Φαρμακογνωστική μελέτη του γένους Helichrysum Mill. (Asteraceae) στην Ελλάδα: μελέτη του στενοενδημικού είδους Η. amorginum και in vitro αποτίμηση βιοδραστικότητας

Abstract

The present Doctoral thesis, which is developed in 5 chapters, focuses for the first time on the phytochemical study of 11 taxa (10 species, 2 subspecies) of the genus Helichrysum of Greek origin and in particular the species H. amorginum. Chapter 1 introduces the family Asteraceae and the genus Helichrysum, referring to botanical, phytochemical, and ethnopharmacological information of the species of the genus. This information is then focused on the 11 Greek native taxa (six endemic or subendemic) that are found as wild-growing in Greece. In Chapter 2, the qualitative analysis of methanolic extracts of 11 Greek taxa of Helichrysum Mill. sourced from the wild is described using the UPLC-HRMS technique. The chemical categories of the metabolites designated by the specific methodology are described with comments for each wild taxon. In Chapter 3, a case study is carried out regarding one of the 10 species of Greek origin, namely H. amorginum. Qualitative analysis of essential oils of nine ex-situ cultivated H. amorginum genotypes from the Institute of Plant Breeding and Genetic Resources, Hellenic Agricultural Organization Demeter (ELGO Dimitra), Thermi - Thessaloniki was performed, based on gas chromatography coupled with a mass spectrometer (GC-MS). Hierarchical Cluster Analysis (HCA) and Principal Component Analysis (PCA) were employed to identify differences/similarities between the essential oils (between groups) among the 10 samples of the nine genotypes as well as a principal component analysis in percentages (%) of the nine main components of the 10 samples of the nine genotypes. In Chapter 4, a metabolomic analysis is carried out using the UPLC-HRMS technique regarding 19 genotypes of H. amorginum ex-situ cultivated at the Institute of Plant Breeding and Genetic Resources, Hellenic Agricultural Organization Demeter (ELGO Dimitra), Thermi - Thessaloniki. Methanolic extracts were prepared and analyzed with the UPLC-HRMS technique and a metabolomic model was applied to distinguish the qualitative composition of extracts based on the identification of specific metabolites - biomarkers which are responsible for the seasonal variation of their metabolic profile. Finally, in Chapter 5, a qualitative analysis of extracts was carried out using the GC-MS, and UPLC-HRMS techniques, as well as the isolation of secondary metabolites from organically cultivated H. amorginum by the company Korres Natural Products SA in its original native range in Amorgos Island. Also, the DPPH free radical scavenging activity as well as tyrosinase enzyme inhibition of H. amorginum extracts were studied.

Η παρούσα διατριβή, που αναπτύσσεται σε πέντε κεφάλαια, επικεντρώνεται για πρώτη φορά στη μελέτη της φυτοχημείας των 11 taxa (10 είδη, 2 υποείδη) του γένους Helichrysum ελληνικής προέλευσης και ειδικότερα του είδους H. amorginum. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται εισαγωγή στην οικογένεια Asteraceae και στο γένος Helichrysum, όπου αναφέρονται βοτανικές, φυτοχημικές, και εθνοφαρμακολογικές πληροφορίες των ειδών του γένους. Αυτές οι πληροφορίες εστιάζονται μετά στα 11 ιθαγενή είδη (έξι ενδημικά ή υπενδημικά) που φύονται στην Ελλαδικό χώρο.Ακολούθως, στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η ποιοτική ανάλυση μεθανολικών εκχυλισμάτων των 11 taxa Helichrysum Mill. ελληνικής προέλευσης που συλλέχθηκαν από το φυσικό περιβάλλον με την τεχνική UPLC-HRMS. Περιγράφονται οι χημικές κατηγορίες των μεταβολιτών που προτείνονται με την συγκεκριμένη μεθοδολογία και γίνεται σχολιασμός για κάθε αυτοφυούς taxon ελίχρυσου. Στο Κεφάλαιο 3 πραγματοποιείται μελέτη περίπτωσης ενός από τα 10 είδη ελληνικής προέλευσης και συγκεκριμένα του H. amorginum. Έγινε ποιοτική ανάλυση αιθέριων ελαίων 9 ex situ καλλιεργημένων γονότυπων H. amorginum από το Ινστιτούτο Γενετικής Βελτίωσης και Φυτογενετικών Πόρων του ΕΛΓΟ «Δήμητρα» (Θεσ/κη), με βάση την αέρια χρωματογραφία συζευγμένη με αναλυτή μάζας (GC-MS). Πραγματοποιήθηκε Ιεραρχική Ανάλυση Συστάδων (HCA) και Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (PCA) για τον εντοπισμό διαφορών/ομοιοτήτων ανάμεσα στα αιθέρια έλαια (between-groups) των 10 δειγμάτων των εννέα γονότυπων καθώς και ανάλυση κυρίων συνιστωσών στα ποσοστά (%) των 9 κυριότερων συστατικών των 10 δειγμάτων των εννέα γονότυπων. Στο κεφάλαιο 4 πραγματοποιείται μεταβολομική ανάλυση με την τεχνική UPLC-HRMS 19 γονότυπων H. amorginum ex situ καλλιέργειας από το Ινστιτούτο Γενετικής Βελτίωσης και Φυτογενετικών Πόρων του ΕΛΓΟ «Δήμητρα» (Θεσ/κη). Παρασκευάστηκαν μεθανολικά εκχυλίσματα τα οποία αναλύθηκαν με την τεχνική UPLC-HRMS και εφαρμόστηκε ένα μεταβολομικό μοντέλο διάκρισης της ποιοτικής σύστασης εκχυλισμάτων με γνώμονα την ανάδειξη συγκεκριμένων μεταβολιτών – βιοδεικτών υπεύθυνων για την εποχική διακύμανση του μεταβολικού τους προφίλ. Τέλος, στο Κεφάλαιο 5 πραγματοποιήθηκε ποιοτική ανάλυση εκχυλισμάτων με την τεχνική GC-MS, UPLC-HRMS καθώς και απομόνωση δευτερογενών μεταβολιτών από in situ, βιολογικής καλλιέργειας, φυτικό υλικό H. amorginum της εταιρείας ΚΟΡΡΕΣ ΦΥΣΙΚΑ ΠΡΟΙΟΝΤΑ Α.Ε. Επίσης, μελετήθηκε η ικανότητα παγίδευσης ελεύθερης ρίζας (DPPH) και αναστολής του ενζύμου τυροσινάση από εκχυλίσματα του H. amorginum σε in vitro τεστ.