Shizukaoly – komplexní lindenanové diseskviterpenoidy s biologickou aktivitou

Jiří Patočka

     Shizukaoly představují skupinu strukturálně mimořádně komplexních dimerických seskviterpenoidů lindenanového typu, charakteristických především pro rostliny čeledi Chloranthaceae. První zástupce této skupiny, shizukaol A, byl izolován z Chloranthus japonicus v roce 1990. Následně byly zástupci rodu Chloranthus a dalších rostlin čeledi Chloranthaceae izolovány desítky dalších strukturně příbuzných lindenanových dimerů. Současné přehledy ukazují, že lindenanové seskviterpenoidy a jejich oligomery tvoří rozsáhlou skupinu přírodních produktů s pozoruhodnou strukturální diverzitou a biologickou aktivitou [1–3]. Shizukaoly jsou významné nejen z hlediska přírodní produktové chemie, ale také jako příklad sekundárních metabolitů, u nichž se mimořádná stereochemická komplexita propojuje s různorodou biologickou aktivitou. U různých členů této skupiny byly popsány zejména protizánětlivé, antivirové, antifungální, cytotoxické a metabolické účinky. Tyto výsledky však pocházejí převážně z buněčných, enzymových nebo jiných preklinických modelů a nelze je automaticky interpretovat jako důkaz klinické účinnosti u člověka [2,3].

Chemická charakteristika

     Shizukaoly patří mezi lindenanové diseskviterpenoidy, tedy dimery vznikající spojením dvou lindenanových seskviterpenoidních jednotek. Lindenanové seskviterpenoidy se vyznačují charakteristickým cis-trans-3,5,6-karbocyklickým skeletem a v rostlinách čeledi Chloranthaceae se vyskytují jako monomery i různé oligomery [2,3]. Pro dimerické lindenanové seskviterpenoidy je typická mimořádně komplikovaná polycyklická struktura s velkým počtem stereogenních center. Některé shizukaoly obsahují více než deset sousedících stereocenter a jejich uhlíková kostra může mít heptacyklický charakter [4].

Shizukaol B

Hopeahainol A – neobvyklý polyfenol rostlin rodu Hopea s inhibičním účinkem na acetylcholinesterázu

Jiří Patočka, Zdeňka Navrátilová, Kamil Kuča, Patrik Olekšák, Anna Strunecká

     Hopeahainol A je strukturně pozoruhodný přírodní polyfenol, který byl izolován z kůry kmene tropického stromu Hopea hainanensis (Dipterocarpaceae). Patří mezi přírodní produkty odvozené od resveratrolu a vyznačuje se neobvyklým, částečně dearomatizovaným cyklickým uhlíkovým skeletem. Jeho struktura byla určena kombinací spektroskopických metod, rentgenové krystalografie a výpočetních metod. Zásadním biologickým nálezem bylo zjištění, že hopeahainol A inhibuje acetylcholinesterázu (AChE) s hodnotou IC₅₀ 4,33 μM, což při prvním hodnocení odpovídalo řádu účinnosti známého alkaloidu huperzinu A. Pozdější studie ukázaly, že jeho mechanismus inhibice je neobvyklý: při nižších koncentracích se váže především na periferní místo AChE a při vyšších koncentracích vykazuje výrazně nelineární, řádově vyšší závislost inhibice na koncentraci. Inhibice je reverzibilní a nevyžaduje tvorbu kovalentní vazby s enzymem (Ge et al., 2008). Experimenty na PC12 buňkách navíc ukázaly ochranný účinek hopeahainolu A proti oxidačnímu poškození vyvolanému peroxidem vodíku. Hopeahainol A tak představuje zajímavý příklad přírodního polyfenolu, v němž se spojuje neobvyklá chemická struktura s biologickou aktivitou relevantní pro výzkum neurodegenerativních onemocnění.

     Přírodní polyfenoly představují rozsáhlou skupinu sekundárních metabolitů rostlin s mimořádnou strukturální diverzitou a širokým spektrem biologických účinků. Zvláštní skupinu tvoří oligomerní a komplexně cyklizované deriváty stilbenů, jejichž biosyntetickým předchůdcem je často resveratrol. Rostliny rodu Hopea (Dipterocarpaceae) jsou významným zdrojem těchto látek a byly již dříve studovány pro přítomnost bioaktivních oligostilbenoidů (Sotheeswaran et al., 1983).

     Hopeahainol A byl objeven při fytochemickém studiu Hopea hainanensis. Ge et al. popsali v roce 2008 izolaci několika nových polyfenolických metabolitů a upozornili na mimořádně neobvyklý uhlíkový skelet hopeahainolu A a příbuzného hopeahainolu B. Struktura byla objasněna pomocí spektroskopických metod, rentgenové difrakční analýzy monokrystalu a výpočetních postupů. Současně byla prokázána inhibice acetylcholinesterázy s IC₅₀ 4,33 μM. Význam hopeahainolu A však nespočívá pouze v jeho počátečním zařazení mezi inhibitory AChE (Wu et al., 2009). Následné práce ukázaly, že způsob jeho interakce s enzymem je velmi neobvyklý a poskytuje zajímavý model pro studium alosterických a periferních vazebných míst acetylcholinesterázy (Rosenberry et al., 2016).

     Hopea hainanensis je tropický strom z čeledi Dipterocarpaceae. Fytochemický výzkum jeho biomasy ukázal přítomnost řady oligostilbenoidních a dalších polyfenolických metabolitů. Hopeahainol A patří mezi strukturně komplexní přírodní produkty odvozené od resveratrolového skeletu. Přehledová literatura jej společně s hopeanolem řadí mezi významné resveratrolem odvozené přírodní produkty s neobvyklou molekulární architekturou (Cogon et al., 1970; Guebailia et al., 2006)).

Pupava bezlodyžná (Carlina acaulis L.): Botanika, fytochemie, tradiční medicína a biologické účinky

Jiří Patočka, Lenka Hronová

     Pupava bezlodyžná (Carlina acaulis L.) je vytrvalá bylina z čeledi hvězdnicovitých (Asteraceae), charakteristická přízemní listovou růžicí a nápadným květním úborem, který může dosahovat značné velikosti. Druh je rozšířen především v horských a podhorských oblastech střední a jižní Evropy. Z hlediska farmakognosie je pozoruhodný zejména kořen, který byl v evropské tradiční medicíně využíván již od starověku. Historické prameny dokládají používání pupavy bezlodyžné při kožních onemocněních a jako prostředku s diuretickým, diaforetickým a anthelmintickým účinkem. Carlinae radix byla součástí starších evropských lékopisů, avšak její léčebné využití během 19. století postupně ustoupilo. Tradiční použití však místy přetrvalo až do současnosti, zejména v některých venkovských oblastech Balkánu (Strzemski et al., 2019). Současný zájem o C. acaulis je založen především na jejím charakteristickém chemickém profilu. Zvláštní význam má kořenová silice, jejímž dominantním metabolitem je polyacetylen carlina oxid. Tento neobvyklý přírodní produkt vykazuje antimikrobiální, antiparazitární, insekticidní a akaricidní účinky a představuje nejvýznamnější molekulu z hlediska současného farmakologického a biotechnologického výzkumu tohoto druhu (Herrmann et al., 2011).

Botanická charakteristika

     C. acaulis je vytrvalá rostlina s velmi krátkým nebo prakticky chybějícím stonkem, což se odráží v českém názvu „pupava bezlodyžná“. Listy vytvářejí nápadnou přízemní růžici. Jsou hluboce vykrajované až ostnitě zubaté a vytvářejí charakteristický vzhled celé rostliny. Květní úbor je jednotlivý a vyrůstá přímo z přízemní růžice. Vnější listeny zákrovu jsou nápadné a mohou vytvářet dojem paprskovitého květenství. Kořen představuje z hlediska chemického složení nejvýznamnější část rostliny. Právě z kořene se získává silice bohatá na carlina oxid. Význam kořenového systému je podtržen také jeho tradičním využitím v evropském léčitelství.

Pupava bezlodyžná (Carlina acaulis L.) ve světle vycházejícího slunce v Bilých Karpatech.

Foto: Lenka Hronová

Triptolid – přírodní diterpenoid s výrazným imunomodulačním, protizánětlivým a protinádorovým účinkem

Jiří Patočka

     Triptolid (triptolide, TPL) je vysoce biologicky aktivní diterpenoidní triepoxid, který patří k nejvýznamnějším sekundárním metabolitům rostliny Tripterygium wilfordii Hook. f. (česky trojkřídlovec Wilfordův) z rodu Tripterygium. Tato léčivá rostlina se používá v čínské medicíně. Triptolid byl izolován z různých částí T. wilfordii, zejména z kořenových částí. Vedle triptolidu obsahují rostliny tohoto rodu řadu dalších biologicky aktivních diterpenoidů a triterpenoidů, například triptonid nebo celastrol. Přestože biologické účinky extraktů T. wilfordii jsou výsledkem komplexního působení více složek, triptolid je považován za jednu z hlavních molekul odpovědných za jejich výraznou imunofarmakologickou aktivitu (Brinker et al., 2007; Zhou et al., 2012).

Trojkřídlovec Wilfordův (Tripterygium wilfordii Hook. f.),

Feldenkraisova metoda

Tereza Vohryzková

tvereza@gmail.com

Kobuson: Struktura, přírodní výskyt, biosyntetický původ a biologický význam

Jiří Patočka

     Kobuson (kobusone) je kyslíkatý norseskviterpenoid s neobvyklou polycyklickou strukturou, který patří mezi zajímavé sekundární metabolity rostlin čeledi Cyperaceae. Poprvé byl spolu s izokobusonem izolován z hlíz šáchoru hlíznatého (Cyperus rotundus L.), známého také jako šáchor obecný či purple nutsedge. C. rotundus L. je vytrvalá travina z čeledi šáchorovitých (Cyperaceae), která je významná nejen botanicky, ale především fytochemicky a farmakologicky. Její podzemní hlízkovité oddenky obsahují řadu sekundárních metabolitů, zejména seskviterpeny, seskviterpenové ketony, fenylpropanoidy, flavonoidy a triterpenoidy. Z hlediska chemické biologie je zvláště zajímavý kobuson, kterému je věnován tento článek. Oddenky a hlízy C. rotundus jsou součástí tradiční medicíny v Asii a dalších oblastech. Experimentální studie popisují například antioxidační, protizánětlivé, antimikrobiální, analgetické, gastroprotektivní a metabolické účinky extraktů nebo jednotlivých složek. Tyto výsledky však pocházejí převážně z in vitro experimentů a zvířecích modelů a nelze je automaticky interpretovat jako prokázanou účinnost u člověka.

Šáchor hlíznatý (Cyperus rotundus L.)

Violka vonná (Viola odorata L.) ve světle současných vědeckých poznatků

Jiří Patočka, Radoslav Patočka, Zdeňka Navrátilová

     Violka vonná (Viola odorata L.) patří k nejznámějším evropským druhům rodu Viola z čeledi violkovitých (Violaceae). Její charakteristické na dlouhých stopkách. Květy jsou obvykle tmavě fialové, méně často růžové nebo bílé, a vyznačují se výraznou sladkou vůní. fialové květy a výrazná vůně z ní učinily nejen oblíbenou okrasnou a aromatickou rostlinu, ale také tradiční léčivou drogu. V evropském lidovém léčitelství byla používána zejména při onemocněních dýchacích cest, kašli, nachlazení a některých kožních obtížích. Významné postavení má rovněž v tradiční perské medicíně, kde byly využívány květy, listy, kořeny i různé přípravky z nich. Přehledová práce Feyzabadi et al. (2017) dokumentuje tradiční používání violky při kašli, horečce, nachlazení, bolestech hlavy, nespavosti a některých kožních, gastrointestinálních a močových obtížích.

V posledních desetiletích se V. odorata dostala také do hledáčku moderní farmakognosie a farmakologie. Výzkum ukázal, že její biologická aktivita není založena na jediné účinné látce, ale pravděpodobně na komplexním působení celé řady sekundárních metabolitů. Rod Viola je v současnosti považován za významný zdroj flavonoidů, kumarinů, fenolických kyselin a především cyklotidů. Komplexní přehled Zhang et al. (2023) shrnuje dosavadní poznatky o fytochemii, farmakologii a kontrole kvality druhů rodu Viola. Viola odorata je vytrvalá bylina s krátkým oddenkem a plazivými výběžky. Vytváří přízemní růžici srdčitých listů a charakteristické jednotlivé květy

Violka vonná (Viola odorata L.). Foto: Radoslav Patočka

Piperlongumin a jeho biologický a farmakologický význam

Jiří Patočka, Matěj Malík

     Piperlongumin, známý také jako piplartin, je bioaktivní přírodní amidový alkaloid charakteristický především pro pepřovník dlouhý (Piper longum L.). P. longum je tropická popínavá rostlina z čeledi pepřovníkovitých (Piperaceae), původem zejména z indického subkontinentu a jihovýchodní Asie. Dorůstá přibližně 1–2 m a vytváří charakteristická válcovitá plodenství, která se po usušení používají jako koření známé jako dlouhý pepř. 

Dřípovičník zpeřený (Schistostega pennata (Hedw.) F. Weber & D. Mohr  - světélkující mech

Jiří Patočka, Radoslav Patočka

     Schistostega pennata, česky dřípovičník zpeřený, patří k nejpozoruhodnějším evropským mechům. Je známý především zvláštním zelenozlatým světélkováním, které však není skutečnou bioluminiscencí. Jde o optický jev vznikající díky specializovaným buňkám v juvenilním stadiu rostliny – v protonematu - které účinně zachycují a odrážejí i velmi slabé světlo (Charissou, 2015).

 Dřípovičník zpeřený – „světélkující mech“

Chemie kudlanky nábožné: feromony, hormony, pigmenty a molekulární mechanismus svlékání

Jiří Patočka, Lenka Hronová, Radoslav Patočka

     Kudlanka nábožná (Mantis religiosa Linnaeus, 1758) patří mezi nejpozoruhodnější evropské dravé druhy hmyzu. Její fascinující morfologie, mimořádně účinný způsob lovu a komplikované reprodukční chování vedly k tomu, že bývá studována především z hlediska ekologie a behaviorální biologie. Neméně zajímavá je však také její chemie. Tělesný povrch kudlanky je tvořen komplexním systémem lipidů a uhlovodíků, její zbarvení souvisí s různými skupinami biologických pigmentů a její růst a svlékání jsou řízeny přesně koordinovanou kaskádou steroidních hormonů, neurohormonů a enzymů.

Kudlanka nábožná (Mantis religiosa). Foto: Lenka Hronová