Catharanthus roseus Figur 1: Catharanthus roseus med tillstånd från Dr. Loh Keng Yin Uppsala universitet Institutionen för läkemedelskemi Avdelningen för farmakognosi Handledare: Anders Backlund Mona Muhamed Mustafa Apotekarprogrammet Farmakognosi, 5 p Vårterminen 2009 1
Namn Catharanthus roseus (L.) G.Don tillhör familjen Apocynaceae. Andra synonymer till Catharanthus roseus är Lochnera rosea (L.) Rchb, Vinca rosea L och Ammocallis rosea (L.) Small. Det svenska trivialnamnet är rosensköna (SKUD, 2009). Auktor till det första namnet d.v.s. Vinca rosea var Carl von Linné. Catharanthus roseus namngavs av George Don. Släktnamnet Catharanthus kommer ursprungligen från grekiskans Katharus som betyder ren och anthos som betyder blomma. Artnamnet roseus är ett latinskt ord som betyder svagt rosa (Nellis, 1998). Droger som framställs av Catharanthus roseus är bland annat vinblastin, ajmalisin, vinkristin och vinorelbin. Alla dessa droger är alkaloider. Moderorganismen Catharanthus roseus är en flerårig ört som kan blomstra året runt. Den kan bli 40 80 cm lång (Samuelsson, 2004). Blommorna är rosa och vita som är 3 4 cm breda (Bajaj, 1996). Stammen innehåller letex. Bladen är platta, ovala eller runda i spetsen och är 1,5 4 cm breda och 2,5 9 cm långa (Ross, 2003). Den kommer ursprungligen från Madagaskar och Indien(SKUD, 2009). Den har även distribuerats av människan till tropiska och subtropiska länder. Men numera kan den hittas i de flesta länder (Samuelsson, 2004). Växten har både använts i medicinskt syfte och som en dekorativ krukväxt (SKUD, 2009). Historisk användning Historiskt sett har Catharanthus roseus haft ett rykte som en magisk medicin. I Europa har Catharanthus roseus använts i många sekel som folkmedicin för behandling av diabetes. I Kina har växten använts mot hosta. Den har även använts på grund av dess blodsockersänkande och urindrivande egenskaper. I Karibien har den använts för behandling av ögoninfektioner och diabetes (Heinrich et al, 2004). Vattenextrakt av torkade blad har tagits i Australien oralt för behandling av manorragi. Vattenextrakt av rotbarken har använts för att dämpa feber. I Indien har vattenextrakt av torkade blad använts för behandling av Hodgkins sjukdom, manorragi och diabetes. Avkok av torkad rot har använts för mag-tarmproblem i Kenya. I Taiwan har avkok av torkad Catharanthus roseus använts för behandling av diabetes mellitus och leversjukdomar. Avkok av torkade blad har använts i Brasilien för feberdämpning och för behandling av malaria. I USA har torkade blad av Catharanthus roseus rökts för att få eufori (Ross, 2003). I många andra länder har Catharanthus roseus använts för behandling av diabetes, cancer och leukemi. Drogen Catharanthus roseus innehåller en mängd olika indolalkaloider. Hittills har man kunnat isolera mer än 100 stycken av dessa alkaloider (Samuelsson, 2004). I olika länder har man fått nytta av dessa alkaloider, i syfte till behandling av olika sjukdomar såsom diabetes, cancer etc, med avkokning, infusion eller tinktur. Man har då använt roten, bladen eller hela plantan. Roten är huvudkällan för den anti-hypertoniska alkaloiden ajmalasin. Bladen och stammen är källan för de dimeriska alkaloiderna vinblastin och vinkristin. Catharanthus roseus med rosa blommor producerar mer blad och rötter och därmed ökar halten alkaloider (Abdul Jaleel et al, 2009). 2
För att kunna visa alkaloider som ajmalasin, serpentin och vindolin som finns i roten, skall roten torkas. De torkade rötterna malas och extraheras i rumstemperatur i MeOH. Extraktet centrifugeras och supernatanten filtreras. Filtratet injiceras i HPLC som är kopplad till en UV detektor (Abdul Jaleel et al, 2009). För att kunna visa alkaloider som finns i bladen, frystorkas bladen. De torkade bladen krossas. Extraktionensmetoden kan variera. Man kan välja mellan SLE, SFE, soxhlet extraktion eller het vatten extraktion. Extraktet injiceras i HPLC som är kopplad till en UV detektor. För att kunna identifiera alkaloiderna kan man använda trap- elektrospray jonisering masspektrometri (Verma et al, 2008). Kemi Catharanthus roseus extraktet är en blandning av en mängd olika alkaloider med olika polaritet och olika pk a värde. Den anses vara en rik källa av viktiga terpenoid indolalkaloider. Vindolin (figur 1), katarantin (figur 3), och 3, 4 -anhydrovinblastin är huvudalkaloider i växten och de finns i högre halt än heterodimerer. De är viktiga föregångare i biosyntes av vinblastin (figur 4) och vinkristin (figur 5) (Verma et al, 2008). Vinblastin och vinkristin halten i växten är ganska låg. Det behövs över 500 kg planta för extraktion av 1 g vinkristin (Samuelsson, 2004). Vinkristin och vinblastin är kända anticancer alkaloider. Vinblastin används mot Hodgkins sjukdom och choriocarcinom. Vinkristin används mot leukemi, malignt lymfom och småcellig lugncancer. 3, 4 anhydrovinblastin påstås ha en antineoplastisk effekt (Verma et al, 2008). Serpentin är namn på en annan alkaloider som finns i växten (Gaines, 2004). Utöver alkaloider har närvaro av antocyanidiner, fenoliska och terpenoid föreningar rapporterats (Chung et al. 2008). Forskarna har även kunnat isolera 2 nya föreningar, cadin-2-en-1β-ol-1β-dglukuronopyranosid och guaia-1, 7-dien-3β, 13diol-13α-D-glukofuranosid, från Catharanthus roseus (Chung et al. 2007). Det har rapporterats att bladen innehåller flyktiga föreningar. I tidigare studier har det visat sig att torkade blad innehåller kamfer, aldehyder, citronellyl acetat, heptan-2-ol och kadinen (Pendey-Rai et al, 2006). Figur 2. vindolin figur 3. katarantin Figur 4. vinblastin figur 5. vinkristin 3
Farmakologi Den mest kända farmakologiska verkningen är anticancer effekten. Vinblastin och vinkristin är de substanser som används mot cancer. De verkar genom att hämma celldelningen i cancerceller. Vinblastin och vinkristin binder till tubulin under mitosen. Då förhindras kromatintrådarna att dras till var sin pol (Huxtable, 1992). Detta leder till hämning av mitos och cellen startar sitt programmerade celldöd, apoptos (Leveque et al, 2007). Inom folkmedicin har Catharantus roseus använts mot diabetes i åratal. Den antidiabetiska effekten anses vara ett resultat på ökning i glukosanvändningen (Singh et al, 2001). Klinisk erfarenhet Diabetes mellitus är en metabolisk sjukdom. I åratal har människor i olika länder använt extrakt av Catharanthus roseus oralt för att hålla blodsocker nivåerna hos diabetiker i schack. I en studie undersöktes extrakt av torkade blad och blommor på råttor som deras blodglukoshalt låg på > 200 mg/dl. Råttorna behandlades oralt i 21 dagar med extrakt suspenderad i destillerat vatten. Den dagliga dosen var 1g/kg. Dessa råttor visade 20,2% reduktion i blodglukoshalten jämfört med obehandlade råttor med diabetes. I samma studie visades att diklorometan och metanol extrakten minskade blodglukos halten 49-58% hos råttor med diabetes jämfört med kontroll gruppen (Singh et al, 2001). Vinca-alkaloiden vinkristin och vinblastin har anticancer effekter. Extrakt av Catharanthus roseus i 50 % och 100 % metanol har visat sig att ha en signifikant anticancer effekt mot ett antal olika celltyper in vitro (15 mcg/ml) (Ueda et al, 2002). I en annan studie visades att Catharanthus roseus hade störst effekt mot läkemedelresistenta tumörer. Föreningar som fanns i Catharanthus roseus hävdades ha en additiv eller synergisk effekt med antineoplastiska ämnen genom att inhibera resistansen. Avkok av Catharanthus roseus visade en anti-angiogenes effekt in vitro (Wang, 2004). Biverkningar och toxikologi Catharanthus roseus är toxisk till husdjur. Bladen ger upphov till kräkning hos människan. Rotbarken är laxerande och dess toxicitet har använts för att eliminera tarmmaskar (Nellis, 1998). Människor har använt Catharanthus roseus i flera sekel men den konsumerade mängden har varit för lite för att orsaka toxicitet. Toxicitet hos människor är dosrelaterad och oftast är orsakad av isolerade Catharanthus-alkaloider. Anticancer drogen vinblastin har visat benmärg toxicitet och vinkristin är toxisk till nervsystemet (Bajaj, 1997). Läkemedel som hämmar eller stimulerar uttryck av cytokrom P450 CYP3A isoenzymer, förändrar farmakokinetiken av Catharanthus-alkaloider. I några fall har toxicitet med vinkristin observerats i patienter som har behandlats med itrakonazol. Itrakonzaol inhiberar CYP3A4. Samtidigt intag av vinkristin med karbamazepin leder till snabbare metabolism av vinkristin. Detta beror på att karbamazepin inducerar CYP3A4 (Leveque et al, 2007). Medicinsk användning I stort sett har Catharanthus roseus använts som folkmedicin mot diabetes, mag-tarm problem och manorragi. Idag används vissa isolerade vincaalkaloider mot cancer. Vincristine Mayne är ett cytostatikum som används i kombination med andra cytostatika vid behandling av leukemi, malign lymfom och småcellig lugncancer. Den aktiva substansen är Vincaalkaloiden vinkristin. Navirel är också en Vincaalkaloid som har den aktiva substansen vinorelbin. Den används som monoterapi vid behandling av metastaserande bröstcancer. Velbe är ett cytostatikum som använd vid behandling av Hodgkins sjukdom. Den aktiva substansen är vinblastin ( FASS, 2009). 4
Referenslista Abdul Jaleel, C., Gopi, R., Gomathinayagam, M. och Panneerselvam R. (2009). Traditional and non-traditional plant growth regulators alters phytochemical constituents in Catharanthus roseus. Elsevier, 44, 205-209. Bajaj, Y.P.S. (1996). Biotechnology in Agriculture and Forestry 37; Springer,s 87. Bajaj, Y.P.S. (1997). Biotechnology in Agriculture and Forestry: Medicinal and Aromatic Plants, Springer: Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K; s 67. Chung, I.M., Ali, M., Chun, S.C., San, K.Y., Peebles, C.A.M. och Ahmad, A. (2008). New catharanthusopimaranoside A and B from hairy root cultures of Catharanthus roseus. Chemistry of Natural Compounds, 44, 4. Chung, I.M., Mohd, A., Se-Chul, C., Sun-Joo, L., Ka-Yiu, S., Peebles, C.A.M. och Ateeque, A. (2007). New Sesquiterpene Glycosides from Culture Hairy Roots of Catharanthus roseus. Chinese Journal of Chemistry, 25, 1695-1699. FASS URL: http://www.fass.se/lif/produktfakta/artikel_produkt.jsp?nplid=19891027000047&do ctypeid=3&usertypeid=0 2009.03.09 URL: http://www.fass.se/lif/produktfakta/artikel_produkt.jsp?nplid=20050719000048&do ctypeid=3&usertypeid=0 2009.03.09 URL: http://www.fass.se/lif/produktfakta/artikel_produkt.jsp?nplid=19631231000019&do ctypeid=3&usertypeid=0 2009.03.09 Gaines, J.L. (2004). Increasing Alkaloid Production from Catharanthus roseus Suspensions through Methyl Jasmonate Elicitation. Pharmaceutical Engineering, 24, 4. Heinrich, M., Barnes, J., Gibbons, S. och Williamson, E.M. (2004). Fundamentals of Pharmacognosy and Phytotherapy; Churchill Livingstone: Edinburgh, Scotland; s 138. Huxtable, R.J. (1992). The pharmacology of extinction. Journal of Ethnopharmacoiogy, 37, 1-11. Leveque, D. och Jehl, F. (2007). Molecular Pharmacokinetics of Catharanthus (Vinca) Alkaloids. Journal of Clinical Pharmacology, 47, 579-588. Nellis, DW. (1998). Poisonous Plants and Animals of Florida and the Caribbean; Pineapple Press: Florida, USA; s 139-140. Pendey-Rai, S., Mallavarapu, G.R., Naqvi, A.A., Yadav, A., Rai, S.K., Srivastava, S., Singh, D., Mishra, R. och Kumar, S. (2006). Volatile components of leaves and flowers of periwinkle Catharanthus roseus (L.) G. Don from New Delhi. FLAVOUR AND FRAGRANCE JOURNAL, 21, 427-430. Ross, I.A. (2003). Medicinal Plants of the World: Chemical Constituents, Traditional and Modern Uses; Humana Press: Totowa, NJ, USA; s 175-177. 5
Samuelsson, G. (2004). Drugs of Natural Origin: A textbook of phatmacognosy; Swedish Pharmaceutical Society, Swedish Pharmaceutical Press: Stockholm, Sweden; 5: e upplagen; s 549 Singh, S,N., Vats, P., Suri, S., Shyam, R., Kumria, M.M.L., Ranganathan, S. och Sridharan, K. (2001). Effect of an antidiabetic extract of Catharanthus roseus on enzymic activities in streptozotocin induced diabetic rats. Journal of Ethnopharmacology, 76, 269-277. SKUD, Svensk kulturväxtdatabas URL: http://skud.ngb.se/index.php?option=com_wrapper&itemid=40 2009.03.07 Ueda, J.Y, Tezuka, Y., Banskota, A.H., Le Tran, Q., Tran, Q.K., Harimaya, Y., Saiki, I. och Kadota, S. (2002). Antiproliferative activity of Vietnamese medicinal plants. Biol Pharm Bull, 25, 753-760. Verma, A., Hartonen, K. och Riekkola, M.L. (2008). Optimisation of Supercritical Fluid Extraction of Indole Alkaloids from Catharanthus roseus using Experimental Design Methodology Comparison with other Extraction Techniques. Phytochemical Analysi, 19, 52-63. Wang, S, Zheng, Z., Weng, Y., Yu, Y., Zhang, D., Fan, W., Dai, R. och Hu, Z. (2004). Angiogenesis and anti-angiogenesis activity of Chinese medicinal herbal extracts. Life Sci,74, 2467-78. 6