Działanie przeciwdrobnoustrojowe roślinnych pochodnych fenolu

Wśród substancji pochodzenia roślinnego o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych dość liczną grupę stanowią fenole. Kohlmünzer (1) w grupie tych związków wyróżnia: proste fenole, alkoholofenole, glikozydy fenolowe, aldehydofenole, fenolokwasy i depsydy.

Celem pracy była ocena działania przeciwdrobnoustrojowego substancji fenolowych występujących powszechnie w roślinach leczniczych z punktu widzenia poznawczego oraz ewentualnego zastosowania w praktyce medycznej. W pracy wykorzystano wyniki badań własnych opublikowanych w latach 1974-2010.

W badaniach użyto 25 związków fenolowych z następujących grup:

– fenole proste: tymol, karwakrol, anetol, eugenol, izoeugenol, safrol (Aldrich), hydrochinon (Merck), izobutyrynian 10-izobutyryloksy-8,9-epoksytymol (izolacja we własnym zakresie);

– alkoholofenole: alkohol cynamonowy, α-azaron (Aldrich);

– glikozydy fenolowe: arbutyna (PhytoLab);

– aldehydofenole: aldehyd cynamonowy, aldehyd salicylowy (Aldrich);

– fenolokwasy: kwas p-kumarowy, kwas kawowy, kwas ferulowy, kwas salicylowy, kwas galusowy, kwas syryngowy, kwas gentyzynowy, kwas p-hydroksybenzoesowy (Aldrich), kurkumina (PhytoLab);

– depsydy: kwas chlorogenowy, kwas rozmarynowy, kwas elagowy (Aldrich).

W badaniach używano szczepy wzorcowe z następujących kolekcji mikrobiologicznych: ATCC (American Type Culture Collection), CNCTC (Czechoslovak National Collection of Type Cultures), CCM (Czechoslovak Collection of Microorganisms) oraz PZH (Państwowy Zakład Higieny). Ponadto w badaniach wykorzystywano szczepy drobnoustrojów wyizolowane z materiału szpitalnego (S) oraz z produktów żywnościowych (P).

Badane substancje rozpuszczano w DMSO (Serva) w stężeniu 100 mg/ml i przygotowywano z nich rozcieńczenia w podłożach płynnych: Antibiotic Broth (Merck) w przypadku bakterii oraz Sabouraud Broth (Merck) w przypadku grzybów. Przygotowywano zakres stężeń w granicach 1-1000 μg/ml. Do poszczególnych rozcieńczeń badanych składników o objętości 1 ml dodawano po 0,1 ml 24-48 godz. hodowli bakterii oraz po 0,1 ml 3-5-dniowych hodowli grzybów, rozcieńczonych w odpowiednich podłożach. Inokulum badanych drobnoustrojów mieściło się w granicach 10⁵-10⁶ komórek bakterii i grzybów drożdżoidalnych oraz 10^4-10⁵ strzępek i zarodników grzybów pleśniowych i dermatofitów w 1 ml. Próbki z dodatkiem bakterii inkubowano przez 24 godz. w temp. 37°C lub 48 godz. w temp 25°C. Następnie określano najmniejsze stężenie hamujące (ang. MIC – Minimal Inhibitory Concentration) badanych substancji fenolowych. Jako substancji referencyjnych użyto tetracykliny (bakterie Gram-dodatnie), ampicyliny (bakterie Gram-ujemne) i amfoterycyny B (grzyby drożdżoidalne).

W tabeli 1 przedstawiono działanie na drobnoustroje prostych fenoli. Stwierdzono, że tymol, karwakrol, anetol i izoeugenol hamowały wzrost badanych bakterii i grzybów w granicach 75-250 μg/ml, przy czym tymol i karwakrol działały na drobnoustroje nieco silniej w porównaniu do izoeugenolu i anetolu. W tabeli 2 przedstawiono działanie na drobnoustroje eugenolu, safrolu i hydrochinonu. Eugenol i safrol wykazywały nieco słabsze działanie od tymolu, karwakrolu, anetolu i izoeugenolu (MIC w granicach 100-500 μg/ml). Natomiast wysoką aktywność przeciwdrobnoustrojową wykazywał hydrochinon. Hamował on wzrost badanych bakterii i grzybów w stężeniach 10-30 μg/ml. W tym kontekście działanie hydrochinonu na drobnoustroje w dużym stopniu zbliżało się do działania antybiotyków, szczególnie ampicyliny na szczep wzorcowy Escherichia coli PZH 026B6 (MIC = 5 μg/ml) (tab. 3). Na tym tle działanie na drobnoustroje izobutyrynianu 10-izobutyryloksy--8,9-epoksytymolu, substancji wyizolowanej z Inula helenium (2), jest o wiele słabsze (tab. 4). Związek ten hamował wzrost badanych bakterii i grzybów w zakresie stężeń 50-1000 μg/ml.

Działanie przeciwdrobnoustrojowe α-azaronu, jednego z ważniejszych alkoholofenoli roślinnych, przedstawione zostało w tabeli 5. Związek ten wykazuje średnią aktywność przeciwdrobnoustrojową wobec bakterii i grzybów drożdżoidalnych (MIC w granicach 250-1000 μg/ml). Natomiast silne działanie w odniesieniu do szczepu grzyba drożdżoidalnego Saccharomyces cerevisiae Ja-54 (P) wykazywał alkohol cynamonowy (MIC = 10 μg/ml).

Glikozyd fenolowy arbutyna okazał się mało aktywny w odniesieniu do bakterii (Staphylococcus aureus ATCC 6538P) i grzybów drożdżoidalnych (Saccharomyces cerevisiae Ja-64 (P)) (MIC > 1000 μg/ml).

Spośród aldehydofenoli roślinnych przebadano aldehyd cynamonowy i aldehyd salicylowy (tab. 6). Badania wykazały, że aldehyd cynamonowy działał na bakterie i grzyby drożdżoidalne znacznie silniej (MIC w granicach 10-100 μg/ml) niż aldehyd salicylowy (MIC w granicach 100-500 μg/ml). Nie mniej oba aldehydy odznaczały się stosunkowo silnym działaniem na grzyby drożdżoidalne (MIC w granicach 10-100 μg/ml).

Kwasy fenolowe występujące dość powszechnie w roślinach leczniczych, takie jak kwas p-kumarowy, kwas kawowy i kwas ferulowy, odznaczały się słabym działaniem przeciwdrobnoustrojowym (dla większości drobnoustrojów MIC było wyższe od 1000 μg/ml) (tab. 7). Natomiast kwas salicylowy działał na bakterie i grzyby drożdżoidalne stosunkowo silnie (MIC w granicach 100-500 μg/ml). Z innych kwasów fenolowych pochodzących z materiału roślinnego silnym działaniem przeciwbakteryjnym odznaczał się kwas galusowy (MIC dla S. aureus ATCC 6538P wynosiło 150 μg/ml) (tab. 8). Kwasy: syrngowy, gentyzynowy i p-hydroksybenzoesowy działały na wymieniony szczep bakteryjny bardzo słabo (MIC > 1000 μg/ml).

Obszerne badania dotyczące kurkuminy, dimerycznej pochodnej kwasu ferulowego, dowiodły, że działanie tej substancji na drobnoustroje jest stosunkowo silne. Wzrost ziarniaków Gram-dodatnich kurkumina hamowała w granicach 15-100 μg/ml (tab. 9), laseczek tlenowych Bacillius i laseczek beztlenowych Clostridium w granicach 5-40 μg/ml (tab. 10), pałeczek Gram-ujemnych (fermentujących, niefermentujących i maczugowców w granicach 5- > 100 μg/ml (tab. 11) oraz grzybów drożdżoidalnych, pleśniowych i dermatofitów w granicach 5- > 100 μg/ml (tab. 12).

Depsydy (estry kwasów fenolowych) działały słabo na bakterie, grzyby drożdżoidalne i pleśniowe oraz na dermatofity. Kwas chlorogenowy, kwas rozmarynowy i kwas elagowy hamowały rozwój tych drobnoustrojów w stężeniach 500- > 100 μg/ml (tab. 13).

Z analizy powyższych badań wynika, że do substancji fenolowych o wysokiej aktywności przeciwdrobnoustrojowej można zaliczyć: hydrochinon, alkohol i aldehyd cynamonowy oraz kurkuminę (tab. 14). Substancje te hamują wzrost ziarniaków Gram-dodatnich, grzybów drożdżoidalnych, laseczek tlenowych Bacillus i laseczek beztlenowych Clostridium w zakresie stężeń 10-100 μg/ml.

Na uwagę zasługuje również α-azaron, który hamuje wzrost bakterii Gram-dodatnich, pałeczek Gram-ujemnych i grzybów drożdżoidalnych w zakresie stężeń 250-1000 μg/ml. Jest to o tyle ważne, ponieważ pałeczki Gram-ujemne są zazwyczaj o wiele bardziej oporne na działanie substancji roślinnych w porównaniu do ziarniaków Gram-dodatnich. W omawianym przypadku α-azaron hamował wzrost wymienionych drobnoustrojów w podobnym zakresie stężeń, co jest bardzo korzystne z praktycznego punktu widzenia.

Przeprowadzone badania wskazują, że wśród roślinnych pochodnych fenolu znajdują się substancje o wysokiej aktywności przeciwdrobnoustrojowej, co może być wykorzystane do wytwarzania preparatów leczniczych skutecznych w terapii różnych chorób dermatologicznych.