Aktywność biologiczna wybranych składników olejków eterycznych. Cz. 2
Biological activity of selected components of essential oils. Part 2
Katedra i Zakład Farmakognozji, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
Kierownik Katedry: prof. dr hab. n. farm. Judyta Cielecka-Piontek
Olejki eteryczne są mieszaninami licznych związków, głównie terpenowych oraz pochodnych fenylopropanu. Surowce olejkowe, otrzymywane z nich olejki eteryczne oraz ich chemiczne składniki cechuje różnorodne działanie farmakologiczne, głównie przeciwdrobnoustrojowe, przeciwzapalne, spazmolityczne, sedatywne, żółciopędne, żółciotwórcze, moczopędne, wykrztuśne, drażniące i rozgrzewające. W przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym i spożywczym są także stosowane jako środki poprawiające smak i zapach (1).
Celem pracy było przedstawienie najnowszych danych piśmiennictwa dotyczących aktywności biologicznej wybranych składników olejków eterycznych.
Linalol jest nienasyconym alkoholem monoterpenowym, wykazującym intensywny zapach konwalii. Stanowi mieszaninę dwóch stereoizomerów: likareolu i koriandrolu. Otrzymuje się go z olejków eterycznych: lawendowego, kolendrowego, pomarańczowego.
Wykazano także działanie hepatoochronne, przeciwmocznicowe i przeciwlękowe linalolu. Olejek z kolendry siewnej Coriandrum sativum i jego główny składnik linalol (81,6%) normalizowały biomarkery wątrobowe (AST, ALT, ALP), parametry przeciwutleniające (GSH, GPx, CAT) i peroksydację lipidów (MDA) (5). Suplementacja linalolem w mocznicy powodowała obniżenie ekspresji markerów zwapnienia, peroksydacji lipidów i enzymów przeciwutleniających (6). Podając linalol myszom pozbawionym węchu, potwierdzono, że efekt przeciwlękowy badanego związku wynika z oddziaływania na receptory GABA-A, nie zaś na receptory węchowe (7).
Podczas autooksydacji i oksydacji, w której pośredniczy cytochrom P450, powstają produkty utleniania linalolu (wodoronadtlenki), takie jak: 7-hydroperoksy-3,7-dimetylo-octa-1,5-diene-3-ol i 6,7-epoksylinalol. Pierwszy z nich ma większą zdolność uczulającą (alergia pokarmowa) niż linalol. Drugi może wywoływać reakcje skórne (8-10).
W innym doświadczeniu wykazano efekt terapeutyczny i ochronny linalolu wobec doksorubicyny, obciążonej działaniem kardiotoksycznym (11).
Linalol wykazuje korzystne działanie w stanach zapalnych dróg oddechowych i nadmiernym wydzielaniu śluzu przez hamowanie szlaku MAPKs/NF-κB. Po podaniu doustnym linalol zmniejszał liczbę eozynofili, cytokin Th2, IgE i poziom iNOS (13). W dawce 25 mg/kg chronił komórki mikroglejowe u szczurów podczas stanów niedotlenienia (14).
Linalol cechowały właściwości przeciwnowotworowe. Wśród komórek raka jamy ustnej MENG-1 (OECM-1) pod jego wpływem doszło do zahamowania żywotności komórek i cyklu komórkowego oraz szlaku sygnalizacyjnego PI3K/AKT (15).
Linalol podawany przed ekspozycją UVB zapobiegał ekspresji markerów proliferacji: NF-κB, TNF-α, IL-6, COX-2, VEGF, TGF-β1, Bcl-2 i zmutowanego p53 w skórze myszy (17). Aktywność antyproliferacyjna potwierdzona została w komórkach nowotworowych pochodzących z ludzkich komórek szyjki macicy, żołądka, skóry, płuc i kości (18).
Interesujące wyniki uzyskano z badania przenikania linalolu przez skórę z olejku oraz z różnych postaci dermatologicznych (emulsji O/W, hydrożelu, roztworu olejowego), zawierających 0,75% W/W olejku. Gromadzenie terpenów w skórze było kilkakrotnie większe podczas stosowania czystych olejków. Umieszczenie terpenów: linalolu i terpinen-4-olu w różnych podłożach pozwoliło przeanalizować szybkość przenikania terpenów przez skórę in vitro. Najszybsza penetracja odbywała się z emulsji O/W, następnie z roztworu olejowego, podczas gdy eliminacja była względnie wolna po nałożeniu hydrożelu (19, 20).
Kolejne badanie trzech acyklicznych terpenów: citronelolu, linalolu i octanu linalolu, wykazało dobrą absorpcję po 1 godz. do wszystkich warstw skóry. W przypadku linalolu zauważono zjawisko samoprzenikania (po 1 godz. od podania w warstwie rogowej naskórka stężenie wynosiło 78,3 μg/cm2, a po 4 godz. 479 μg/cm2). Podczas wchłaniania ilość cytronelolu stale obniżała się w skórze, linalolu i octanu linalylu nie zmieniała się, chociaż następowała dyfuzja z warstwy rogowej do skóry właściwej (21).
Niektóre terpeny mogą pełnić funkcję promotora przenikania przeskórnego dla innych substancji leczniczych. Karwakrol, linalol i α-terpineol w stężeniu 5% (W/V) w glikolu propylenowym zwiększały in vitro przenikanie haloperidolu przez skórę. Terpeny gromadziły się w warstwie lipidowej, utrzymując strukturalną spójność, natomiast orientacja przestrzenna linalolu dodatkowo sprzyjała przenikaniu substancji leczniczej. Terpeny w różnym stopniu odwadniały warstwę rogową naskórka, nie zmieniały jednak drugorzędowej struktury keratyny (22). W kolejnym badaniu te same terpeny (5% W/V) w 50% etanolu wnikały do podwójnej warstwy lipidowej. Karwakrol zwiększał współczynnik podziału haloperidolu, podczas gdy linalol i terpineol upłynniały warstwę lipidową naskórka (23).
Kolejny przykład obrazuje wykorzystanie właściwości przeciwbakteryjnych linalolu w zakażonych, trudno gojących się ranach. W tym celu przygotowano specjalny okład o porowatej strukturze, bazujący na linalolu kapsułkowanym w amylozie wprowadzonym do kolagenowej podstawy. W ten sposób utrzymano wilgotność rany, ułatwiono gromadzenie się nadmiaru wysięku, zapewniono granulację tkanki i szybsze gojenie rany, zapobiegano także stanom zapalnym w odnawiających się tkankach i tworzeniu blizny (24).
1. Bruneton J. Pharmacognosy, Phytochemistry, Medicinal Plants. Wyd. 2. Intercept Ltd, 1999.
2. Xu Y, Tong Z, Zhang X i wsp. Unveiling the mechanisms for the plant volatile organic compound linalool to control gray mould on strawberry fruits. J Agric Food Chem 2019; 67(33):9265-76.
3. Ponte HAS, Lima MIO, Lima EO i wsp. Linalool modulates dermatophyte susceptibility to azole drugs. Med Mycol 2019; 23. pii: myz041.
4. Yang F, Long E, Wen J i wsp. Linalool, derived from Cinnamomum camphora (L.) Presl leaf extracts, possesses molluscicidal activity against Oncomelania hupensis and inhibits infection of Schistosoma japonicum. Parasit Vectors 2014; 7:407.
5. Altınok-Yipel F, Ozan Tekeli ?, Özsoy ŞY i wsp. Hepatoprotective activity of linalool in rats against liver injury induced by carbon tetrachloride. Int J Vitam Nutr Res 2019; (1):1-7.
6. Kaur T, Kaul S, Bhardwaj A. Efficacy of linalool to ameliorate uremia induced vascular calcification in Wistar rats. Phytomed 2018; 51:191-5.
7. Harada H, Kashiwadani H, Kanmura Y i wsp. Linalool odor-induced anxiolytic effects in mice. Front Behav Neurosci 2018; 12:241.
8. de Groot A. Linalool hydroperoxides. Dermatitis 2019; 30(4):243-6.
9. Meesters RJ, Duisken M, Hollender J. Study on the cytochrome P450-mediated oxidative metabolism of the terpene alcohol linalool: indication of biological epoxidation. Xenobiot 2007; 37(6):604-17.
10. Bäcktorp C, Wass JR, Panas I i wsp. Theoretical investigation of linalool oxidation. J Phys Chem A 2006; 110(44):12204-12.
11. Oner Z, Altınoz E, Elbe H i wsp. The protective and therapeutic effects of linalool against doxorubicin-induced cardiotoxicity in Wistar albino rats. Hum Exp Toxicol 2019; 38(7):803-13.
12. Prashar A, Locke IC, Evans CS. Cytotoxicity of lavender oil and its major components to human skin cells. Cell Prolif 2004; 37(3):221-9.
13. Kim MG, Kim SM, Min JH i wsp. Anti-inflammatory effects of linalool on ovalbumin-induced pulmonary inflammation. Int Immunopharmacol 2019; 74:105706.
14. Barrera-Sandoval AM, Osorio E, Cardona-Gómez GP. Microglial-targeting induced by intranasal linalool during neurological protection postischemia. Eur J Pharmacol 2019; 857:172420.
15. Pan W, Zhang G. Linalool monoterpene exerts potent antitumor effects in OECM 1 human oral cancer cells by inducing sub-G1 cell cycle arrest, loss of mitochondrial membrane potential and inhibition of PI3K/AKT biochemical pathway. J BUON 2019; 24(1):323-8.
16. Gunaseelan S, Balupillai A, Govindasamy K i wsp. Linalool prevents oxidative stress activated protein kinases in single UVB-exposed human skin cells. PLoS ONE 2017; 12(5):e0176699.
17. Gunaseelan S, Balupillai A, Govindasamy K i wsp. The preventive effect of linalool on acute and chronic UVB-mediated skin carcinogenesis in Swiss albino mice. Photochem Photobiol Sci 2016; 15(7):851-60.
18. Cherng JM, Shieh DE, Chiang W i wsp. Chemopreventive effects of minor dietary constituents in common foods on human cancer cells. Biosci Biotechnol Biochem 2007; 71(6):1500-4.
19. Cal K. Skin penetration of terpenes from essential oils and topical vehicles. Planta Med 2006; 72(4):311-6.
20. Cal K. How does the type of vehicle influence the in vitro skin absorption and elimination kinetics of terpenes? Arch Dermatol Res 2006; 297(7):311-5.
21. Cal K, Sznitowska M. Cutaneous absorption and elimination of three acyclic terpenes – in vitro studies. J Control Release 2003; 93(3):369-76.
22. Vaddi HK, Ho PC, Chan SY. Terpenes in propylene glycol as skin-penetration enhancers: permeation and partition of haloperidol, Fourier transform infrared spectroscopy, and differential scanning calorimetry. J Pharm Sci 2002; 91(7):1639-51.
23. Vaddi HK, Ho PC, Chan YW i wsp. Terpenes in ethanol: haloperidol permeation and partition through human skin and stratum corneum changes. J Control Release 2002; 81(1-2):121-33.
24. Lyu Y, Ren H, Yu M i wsp. Using oxidized amylose as carrier of linalool for the development of antibacterial wound dressing. Carbohydr Polym 2017; 174:1095-105.
25. Baser KHC, Kirimer N i wsp. Pulegone-rich essential oils of Turkey Review. J Essent Oil Res 1998; 10:1-8.
26. Piras A, Porcedda S, Falconieri D i wsp. Antifungal activity of essential oil from Mentha spicata L. and Mentha pulegium L. growing wild in Sardinia island (Italy). Nat Prod Res 2019; 19:1-7.
27. Yang Q, Luo J, Lv H i wsp. Pulegone inhibits inflammation via suppression of NLRP3 inflammasome and reducing cytokine production in mice. Immunopharmacol Immunotoxicol 2019; 41(3):420-7.
28. Choi YY, Kim MH, Lee H i wsp. (R)-(+)-pulegone suppresses allergic and inflammation responses on 2,4-dinitrochlorobenzene-induced atopic dermatitis in mice model. J Dermatol Sci 2018; 91(3):292-300.
29. Souldouzi R, Razi M, Shalizar Jalali A i wsp. Effect of (R)-(+) Pulegone on ovarian tissue; correlation with expression of aromatase Cyp19 and ovarian selected genes in mice. Cell J 2018; 20(2):231-43.
30. Roh HS, Park KC, Park CG. Repellent effect of santalol from sandalwood oil against Tetranychusurticae (Acari: Tetranychidae). J Econ Entomol 2012; 105(2):379-85.
31. Misra BB, Dey S. Evaluation of in vivo anti-hyperglycemic and antioxidant potentials of α-santalol and sandalwood oil. Phytomed 2013; 20(5):409-16.
32. Kim TH, Hatano T, Okamoto K i wsp. Antifungal and ichthyotoxic sesquiterpenoids from Santalum album heartwood. Molecules 2017; 22(7). pii: E1139.
33. Bommareddy A, Knapp K, Nemeth A i wsp. Alpha-Santalol, a component of sandalwood oil inhibits migration of breast cancer cells by targeting the β-catenin pathway. Anticancer Res 2018; 38(8):4475-80.
34. Dave K, Alsharif FM, Islam S i wsp. Chemoprevention of breast cancer by transdermal delivery of α-santalol through breast skin and mammary papilla (Nipple). Pharm Res 2017; 34(9):1897-907.
35. Bommareddy A, Crisamore K, Fillman S i wsp. Survivin down-regulation by α-santalol is not mediated through PI3K-AKT pathway in human breast cancer cells. Anticancer Res 2015; 35(10):5353-7.
36. Santha S, Bommareddy A, Rule B i wsp. Antineoplastic effects of α-santalol on estrogen receptor-positive and estrogen receptor-negative breast cancer cells through cell cycle arrest at G2/M phase and induction of apoptosis. PLoS ONE 2013; 8(2):e56982.
37. Lee B, Bohmann J, Reeves T i wsp. α- and β-Santalols directly interact with tubulin and cause mitotic arrest and cytotoxicity in oral cancer cells. J Nat Prod 2015; 78(6):1357-62.
38. Bommareddy A, Rule B, VanWert Al i wsp. α-Santalol, a derivative of sandalwood oil, induces apoptosis in human prostate cancer cells by causing caspase-3 activation. Phytomed 2012; 19(8-9):804-11.
39. Saraswati S, Kumar S, Alhaider AA. α-Santalol inhibits the angiogenesis and growth of human prostate tumor growth by targeting vascular endothelial growth factor receptor 2-mediated AKT/mTOR/P70S6K signaling pathway. Mol Cancer 2013; 12:147.
40. Zhang X, Chen W, Guillermo R i wsp. Alpha-santalol, a chemopreventive agent against skin cancer, causes G2/M cell cycle arrest in both p53-mutated human epidermoid carcinoma A431 cells and p53 wild-type human melanoma UACC-62 cells. BMC Res Notes 2010; 3:220.
41. Arasada BL, Bommareddy A, Zhang X i wsp. Effects of alpha-santalol on proapoptotic caspases and p53 expression in UVB irradiated mouse skin. Anticancer Res 2008; 28(1A):129-32.
42. Santha S, Dwivedi C. α-Santalol, a skin cancer chemopreventive agent with potential to target various pathways involved in photocarcinogenesis. Photochem Photobiol 2013; 89(4):919-26.
43. Bommareddy A, Hora J, Cornish B i wsp. Chemoprevention by alpha-santalol on UVB radiation-induced skin tumor development in mice. Anticancer Res 2007; 27(4B):2185-8.
44. Dwivedi C, Valluri HB, Guan X i wsp. Chemopreventive effects of alpha-santalol on ultraviolet B radiation-induced skin tumor development in SKH-1 hairless mice. Carcinogenesis 2006; 27(9):1917-22.
45. Dwivedi C, Maydew ER, Hora J i wsp. Chemopreventive effects of various concentrations of alpha-santalol on skin cancer development in CD-1 mice. Eur J Cancer Prev 2005; 14(5):473-6.
46. Sharma M, Levenson C, Bell RH i wsp. Suppression of lipopolysaccharide-stimulated cytokine/chemokine production in skin cells by sandalwood oils and purified α-santalol and β-santalol. Phytother Res 2014; 28(6):925-32.
47. Misra BB, Dey S. Comparative phytochemical analysis and antibacterial efficacy of in vitro and in vivo extracts from East Indian sandalwood tree (Santalum album L.). Lett Appl Microbiol 2012; 55(6):476-86.
48. Ochi T, Shibata H, Higuti T i wsp. Anti-Helicobacter pylori compounds from Santalum album. J Nat Prod 2005; 68(6):819-24.
49. Paulpandi M, Kannan S, Thangam R i wsp. In vitro anti-viral effect of β-santalol against influenza viral replication. Phytomed 2012; 19(3-4):231-5.
50. Hongratanaworakit T, Heuberger E, Buchbauer G. Evaluation of the effects of East Indian sandalwood oil and alpha-santalol on humans after transdermal absorption. Planta Med 2004; 70(1):3-7.
51. Okugawa H, Ueda R, Matsumoto K i wsp. Effect of α-santalol and β-santalol from sandalwood on the central nervous system in mice. Phytomed 1995; 2(2):119-26.
52. Satou T, Ogawa Y, Koike K. Relationship between emotional behavior in mice and the concentration of (+)-α-santalol in the brain. Phytother Res 2015; 29(8):1246-50.
53. Ohmori A, Shinomiya K, Utsu Y i wsp. Effect of santalol on the sleep-wake cycle in sleep-disturbed rats. Nihon Shinkei Seishin Yakurigaku Zasshi 2007; 27(4):167-71.
54. Ribeiro TP, Porto DL, Menezes CP i wsp. Unravelling the cardiovascular effects induced by alpha-terpineol: a role for the nitric oxide-cGMP pathway. Clin Exp Pharmacol Physiol 2010; 37(8):811-6.
55. Dos Santos Negreiros P, da Costa DS, da Silva VG i wsp. Antidiarrheal activity of α-terpineol in mice. Biomed Pharmacother 2019; 110:631-40.
56. Gouveia DN, Costa JS, Oliveira MA i wsp. α-Terpineol reduces cancer pain via modulation of oxidative stress and inhibition of iNOS. Biomed Pharmacother 2018; 105:652-61.
57. Mezza GN, Borgarello AV, Grosso NR i wsp. Antioxidant activity of rosemary essential oil fractions obtained by molecular distillation and their effect on oxidative stability of sunflower oil. Food Chem 2018; 242:9-15.
58. Moghimi M, Parvardeh S, Zanjani TM i wsp. Protective effect of α-terpineol against impairment of hippocampal synaptic plasticity and spatial memory following transient cerebral ischemia in rats. Iran J Basic Med Sci 2016; 19(9):960-9.
59. Nogueira MN, Aquino SG, Rossa Junior C i wsp. Terpinen-4-ol and alpha-terpineol (tea tree oil components) inhibit the production of IL-1β, IL-6 and IL-10 on human macrophages. Inflamm Res 2014; 63(9):769-78.
60. Juell S, Monrad-Krohn H, Jork H. Neue Substanzen aus Ätherischen Öl enverschiedener Artemisia-Species, 1. Mitt. Spathulenol, ein Azulenogener Sesquiterpen Alkohol. Archiv Pharmazie 1976; 309(6):458.
61. do Nascimento KF, Moreira FMF, Alencar Santos J i wsp. Antioxidant, anti-inflammatory, antiproliferative and antimycobacterial activities of the essential oil of Psidium guineense Sw. and spathulenol. J Ethnopharmacol 2018; 210:351-8.
62. Ziaei A, Ramezani M, Wright L i wsp. Identification of spathulenol in Salvia mirzayanii and the immunomodulatory effects. Phytother Res 2011; 25(4):557-62.
63. Martins A, Hajdú Z, Vasas B i wsp. A Spathulenol inhibit the human ABCB1 efflux pump. Planta Med 2010; 76:P608.
64. Miranda MLP, Furtado KS, de Oliveira Andrade F i wsp. β-Ionone inhibits nonalcoholic fatty liver disease and its association with hepatocarcinogenesis in male Wistar rats. Chem Biol Interact 2019; 308:377-84.
65. Ansari M, Emami S. β-Ionone and its analogs as promising anticancer agents. Eur J Med Chem 2016; 123:141-54.
66. Xie H, Liu T, Chen J i wsp. Activation of PSGR with β-ionone suppresses prostate cancer progression by blocking androgen receptor nuclear translocation. Cancer Lett 2019; 453:193-205.
67. Jovancevic N, Khalfaoui S, Weinrich M i wsp. Odorant receptor 51E2 agonist β-ionone regulates RPE cell migration and proliferation. Front Physiol 2017; 8:888.
68. Dong HW, Zhang S, Sun WG i wsp. β-Ionone arrests cell cycle of gastric carcinoma cancer cells by a MAPK pathway. Arch Toxicol 2013; 87(10):1797-808.
69. Kang CH, Jayasooriya RG, Choi YH i wsp. β-Ionone attenuates LPS-induced pro-inflammatory mediators such as NO, PGE2 and TNF-α in BV2 microglial cells via suppression of the NF-κB and MAPK pathway. Toxicol In Vitro 2013; 27(2):782-7.
70. Zhu J, Zhang L, Jin X i wsp. β-Ionone-induced apoptosis in human osteosarcoma (U2os) cells occurs via a p53-dependent signaling pathway. Mol Biol Rep 2010; 37(6):2653-63.
71. Kim MO, Moon DO, Kang CH i wsp. beta-Ionone enhances TRAIL-induced apoptosis in hepatocellular carcinoma cells through Sp1-dependent upregulation of DR5 and downregulation of NF-kappaB activity. Mol Cancer Ther 2010; 9(4):833-43.
72. Liu JR, Yang BF, Chen BQ i wsp. Inhibition of beta-ionone on SGC-7901 cell proliferation and upregulation of metalloproteinases-1 and -2 expression. World J Gastroenterol 2004; 10(2):167-71.
73. Gomes-Carneiro MR, De-Oliveira AC, De-Carvalho RR i wsp. Inhibition of cyclophosphamide-induced teratogenesis by beta-ionone. Toxicol Lett 2003; 138(3):205-13.