Phytochemical and pharmacological investigations of Echinacea pallida (NUTT.) NUTT. roots including new insights into the biological activity of polyacetylenes and polyenes

Echinacea-Zubereitungen gehören zu den meistverkauften pflanzlichen Präparaten in den westlichen Industrieländern. Therapeutisch verwendet werden drei Arten: Echinacea purpurea (L.) MOENCH, Echinacea angustifolia DC. und Echinacea pallida (NUTT.) NUTT.. In den vergangenen 25 Jahren wurde viel Forschung rund um Echinacea betrieben - dennoch sind die Hauptwirkstoffe und der Wirkmechanismus noch immer nicht vollständig aufgeklärt. Inhalt dieser Doktorarbeit waren vor allem phytochemische und pharmakologische Studien zu der am wenigsten erforschten medizinischen Art, Echinacea pallida. Verschiedenste Wurzelextrakte wurden mittels unterschiedlichster Extraktionstechniken, wie überkritischer und unterkritischer CO2-Extraktion, Destillation, klassischer Soxhlet-Extraktion und mit Hilfe des multifunktionalen DIG MAZ-Extraktors (Ethanolextrakte) hergestellt. Die lipophilen Hauptinhaltsstoffe der Wurzeln, so genannte Polyacetylene und Polyene (Ketoalkenine und Ketoalkene), wurden isoliert und identifiziert (UV, LC-MS, GC-MS und NMR). Eine neue Methode zur Isolierung mittels Fast Centrifugal Partition Chromatography konnte gezeigt werden. Anschließend wurden die Reinsubstanzen unter anderem als Referenzsubstanzen eingesetzt. Der Gehalt an Kaffeesäurederivaten, Dodeca-2(E),4(E),8(Z),10(E/Z)-tetraensäure-isobutylamid und/oder Polyacetylenen/Polyenen wurde in verschiedenen Echinacea-Extrakten und zusätzlich in fünf E. pallida- enthaltenden Produkten bestimmt.Echinacea-Extrakte bzw. isolierte Polyacetylene wurden anschließend in vitro auf Hemmung der 5-Lipoxygenase vermittelten Leukotrien B4-Produktion, Aktivierung von PPAR?- und PPAR?-Rezeptoren, sowie NF?B1-und COX-2 Genexpression untersucht. Zusätzlich wurde auf mögliche anti-mykobakterielle Effekte und Anti-Krebs-Wirkungen getestet. Cannabinoid-Rezeptor-Bindungsstudien mit isolierten Polyacetylenen konnten Ergebnisse früherer Studien, die gezeigt hatten, dass diese an keinen der beiden Rezeptoren binden, bestätigen.Echinacea preparations belong to the best-selling phytopharmaceuticals in the Western World. Three species are used medicinally: Echinacea purpurea (L.) MOENCH, Echinacea angustifolia DC. and Echinacea pallida (NUTT.) NUTT.. Although a lot of research has been performed over the past 25 years, the key active constituents and the molecular mode of action are still not fully elucidated.The main goal of this doctoral thesis was the phytochemical and pharmacological investigation of root extracts of the least investigated medicinal species, Echinacea pallida. Extracts were produced using various extraction techniques and solvent systems including supercritical- and subcritical CO2 extraction, steam distillation, n-hexane soxhlet extraction and extraction with ethanol. Nine known polyacetylenes and polyenes (ketoalkenynes and ketoalkenes), which represent the major lipophilic constituents of the roots, were isolated and characterized (via UV, LC-MS, GC-MS and NMR). A new approach for the isolation of polyacetylenes and polyenes from Echinacea pallida roots via Fast Centrifugal Partition Chromatography could be developed. Isolated compounds were subjected to in vitro pharmacological testing or used as reference standards. Echinacea root extracts as well as five commercial products containing E. pallida roots were evaluated for their content of caffeic acid derivatives, dodeca-2(E),4(E),8(Z),10(E/Z)-tetraenoic acid isobutylamide and/or polyacetylenes/polyenes. In vitro assays on the inhibition of 5-LOX mediated leukotriene B4 formation, PPAR?-/PPAR? activation and inhibition of NFkB1 and COX-2 mRNA expression were performed with Echinacea extracts and isolated polyacetylenes. Additionally, anti-mycobacterial and anti-cancer effects of Echinacea pallida roots were evaluated. Furthermore, previous results concerning the non-existent cannabinoid receptor binding effects of synthetic polyacetylenes and polyenes could be confirmed with natural Echinacea pallida constituents.vorgelegt von Elisabeth FeizlmayrZsfassung in dt. u. engl. SpracheGraz, Univ., Diss., 2011OeBB(VLID)21711