Phytochemical and pharmacological assessment of Hungarian bryophytes, with special focus on Paraleucobryum longifolium

Vollár Martin
Phytochemical and pharmacological assessment of Hungarian bryophytes, with special focus on Paraleucobryum longifolium.
Doctoral thesis (PhD), University of Szeged.
(2023)

[thumbnail of VollarMartinPhDtezis.pdf] PDF (thesis)
Download (1MB)
[thumbnail of VollarMartintezisfuzetangol.pdf] PDF (booklet)
Download (1MB)
[thumbnail of VollarMartintezisfuzetmagyar.pdf] PDF (booklet)
Download (1MB)

Abstract in Hungarian

A növényvilágból a vaszkuláris növények fitokémiai és farmakológiai szempontból legjobban feltárt taxonok. A nem vaszkuláris növények közé tartozó, taxonómiailag az algák és a pteridofiták közé sorolt mohák azonban kevésbé tanulmányozottak. A tény, hogy a mohákat nem károsítják a rovarok, mikroorganizmusok, csigák és emlősök arra utal, hogy ezek a növények olyan bioaktív szekunder anyagcseretermékeket tartalmaznak, amelyeknek toxikus vagy repellens hatásuk van más fajokkal szemben. A fajok többségének farmakológiai profilja azonban nem ismert, intenzív kémiai és farmakológiai vizsgálatokat csak az utóbbi évtizedekben végeztek. Több mint 20 000 faj tartozik a mohákhoz, amely magába foglalja a Marchantiophyta (májmohák, ~6000 faj), a Bryophyta (lombosmohák, ~14 000 faj) és az Anthocerotophyta (becősmohák vagy szarvasmohák, ~300 faj) osztályokat, amelyek a tengerek kivételével a világon mindenütt megtalálhatóak. A magyar flóra 659 fajt tartalmaz, túlnyomóan lombosmohákat (2 becősmoha, 146 májmoha, 511 lombosmoha). Fitokémiai és farmakológiai szempontból a mohák a nehézkes gyűjtésük miatt kevéssé kutatottak. Mégis nagyszámú új vegyületet fedeztek fel belőlük, köztük több mint 40 új szénvázas terpenoidot és fenolos vegyületet. A mono-, szeszkvi-, di- és triterpének, flavonoidok, bibenzilek, acetogeninek a mohák leggyakoribb másodlagos anyagcseretípusai. Ezek a vegyületek érdekes biológiai aktivitást mutatnak, például rovarölő, citotoxikus, peszticid, izomrelaxáns, növényi növekedésszabályozó, HIV-ellenes, DNS-polimeráz β-gátló, elhízás elleni, neurotróf, antioxidáns, NO-termelés gátló, antimikrobiális és gombaellenes aktivitás. Terápiás szempontból a mohák legperspektivikusabb bioaktivitásai a rákellenes és antibakteriális hatások. Számos nyers kivonatot és izolált vegyületet vizsgáltak mohákból különböző rákos sejtvonalakon citotoxikus aktivitás szempontjából. A terpenoidok és a bibenzilek tűnnek a leghatásosabb citotoxikus vegyületeknek, mivel számos gén és enzim aktiválásával apoptózist idézhetnek elő, azonban a hatás pontos mechanizmusa még mindig ismeretlen. A DNS fragmentáció, a sejtmag kondenzációja, a kaszpázok aktiválása, az anti-apoptotikus nukleáris transzkripciós faktor-kappaB gátlása, a p38 mitogén-aktivált protein kináz aktiválása szerepet játszhat az apoptotikus mechanizmusban. A májmohák kémiailag különböznek a lombosmoháktól és a becősmoháktól, mivel az utóbbi két osztályban nincsenek olajtestek. A májmohákban a leggyakoribb másodlagos anyagcseretermékek a terpenoidok, különösen a szeszkvi- és diterpenoidok, amelyekből 40 év alatt több mint 1600 vegyületet izoláltak, azonban ezek a vegyületek megtalálható egyes lombosmohákban is, köztük a Mnium, Plagiomnium, Homalia, Plagiothecium és Taxiphyllum fajokban, a becősmohákban pedig az Anthoceros fajokban. A mohák antimikrobiális hatásáról szóló első leírás 1942-ben jelent meg. 1952-ben Madsen és Potes a Sphagnum portoricense, Sphagnum strictum, Conocephalum conicum és Dumortiera hirsuta fajok antimikrobiális hatásáról számolt be. 1959-ben egy tanulmány során, amelyben 12 mohafajt vizsgáltak, az Anomodon rostratus, az Orthotrichum rupestre és a Mnium cuspidatum figyelemre méltó antibakteriális hatását mutatott. 1979-ben egy átfogó tanulmányt tettek közzé, amelyben 52 mohafajt vizsgáltak 8 baktériumtörzsön; a vizsgált fajok 56%-a volt aktív legalább egy baktériumtörzzsel szemben. A magyarországi mohajafok többségét azonban még nem vizsgálták fitokémiai és farmakológiai szempontból. Ezek a fajok a (fito)kémiai tér egy felfedezetlen és eddig elhanyagolt szegletének tekinthetők.

Abstract in foreign language

From the plant kingdom, vascular plants are the most thoroughly explored taxon from a phytochemical and pharmacological point of view, but bryophytes, taxonomically placed between the algae and the pteridophytes and belonging to the non-vascular plants, are less well studied. The fact that bryophytes are not damaged by insects, microorganisms, slugs, snails and mammals suggests that these plants contain bioactive secondary metabolites that have toxic or repellent effect against other species. However, the pharmacological profiles of the majority of species are undisclosed, intensive chemical and pharmacological studies have been performed only in the last few decades. More than 20,000 species belong to bryophytes, comprising Marchantiophyta (liverworts, ~6000 species), Bryophyta (mosses, ~14,000 species), and Anthocerotophyta (hornworts, ~300 species), can be found everywhere in the world except in the sea. The Hungarian flora contains 659 species, with the predominance of mosses (2 hornworts, 146 liverworts, 511 mosses). From phytochemical and pharmacological point of view, bryophytes are poorly explored because of the difficulties of their collection. Still high numbers of new compounds were discovered from mosses, including more than 40 new carbon skeletons of terpenoids and phenolic compounds. Mono-, sesqui-, di-, and triterpenes, flavonoids, bibenzyls, acetogenins are the most common types of secondary metabolites of bryophytes. These compounds show interesting biological activities, such as insecticide, insect antifeedant, cytotoxic, pesticide, muscle relaxant, plant growth regulator, anti-HIV, DNA polymerase β inhibitor, anti-obesity, neurotrophic, antioxidant, NO production inhibitor, antimicrobial, and antifungal activity. Form a therapeutic point of view, the most perspective bioactivities of bryophytes are the anticancer and antibacterial effects. Several bryophyte crude extracts and isolated compounds were tested for cytotoxic activity on various cancer cell lines. Terpenoids and bibenzyls seems to be the most potent cytotoxic compounds as they may induce apoptosis by activating a number of genes and enzymes, however, the exact mechanism of action is still unknown. DNA fragmentation, nuclear condensation, activation of caspases, inhibition of anti-apoptotic nuclear transcriptional factor-kappaB, activation of p38 mitogen-activated protein kinase may play a role in apoptotic mechanism. Liverworts are chemically different from mosses and hornworts because of the lack of oil bodies in the last two classes. In liverworts, the most common secondary metabolites are terpenoids, especially sesqui- and diterpenoids, from which more than 1600 compounds have been isolated over 40 years, however such compounds can be found in some mosses, including Mnium, Plagiomnium, Homalia, Plagiothecium and Taxiphyllum species and in hornworts includes Anthoceros species. The first report of the antimicrobial effect of bryophytes was in published in 1942. In 1952 Madsen and Potes reported the antimicrobial effect of Sphagnum portoricense, Sphagnum strictum, Conocephalum conicum and Dumortiera hirsuta. In 1959, an examination where 12 species of bryophytes were tested showed the remarkable antibacterial effect of Anomodon rostratus, Orthotrichum rupestre and Mnium cuspidatum. A comprehensive study was published in 1979, where 52 species of bryophytes were tested on 8 bacterial strains; 56% of the tested species were active against at least one of the test bacteria. However, most of the Hungarian bryophytes have not been examined phytochemically and pharmacologically. These species might be considered as an undiscovered and so far neglected corner of the (phyto)chemical space.

Item Type: Thesis (Doctoral thesis (PhD))
Creators: Vollár Martin
Hungarian title: Magyar mohafajok fitokémiai és farmakológiai vizsgálata, különös tekintettel a Paraleucobryum longifoliumra
Title of the thesis in foreign language: Phytochemical and pharmacological assessment of Hungarian bryophytes, with special focus on Paraleucobryum longifolium
Supervisor(s):
Supervisor
Position, academic title, institution
MTMT author ID
Dr. Csupor Dezső
Ph.D DSc
UNSPECIFIED
Subjects: 01. Natural sciences
01. Natural sciences > 01.04. Chemical sciences
01. Natural sciences > 01.04. Chemical sciences > 01.04.04. Colloid chemistry
01. Natural sciences > 01.04. Chemical sciences > 01.04.05. Analytical chemistry > 01.04.05.11. Chromatography > 01.04.05.11.01. GC, HPLC, TLC, electrophoresis
03. Medical and health sciences
Divisions: Doctoral School of Pharmaceutical Sciences
Discipline: Medicine > Pharmacy
Language: English
Date: 2023
Item ID: 11948
Date Deposited: 2023. Oct. 16. 11:18
Last Modified: 2023. Oct. 16. 11:18
URI: https://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/11948
Defence/Citable status: Not Defended. (Do not cite until it has not assigned DOI number!)

Actions (login required)

View Item View Item