Χημική μελέτη και αξιολόγηση βιοδραστικότητας φυτών της οικογένειας Oleaceae άγριου τύπου και τροποποιημένων με μοριακές βιολογικές προσεγγίσεις

Abstract

This thesis describes the targeted phytochemical study of the leaves of Olea europaeaand of the leaves from the species Ligustrum, Phillyrea, Syringa, Jasminum, Fraxinus (Oleaceae). In the first part of this thesis, introductory information is provided about the Olive Tree, as well as about the other plants regarding their botanical characteristics. The chemical categories and biological properties of the phenolic components of the studied plants, are presented. In this chapter of biological properties are contained the results that have been particularly presented so far and concern the phenolic components of all the above-mentionedplants of the Oleaceae.The second part is divided into three experimental sections and concerns the experimental results. The first section consists of three chapters (2-4). Chapter 2 deals with the treatment of plant leaf samples and techniques for isolating their phenolic components on a large scale. Chapter 3 includes the quantification of phenolic components in the leaves of plants of Oleaceae family by Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, studying at the same time, the seasonal variation and the changes observed in their quantitative composition during it. Chapter 4 describes the application of the methods developed in the measurement and comparison of olive leaves in terms of their phenolic content, in which the silencing of beta-glucosidase with molecular approaches had been performed.In the second experimental section (chapter 5), the study of the bioactivity of the secoiridoid phenolic components of the olive at T2R receptors (bitter taste receptors) is described, while correlating these receptors with various pharmacological actions. In addition, chapter 5 gives information on the tasting part and presents the results of experiments on the correlation of specific phenolic components of olive oil with its organoleptic characteristics.Finally, the third experimental section (Chapter 6) describes the semi-synthesis of certain metabolites derived from the studied phenolic components and explains in detail the determination of their structure on the basis of spectroscopic data. More specifically, the reactions of oleocanthal and oleacein with a series of amino acids and mainly with glycine in various conditions are described. After a series of two-dimensional NMR experiments, it was found that the products produced correspond to two original isomeric compounds bearing a tetrahydropyridine skeleton, for which the names α-and β-oleoglycine, respectively α-and β-hydroxy-oleglycine are proposed.Most of the elaboration of this thesis was carried out with the financial support through a scholarship from the World Olive Center for Health in collaboration with the Leventis Foundation.Part of the thesis was funded by the European Regional Development Fund through the Interreg Med ARISTOIL program. ARISTOIL aimed to strengthen the competitiveness of Mediterranean olive oil by emphasizing on its health-protective properties. For this reason, it promoted the application of innovative production methods and quality control methods.ARISTOIL aimed to characterize the phenolic composition of extra virgin olive oil and evaluate the factors that may affect its content in phenols. This program was based on the European Regulation 432/2012 on the "Protection of blood lipids from oxidative stress". As a method of analysis, the NMR technique was used, which provides a rapid analysis and information aboutall the olive oil phenols that fall under the above claim with a single measurement. ARISTOIL was highlighted as the top program in its category in 2019, as well as the top among dozens of interregional European projects in the Interreg Project Slam competition.

Στη διατριβή αυτή περιγράφεται η στοχευμένη φυτοχημική μελέτη των φύλλων της Olea europaea και φύλλων από τα είδη Ligustrum, Phillyrea, Syringa, Jasminum, Fraxinus της οικ. Oleaceae. Στο πρώτο μέρος (κεφάλαιο 1) αναφέρονται ορισμένα εισαγωγικά στοιχεία για την Ελιά, καθώς και για τα υπόλοιπα φυτά που μελετήθηκαν και τα βοτανικά χαρακτηριστικά τους. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι χημικές κατηγορίες και οι βιολογικές ιδιότητες των φαινολικών συστατικών των υπό μελέτη φυτών. Στο υποκεφάλαιο των βιολογικών ιδιοτήτων περιέχονται τα κυριότερα αποτελέσματα που έχουν παρουσιαστεί μέχρι σήμερα και αφορούν τα φαινολικά συστατικά όλων των προαναφερθέντων φυτών της οικ. Oleaceae.Το δεύτερο μέρος χωρίζεται σε τρεις ενότητες και αφορά τα πειραματικά αποτελέσματα. Η πρώτη ενότητα αποτελείται από τρία κεφάλαια (2-4). Το κεφάλαιο 2 αναφέρεται στην κατεργασία των δειγμάτων των φύλλων των φυτών και στις τεχνικές απομόνωσης των φαινολικών συστατικών τους σε μεγάλη κλίμακα. Το κεφάλαιο 3 περιλαμβάνει τoν ποσοτικό προσδιορισμό των φαινολικών συστατικών στα φύλλα των φυτών της οικ. Oleaceae με φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, μελετώντας συγχρόνως, την εποχιακή διακύμανση και τις μεταβολές που παρατηρούνται στην ποσοτική τους σύσταση κατά τη διάρκεια αυτής. Στο κεφάλαιο 4, περιγράφεται η εφαρμογή των μεθόδων που αναπτύχθηκαν στη μέτρηση και σύγκριση φύλλων ελιάς ως προς το φαινολικό τους περιεχόμενο, στα οποία είχε πραγματοποιηθεί η αποσιώπηση της β – γλυκοσιδάσης με μοριακές προσεγγίσεις.Στη δεύτερη πειραματική ενότητα (κεφάλαιο 5), περιγράφεται η μελέτη βιοδραστικότητας των σεκοϊριδοειδών φαινολικών συστατικών της ελιάς στους υποδοχείς T2R(υποδοχείς γεύσης), ενώ γίνεται παράλληλα συσχέτιση των υποδοχέων αυτών με διάφορες φαρμακολογικές δράσεις . Επιπλέον, στο κεφάλαιο 5 δίνονται πληροφορίες όσον αφορά το κομμάτι της γευσιγνωσίας και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων συσχέτισης συγκεκριμένων φαινολικών συστατικών του ελαιολάδου με τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του.Τέλος, στην τρίτη πειραματική ενότητα (κεφάλαιο 6) περιγράφεται η ημισύνθεση ορισμένων μεταβολιτών που προέρχονται από τα φαινολικά συστατικά που μελετήθηκαν και επεξηγείται αναλυτικά ο καθορισμός της δομής τους με βάση τα φασματοσκοπικά δεδομένα.Πιο συγκεκριμένα περιγράφονται οι αντιδράσεις της ελαιοκανθάλης και της ελαιασίνης με μία σειρά αμινοξέων και κυρίως με τη γλυκίνη σε διάφορες συνθήκες. Μετά από μία σειρά πειραμάτων NMR δύο διαστάσεων, διαπιστώθηκε πως τα προϊόντα που παράγονται αντιστοιχούν σε δύο πρωτότυπες ισομερείς ενώσεις που φέρουν έναν σκελετό τετραϋδροπυριδίνης, για τα οποία προτείνονται τα ονόματα α -και β-ελαιογλυκίνη, αντίστοιχα α -και β- υδροξυ - ελαιογλυκίνη.Το μεγαλύτερο μέρος της εκπόνησης αυτής της διατριβής πραγματοποιήθηκε με την οικονομική υποστήριξη μέσω υποτροφίας από το Παγκόσμιο Κέντρο Ελιάς για την Υγεία σε συνεργασία με το Ίδρυμα Λεβέντη.Μέρος της διατριβής χρηματοδοτήθηκε από το ευρωπαϊκό ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης μέσω του προγράμματος Interreg Med ARISTOIL. Το ARISTOIL είχε ως στόχο την ενδυνάμωση της ανταγωνιστικότητας του Μεσογειακού ελαιολάδου δίνοντας έμφαση στις υγειοπροστατευτικές του ιδιότητες. Για το λόγο αυτό, προώθησε την εφαρμογή καινοτόμων παραγωγικών μεθόδων και μεθόδων ελέγχου ποιότητας. Το ARISTOIL στόχευσε στο χαρακτηρισμό της φαινολικής σύνθεσης του εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου και την αποτίμηση των παραγόντων που μπορεί να επηρεάζουν το περιεχόμενό του σε φαινόλες και τα συναφή οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Το πρόγραμμα αυτό στηρίχτηκε στον ΕυρωπαϊκόΚανονισμό 432/2012 για την «Προστασία των λιπιδίων του αίματος από το οξειδωτικό στρες». Ως μέθοδος ανάλυσης χρησιμοποιήθηκε η τεχνική του NMR, η οποία παρέχει μια γρήγορη ανάλυση και πληροφορίες για όλες τις φαινόλες του ελαιολάδου που εμπίπτουν στον παραπάνω ισχυρισμό με μία μόνο εκτέλεση. Το ARISTOIL αναδείχθηκε ως το κορυφαίο πρόγραμμα στην κατηγορία του για το 2019, καθώς και το κορυφαίο ανάμεσα σε δεκάδες διαπεριφερειακά ευρωπαϊκά προγράμματα στον διαγωνισμό Interreg Project Slam.