Rhus hirta (L.) Sudw. – fytochemická charakteristika nejčastěji kultivovaného zástupce Anacardiaceae v České republice

Overview

Čeleď Anacardiaceae Lindl. (ledviníkovité) je jednou z devíti čeledí řádu Sapindales Dumortier (mýdelníkotvaré). Obsahuje 600 druhů řazených do 70 rodů. Jedná se zejména o keře, stromy nebo liány rozšířené pantropicky, řada druhů však zasahuje i do mírného pásu severní polokoule. Řada zástupců je zemědělsky využívána pro produkci plodů (mango, mombin), u jiných se sbírají, upravují a konzumují semena (pistácie, kešu oříšky). Řada druhů, zejména však zástupci rodu Toxicodendron P. Mill. (jedovatec), má význam toxikologický, další druhy jsou široce využívány v lidovém léčitelství. V předloženém souhrnu je představen nejčastěji kultivovaný zástupce Anacardiaceae v České republice a současně také invazivní druh škumpa orobincová – Rhus hirta (L.) Sudw. Diskutovány jsou sekundární metabolity, jejich farmakologické vlastnosti a farmaceutický význam druhu.

Klíčová slova:
Rhus hirta – Anacardiaceae – gallotaniny – silice – tradiční medicína

Botanická charakteristika Rhus hirta (L.) Sudw.

Škumpa orobincová – Rhus hirta (L.) Sudw. – je zástupcem čeledi Anacardiaceae Lindl., která je řazena do řádu Sapindales Dumortier. Samotná čeleď zahrnuje přibližně 600 druhů řazených do 70 rodů, z nichž mnohé byly a stále jsou předmětem zájmu fytochemiků vzhledem k přítomným sekundárním metabolitům ¹⁾. Mnohé druhy však mají i význam toxikologický. Jedním z rodů čeledi je i rod Rhus L. – škumpa – s asi 250 druhy rozšířenými v tropech a subtropech zejména Severní Ameriky a Afriky, ale také Asie ¹⁾. Škumpa orobincová je až 10 metrů vysoký dvoudomý opadavý keř s korunou kulovitého až deštníkovitého tvaru. Mladé větve jsou silné, silně sametově chlupaté. Listy jsou střídavé, přisedlé, až 50 cm dlouhé, lichozpeřené, mnohojařmé s 5–15 jařmy, s 9–31 lístky. Lístky jsou podlouhle kopinaté, na konci dlouze zašpičatělé a na bázi zaoblené, mají pilovitý okraj a jsou 5–12 cm dlouhé (obr. 1). Svrchní strana lístků je tmavě zelená a hladká, spodní strana je šedozelená, jemně ochlupená. Na podzim se listy barví do červenooranžova. Řapík je hustě pokrytý jemnými trichomy ²⁾.

Květy jsou uspořádány v palicovitých hustých koncových latách, jejichž délka dosahuje 10–20 cm a šířka 4–6 cm u báze. Samčí květenství jsou větší a méně kompaktní než květenství samičí. Samčí květy jsou pravidelné, pětičetné, se žlutavě zelenými korunními lístky, zelenými kališními lístky, pěti tyčinkami a zakrnělým sterilním pestíkem. Stavba samičích květů je obdobná, barva korunních lístků je však často načervenalá. Semeník je svrchní, synkarpní, sestávající ze tří srostlých plodolistů obsahujících po jednom vajíčku. V květech samičích jsou patrné zakrnělé sterilní tyčinky. U obou typů květů se na bázi nachází nektariový disk ³⁾. Nektária samičích květů produkují větší množství koncentrovanějšího nektaru než je tomu u květů samčích ^{4, 5)}. Samčí i samičí rostliny vykvétají od června do července. Plodem jsou karmínově ochlupené kulaté peckovice, které v průměru měří asi 4 mm a obsahují po jednom semeni. Peckovice jsou sdružené v hustá, palicovitá, dlouho vytrvávající plodenství ²⁾ (obr. 2).

Současný latinský název škumpy orobincové je Rhus hirta (L.) Sudw., který vychází ze dvou dříve používaných názvů Datisca hirta L. a Rhus typhina L. ⁶⁾. Anglický název „Staghorn Sumac“ vychází z větvení připomínajícího jemně ochlupené parohy jelena ⁷⁾.

Škumpa orobincová má původ ve východní části Severní Ameriky ²⁾. První zmínka o výskytu škumpy orobincové na území České republiky pochází z roku 1835, kdy byla dovezena za účelem vysazení v Královské zahradě v Praze ⁸⁾. Od roku 1900 se vyskytuje i ve volné přírodě ⁹⁾. Jedná se o invazivní rostlinu, která se intenzivně rozmnožuje generativním, ale hlavně vegetativním způsobem, a to prostřednictvím četných kořenových výmladků, které činí rostliny prakticky nevymýtitelné ^10 13). Roli v invazivním šíření hraje zcela jistě také selekce klonů adaptovaných k daným podmínkám ¹⁴⁾. Druh se šíří nejen ve volné přírodě, ale také ve městech a ve výstavbě obecně, představuje tedy pionýrský druh ^15 18). Rozmnožování generativní, prostřednictvím semen, s sebou nese některá úskalí, zejména pak nutnost překonání fyziologické dormance, která má původ ve specifické stavbě části oplodí - endokarpu - a osemení ^{19, 20)}. Teprve po překonání dormance (působením abiotických faktorů, roli hrají také příležitostné požáry) semena klíčí ²¹⁾. Bylo zjištěno, že mladé rostliny škumpy orobincové snáší velmi dobře široké rozpětí světelných podmínek, což ji zvýhodňuje oproti ostatním rostlinám a činí z druhu druh invazivní ^{22, 23)}. Za ekologické zvýhodnění zodpovídají také sekundární metabolity škumpy rozpustné ve vodě - bylo zjištěno, že vodné extrakty inhibují růst jiných rostlin a mají tedy allelopatický potenciál ²⁴⁾. Za invazivnost druhu nejsou pravděpodobně zodpovědné jen výše uvedené faktory, ale i specifická stavba pletiv. Byl zkoumán vztah mezi vysokou pórovitostí sekundárního xylému kořenů a odolností a možným invazivním šířením škumpy, definitivní závěry však stále učiněny nebyly ²⁵⁾.

Pěstovány jsou také tři kultivary škumpy orobincové. R. hirta cv. Dissecta má lístky hluboce peřenosečné, R. hirta cv. Laciniata má lístky stejné jako cv. Dissecta, ale mělčeji vykrajované, a vyznačuje se květenstvím s početnými peřenosečně zastřihovanými listeny. R. hirta cv. Tiger Eyes vznikl jako mutace R. hirta „Laciniata“, má růžové řapíky a hluboce vykrajované žlutozelené lístky, na podzim oranžové ²⁶⁾.

Sekundární metabolity Rhus hirta (L.) Sudw.

Gallotaniny

Nejvýznamnějšími a nejvíce prostudovanými obsahovými látkami škumpy orobincové jsou hydrolyzovatelné třísloviny gallotaninového typu, které mohou být definovány jako estery kyseliny gallové s polyolem, nejčastěji ß-D-glukopyranosou. Nejjednodušším gallotaninem je 1-O-galloyl-ß-D-glukopyranosa (ß-glukogallin). Následné substituce tohoto monoesteru vedou ke vzniku až 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-ß-D-glukopyranosy (obr. 3) ^27, 28).

Biosyntéza gallotaninů vychází z kyseliny gallové (obr. 4) ^{29, 30)}. Bylo prokázáno, že původ kyseliny gallové je v erythrosa 4-fosfátu a v následném produktu 5 dehydrošikimátu, protokatechová kyselina nebyla v případě Rhus hirta identifikována jako prekurzor biosyntézy kyseliny gallové ³¹⁾. Molekula glukosy v podobě UDP-glukosy je esterifikována kyselinou gallovou v poloze C1 za vzniku ß-glukogallinu. Molekula kyseliny gallové pro následující reakci je přinášena v podobě ß-glukogallinu, který tak funguje jako akceptor acylu a zároveň jako donor acylu, což znamená, že jde o energeticky bohatou aktivovanou molekulu ³²⁾. Tatáž reakce probíhá až po syntézu pentagalloylglukosy. Substituce hydroxylů glukosy vykazuje extrémní specifitu a probíhá vždy v pořadí: ß-glukogallin → 1,6-digalloylglukosa → 1,2,6-trigalloylglukosa → 1,2,3,6-tetragalloylglukosa → 1,2,3,4,6-pentagalloylglukosa ^33–37).

Jednotlivé mono- až penta-substituované estery jsou označovány jako „jednoduché“ galloylglukosy lišící se od „komplexních“ galloylglukos a gallotaninů jako takových. Komplexní gallotaniny vznikají připojováním dalších zbytků kyseliny gallové na pentagalloylglukosové jádro, čímž vznikají vysokomolekulární struktury obsahující až 10, výjimečně i více, zbytků kyseliny gallové. Reakce vedoucí k tvorbě komplexních gallotaninů probíhají stejným mechanismem, tj. prostřednictvím ß-glukogallinu jako prekurzoru, ačkoliv aromatické hydroxylové skupiny galloylů se svými chemickými vlastnostmi značně liší od alifatických hydroxylů glukosy. Zbytky kyseliny gallové se na galloyly 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-ß-D--glukopyranosy váží v poloze meta, a vytvářejí tak charakteristická meta-depsidická seskupení ³⁸⁾. Reakce jsou katalyzovány několika enzymy (galloyltransferasy A–E) s různou afinitou k penta-, hexa- a heptagalloylglukopyranosovým substrátům (obr. 5) ^39–41).

Výsledné produkty biosyntézy jsou deponovány v buněčných stěnách, ale také v intercelulárních prostorech a chloroplastech ⁴²⁾. Výše uvedené biosyntetické cesty gallotaninů byly objasněny za použití Rhus typhina jako modelové rostliny, která se pro tyto účely používala již od šedesátých let 20. století ^{43, 44)}.

V listech škumpy orobincové je nejhojnějším zástupcem gallotaninů 3,6-bis-O-digalloyl-l,2,4-tri-O-galloyl-ß-D-glukopyranosa ⁴⁵⁾. Odvozeny byly i explantátové kultury, u kterých byla zkoumána schopnost produkce gallotaninů ⁴⁶⁾.

Další obsahové látky

Mezi další obsahové látky patří triterpeny s hemiketalovým můstkem v kruhu A (3α,20-dihydroxy-3ß,25-epoxylupan, izolován z květů), fytosteroly a cynarin ^{47, 48)}. Ve dřevě byly nalezeny flavonoidy 3’,4‘,6-trihydroxyauron (sulfuretin), fustin a kvercitrin, stejně jako v ostatních částech rostliny ^49–51). Fenolické a další látky, s výjimkou výše uvedených gallotaninů, patří u škumpy mezi ty nejméně prozkoumané ^52–54). Je jen málo prací, které se jimi zabývají. Z dalších prací stojí za zmínku práce zabývající se purifikací enzymů ze skupiny laktas, které hrají významnou roli v biosyntéze ligninu ⁵⁵⁾.

V listech je obsažena silice, u které byl potvrzen insekticidní účinek. Za tento účinek jsou zodpovědné zejména alkoholy a karboxylové kyseliny fytol, linalool, tetradekanol, dokosanol, tetradekanová a hexadekanová kyselina. Kromě těchto složek obsahuje silice řadu dalších látek. Patří mezi ně monoterpenické alkoholy (obr. 6), konkrétně p-menthadien-7-ol, linalool, terpineol, geraniol, seskviterpenické uhlovodíky, a to karyofylen, δ-kadinen, γ-kadinen, α muurolen, humulen, α-kopaen, α-trans-ß-bergamoten a pět dalších, jejichž struktura nebyla identifikována, seskviterpenické kyslíkaté sloučeniny, např. torreyol, ze skupiny diterpenů je obsažen fytol a hexahydroxyfarnesylaceton – oxidační produkt fytolu. V silici byly dále identifikovány mastné kyseliny (dodekanová, tetradekanová, pentadekanová, hexadekanová a oktadekanová), n-uhlovodíky od heptanu po triakontan, nasycené aldehydy s dlouhým řetězcem (od n-nonanalu po oktakosanal), α,ß-nenasycené aldehydy s dlouhým řetězcem (2-oktenal, 2 nonenal, 2 decenal, 2-undecenal). Dále byly v silici identifikovány furfural, hex-3-en-1-ol, oktan-1-ol, tetradekan-1-ol, hexadekan-1-ol, oktadekan-1-ol, eikosan-1-ol, dokosan-1-ol a benzylsalicylát ⁵⁶⁾. Nenasycené mastné kyseliny byly nalezeny v plodech ^{57, 58)}.

Stejně jako u jiných zástupců byly i u škumpy orobincové identifikovány fenolické lipidy, konkrétně m-tridecenylfenol, m-tridecylfenol a m-pentadecenylfenol (obr. 7) ⁵⁶⁾.

Biologické účinky extraktů a sekundárních metabolitů RHUS hirta (L.) Sudw.

Zástupci rodu Rhus jsou poměrně intenzivně zkoumáni, a to nejen z pohledu jejich sekundárních metabolitů, ale také jejich účinku. Extrakty různých částí různých druhů rodu prokázaly účinky antifungální, protizánětlivé, antimikrobiální, antivirální, cytotoxické, antimalarické, hypoglykemické a mnohé další ^{59, 60)}. Celá řada druhů rodu byla a je dávána do souvislosti s kontaktními alergiemi a dermatitidami, nicméně Rhus hirta mezi tyto druhy nepatří ⁶¹⁾. Bohužel, škumpa orobincová patří stále k těm pouze málo prozkoumaným druhům. Bylo prokázáno, že methanolický extrakt z plodů škumpy orobincové má antioxidační účinky ⁶²⁾. V případě superoxidových radikálů vykázal podobnou aktivitu jako extrakt ze zeleného čaje, v případě peroxidových radikálů dokonce vyšší aktivitu v porovnání s extrakty zeleného čaje nebo kyselinou askorbovou ⁶³⁾. U methanolického extraktu byla prokázána inhibice proteas. Extrakt inhiboval trypsin s inhibiční koncentrací IC₅₀ = 1,2 μg/ml a trombin při minimální inhibiční koncentraci MIC = 20,5 μg/ml. Methanolické extrakty různých částí Rhus hirta inhibovaly nejen výše uvedené proteáz, ale také urokinázu a serin proteázy ⁶⁴⁾. Ethanolický extrakt z plodů prokázal rovněž protimikrobní aktivitu vůči gram-pozitivním i gram-negativním bakteriím a antifungální aktivitu proti kvasinkám. V experimentech byly nejvíce citlivé Bacillus cereus a Helicobacter pylori (MIC = 0,10 % vztažená ke koncentraci extraktu – w/v). Kvasinky byly citlivé méně (MIC = 0,60–0,75 % vztažená ke koncentraci extraktu – w/v) ⁶⁵.

V listech nejhojněji obsažený gallotanin 3,6-bis-O-digalloyl-l,2,4-tri-O-galloyl-ß-D-glukopyranosa vykazuje protinádorovou a interferon indukující aktivitu ⁴⁵⁾. V této souvislosti je zkoumán také sulfuretin a jeho cytotoxické účinky ⁶⁶⁾. Gallotaniny izolované z jiného druhu rodu, Rhus verniciflua, prokázaly cytotoxicity na různých buněčných liniích, jedná se tedy o sekundární metabolity spolu s fenolickými lipidy zodpovědné za cytotoxické vlastnosti zjištěné i u jiných druhů rodu ^{67, 68)}. Prekurzor gallotaninů – 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-ß-D-glukopyranosa – prokázal schopnost snižovat glykémii u diabetických a obézních zvířat. Mechanismus účinku je stále zkoumán, předpokládá se interakce s inzulinovými receptory. Autoři studie předpokládají, že je možnost od této molekuly odvíjet nové látky pro léčbu diabetu a metabolického syndromu ⁶⁹⁾.

Extrakt z listů škumpy byl zkoumán ve vztahu k produkci methanu přežvýkavci, což představuje, míněno řadou vědců, závažný problém vzhledem ke globálnímu oteplování. Gallotaniny byly identifikovány jako látky zodpovědné za inhibici methanogeneze přežvýkavci ⁷⁰⁾. Díky možnému uplatnění gallotaninů byla zkoumána jejich stabilita. Bylo zjištěno, že během sušení nedochází ke snížení jejich biologické aktivity ⁷¹⁾. Faktem zůstává, že gallotaniny přestavují látky stále intenzivně zkoumané, a to nejen z pohledu farmakologického, ale také z pohledu analytického ⁷²⁾.

Využití druhu RHUS hirta (L.) Sudw.

V Severní Americe byla škumpa orobincová dříve využívána domorodým obyvatelstvem pro své léčivé účinky. Nálevy a odvary z různých orgánů byly využívány jednotlivými indiánskými kmeny při rozličných onemocněních. Používaly se zejména plody, a to při nechutenství, nočním pomočování, jako antiemetikum, antidiarhoikum a anthelmintikum ^{73, 74)}. Kůra se využívala pro zvýšení laktace a také k oddálení předčasného porodu a jako dermatologikum. Kořen byl využíván pro léčbu pohlavních chorob a jako dermatologikum a hemostatikum. Květy se používaly proti bolestem břicha ^{73, 75)}. Listy infikované hálkami byly používány jako adstringens. Různé rostlinné orgány se využívaly v kombinaci s dalšími rostlinami při revmatismu, horečce, dále při kašli, tuberkulóze a různých plicních onemocněních ⁷⁶⁾. Domorodé kmeny Algonkinů, Delavarů, Irokézů, Malecitů využívaly extrakty z plodů k mírnění symptomů diabetu ⁷⁵⁾. Některé indiánské kmeny kouřily listy škumpy spolu s tabákem ⁷⁵⁾.

Vzhledem k vysokému obsahu tříslovin se listy a kůra používaly k výrobě přírodních barviv a mořidel ⁷⁷⁾. Dřevo je díky svému zajímavému oranžově červenému zbarvení atraktivním materiálem pro řezbářství ⁷⁴⁾.

Ve Spojených státech se dodnes připravuje nápoj známý pod názvem „indiánská limonáda“ nebo „škumpová limonáda“, anglicky „Sumac lemonade“, krátce „sumacade“ ⁷⁸⁾. Z rozdrcených plodů se připravuje macerát, přičemž se z trichomů peckovic vyextrahuje kyselina jablečná, která nápoji dodává natrpklou chuť. Při přípravě odvaru dochází také k vyluhování hořce chutnajících tříslovin. Limonáda se po oslazení cukrem nebo medem, popř. dochucení hřebíčkem nebo skořicí podává horká nebo studená. Plody byly rovněž konzumovány americkými indiány, nebo se z nich připravovalo želé ^{75, 78)}.

V Evropě je škumpa orobincová využívána zejména jako okrasná dřevina, oblíbená pro kulovitý až deštníkovitý tvar koruny a na podzim sytě oranžově až červeně zbarvené listy. Dekorativního vzhledu nabývá škumpa také po opadu listů díky setrvávajícím plodenstvím a zajímavému větvení větví ⁸⁾.

Adresa pro korespondenci:

doc. PharmDr. Petr Babula, Ph.D.

Ústav přírodních léčiv FaF VFU

Palackého 1–3, 612 42 Brno

e-mail: petr-babula@email.cz

Došlo 23. června 2011 / Přijato 21. července 2011