© Borgis - Postepy Fitoterapii 4, s. 226-229
*Bogdan Kędzia, Elżbieta Hołderna-Kędzia
Działanie terpenów roślinnych na drobnoustroje
The microbiological activity of plant terpenes
Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu
Dyrektor Instytutu: prof. dr hab. Grzegorz Spychalski
Summary
The studies inculded the activity on bacteria and yeast fungi of 32 acyclic, monocyclic and dicyclic monoterpenes sesquiterpenes, diterpenes and triterpenes of plant origin.
It was stated that on such human pathogenic microbes like: Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Candida albicans the strong activity showed acyclic monoterpenes – geraniol and citronelol, monocyclic monoterpene – menthol, dicyclic monoterpenes – camphen, borneol, camphor and thujon and acyclic sesquiterpenes – β-caryophylen, α-bisabolol and chamazulen.
Their inhibited the growth of investigated microorganisms in the concentration limits 75-750 μg/ml. The above studies are the possibility of use of mentioned plant terpenes in the medical practice.
Key words: plant terpenes, activity on bacteria and yeast fungi
Wstęp
Nazwą terpenów (izoprenoidów) określa się dużą grupę substancji naturalnych, które są pochodnymi tzw. aktywnego izoprenu – izopentenylodifosforanu lub jego izomeru dimetyloallilodifosforanu (ryc. 1). Wymienione związki przez połączenie w dwie lub więcej jednostek tworzą cząsteczki, w których liczba atomów węgla jest podzielna przez 5, a mianowicie: monoterpeny (C10), seskwiterpeny (C15), diterpeny (C20) i triterpeny (C30). Z kolei wśród monoterpenów wyróżniamy związki acykliczne, monocykliczne i dicykliczne (1).
Ryc. 1. Terpeny (izopreny) jako pochodne aktywnego izoprenu i jego izomeru (wg 1).
Celem pracy była ocena działania przeciwdrobnoustrojowego terpenów roślinnych z punktu widzenia poznawczego oraz ewentualnego zastosowania w praktyce medycznej. W opracowaniu wykorzystane zostały wyniki badań własnych wykonanych w latach 1976-2010.
Materiał i metody
Badane substancje
W badaniach użyto 32 terpenów, które pochodziły z następujących firm: Aldrich – geraniol, octan geranylu, cytronelal, cytral, limonen, mentol, p-cymen, α-terpineol, α-pinen, β-pinen, kamfen, borneol, izoborneol, kamfora, fenchon, farnezol, farnezal; Dragoco – linalol, octan bornylu; Riedel – cytronelol; Sigma – β-myrcen; Fluka – 1,8-cyneol, α-felandren; Phytolab – chamazulen i Roth – β-kariofylen, kwas abietynowy, kwas β-ursolowy, kwas oleanolowy, hederasaponina, prymulina (chlorek), tujon, α-bisabolol.
Drobnoustroje
W badaniach wykorzystano szczepy wzorcowe z następujących kolekcji mikrobiologicznych: ATCC (American Type Culture Collection), CNCTC (Czechoslovak National Collection of Type Cultures) oraz PZH (Państwowy Zakład Higieny). Poza tym w badaniach użyto szczepy drobnoustrojów wyizolowane z materiału szpitalnego (S) oraz z produktów żywnościowych (P).
Określanie aktywności przeciwdrobnoustrojowej
Badane terpeny rozpuszczano w DMSO (firmy Serva) w stężeniu 100 mg/ml i sporządzano z nich rozcieńczenia w podłożach płynnych dla bakterii – Antibiotic Broth i dla grzybów Sabouraud Broth (oba podłoża firmy Merck). Oznaczenia prowadzono w granicach stężeń 1-1500 μg/ml. Do poszczególnych rozcieńczeń badanych terpenów o objętości 1 ml dodawano po 0,1 ml 24-48 godz. hodowli bakterii lub grzybów drożdżoidalnych. Inokulum badanych drobnoustrojów mieściło się w granicach 105-106 komórek w 1 ml. Próbki inkubowano przez 24-48 godz. w temp 37°C (bakterie i grzyby drożdżoidalne chorobotwórcze dla człowieka) oraz w temp. 25°C (grzyby drożdżoidalne izolowane z produktów żywnościowych). Następnie określano najmniejsze stężenie hamujące (MIC – Minimal Inhibitory Concentration) badanych terpenów.
Wyniki
Wyniki badań dotyczące monoterpenów acyklicznych (tab. 1 i 2) oraz monocyklicznych (tab. 3 i 4) wskazują, że najsilniej na bakterie i grzyby drożdżoidalne chorobotwórcze dla człowieka, takie jak Staphylococcus aureus, Escherichia coli i Candida albicans, działają geraniol, cytronelol i mentol. Hamowały one wzrost tych drobnoustrojów w granicach stężeń 75-750 μg/ml.
Tabela 1. Działanie monoterpenów acyklicznych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2-4).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
| β-myrcen | linalol | geraniol | octan geranylu | cytronelal |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P
Escherichia coli PZH 026B6 | 750
1000 | 500
1000 | 100
750 | 100
1000 | 350
1250 |
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM | 600 | 400 | 300 | 300 | 200 |
Tabela 2. Działanie monoterpenów acyklicznych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2-5).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
| cytronelol | cytral |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P
Escherichia coli PZH 026B6 | 75
750 | 350
1250 |
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM
Saccharomyces cerevisiae CNCTC 53/67
Saccharomyces cerevisiae Ja-64 (P)
Saccharomyces carlsbergensis (P)
Torulopsis utilis CNCTC 32/49 | 200
100
100
100
100 | 500
100
10
100
100 |
Tabela 3. Działanie monoterpenów monocyklicznych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2-4).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
| limonen | mentol | 1,8-cyneol |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P
Escherichia coli PZH 026B6 | 500
1000 | 300
750 | 750
1000 |
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM | 300 | 300 | 750 |
Tabela 4. Działanie monoterpenów monocyklicznych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2-5).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
| p-cymen | α-terpineol | α-felandren |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P | 500 | 400 | |
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM
Saccharomyces cerevisiae Ja-64 (P) | 250
100 | 200 | 100 |
W tym samym zakresie stężeń działały na wymienione drobnoustroje chorobotwórcze diterpeny dicykliczne (kamfen, borneol, kamfora i tujon) (tab. 5 i 6) oraz seskwiterpeny (β-kariofylen, α-bisabolol i chamazulen) (tab. 7).
Tabela 5. Działanie monoterpenów dicyklicznych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2-5).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
| α-pinen | β-pinen | kamfen |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P
Escherichia coli PZH 026B6 | 750
1000 | 500
1000 | 200
750 |
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM
Saccharomyces cerevisiae CNCTC 53/67
Saccharomyces cerevisiae Ja-64 (P)
Saccharomyces carlsbergensis (P)
Torulopsis utilis CNCTC 32/49
Cryptococcus neoformans 1972 (S) |
250
100
100
100 |
500
100
100 |
500
100
10
100
100
100 |
Tabela 6. Działanie monoterpenów dicyklicznych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2-4).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
| borneol | octan bornylu | izoborneol | kamfora | tujon | fenchon |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P
Escherichia coli PZH 026B6 | 200
250 | 200
1000 | 500
| 300
500 | 250
500 | 200
|
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM | 200 | 250 | | 400 | 250 | |
Tabela 7. Działanie seskwiterpenów acyklicznych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2-5).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
| β-kariofylen | α-bisabolol | chamazufen | farnezol | farnezal |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P
Escherichia coli PZH 026B6 | 75
750 | 75
| 150
350 | | |
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM
Saccharomyces cerevisiae Ja-64 (P)
Saccharomyces carlsbergensis (P)
Torulopsis utilis CNCTC 32/49
Cryptococcus neoformans 1972 (S) |
200 |
250
100
100
100
100 |
100 |
200
10
100
100 |
300
10
100
100 |
Natomiast działanie na gronkowce S. aureus i grzyby drożdżoidalne C. albicans i S. cerevisiae badanych diterpenów (kwas abietynowy), triterpenów (kwas β-ursolowy), sapogenin triterpenowych (kwas oleanolowy) oraz saponin triterpenowych (hederasaponina i prymulina) było zróżnicowane (tab. 8).
Tabela 8. Działanie diterpenów, triterpenów oraz sapogenin i saponin triterpenowych na bakterie i grzyby drożdżoidalne (wg 2, 5, 6).
| Drobnoustroje | MIC (μg/ml) |
kwas abietynowy
(1) | kwas β-ursolowy
(2) | kwas oleanolowy
(3) | hederasaponina C
(4) | prymulina
(4) |
Bakterie
Staphylococcus aureus ATCC 6538P |
250 |
25 | |
>1500 | |
Grzyby drożdżoidalne
Candida albicans PZH 1409 PCM
Saccharomyces cerevisiae Ja-64 (P) | |
>1500 |
100 | |
100 |
| (1) – Diterpen, (2) – triterpen, (3) – sapogenina triterpenowa, (4) – saponina triterpenowa |
Wzory chemiczne aktywnych mikrobiologicznie związków terpenowych ilustruje rycina 2.
Ryc. 2. Wzory chemiczne aktywnych mikrobiologicznie związków terpenowych.
Wnioski
1. Przeprowadzone badania wskazują, że na drobnoustroje chorobotwórcze dla człowieka (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Candida albicans) stosunkowo silne działanie wykazują monoterpeny acykliczne, monocykliczne i dicykliczne oraz seskwiterpeny.
2. Wsród badanych terpenów silne działanie na drobnoustroje wykazywały: geraniol, cytronelol, mentol, kamfen, borneol, kamfora, tujon, β-kariofylen, α-bisabolol i chamazulen. Hamowały one wzrost tych drobnoustrojów w granicach stężeń 75-750 μg/ml.
Piśmiennictwo
1. Kohlmünzer S. Farmakognozja. Wyd Lek PZWL, Warszawa 2000; 277-337. 2. Kędzia B, Hołderna-Kędzia E, Grabowska H. Poszukiwanie antybiotycznych substancji roślinnych. Dokumentacja tematu statutowego nr 24/91/Y. Inst Rośl Przetw Ziel, Poznań 1994. 3. Kędzia B, Krzyżaniak M, Hołderna-Kędzia E i wsp. Skład i właściwości przeciwdrobnoustrojowe Ol. Melissae i jego składników. Herba Pol 1994; 40:5-11. 4. Hołderna-Kędzia E. Działanie substancji olejkowych na bakterie i grzyby. Post Fitoter 2010; 1:3-8. 5. Kędzia B, Hołderna-Kędzia E. Działanie antybiotyczne substancji roślinnych na drobnoustroje. Badania wykonane w latach 1976-2010. Dane nieopublikowane. 6. Olechnowicz-Stępień W, Lamer-Zarawska E, Kędzia B. Poszukiwanie związków przeciwbakteryjnyh w krajowych balsamach. Cz. I. Izolacja substancji o działaniu przeciwbakteryjnym z kalafonii sosnowej (Pinus sylvestris L.). Herba Pol 1981; 27:273-82.
otrzymano/received: 2012-08-20
zaakceptowano/accepted: 2012-09-27
Adres/address:
*prof. dr hab. Bogdan Kędzia
Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich
ul. Libelta 27, 61-707 Poznań
tel.: +48 (61) 665-95-50, fax: +48 (61) 665-95-51
e-mail: bogdan.kedzia@iwnirz.pl
