Biologicky aktivní nenasycené dialdehydy z rdesna peprníku

Jiří Patočka

     Rdesno peprník, též rdesno peprné (Persicaria hydropiper alias Polygum hydropiper) je jednoletá bylina rostoucí na místech s dostatkem vláhy, jako jsou vlhké lesní cesty, břehy rybníků a potoků, příkopy, vlhká pole a louky nebo rumiště. Má přímou, až 100 cm vysokou větvenou lodyhu, často s červeným nebo fialovým nádechem. Listy jsou krátce řapíkaté, na obou stranách zúžené. Květenství je řídké, květy nazelenalé, na okraji bělavé až narůžovělé. Kvete od června do září. V ČR roste hojně od nížin až po nižší horské polohy a neškodí mu ani znečištěné vody. Rod Persicaria zahrnuje asi 150 druhů rostlin rostoucích téměř po celém světě.

    Celá rostlina má výrazně pálivou chuť (latinské druhové jméno hydropiper = vodní pepř) a lze ji využít v kuchyni jako náhražku pepře. Má také své místo v lidovém léčitelství. Pro tyto účely se sbírá nať (Herba hydropiperis), nejlépe v červenci, která staví průjem, zastavuje krvácení, dezinfikuje močové cesty, zpomaluje střevní peristaltiku a tlumí děložní stahy. Zevně ji lze použít např. při revmatismu. Podává se obvykle ve formě nálevu. Herbáře uvádějí, že droga obsahuje třísloviny, flavonoidy, hořčiny, rutin, kyselinu gallovou, silice, vosky, vitamín C a K a železo. Moderní farmakologický průzkum objevil v rostlině biologicky aktivní nenasycené dialdehydy: polygodial, isotadeonal a warburganal, z nichž zejména dva poslední jsou zodpovědné za palčivou chuť rostliny. Nejvyšší je obsah polygodialu, v květenství až 10 %  vlhké váhy, a polygodial je také zodpovědný za to, že rostlina není napadána housenkami motýlů. Je totiž pro ně jedovatá. Všechny uvedené látky jsou seskviterpenoidy se strukturou hexahydronaftalenu a s uskupením α,β-nenasyceného-1,4-dialdehydu (Jonassohn 1996).

    Polygodial byl z rdesna izolován Barnesem a Loderem (1962) a jeho struktura byla určena jako drim-7-en-11,12-dial, tedy seskviterpenoid drimanového typu (Fukuyama et al. 1985). Již dříve však byl polygodial izolován z novozélandského stále zeleného keře Pseudowintera colorata (horopito, pepperwood) jako látka účinná proti candidám (McCallion et al. 1982; Lee et al. 1999). Antifungicidní účinek polygodialu zřejmě spočívá v inhibici mitochondriální ATP-syntázy (Lunde a Kubo 2000; Castelli et al. 2005) a s narušením funkce buněčných membrán (Kubo et al. 2001).  Je však obsažen i v jiných rostlinách, např. z východoafrických keřovitých rostlin Warburgia stuhlmannii a Warburgia ugandensis (Canellaceae, Pepperbark, Isibhaha, Peperbasboom) (Kubo a Taniguchi 1988), jejichž kůra je v lidové medicíně používána jako přírodní antibiotikum účinné proti bakteriím a patogenním prvokům (protozoa) (Kubo et al. 2005). Polygodial působí jako látka urychlující transport přes membrány (Forsby et al. 1992), zvyšuje koncentrací volného intracelulárního vápníku (Forsby et al. 1994), indukuje produkci inositolfosfátů v lidských neuroblastomových buňkách SH-SY5Y (Forsby a Walum 1996) a vykazuje antinociceptivní účinek (Mendes et al. 2000). Polygodial má také vasorelaxační účinky (André et al. 1999) a antagonizuje především tachykininem-indukované kontrakce (El Sayah et al. 2000), má však také protizánětlivé a protialergické účinky (de Cunha et al. 2001).
    Polygodial a jemu podobné seskviterpenické dialdehydy jsou obsaženy v řadě rostlinných drog a jsou u nich nacházeny stále nové biologicky významné účinky. Např. polygodial z listů Tasmannia lanceolata, až 5 m vysokého keře volně rostoucího v lesích jihovýchodní Austrálie, jehož bobule chutí připomínají kombinaci pepře a nového koření, je zodpovědný za gastroprotektivní účinky této drogy (Matsuda et al. 2002). Mechanismus gastroprotektivního účinku této látky není dosud objasněn, zdá se však, že působí komplikovaným mechanismem, do něhož jsou zapojeny endogenní prostaglandiny, oxid dusnatý, sulfhydrylové sloučeniny (deplece glutathionu, Machida et al. 1999) a vanilloidní receptory (Pongpiriyadacha et al. 2003). Interakce polygodialu s vanilloidními receptory se předpokládá také při vysvětlení jeho antinociceptivních nschopností (André et al. 2004). Polygodial, podobně jako některé další seskviterpenoidní dialdehydy, např. drimanial z kůry Drimys wintery (Winteraceae) se chovají jako antagonisté vanilloidních receptorů (André et al. 2006), ale také ovlivňují glutamátergní přenos v mozku (Martini et al. 2006, 2007). Některé syntetické deriváty polygodialu jsou nadějnými insekticidy pro svůj toxický účinek antifeedant-efeklt (Moreno-Osorio et al. 2008).
     Isotadeonal je seskviterpenoid drimanového typu, stereoisomer polygodialu, izolovaný poprvé z kůry Drimys wintery (Cortes a Oyarzun 1981; Rodríguez et al. 2005), stromu rostoucího v Ohňové zemi, kde je znám jako canelo. Tento až 20 m vysoký stále zelený strom má kvalitní dřevo z něhož se vyrábí nábytek a hudební nástroje a jeho plody jsou v Chile a Argentině používány podobně jako pepř k ochucení pokrmů. Farmakologické účinky isotadeonalu nejsou dostatečně prostudovány, ale budou podobné jako u polygodialu. Látka byla připravena synteticky (Kende a Blacklock 1980).
     Warburganal byl poprvé izolován z kůry východoafrických keřovitých rostlin čeledi Warburgia (Taniguchi et al. 1983), známých svými antifungicidními účinky (Kubo a Himejima 1992). Biologická aktivita tohoto seskviterpenického dialdehydu drimanového typu je založena na interakci látky s volnými SH-skupinami různých biomolekul (Taniguchi et al. 1983). Látka je silně cytotoxická a má antibakteriální vlastnosti (Fukuyama et al. 1980).
     Nenasycené terpenické dialdehydy jsou početnou skupinou přírodních látek (Jonassohn 1996), jejichž zdrojem jsou nejčastěji rostliny. Jsou však známy případy, kdy tyto látky byly nalezeny v obranném sekretu hmyzu (Amato 2006). Takovým příkladem může být dolichodial, který funguje jako chemická zbraň pakobylek rodu Anisomorpha (Hanák 2006).

Literatura
Amato I.: Individual insects make signature venoms. Chem Eng News 2006; 84, 15.
André E, Campi B, Trevisani M, Ferreira J, Malheiros A, Yunes RA, Calixto JB, Geppetti P. Pharmacological characterisation of the plant sesquiterpenes polygodial and drimanial as vanilloid receptor agonists. Biochem Pharmacol. 2006; 71: 1248-1254.
André E, Ferreira J, Malheiros A, Yunes RA, Calixto JB. Evidence for the involvement of vanilloid receptor in the antinociception produced by the dialdeydes unsaturated sesquiterpenes polygodial and drimanial in rats. Neuropharmacology. 2004; 46: 590-597.
André E, Malheiros A, Cechinel-Filho V, Yunes RA, Calixto JB. Mechanisms underlying the relaxation caused by the sesquiterpene polygodial in vessels from rabbit and guinea-pig. Eur J Pharmacol. 1999; 386: 47-53.
Barnes CS, Loder JW. The Structure of Polygodial: A New Sesquiterpene Dialdehyde from Polygonum hydropiper L. Austral J Chem 1962; 15: 322 – 327.
Ben JM, Jansen HH, Sengers WJM, De Groot A, Bos HJT. A new stereoselective approach for the total synthesis of (.+-.)-isotadeonal, (.+-.)-polygodial, (.+-.)-warburganal, and (.+-.)-muzigadial. J Org Chem 1988; 53: 855–859.
Castelli MV, Lodeyro AF, Malheiros A, Zacchino SA, Roveri OA. Inhibition of the mitochondrial ATP synthesis by polygodial, a naturally occurring dialdehyde unsaturated sesquiterpene. Biochem Pharmacol. 2005; 70: 82-89.
Cortes MM, Oyarzun LM. Tadeonal and isotadeonal from Drimys Winter. Fitoterapia 1981; 52: 33-35.
da Cunha FM, Fröde TS, Mendes GL, Malheiros A, Cechinel Filho V, Yunes RA, Calixto JB. Additional evidence for the anti-inflammatory and anti-allergic properties of thesesquiterpene polygodial. Life Sci. 2001; 70: 159-169.
El Sayah M, Filho VC, Yunes RA, Malheiros A, Calixto JB. Action of polygodial on agonist-induced contractions of the rat portal vein in vitro. J Cardiovasc Pharmacol. 2000; 35: 670-675.
Forsby A, Walum E, Sterner O. The effect of six sesquiterpenoid unsaturated dialdehydes on cell membrane permeability in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. Chem Biol Interact. 1992; 84: 85-95.
Forsby A, Walum E. Polygodial induces inositol phosphate turnover in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. Neurosci Lett. 1996; 217: 50-54.
Forsby A, Witt R, Walum E. Sesquiterpenoid unsaturated dialdehydes increase the concentration of intracellular free Ca2+ in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. Nat Toxins. 1994; 2: 89-95.
Fukuyama Y, Sato T, Miura I, Asakawa Y. Drimane-type sesqui- and norsesquiterpenoids from Polygonum hydropiper. Phytochemistry 1985; 24: 1521-1524.
Fukuyama Y, Sato T, Asakawa Y, Takemoto T. A potent cytotoxic warburganal and related drimane-type sesquiterpenoids from Polygonum hydropiper. Phytochemistry 1980; 21: 2895-2898.
Hanák P. Chemická zbraň pakobylek rodu Anisomorpha. Server TOXICOLOGY, http://toxicology.cz, 7.11.2006.
Jonassohn M. Sesquiterpenoid unsaturated dialdehydes. Doctoral Thesis, Lund University, Sweden, 1996, s. ISBN 91-628-22215-2.
Kende AS, Blacklock TJ. Stereoselective total syntheses of (±)-warburganal and (±)-isotadeonal. Tetrahedron Lett 1980; 21: 3119-3122.
Kubo I, Fujita K, Lee SH. Antifungal mechanism of polygodial. J Agric Food Chem. 2001; 49: 1607-1611.
Kubo I, Fujita K, Lee SH, Ha TJ. Antibacterial activity of polygodial. Phytother Res. 2005; 19: 1013-1017.
Kubo I, Himejima M. Potentiation of antifungal activity of sesquiterpene dialdehydes against Candida  albicans and two other fungi. Experientia. 1992; 48: 1162-1164.
Kubo I, Taniguchi M. Polygodial, an antifungal potentiator. J Nat Prod. 1988; 51: 22-29.
Lee SH, Lee JR, Lunde CS, Kubo I. In vitro antifungal susceptibilities of Candida albicans and other fungl pathogens to polygodial, a sesquiterpene dialdehyde. Planta Med. 1999; 65: 204-208.
Lunde CS, Kubo I. Effect of polygodial on the mitochondrial ATPase of Saccharomyces cerevisiae. Antimicrob Agents Chemother. 2000; 44: 1943-1953.
Machida K, Tanaka T, Taniguchi M. Depletion of glutathione as a cause of the promotive effects of polygodial, a sesquiterpene on the production of reactive oxygen species in Saccharomyces cerevisiae. J Biosci Bioeng. 1999; 88: 526-530.
Martini LH, Cereser L, Junior IZ, Jardim FM, Vendite DA, Frizzo ME, Yunes RA, Calixto JB, Wofchuk S, Souza DO. The sesquiterpenes polygodial and drimanial in vitro affect glutamatergic transport in rat brain. Neurochem Res. 2006; 31: 431-438.
Martini LH, Jung F, Soares FA, Rotta LN, Vendite DA, Frizzo ME, Yunes RA, Calixto JB, Wofchuk S, Souza DO. Naturally occurring compounds affect glutamatergic neurotransmission in rat brain. Neurochem Res. 2007; 32: 1950-1956.
Matsuda H, Pongpiriyadacha Y, Morikawa T, Kashima Y, Nakano K, Yoshikawa M. Protective effects of polygodial and related compounds on ethanol-induced gastric mucosal lesions in rats: structural requirements and mode of action. Bioorg Med Chem Lett. 2002 Feb; 12: 477-482.
Mendes GL, Santos AR, Malheiros A, Filho VC, Yunes RA, Calixto JB. Assessment of mechanisms involved in antinociception caused by sesquiterpene polygodial. J Pharmacol Exp Ther. 2000; 292: 164-172.
Moreno-Osorio L, Cortés M, Armstrong V, Bailén M, González-Coloma A. Antifeedant activity of some polygodial derivatives. Z Naturforsch C. 2008; 63: 215-220.
Pongpiriyadacha Y, Matsuda H, Morikawa T, Asao Y, Yoshikawa M. Protective effects of polygodial on gastric mucosal lesions induced by necrotizing agents in rats and the possible mechanisms of action. Biol Pharm Bull. 2003; 26: 651-657.
Rodríguez B, Zapata N, Medina P, Viñuela E. A complete 1H and 13C NMR data assignment for four drimane sesquiterpenoids isolated from Drimys winterii. Magn Reson Chem. 2005; 43: 82-84.
Taniguchi M, Adachi T, Haraguchi H, Oi S, Kubo I. Physiological activity of warburganal and its reactivity with sulfhydryl groups. J Biochem 1983; 94: 149-154.