Advertisement

Das Pflanzenreich als Wirkstoffquelle

  • Adolf Nahrstedt
Conference paper

Zusammenfassung

Höhere Pflanzen produzieren ihre große Zahl an sogenannten sekundären Inhaltsstoffen (moderner auch als Plant Natural Products, pflanzliche Naturstoffe, bezeichnet) aus den wenigen Bausteinen des pflanzlichen Primärstoffwechsels. Sie nutzen dabei seit Beginn der pflanzlichen Evolution ein Prinzip, das die moderne chemische Synthese erst in den letzten Jahren als wesentlichen Beitrag zur Wirkstoff-Findung der Natur abgeschaut hat: die kombinatorische Synthese, die ein Edukt mit einer Vielzahl von Reagenzien umsetzt (z.B. ein Säurechlorid mit zahlreichen Aminen), wodurch zahlreiche Produkte entstehen, die anschließend in molekularen Testmodellen auf biologische Aktivität getestet werden [1]. Das Bildungsprinzip pflanzlicher Sekundärstoffe könnte man deshalb auch als natürliche kombinatorische Biosynthese bezeichnen (Abb. 1). Es ist heute allgemein akzeptiert, daß pflanzliche Sekundärstoffe nicht funktionslos sind; sie dienen der Wechselwirkung des pflanzlichen Individuums mit der Umwelt [2], vor allem der Verteidigung gegen herbivore Organismen [3, 4]. Pflanzliche Sekundärstoffe müssen deshalb physiologisch aktiv sein; diese Eigenschaft erlaubt ihre Nutzung als Pharmaka. Ihre pharmakokinetischen Daten müssen dieser Aufgabe angepaßt sein. Es sind deshalb überwiegend niedermolekulare Substanzen mit guten Lösungseigenschaften in hydrophilen oder lipophilen Systemen. Ihre Stabilität ist gut im Vergleich zu Peptiden [5]. Um sich den zahlreichen unterschiedlichen Bedingungen der verschiedensten ökologischen Nischen anzupassen, ist der pflanzliche Sekundärstoffwechsel adaptiv und variabel [2]. Dies führt zu einer großen strukturellen Variation und damit zur bekannten Vielzahl pflanzlicher Naturstoffe, deren archivierte Zahl zur Zeit bei etwa 130.000 liegt [6].

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. 1.
    Böhm H-J, Klebe G, Kubinyi H (1996) Wirkstoffdesign. Spektrum, Heidelberg, S 193–209Google Scholar
  2. 2.
    Hartmann T (1985) Prinzipien des pflanzlichen Stoffwechsels. Plant Syst Evol 150: 15–34CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Rhodes MJC (1994) Physiological roles for secondary metabolites in plants: some progress, many outstanding problems. Plant Molecular Biol 24: 1–20CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Schlee D (1992) Ökologische Biochemie. G Fischer, StuttgartGoogle Scholar
  5. 5.
    Freidinger RM (1989) Non-peptide ligands for peptide receptors. TIPS 10: 270–274PubMedGoogle Scholar
  6. 6.
    Dictionary of Natural Products on CD-ROM (1998) Chapman & Hall, LondonGoogle Scholar
  7. 7.
    Nahrstedt A (1990) Nutzung pflanzlicher Sekundärstoffe durch Mensch und Tier. Dtsch Apoth Ztg 130: 2155–61Google Scholar
  8. 8.
    Boppre M (1986) Insects pharmacophagously utilizing defensive plant chemicals (Pyrrolizidine alkaloids). Naturwissenschaften 73: 17–26CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    Boppre M (1990) Lepidoptera and pyrrolizidine alkaloids. Exemplification of complexity in chemical ecology. J Chem Ecol 16: 165–185CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Koenig B, Dustmann JH (1988) Baumharze, Bienen und antivirale Chemotherapie. Naturwiss Rdsch 41: 43Google Scholar
  11. 11.
    Rodriguez E, Aregullin M, Nishida T, Uehara S, Wrangham R, Abramowski Z, Finlayson A, Towers GHN (1985) Thiarubine-A, a bioactive constituent of Aspilia ( Asteraceae) consumed by wild chimpanzees. Experientia 41: 419–420PubMedCrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Sears C (1990) The chimpanzee’s medicine chest. New Scientist 42–44Google Scholar
  13. 13.
    Ohigashi H, Huffman MA, Izutsu D, Koshimizu K, Kawanaka M, Sugiyama H, Kriby GC, Warhurst DC, Allen D, Wright CW, Phillipson JD, Timon-David P, Delmas F, Elias R, Balansard G (1994) Toward the chemical ecology of medicinal plant use in chimpanzees: The case of Vernonia amygdalina, a plant used by wild chimpanzees possibly for parasite-related deseases. J Chem Ecol 20: 541–553CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    Robles M, Aregullin M, West J, Rodriguez E (1995) Recent studies on the Zoopharmacognosy, pharmacology and neurotoxicology of sesquiterpene lactones. Planta Med 61: 199–203PubMedCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Nahrstedt A (1996) Ist die Suche nach Pflanzeninhaltsstoffen als Leitstrukturen für Pharmaka noch aktuell? Med Forschung 9. Fischer, Stuttgart, S 15–41Google Scholar
  16. 16.
    Roth D (1997) Bericht über ein Streitgespräch zwischen V Fintelmann und A Ziegler: Brauchen wir Phytopharmaka? Pro und Contra. Dtsch Apoth Ztg 137: 4625–4626Google Scholar
  17. 17.
    Haag JD, Gould MN (1994) Mammary carcinoma regression induced by perillyl alcohol, a hydroxylated analog of limonene. Cancer Chemother Pharmacol 34: 477–483PubMedCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Crowell PL, Kennan WS, Haag JD, Ahmad S, Vedejs E, Gould MN (1992) Chemoprevention of mammary carcinogenesis by hydroxylated derivatives of d-limonene. Carcinogenesis 13: 1261–1264PubMedCrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    Crowell PL, Lin SZ, Vedejs E, Gould MN (1992) Identification of metabolites of the antitumor agent d-limonene capable of inhibiting protein isoprenylation and cell growth. Cancer Chemother Pharmacol 31: 205–212PubMedCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Gelb MH, Tamanoi F, Yokoyama K, Ghomashchi F, Esson K, Gould MN (1995) The inhibition of protein prenyltransferases by oxygenated metabolites of limonene and perillyl alcohol. Cancer Letters 91: 169–175PubMedCrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Ohizumi H, Msuda Y, Nakajo S, Sakai I, Ohsawa S, Nakaya K (1995) Geranylgeranol is a potent inducer of apoptosis in tumor cells. J. Biochem 117: 11–13PubMedGoogle Scholar
  22. 22.
    Fellows LE, Kite GC, Nash RJ, Simmonds MS J, Scofield AM (1989) Castanospermin, swainsonine and related polyhydroxy alkaloids: structure, distribution and biological activity. Plant Nitrogen Metabolism. Plenum Publ Comp, New York, pp 395–427CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Dräger B (1996) Glykosidasehemmstoffe. Dtsch Apoth Ztg 136: 1199–1206Google Scholar
  24. 24.
    Winchester B (1992) Natural and synthetic inhibitors of glycosidases. Biochem.Soc Transact 20: 699–705Google Scholar
  25. 25.
    Goldmann A, Message B, Tepfer D, Molyneux RJ, Duclos O, Boyer F-D, Pan YT, Elbein AD (1996) Biological activities of the nortropane alkaloid, calystegine B2, and analogs: Structure-function relationships. J Nat Prod 59: 1137–1142Google Scholar
  26. 26.
    Dealler D (1994) Alkaloidal glycosidase inhibitors (AGIs) as the cause of sporadic scrapie, and the potential treatment of both transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) and human immunodeficiency virus (HIV) infection. Medical Hypotheses 42: 69–75PubMedCrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    Laatsch H (1994) Conocurvon — Prototyp einer neuen Wirkstoffklasse mit anti-HIV-Aktivität? Angew Chemie 106: 438–440CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Büechi S (1998) Antivirale Gerbstoffe. Dtsch Apoth Ztg 138: 1265–1274Google Scholar
  29. 29.
    Pengsuparp T, Serit M, Hughes SH, Soejarto DD, Pezutto JM (1996) Specific inhibition of human immunodeficiency virus type 1 reverse transcriptase mediated by soulattrolide, a coumarin isolated from the latex of Calophyllum teysmanii. J Nat Prod 59: 839–842PubMedCrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    Meruelo D, Lavie G, Lavie D (1988) Therapeutic agents with dramatic antiretroviral activity and little toxicity at effective doses: Aromatic poly cyclic diones hypericin and pseudohypericin. Proc Natl Acad Sci USA 85: 5230–5234PubMedCrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    Harris MS, Sakamoto T, Kimura H, He SK, Spee D, Gopalakrishna R, Gundimeda U, Yoo JS, Hinton DR, Ryan SJ (1996) Hypericin inhibits cell growth and induces apoptosis in retinal pigment epithelial cells: possible involvement of proteine kinase C. Current Eye Res 15: 255–262CrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    Lavie G, Mazur Y, Lavie D, Meruelo D (1995) The chemical and biological properties of hypericin — a compound with a broad spectrum of biological activities. Med Res Rev 15: 111–119PubMedCrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    Lavie G, Mazur Y, Lavie D, Prince AM, Pascual D, Liebes L, Levin B, Meruelo D (1995) Hypericin as an inactivator of infectious viruses in blood components. Transfusion 35: 392–400PubMedCrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    Morita H, Sook Yun Y, Takeya K, Itokawa H (1994) Segetalin A, a new cyclic hexapeptide from Vaccaria segetalis. Tetrahedron Lett 35: 9593–9596CrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    Itokawa H, Yun Y, Morita H, Takeya K, Yamada K (1995) Estrogen-like activity of cyclic peptides from Vaccaria segetalis extracts. Planta Med 61: 561–562PubMedCrossRefGoogle Scholar
  36. 36.
    Morita H, Kayashita T, Uchida A, Takeya K, Itokawa H (1997) Cyclic peptides from higher plants. 33. Delavayins A.C, three new cyclic peptides from Stellaria delavayi. J Nat Prod 60: 212–215CrossRefGoogle Scholar
  37. 37.
    Takeya K, Yamamiya T, Morita H, Itokawa H (1993) Two antitumor bicyclic hexapeptides from Rubia cordifolia. Phytochemistry 33: 613–615PubMedCrossRefGoogle Scholar
  38. 38.
    Ogino J, Moore RE, Patterson GML, Smith CD (1996) Dendroamides, new cyclic hexapeptides from a blue-green alga. Multidrug-resistance reversing activity of dendroamide A. J Nat Prod 59: 581–586PubMedCrossRefGoogle Scholar
  39. 39.
    Hamburger M, Hostettmann K (1991) Bioactivity in Plants: The link between phytochemistry and medicine. Phytochemistry 30: 3864–3874CrossRefGoogle Scholar
  40. 40.
    Stermitz FR (1988) Iridoid glycosides and aglykones as chiral synthons, bioactive compounds and lepidopteran defenses. ACS Symp Ser 380: 397–402CrossRefGoogle Scholar
  41. 41.
    Simeon S, Rios JL, Villar A (1989) Pharmacological activities of benzophenanthridine and phenanthrene alkaloids. Pharmazie 44: 593PubMedGoogle Scholar
  42. 42.
    Franz G (1989) Polysaccharides in Pharmacy: Current applications and future concepts. Planta Med 55: 493–497PubMedCrossRefGoogle Scholar
  43. 43.
    Okuda T, Yoshida T, Hatano T (1992) Biologically active tannins isolated from medicinal plants. Plant Polyphenols, Plenum Press, New York, pp 539–569CrossRefGoogle Scholar
  44. 44.
    Pettit GR (1996) Progress in the discovery of biosynthetic anticancer drugs. J Nat Prod 59: 812–821PubMedCrossRefGoogle Scholar
  45. 45.
    Wagner H (1989) Search for new plant constituents with potential antiphlogistic activity. Planta Med 55: 235–241PubMedCrossRefGoogle Scholar
  46. 46.
    Safayhi H, Sailer E-R (1997) Anti-inflammatory actions of pentacyclic triterpenes. Planta Med 63: 487–493PubMedCrossRefGoogle Scholar
  47. 47.
    Buechi S (1996) Antivirale Saponine. Dtsch Apoth Ztg 136: 89–97Google Scholar
  48. 48.
    Wagner H, Hikino H, Farnsworth NR (1985) vol 1, (1988) vol 2, (1989) vol 3, (1990) vol 4: Economic and Medicinal Plant Research. Academic Press, LondonGoogle Scholar
  49. 49.
    Wurm G (1990) Flavonoidcarbonsäuren als Wirkstoffe. Dtsch Apoth Ztg 130: 2306–2312Google Scholar
  50. 50.
    Cushman M, Zhu H, Geahlen RL, Kraker AJ (1994) Synthesis and biochemical evaluation of a series of aminoflavones as potential inhibitors of protein-tyrosine kinases p561ck, EGFr, and p60v-src. J Med Chem 37: 3353–3362PubMedCrossRefGoogle Scholar
  51. 51.
    Esaki S, Nishiyama K, Sugiyama N, Nakajima R, Takao Y, Kamiya S (1994) Preparation and taste of certain glycosides of flavanones and of dihydrochalcones. Biosci Biotechn Biochem 58: 1479–1485CrossRefGoogle Scholar
  52. 52.
    Nicolaou KC, Dai W-M (1991) Chemie und Biologie von Endiin-Cytostatica/Antibiotica. Angew Chemie 103: 1453–1481CrossRefGoogle Scholar
  53. 53.
    Mueller CE (1996) Epibatidin — ein nicotinartiges, analgetisch wirksames Alkaloid aus Pfeilgiftfröschen. Pharm i u Zeit 25: 85–92CrossRefGoogle Scholar
  54. 54.
    De Souza NJ, Shah V (1988) Forskolin — an adenylate cyclase activating drug from an Indian herb. Economic and Medicinal Plant Research, cademic Press, London, pp 1–16Google Scholar
  55. 55.
    Braquet P (ed) (1988) Ginkgolides. Chemistry, Biology, Pharmacology and Clinical Perspectives. JR Prous Science, BarcelonaGoogle Scholar
  56. 56.
    Wagner H (1993) Leading structures of plant origin for drug development. J Ethnopharmacol 38: 105–112PubMedCrossRefGoogle Scholar
  57. 57.
    Eich E, Pertz H (1994) Ergot alkaloids as lead structures for differential receptor systems. Pharmazie 49: 867–877PubMedGoogle Scholar
  58. 58.
    Silchenmyer WJ, Von Hoff DD (1991) Taxol: a new and effective anti-cancer drug. Anti-Cancer Drugs 2: 519–530CrossRefGoogle Scholar
  59. 59.
    Potier P, Gueritte-Voegelein F, Guenard D (1994) Taxoids, a new class of antitumor agents of plant origin: recent results. Nouv Rev Hematol 36 (Suppl I), pp 21–23Google Scholar
  60. 60.
    Chen S-H, Wei J-M, Long BH, Fairchild CA, Carboni J, Mamber SW, Rose WC, Johnston K, Casazza AM, Kadow JF, Farina V, Vyas DM, Doyle TW (1995) Novel C-4 paclitaxel ( Taxol) analogs: Potent antitumor agents. Bioorg Med Chem Lett 5: 2741–2746CrossRefGoogle Scholar
  61. 61.
    Schneider B (1994) Taxol Ein Arzneistoff aus der Rinde der Eibe. Dtsch Apoth Ztg 134: 3389–3400Google Scholar
  62. 62.
    anonymus (1997) Neue krebshemmende Substanz entdeckt. Pharm i u Zeit 26: 39Google Scholar
  63. 63.
    Ziffer H, Highet RJ, Klayman DL (1997) Artemisinin: An endoperoxide antimalarial from Artemisia annua L. Progr Chem Org Nat Prod. Springer, Wien, S 121–202Google Scholar
  64. 64.
    Woerdenbag HJ, Pras N, Uden W van, Wallaart TE, Beekman AC, Lugt CB (1994) Progress in the research of artemisinin-related antimalarials: an update. Pharmacy World & Science 16: 169–180CrossRefGoogle Scholar
  65. 65.
    Jefford CW, Velarde JA, Befnadinelli G, Bray DH, Warhurst DC, Milhous WK (1993) Synthesis, structure and antimalarial activity of tricyclic 1,2,4-trioxanes related to artemisinin. Helv Chim Act 76: 2775–2788CrossRefGoogle Scholar
  66. 66.
    Rong Y-J, Wu Y-L (1993) Synthesis of steroidal 1,2,4-trioxanes as potential antimalarial agent. J Chem Soc Perkin Trans 118: 2149–50CrossRefGoogle Scholar
  67. 67.
    Vennerström JL, Fu H-N, Ellis WY, Agerjr AL, Wood JK, Andersen SL (1992) Dispiro-l, 2,4,5-tetraoxanes; a new class of antimalarial peroxides. J Med Chem 35: 3023–3027PubMedCrossRefGoogle Scholar
  68. 68.
    Mutschier E (1996) Arzneimittelwirkungen. WVG, StuttgartGoogle Scholar
  69. 69.
    Ammon HPT, Kaul R (1992) Kamille. Pharmakologie der Kamille und ihrer Inhaltsstoffe. Dtsch Apoth Ztg 132: 3–26Google Scholar
  70. 70.
    Butterweck V, Wall A, Liefländer-Wulf U, Winterhoff H, Nahrstedt A (1997) Effects of the total extract and fractions of Hypericum perforatum in animal assays for antidepressant activity. Pharmacopsychiatry 30 (suppl): 117–124PubMedCrossRefGoogle Scholar
  71. 71.
    Nahrstedt A, Butterweck V (1997) Biologically active and other constituents of the herb of Hypericum perforatum L. Pharmacopsychiatry 30 (suppl): 129–134PubMedCrossRefGoogle Scholar
  72. 72.
    Koch HP, Jaeger W, Hysek J, Koerpert B (1992) Garlic and onion extracts In vitro inhibition of adenosine deaminase. Phytother Res 6: 50–52CrossRefGoogle Scholar
  73. 73.
    Bos R, Woerdenbag HJ, Hendriks H, Malingre ThM (1992) Der indische oder pakistanische Baldrian. Z Phytother 13: 26–34Google Scholar
  74. 74.
    Patentschrift: DE 196 19 512 C 1, 31. 07. 1997Google Scholar
  75. 75.
    Eder M (1994) Beeinflussung der Lösungseigenschaften von Digoxin durch pflanzliche Begleitstoffe aus Digitalis-lanata-Trockenextrakten. Dissertation Freie Universität BerlinGoogle Scholar
  76. 76.
    Butterweck V, Petereit F, Winterhoff H, Nahrstedt A (1998) Solubilized hypericin and pseudohypericin from Hypericum perforatum exert antidepressant activity in the forced swimming test. Planta Med 64: 291–294PubMedCrossRefGoogle Scholar
  77. 77.
    Tanaka T, Zhang H, Jiang Z-H, Kouno I (1997) Relationship between hydrophobicity and structure of hydrolyzable tannins and association of tannins with crude drug constituents in aqueous solution. Chem Pharm. Bull 45: 1891–1897Google Scholar
  78. 78.
    König GM, Wright AD (1996) Marine natural products research: Current directions and future potential. Planta Med 62: 193–211PubMedCrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, GmbH & Co. KG, Darmstadt 1998

Authors and Affiliations

  1. 1.Institut für Pharmazeutische Biologie und PhytochemieWestfälische Wilhelms-UniversitätMünsterDeutschland

Personalised recommendations