Δράση αιθέριων ελαίων στο νευρικό σύστημα: έλεγχος κατασταλτικής και νευροπροστατευτικής δράσης σε μοντέλα πειραματοζώων ή και κυτταροκαλλιέργειες

Abstract

Within the general shift of the research scientific community to alternative sources for the design of better, safer, more efficient and cheaper formulations/drugs, this thesis submits the essential oils of eight known greek aromatic plants to the appropriate tests in order to clarify to which extent these essential oils present suppressive and neuroprotective effect on the CNS. Specifically, these are the essential oils of Mentha piperita, Origanum dictamnus, Mentha pulegium, Lavandula angustifolia, Mentha spicata wild, Rosmarinus officinalis, Ocimum basilicum and Origanum vulgare.The first objective of this study was the investigation of the suppressive action of the essential oils using an experimental animal model of epilepsy. The potential suppressive role of the pre-treatment with the essential oils was assessed in animals which then received a following lethal dose of the epileptogenic drug pentylenetetrazol (PTZ). The administration of the tested essential oils caused different effects on pentylenetetrazol-induced seizures in animals and the essential oil of Mentha piperita yielded the best results as despite the fact that the administered dose of PTZ was lethal, all the animals of the group that received the essential oil of Mentha piperita before the PTZ dose managed to survive 24 hours after the administration, without even experiencing seizures.The following immunohistochemical study showed that in all brain samples derived from animals pre-treated with one of the tested essential oils, there was a relative protective effect of the oil against PTZ-induced neuron damage reflected in the number of neurons per field of view.The second objective was the evaluation of the antioxidant activity of the essential oils. First, their ability to disable DPPH was examined and the method highlighted the essential oil of Mentha piperita as the one with the highest antioxidant activity against DPPH. In addition, the antioxidant capacity of the essential oils of Mentha piperita, Origanum dictamnus, Mentha pulegium, Lavandula angustifolia and Mentha spicata wild was further examined in animal brain tissue homogenates. The results from the evaluation of total antioxidant potential of the tested essential oils highlighted Mentha piperita essential oil as the one that demonstrated the highest antioxidant potential, followed by the essential oil of Origanum dictamnus. Concerning the essential oils’ capacity to inhibit lipid peroxidation, all of them demonstrated such capacity in high levels, with the oil of Origanum dictamnus being classified as the best one. This thesis highlights the essential oil of Mentha piperita as suppressive and neuroprotective in a series of tests and a hypothesis could be that these actions of the oil are due to its active ingredients (menthol and menthone). The potential role of the essential oil of Mentha spicata wild in the cases of epilepsy and neurodegeneration is also illuminated, since no other research on this oil was found during the extensive study of the existing literature. Possible confirmation of suppressive and neuroprotective actions of the two main components of the oil (epoxides of piperitone and piperitenone) requires further examination; however, a factor that should also be taken into account is the low survival rate of animals after the administration of the oil. In a clinical level, the results of this study present an interest since they support the use of herbal extracts in the management and probably treatment of epilepsy and neurodegeneration. In particular, the essential oil of Mentha piperita and its components demonstrated a promising role as natural antioxidants that can be used -given that they are further examined in a larger experimental scale- for the production of non-synthetic pharmacological formulations.

Στο γενικότερο πλαίσιο στροφής της ερευνητικής επιστημονικής κοινότητας προς εναλλακτικές πηγές για το σχεδιασμό καλύτερων, ασφαλέστερων, αποτελεσματικότερων και φθηνότερων σκευασμάτων/φαρμάκων, η παρούσα διατριβή υποβάλλει τα αιθέρια έλαια από οκτώ γνωστά ελληνικά αρωματικά φυτά στις κατάλληλες δοκιμασίες προσπαθώντας να διαλευκάνει το βαθμό στον οποίο παρουσιάζουν κατασταλτική και νευροπροστατευτική δράση στο Κ.Ν.Σ. Συγκεκριμένα πρόκειται για τα αιθέρια έλαια των Mentha piperitα, Origanum dictamnus, Mentha pulegium, Lavandula angustifolia, Mentha spicata wild, Rosmarinus officinalis, Ocimum basilicum και Οriganum vulgare. Ο πρώτος στόχος της παρούσας εργασίας ήταν ο έλεγχος της κατασταλτικής δράσης των υπό εξέταση αιθέριων ελαίων σε πειραματικό μόντελο επιληψίας μυών. Εκτιμήθηκε η πιθανή κατασταλτική δράση σε πειραματόζωα στα οποία χορηγήθηκαν αρχικά τα υπό εξέταση αιθέρια έλαια και στη συνέχεια η επιληπτογόνος ουσία πεντυλεντετραζόλη και παρατηρήθηκε ότι η χορήγηση των εξεταζόμενων αιθέριων ελαίων προκάλεσε διαφορετικά αποτελέσματα στις προκαλούμενες από την πεντυλεντετραζόλη επιληπτικές κρίσεις στα πειραματόζωα. Συγκεκριμένα, το αιθέριο έλαιο της Mentha piperita έδωσε πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα καθώς παρόλο που η επακολουθούμενη χορηγηθείσα δόση του PTZ ήταν θανατηφόρος, όλα τα πειραματόζωα της ομάδας κατάφεραν να επιβιώσουν 24 ώρες μετά τη χορήγηση χωρίς καν να εμφανίσουν επιληπτικές κρίσεις λόγω PTZ.Οι παρατηρήσεις αυτές επιβεβαιώθηκαν και στην ανοσοϊστοχημική μελέτη που ακολούθησε. Σε όλα τα εγκεφαλικά δείγματα όπου είχε προηγηθεί χορήγηση αιθέριου ελαίου πριν το PTZ, παρατηρήθηκε μια σχετική προσπάθεια των ελαίων να αναστείλλουν τη νευρωνική απώλεια λόγω PTZ, σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου (Ομάδα PTZ). Ο δεύτερος στόχος ήταν η εκτίμηση της αντιοξειδωτικής δράσης των αιθέριων ελαίων. Αρχικά εξετάστηκε η δυνατότητα και των οκτώ ελαίων να απενεργοποιήσουν το DPPH με το έλαιο της Mentha piperita να αναδεικνύεται ως το καλύτερο ενώ στη συνέχεια μελετήθηκε περαιτέρω η αντιοξειδωτική ικανότητα των ελαίων των Mentha piperitα, Origanum dictamnus, Mentha pulegium, Lavandula angustifolia και Mentha spicata wild σε ομογενοποιήματα εγκεφαλικού ιστού πειραματοζώων. Στα αποτελέσματα της εκτίμησης ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας των ελαίων η Mentha piperita αναδεικνύεται και πάλι ως το καλύτερο έλαιο όταν χορηγείται μόνο του, ακολουθούμενο από το έλαιο του Origanum dictamnus. Στη μελέτη ικανότητας αναστολής της λιπιδικής υπεροξείδωσης, όλα τα έλαια επιδεικνύουν ικανοποιητική αναστολή του φαινομένου, με καλύτερο το έλαιο του Origanum dictamnus. Στην παρούσα διατριβή επομένως, αναδεικνύεται ο ρόλος του αιθέριου ελαίου της Mentha piperita ως κατασταλτικού και νευροπροστατευτικού σε σειρά δοκιμασιών, δράση που μπορεί να οφείλεται στα επιμέρους δραστικά του συστατικά (μενθόλη και μενθόνη).Η διατριβή φωτίζει επίσης και ενδεχόμενο ρόλο του ελαίου της Μentha spicata wild αφού στην υπάρχουσα βιβλιογραφία δε βρέθηκε άλλη έρευνα σχετικά με το εν λόγω έλαιο. Ενδεχόμενη επιβεβαίωση της κατασταλτικής και νευροπροστατευτικής δράσης των δύο κύριων συστατικών του ελαίου (υποξείδιο της πιπεριτόνης και υποξείδιο της πιπεριτενόνης) απαιτεί περαιτέρω εξέταση∙ το σίγουρο είναι όμως ότι πρέπει οπωσδήποτε να ληφθεί υπόψη το χαμηλό ποσοστό επιβίωσης των πειραματόζωων μετά την χορήγηση του εν λόγω ελαίου και να αποτελέσει παράγοντα αμφιβολίας ως προς την δυνατότητα χρήσης του για τους παραπάνω σκοπούς. Σε κλινικό επίπεδο, τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας παρουσιάζουν ενδιαφέρον δεδομένου ότι ενισχύουν την πρόταση για χρήση των φυτικών εκχυλισμάτων στην θεραπεία/αντιμετώπιση της επιληψίας και του νευροεκφυλισμού. Αναδεικνύουν συγκεκριμένα το έλαιο της Mentha piperita και τα συστατικά του ως φυσικά αντιοξειδωτικά που μπορούν –αφού βεβαίως εξεταστούν πρώτα σε ευρύτερη πειραματική κλίμακα- να χρησιμοποιηθούν στην παρασκευή μη συνθετικών φαρμακολογικών σκευασμάτων.