© Borgis - Postępy Fitoterapii 1/2016, s. 39-43
*Wanda Mączka, Katarzyna Wińska, Małgorzata Grabarczyk, Mirosław Anioł
Właściwości biologiczne geraniolu
Biological properties of geraniol
Katedra Chemii, Wydział Nauk o Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Kierownik Katedry: dr hab. inż. Antoni Szumny
Summary
Geraniol is a monoterpene alcohol with pleasant rose-like odor known as an important constituent of essential oil of ginger, lemon, lime, lavender, nutmeg, orange, rose and a safe commercial fragrance compound with the variety of biochemical and pharmacological properties. It is secreted by the blooming flowers as the attract pollinators. On the other hand, it has the strong insecticidal properties and is used as ingredient in many formulations against mosquitoes and ticks. Additionally, numerous studies in vitro and in vivo have proved geraniol activity against prostate, intestine, liver, kidney, and skin cancer. It can induce apoptosis and increase expression of the proapoptotic proteins. Synergy of it with other drugs may further increase the range of chemotherapeutic agents. Other its biological activities such as antioxidant and anti-inflammatory effects have also been investigated. Antibacterial activity of this compound against respiratory tract pathogens and strains derived from food also was observed. This review discuss some of the most important applications of geraniol.
Wprowadzenie
Rynek związków zapachowych jest szacowany na około 8 miliardów dolarów. Jednym z częściej wykorzystywanych związków jest geraniol (trans-3,7-dimetylookta-2,6-dien-1-ol) – acykliczny alkohol monoterpenowy o wzorze sumarycznym C10H18O. Związek ten ma zapach opisywany jako słodki, kwiatowy, podobny do róży, z nutą owoców cytrusowych. Jest on powszechnie stosowanym składnikiem zapachowym perfum, kremów, pudrów, szamponów, mydeł toaletowych, jak również takich produktów jak detergenty i środki czyszczące. Jego produkcja światowa przekracza 1000 ton rocznie (1). Geraniol jest więc jednym z najczęstszych składników zapachowych występujących w produktach konsumenckich na rynku europejskim, którego obecność wykryto w 76% badanych dezodorantów, 41% detergentów i środków czyszczących oraz w 33% kosmetyków opartych na naturalnych składnikach (2).
Warto podkreślić, że geraniol często jest mylony ze swoim stereoizomerem cis – nerolem (ryc. 1), tym bardziej, że w starszym piśmiennictwie izomery cis-trans rozróżniano przez porównanie położenia grupy metylowej z grupą CH2OH, natomiast obecnie rozpatruje się wzajemne położenie dwóch ważniejszych grup. Z tego powodu we wczesnych źródłach literaturowych geraniol jest stereoizomerem cis, a nerol trans, podczas gdy teraz jest odwrotnie, czyli geraniol ma grupę CH2OH umiejscowioną w pozycji trans, a nerol w cis.
Ryc. 1. Wzory geraniolu i nerolu
Zdarza sie, że oba stereoizomery są rozpatrywane łącznie, gdyż często występują one razem w naturze, a ponadto w wyniku syntezy chemicznej zwykle uzyskuje się mieszaninę, która składa się w 60% z geraniolu i 40% z nerolu. Ponieważ oba stereoizomery mogą być wydajnie rozdzielone w wyniku destylacji frakcyjnej, są łatwo dostępne na rynku i w związku z tym wchodzą w skład wielu powszechnie stosowanych kompozycji zapachowych (3).
Geraniol jest ważnym składnikiem olejków eterycznych pozyskiwanych z imbiru, cytryny, limonki, pomarańczy i gałki muszkatołowej (4). Natomiast na skalę przemysłową jest izolowany z takich roślin, jak Monarda fistulosa, Pelargonium graveolens (3), Cymbopogon martinii var motia (5), Cymbopogon winterianus Jowitt, syn. Cymbopogon nardus L., Cymbopogon winterianus i Cymbopogon jawarancusa (3). Geraniol to nie tylko związek zapachowy – ma on różnorodne działanie biologiczne, które zostało szczegółowo omówione poniżej.
Działanie owadobójcze i odstraszające owady
Rośliny, owady i inne zwierzęta używają lotnych związków w komunikacji ze środowiskiem. Geraniol jest jednym ze składników lotnej wydzieliny, która służy robotnicom pszczoły miodnej do orientacji względem gniazda, czyli pomaga znaleźć wejście do ula lub drogę do kwiatów (6). Wytwarzany jest on też przez kwiaty, aby przyciągnąć owady zapylające lub naturalnych wrogów roślinożerców odpowiedzialnych za uszkodzenia roślin. Na przykład stwierdzono, że geraniol przywabia owady z rodziny męczelkowatych (Braconidae), których larwy są pasożytami larw innych owadów, najczęściej motyli. Najpospolitszym przedstawicielem tej rodziny w Polsce jest baryłkarz bieliniak pasożytujący na gąsienicach bielinka kapustnika. Geraniol przywabia również wiele gatunków ścierwic, będących pasożytami lub parazytoidami, m.in. os i much (7).
Olejki eteryczne i ich główne składniki znajdują zastosowanie przemysłowe przede wszystkim z racji przyjemnego zapachu, ale mogą być także wykorzystane jako potencjalne środki do zwalczania szkodników ze względu na ich właściwości owadobójcze i odstraszające owady. Ich niska toksyczność w stosunku do ssaków oraz łatwy rozkład biologiczny sprzyjają rozwojowi zastosowań tego rodzaju preparatów (8).
Produkty zawierające geraniol wykorzystywane są do odstraszania komarów, które stanowią potencjalne zagrożenie dla zdrowia człowieka, ponieważ mogą one być nosicielami poważnych chorób. Na przykład komar brzęczący (Culex pipiens), który obok komara widliszka (Anopheles maculipennis) jest najbardziej rozpowszechnionym gatunkiem na terenie Polski, przenosi w krajach tropikalnych Gorączkę Zachodniego Nilu. Jednak znalezienie skutecznego sposobu ich odstraszania nie jest łatwe. Idealne repelenty wymagają optymalnego stopnia lotności. Powinny one odstraszać wiele gatunków gryzących owadów, przy czym nie mogą powodować podrażnień skóry lub błon śluzowych i muszą być nietoksyczne dla ludzi i zwierząt. W myśl obecnych wytycznych produkty w postaci świec, dyfuzorów i rozpylaczy powinny zapewniać co najmniej 50% współczynnik repelentności, aby można było wiarygodnie stwierdzić, że skutecznie odstraszają komary (9).
Powyższe kryteria spełniają preparaty zawierające w swoim składzie geraniol. Dlatego są one dostępne w handlu w wielu krajach jako naturalne repelenty. Świece z geraniolem (5%) zastosowane w pomieszczeniach okazały się bardziej skuteczne w ochronie osób przed ugryzieniem przez komary niż preparaty z citronellolem lub linalolem. W przypadku stosowania na zewnątrz, te same świece z zawartością 5% geraniolu użyte w celu ochrony ochotników zmniejszyły liczbę komarów średnio o 56% w odległości 1 m. W innym badaniu porównano skuteczność świec i dyfuzorów z geraniolem. Wewnątrz pomieszczeń współczynnik repelentności świec wynosił 50%, podczas gdy dla dyfuzorów był równy 97%. Na zewnątrz, dyfuzory z geraniolem były także skuteczne, ponieważ umieszczone w odległości 6 m od owadów odstraszały one samice komarów w 75% (8).
Geraniol wykazywał aktywność repelentną również w stosunku do much domowych oraz kleszczy, które mogą przenosić na człowieka wirusy, bakterie i pierwotniaki powodujące rozwój tak groźnych chorób, jak kleszczowe zapalenie mózgu, boreliozę czy dur brzuszny. Roztocza te atakują również zwierzęta gospodarcze. Skuteczność sprayu z geraniolem (Fulltec®) została zbadana przeciwko kleszczom w dwóch gospodarstwach w Maroku. Już 1% roztwór geraniolu skutecznie zapobiegał pogryzieniom krów przez kleszcze Hyalomma i to przez dłuższy czas. Porównanie krów opryskiwanych tym preparatem ze stadem kontrolnym wykazało zmniejszenie średniej liczby kleszczy na zwierzętach odpowiednio o 98,4% (7. dzień), 97,3% (14. dzień) i 91,3% (21. dzień po oprysku) (10).
Chen i Viljoen (8) zbadali z kolei roztoczobójcze właściwości olejku z Pelargonium graveolens, zawierającego geraniol, przeciwko szkodnikom magazynowym – rozkruszkom (Tyrophagus putrescentiae). Okazało się, że jego działanie było bardziej skuteczne od stosowanego dotychczas do tego celu benzoesanu benzylu, a także mniej toksyczne. Kolejne badania wykazały, że spośród czterech monoterpenów: α-pinen, geraniol, limonen i p-cymen, geraniol stosowany w stężeniu 5% wykazywał najsilniejszą aktywność roztoczobójczą przeciwko świerzbowcowi usznemu (Otodectes cynotis), atakującemu psy i koty.
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. Lapczynski A, Bhatia SP, Foxenberg RJ i wsp. Fragrance material review on geraniol. Food Chem Toxicol 2008; 46:S160-70. 2. Hagvall L, Karlberg A-T, Brared Christensson J. Contact allergy to air-exposed geraniol: clinical observations and report of 14 cases. Contact Dermatitis 2012; 67:20-7. 3. Othmer K (ed.). Chemical Technology of Cosmetics. Wiley 2013; 283. 4. Madankumar A, Jayakumar S, Gokuladhas K i wsp. Geraniol modulates tongue and hepatic phase I and phase II conjugation activities and may contribute directly to the chemopreventive activity against experimental oral carcinogenesis. Eur J Pharmacol 2013; 705:148-55. 5. Bauer K, Garbe D, Surburg H (eds.). Common Fragrance and Flavor Materials: Preparation, Properties and Uses. Wiley 2008; 186. 6. Trhlin M, Rajchard J. Chemical communication in the honeybee (Apis mellifera L.): a review. Vet Med 2011; 56(6):265-73. 7. Herrmann A. Volatiles – an interdisciplinary approach. [In:] Herrmann A. The Chemistry and Biology of Volatiles. Wiley 2010; 5. 8. Chen W, Viljoen AM. Geraniol – A review of a commercially important fragrance material. South African J Bot 2010; 76:643-51. 9. Revay EE, Junnila A, Kline DL i wsp. Reduction of mosquito biting pressure by timed-release 0.3% aerosolized geraniol. Acta Trop 2012; 124:102-5. 10. Khallaayoune K, Biron JM, Chaoui A i wsp. Efficacy of 1% Geraniol (Fulltec®) as a tick repellent. Parasite 2009; 16:223-6. 11. Vovlas N, Mifsud D, Landa BB i wsp. Pathogenicity of the root-knot nematode Meloidogyne javanica on potato. Plant Pathol 2005; 54:657-64. 12. Andres MF, Gonzalez-Coloma A, Sanz J i wsp. Nematicidal activity of essential oils: a review. Phytochem Rev 2012; 11:371-90. 13. Dubreuil JD. Antibacterial and antidiarrheal activities of plant products against enterotoxinogenic Escherichia coli. Toxins 2013; 5:2009-41. 14. Huxley RR, Ansary-Moghaddam A, Clifton P i wsp. The impact of dietary and lifestyle risk factors on risk of colorectal cancer: a quantitative overview of the epidemiological evidence. Int J Cancer 2009; 125:171-80. 15. Vieira A, Heidor R, Cardozo MT i wsp. Efficacy of geraniol but not of β-ionone or their combination for the chemoprevention of rat colon carcinogenesis. Braz J Med Biol Res 2011; 44(6):538-45. 16. Carnesecchi S, Schneider Y, Ceraline J. Geraniol, a component of plant essential oils, inhibits growth and polyamine biosynthesis in human colon cancer cells. J Pharm Exp Ther 2001; 298(1):197-200. 17. Shoff SM, Grummer M, Yatvin MB i wsp. Concentration-dependent increase of murine p388 and b16 population doubling time by the acyclic monoterpene geraniol. Cancer Res 1991; 51:37-42. 18. Polo MP, Crespo R, de Bravo MG. Geraniol and simvastatin show a synergistic effect on a human hepatocarcinoma cell line. Cell Biochem Funct 2011; 29:452-8. 19. Ong TP, Heidor R, de Conti A i wsp. Farnesol and geraniol chemopreventive activities during the initial phases of hepatocarcinogenesis involve similar actions on cell proliferation and DNA damage, but distinct actions on apoptosis, plasma cholesterol and HMGCoA reductase. Carcinogenesis 2006; 27:1194-203. 20. Cardozo MT, de Conti A, Ong TP. Chemopreventive effects of β-ionone and geraniol during rat hepatocarcinogenesis promotion: distinct actions on cell proliferation, apoptosis, HMGCoA reductase, and RhoA. J Nutr Biochem 2011; 22:130-5. 21. Thoppil RJ, Bishayee A. Terpenoids as potential chemopreventive and therapeutic agents in liver cancer. World J Hepatol 2011; 27:228-49. 22. Jin X, Sun J, Miao X i wsp. Inhibitory effect of geraniol in combination with gemcitabine on proliferation of BXPC-3 human pancreatic cancer cells. J Int Med Res 2013; 41(4):993-1001. 23. Chaudhary SC, Siddiqui MS, Athar M i wsp. Geraniol inhibits murine skin tumorigenesis by modulating COX-2 expression, Ras-ERK1/2 signaling pathway and apoptosis. J Appl Toxicol 2013; 33:828-37. 24. Khan AQ, Khan R, Qamar W i wsp. Geraniol attenuates 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA)-induced oxidative stress and inflammation in mouse skin: Possible role of p38 MAP kinase and NF-κB. Exp Mol Pathol 2013; 94:419-29. 25. Vinothkumar V, Manoharan S, Sindhu G i wsp. Geraniol modulates cell proliferation, apoptosis, inflammation, and angiogenesis during 7,12-dimethylbenz[a]anthracene-induced hamster buccal pouch carcinogenesis. Mol Cell Biochem 2012; 369:17-25. 26. Kim SH, Bae HC, Park EJ i wsp. Geraniol inhibits prostate cancer growth by targeting cell cycle and apoptosis pathways. Biochem Biophys Res Commun 2011; 407:129-34. 27. Stachurska A, Wronka M, Kowalczyńska HM. Rak gruczołu krokowego w badaniach in vitro: charakterystyka linii komórkowych PC3, DU145 i LNCaP. Urol Pol 2007; 60:3. 28. Kim SH, Park EJ, Lee CR i wsp. Geraniol induces cooperative interaction of apoptosis and autophagy to elicit cell death in PC-3 prostate cancer cells. Int J Oncol 2012; 40:1683-90. 29. Polewska J. Autofagia – mechanizm molekularny, apoptoza i nowotwory. Post Hig Med Dosw 2012; 66:921-36. 30. Krześlak A. Kinaza AKT: kluczowy regulator metabolizmu i progresji nowotworów. Post Hig Med Dosw 2010; 64:490-503. 31. Sarnowska E, Balcerak A, Olszyna-Serementa M i wsp. Kinaza białkowa aktywowana przez AMP (AMPK), jako cel terapeutyczny. Post Hig Med Dosw 2013; 67:750-60. 32. Ahmad ST, Arjumand W, Seth A i wsp. Preclinical renal cancer chemopreventive efficacy of geraniol by modulation of multiple molecular pathways. Toxicol 2011; 290:69-81.
