Cancer Res 1998; 89:733-40. 54. Strzelecka H, Kowalski J. Encyclopedia zielarstwa i ziołolecznictwa. Wyd. Nauk PZWL, Warszawa 1982. 55. Kokot F. Choroby wewnętrzne. Wyd. Lek PZWL, Warszawa 1996. 56. Liagre B, Vergne-Salle P, Corbiere C i wsp. Diosgenin, a plant steroid, induces apoptosis in human rheumatoid arthritis synovities with cyclooxygenase-2 overexpression. Arthr Res Ther 2004; 6 R373.
