Nerolidol: bioaktywna molekuła olejku Cabreuva | Monografie cząsteczek aromatycznych cz. 1

Nerolidol jest alkoholem terpenowym (do tej samej grupy należą, m.in.: borneol, geraniol, nerol, farnezol).

Występuje on, m.in. w olejkach z ambrette (Piżman właściwy = Abelmoschus moschatus), amyris, kardamonu malabarskiego, pieprzu kubeba (Piper cubeba), Ho, kwiatów gorzkiej pomarańczy, balsamu peruwiańskiego, a w największej ilości w Fokienii (drewno trumienne = coffin wood), Baccharis dracunculifolia, pieprzu gatunku Piper claussenianum, żółtodrzewie zimowym (Zanthoxylum hyemale), Niaouli i Cabreuvie (Myrocarpus fastigiatus)

Od kilku lat nerolidol jest intensywnie badany, przez zespoły naukowców z całego świata. Poza dosyć standardowymi właściwościami, jak działanie antyoksydacyjne, przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze, wykazuje bardziej unikalne, interesujące działanie.

Wiele badań wskazuje na to, że nerolidol i olejki bogate w tą molekułę mogą być potencjalnie skutecznymi remediami, wykorzystywanymi w leczeniu chorób pasożytniczych.

Kolejną interesującą właściwością jest działanie na owady, zarówno odstraszająco jak i insektobójczo. Równie szeroko bada się jego potencjalne działanie na komórki nowotworowe. I rzeczywiście, istnieje szereg badań, które wskazują na to, że nerolidol jest cytotoksyczny (linie komórkowe nowotworów piersi, wątroby, krwi).

Co ciekawe, nerolidol jest uznany za najsilniejszy promotor wchłaniania wśród terpenów, przy tym jest wyjątkowo mało drażniący na skórę. Połączenie tych właściwości powoduje, że olejek Cabreuva idealnie nadaje się do stosowania w preparatach aplikowanych miejscowo.

Chcesz znać szczegóły? Zapraszam do dalszej lektury

Właściwości Nerolidolu

Głównym komercyjnym źródłem nerolidolu jest olejek Cabreuva. Otrzymuje się go z drewna drzewa Myrocarpus fastigiatus. Rośnie ono w Brazylii, Paragwaju i Argentynie. Ekonomicznie, ten gatunek jest głównie ścinany dla cennego drewna, z którego wykonuje się meble i elementy ozdobne. Olejek destyluje się z pozostałości i wiór.

Właśnie wykorzystanie w przemyśle może być zagrożeniem toksykologicznym. W 1991 r. 48-letni parkieciarz zgłosił się do szpitala ze względu na atak astmy, który wynikał z wdychania pyłu drewna Cabrueva. Jednak w szpitalu stosowano parkiety z tego samego materiału, w związku z tym, że była to kolejna interakcja tego osobnika z alergenem, wywołało to opóźnione i silne reakcje alergiczne — gorączkę, wymioty i bóle mięśni. Co ciekawe, badania wykazały, że parkieciarz nie wykazywał reakcji alergicznej po kontakcie z wiórami jodłowymi

Już w latach 80. XX w. olejek Cabreuva przestał być wykorzystywany do izolacji nerolidolu oraz farnezolu, gdyż opracowano metody tańszej syntezy (wyjściową cząsteczką jest najczęściej linalol).

Obecnie szacuje się, że rocznie przemysł zużywa od 10 do 100 ton nerolidolu na rok.

Nerolidol zwiększa przepuszczalność przez błony

Nerolidol jako promotor wnikania

W jednym badaniu analizowano, jak terpeny olejków eterycznych (farnezol, limonen, linalol, geraniol, karwon, fenchon, mentol, nerolidol) wpływają na wchłanianie afluzosyny przez skórę (antagonista receptorów alfa1-adrenergicznych; jest stosowany w przypadku łagodnego rozrostu gruczołu krokowego). Powyższe molekuły aromatyczne (w stężeniu 2,5 i 5%) rozpuszczano w mieszaninie propanolu, gliceryny, kwasu poliakrylowego (inaczej karbomer; substancja żelująca) i wody. Powyższe żele były umieszczane na skórze (otrzymanej ze szczura) i badane przy pomocy komory Keshary-Chein.

Ilość przechodzących cząsteczek była monitorowana przez 24 h. Najlepszym promotorem wchłaniania okazał się nerolidol, nieco gorsze efekty uzyskano dla farnezolu. Najgorszym promotorem wchłaniania, wśród badanych terpenów, okazał się mentol. Pięcioprocentowy roztwór nerolidolu zwiększa wchłanialność o 357%, farnezol o tym samym stężeniu 349%. W przypadku stężenia 2,5%, nerolidol zwiększał wchłanianie o 319%, a farnezol 285%.

Terpeny o wysokiej lipofilowości, niewielkich rozmiarach, niskiej temperaturze wrzenia i niskiej energii parowania są dobrymi substancjami wspomagającymi przenikanie. Terpeny będące jednocześnie alkoholami (geraniol, nerolidol, farnezol) zwiększają przenikanie związków hydrofilowych (rozpuszczalnych w wodzie).

Wpływ nerolidolu na przepuszczalność błon bakteryjnych

Seskwiterpeny, takie jak farnezol, bisabolol i nerolidol poza tym, że działają jako promotory wchłaniania przez skórę, podobnie wpływają na błony komórkowe bakterii. Inspiracją do zbadania powyższej zależności było zaobserwowanie, że seskwiterpenoidy promują wewnątrzkomórkową akumulację (wynikającą z zakłócenia funkcji błony cytoplazmatycznej) nieprzepuszczalnego dla błony barwnika (bromku etydyny) przez żywe komórki Lactobacillus fermentum. Badacze zadali sobie pytanie, czy podobną właściwość można będzie zaobserwować dla antybiotyków? Czy stosowanie terpenów uwrażliwia bakterie na działanie substancji wstrzymujących wzrost drobnoustrojów?

Dwóch badaczy z Uniwersytetu Wisconsin (Brehm-Stecher & Johnson) postanowiło sprawdzić przy pomocy testów dyfuzyjno-krążkowych, czy niskie stężenia antybiotyków (cyprofloksacyna, klindamycyna, erytromycyna, gentamycyna, tetracyklina, wankomycyna) w obecności seskwiterpenów (nerolidol, farnezol, bisabolol) nadal wykazują skuteczne działanie.

Nerolidol, podobnie jak inne związki, znacznie zwiększył strefy zahamowania wzrostu kolonii bakteryjnych. Co istotne, właśnie główny składnik olejku Cabreuva najsilniej hamował rozwój gronkowca złocistego — Staphylococcus aureus (strefa zahamowania dla erytromycyny wzrosła z 26 do 33 mm, dla gentamycyny z 21 do 35 mm, a dla wankomycyny z 18 do 25 mm; stężenie nerolidolu: 1Mm)

Leczenie wrzodów

Jednym z ciekawszych właściwości nerolidolu jest działanie przeciwwrzodowe. Molekułę tę badano na modelu ostrych zmian błony śluzowej żołądka wywołanych etanolem. Po doustnym podaniu bogatego w nerolidol olejku eterycznego Baccharis dracunculifolia w dawkach 50, 250 i 500 mg/kg, zaobserwowanie zmniejszenie zmian gastrycznych od 43 do 62%. W kolejnym kroku dokonano oceny działania czystego nerolidolu w tych samych stężeniach. Otrzymano podobne zahamowanie — od 34 do 88%.

Nerolidol wspomaga leczenie ran

Dotychczasowe doniesienia naukowe wskazują, że żel na bazie chitosanu zawierający od 2 do 4% nerolidolu może być bardzo dobrą alternatywą dla innych środków gojących. Powyższe stężenie w 100% hamuje rozwój gronkowca złocistego, który jest jednym z najczęstszych czynników etiologicznych infekcji. Po drugie, preparat zawierający nerolidol przyspiesza regeneracje ran i skraca proces leczenia. Co więcej, wskazuje się, że powyższy preparat jest lepszy niż złoty standard zawierający kolagenazę.

Nerolidol na wszy

Chociaż wydawałoby się, że w krajach rozwiniętych wszawica jest chorobą zapomnianą, to z roku na rok obserwuje się coraz większy współczynnik zapadalności na wszawicę w Polsce.

Jednym z ciekawszych rozwiązań mogą być preparaty z nerolidolem (czyste lub w połączeniu z olejkiem drzewa herbacianego).

Co ciekawe, badania wskazują, że najlepsze wyniki dla żywych wszy osiąga się przy niskich stężeniach drzewa herbacianego (30 minut dla 1% roztworu). W przypadku jaj — po 5 dniach terapii nerolidolem, 75% było niekatywnych.

Połączenie olejku drzewa herbacianego i nerolidolu w stosunku 1:2 okazało się najskuteczniejsze w zwalczaniu opisywanej dolegliwości — 100% śmiertelność zaobserwowano już po 5 dniach.

Jak dawniej radzono sobie z owadami i pajęczakami? O tym pisałem tutaj: Jak zrobić środki na komary, muchy i mole z olejków eterycznych? Receptariusz vintage cz. 4

Choroby neurodegeneracyjne

Choroby neurodegeneracyjne są obecnie uznawane za jedne z chorób cywilizacyjnych. Od wielu lat próbuje się opracować alternatywne terapie, gdyż standardowe produkty lecznicze mają ograniczoną skuteczność. Nie pomaga fakt, że społeczeństwo się starzeje. Czy zatem nerolidol może pomóc?

Bogaty w nerolidol olejek eteryczny z Pulicaria stephanocarpa wpływa na aktywność antycholinesterazy. W stężeniu 200 μg/ml zaobserwowano zahamowanie enzymu na poziomie 47%. Również czysty związek ma takie działanie. Biorąc pod uwagę na fakt, że nerolidol ma także działanie antyoksydacyjne i przeciwzapalne, wydaje się, że może on chronić przed niektórymi dolegliwościami związanymi z nadmierną oksydacją lipidów i DNA, m.in.: epilepsją, chorobą Alzheimera. Należy mieć jednak na uwadze, że wyniki dotyczące leczenie choroby Alzheimera przy pomocy antyoksydantów (kurkumina, melatonina, resweratrol, ekstrakt zielonej herbaty, ekstrakt miłorzębu, witamina C, witamina E) nie są jednoznaczne i wymagają dalszych, pogłębionych badań.

Podsumowanie

Jak wykazano, główna molekuła olejku Cabreuva — nerolidol — ma bardzo wiele potencjalnych zastosowań terapeutycznych:

1. Zwiększa przepuszczalność przez błony biologiczne.
2. Zwiększa skuteczność działania substancji przeciwbakteryjnych.
3. Pomaga leczyć wrzody.
4. Wspomaga leczenie ran.
5. Ogranicza rozwój wszy.
6. Działa na bakterie Gram-dodatnie, Gram-ujemne i grzyby.

Warto jeszcze wspomnieć o działaniu na choroby zwierząt. Jedną z nich jest nagana (choroba ssaków przenoszona przez muchę tse-tse), wywoływana przez gatunek świdrowca.  IC₅₀ (połowa maksymalnego stężenia hamującego [rozwój]) dla powyższego mikroorganizmu wynosi między 1,7 a 15,78 µg/ml. Nieco wyższe stężenia nerolidolu działają na leiszmanię, przywrę krwi, zarodźca malarii i babeszję.

O autorze

Aleksander K. Smakosz — magister farmacji, doktorant w Katedrze Biologii i Biotechnologii Farmaceutycznej (Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu). Specjalizuje się w tematach związanymi z botaniką ekonomiczną, etnofarmakologią, farmakognozją, chemią żywności, toksykologią i fitochemią. Jest redaktorem naczelnym wydawnictwa i czasopisma „Pharmacopola” (pharmacopola.pl), czasopisma „ELIXIR”, oraz serii wydawniczych „Acta Uroborosa” i „Etnofarmakologia i Etnofarmacja”. Prowadzi blog poświęcony przyprawom z perspektywy botaniki ekonomicznej i farmacji (gulosus.pl). Jest autorem i redaktorem pięciu książek (m.in. Historia naturalna przypraw)

Bibliografia

• Brehm-Stecher, B. F., & Johnson, E. A. (2003). Sensitization of Staphylococcus aureus and Escherichia coli to antibiotics by the sesquiterpenoids nerolidol, farnesol, bisabolol, and apritone. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 47(10), 3357–3360. https://doi.org/10.1128/AAC.47.10.3357-3360.2003/ASSET/C20A4D5A-FB6C-4391-8546-73C0AC5888CB/ASSETS/GRAPHIC/AC1030895003.JPEG
• Chan, W. K., Tan, L. T. H., Chan, K. G., Lee, L. H., & Goh, B. H. (2016). Nerolidol: A Sesquiterpene Alcohol with Multi-Faceted Pharmacological and Biological Activities. Molecules 2016, Vol. 21, Page 529, 21(5), 529. https://doi.org/10.3390/MOLECULES21050529
• De Carvalho, R. B. F., De Almeida, A. A. C., Campelo, N. B., Lellis, D. R. O. D., & Nunes, L. C. C. (2017). Nerolidol and its Pharmacological Application in Treating Neurodegenerative Diseases: A Review. Recent Patents on Biotechnology, 12(3), 158–168. https://doi.org/10.2174/1872208312666171206123805
• Di Campli, E., Di Bartolomeo, S., Delli Pizzi, P., Di Giulio, M., Grande, R., Nostro, A., & Cellini, L. (2012). Activity of tea tree oil and nerolidol alone or in combination against Pediculus capitis (head lice) and its eggs. Parasitology Research, 111(5), 1985–1992. https://doi.org/10.1007/S00436-012-3045-0/FIGURES/6
• Ferreira, M. O. G., Leite, L. L. R., de Lima, I. S., Barreto, H. M., Nunes, L. C. C., Ribeiro, A. B., Osajima, J. A., & da Silva Filho, E. C. (2016). Chitosan Hydrogel in combination with Nerolidol for healing wounds. Carbohydrate Polymers, 152, 409–418. https://doi.org/10.1016/J.CARBPOL.2016.07.037
• Frank, B., & Gupta, S. (2011). A Review of Antioxidants and Alzheimer’s Disease. Annals of Clinical Psychiatry, 17(4), 269–286. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.3109/10401230500296428
• Innocenti, A., Romero R., & Mariano, A. (1991). Asthma and systemic toxic reaction due to cabreuva (Myrocarpus fastigiatus Fr. All.) wood dust. La Medicina Del Lavoro, 82(5), 446–450. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1803208/
• Klopell, F. C., Lemos, M., Sousa, J. P. B., Comunello, E., Maistro, E. L., Bastos, J. K., & De Andrade, S. F. (2007). Nerolidol, an antiulcer constituent from the essential oil of Baccharis dracunculifolia DC (Asteraceae). Zeitschrift Fur Naturforschung – Section C Journal of Biosciences, 62(7–8), 537–542. https://doi.org/10.1515/ZNC-2007-7-812/MACHINEREADABLECITATION/RIS
• Kozela, M. (2019). Wszawica: 4 aktualne pytania dotyczące starego problemu. Instytut Zdrowia Publicznego UJ. https://izp.wnz.cm.uj.edu.pl/pl/blog/wszawica-4-aktualne-pytania-dotyczace-starego-problemu/
• Maurer, B., Hauser, A., & Ohloff, Gün. (1986). New Sesquiterpenoids from Cabreuva Oil. Helvetica Chimica Acta, 69(8), 2026–2037. https://doi.org/10.1002/HLCA.19860690826
• McGinty, D., Letizia, C. S., & Api, A. M. (2010). Addendum to Fragrance material review on Nerolidol (isomer unspecified). Food and Chemical Toxicology : An International Journal Published for the British Industrial Biological Research Association, 48(SUPPL. 3), 43–45. https://doi.org/10.1016/J.FCT.2009.11.008
• Prasanthi, D., & Lakshmi, P. K. (2012). Terpenes: Effect of lipophilicity in enhancing transdermal delivery of alfuzosin hydrochloride. Journal of Advanced Pharmaceutical Technology & Research, 3(4), 216–223. https://doi.org/10.4103/2231-4040.104712
• Tisserand, R., & Young, R. (2013). Essential Oil Safety: A Guide for Health Care Professionals: Second Edition. In Essential Oil Safety: A Guide for Health Care Professionals: Second Edition. Churchill Livingstone. https://doi.org/10.1016/C2009-0-52351-3