(مقاله کوتاه علمی) استخراج، جداسازی و تعیین ساختار شیمیایی گلیکوزید قلبی دیگوکسین از عصارۀ گیاهLeonurus cardiaca L.

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی، تاکستان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه آموزشی فیتوشیمی و شیمی فناوری اسانس، دانشکده شیمی دارویی، واحد علوم دارویی دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 هیات علمی مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی

چکیده

گیاه دارویی دم شیر با نام علمی Leonurus cardiaca L. گیاهی علفی و چند ساله متعلق به تیرۀ نعنائیان (Lamiaceae) است که بطور گسترده ای در طب سنتی ایران و دیگر کشورها به عنوان گیاهی آرام بخش، خواب آور، مدر، کاهنده فشار خون و بویژه به عنوان درمان بیماری‌های قلبی شناخته می‌شود. از این گیاه ترکیبات فیتوشیمیایی مهمی نظیر آلکالوییدها، ایریدوییدها، ساپونین‌ها، فلاونوییدها، کاردنولیدها و دی ترپنوییدها استخراج و شناسایی شده است. با توجه به اهمیت و پراکندگی این گیاه در ایران، هدف از این پژوهش بررسی فیتوشیمیایی عصارۀ گیاهL. cardiaca در جهت ارزیابی و شناسایی ترکیبات طبیعی موجود در آن می‌باشد. در راستای این تحقیق، ابتدا اندام‌های هوایی گیاه مذکور در مرحلۀ گلدهی از دامنه‌های کوه دماوند در مردادماه 1395 جمع آوری و به روش خیساندن در حلال عصاره گیری گردید. سپس به منظور جداسازی چربی‌ها و ترکیبات اشباع با زنجیره‌های بلند، عمل چربی‌گیری توسط حلال هگزان و در قیف جداکننده انجام شد. در مرحله بعد به منظور جداسازی فراکسیون‌های مختلف، بر روی ستون کروماتوگرافی برده و نهایتاً از میان 32 فراکسیون بدست آمده، از فراکسیون 8+9+10 بلور مربوط به ترکیبی طبیعی ظاهر گردید. برای اولین بار در دنیا از گیاه دم شیر ترکیب طبیعی یک گلیکوزید قلبی با نام دیگوکسین استخراج، جداسازی و خالص سازی شده و با استفاده از روش‌های طیف سنجی 13C-NMR، 1H-NMR، DEPT و IR ساختمان شیمیایی آن شناسایی و معرفی گردید.

کلیدواژه‌ها


فصلنامه اکوفیتوشیمی گیاهان دارویی، شماره پیاپی 27، سال هفتم، شماره 3، پاییز 1398

 

 
   
 

(مقاله کوتاه)

استخراج، جداسازی و تعیین ساختار شیمیایی گلیکوزید قلبی

دیگوکسین از عصارۀ گیاهLeonurus cardiaca L.

 

شبنم ارجمندی1، محبوبه طاهرخانی2*، مجید قربانی نهوجی3

1کارشناس‌ارشد، گروه آموزشی فیتوشیمی و شیمی فناوری اسانس، دانشکده شیمی دارویی، واحد علوم دارویی دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2استادیار، گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

3استادیار، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی، کرج، ایران

 

تاریخ دریافت: 10/10/1396  تاریخ پذیرش: 22/05/1397  

چکیده

گیاه دارویی دم شیر با نام علمی Leonurus cardiaca L. علفی و چند ساله متعلق به تیرۀ نعنائیان (Lamiaceae) می‌باشد که به‌طور گسترده‌ در طب سنتی ایران و دیگر کشورها به‌عنوان گیاهی آرام بخش، خواب‌آور، مدر، کاهنده فشار خون، به‌ویژه در  درمان بیماری­های قلبی استفاده می­شود. از این گیاه ترکیبات فیتوشیمیایی مهمی نظیر آلکالوییدها، ایریدوییدها، ساپونین­ها، فلاونوییدها، کاردنولیدها و دی ترپنوییدها استخراج و شناسایی شده است. با توجه به اهمیت و پراکندگی این گیاه در ایران، این پژوهش به منظور جداسازی و تعیین ساختار فیتوشیمیایی گلیکوزید قلبی از عصارۀ گیاه دم شیر طراحی شد. برای انجام این تحقیق، اندام­های هوایی گیاه در مرحلۀ گلدهی از دامنه‌های کوه دماوند در مردادماه 1395 جمع‌آوری و به روش خیساندن در حلال عصاره‌گیری گردید. پس از چربی زدایی با حلال هگزان، از کروماتوگرافی ستونی برای جداسازی اجزای مختلف عصاره استفاده شد. در مجموع 32 ترکیب بدست آمد، یک ترکیب کریستالی طبیعی در فراکسیون 8+9+10 ظاهر گردید. ترکیب شیمیایی آن با استفاده از روش­های طیف سنجی (13C-NMR، 1H-NMR، DEPT و IR) شناسایی شد. بر اساس نتایج به دست آمده از طیف سنجی، این ترکیب طبیعی دیگوکسین، یک گلیکوزید قلبی شناخته شده است که برای اولین بار از این گیاه استخراج شد. 

 

واژه‌های کلیدی:دم شیر، دیگوکسین، عصاره، کروماتوگرافی. [2]

 

 

مقدمه

گیاه Leonurus cardiaca L. با نام فارسی دم شیر، گیاهی معطر و دارویی و متعلق یه تیره نعنائیان (Lamiaceae) است که از دیرباز تاکنون در طب سنتی ایران و نقاط مختلف جهان جهت درمان اختلالات قلبی و عصبی مورد استفاده قرار می­گیرد. این گیاه دارای اثرات آرام بخش، کاهنده استرس، اضطراب و فشار خون بوده و در درمان اختلالات نوروپاتیک و عملکردی قلبی مؤثر است (Gholipour, et al., 2014; Mozaffarian, 2012; Mil kowska-Leyck,et al.,2002). بر اساس اطلاعات ذکر شده در فارماکوپه اروپا، فارماکوپه شوروی سابق و فارماکوپه بریتانیا بخش­های هوایی گلدار کامل یا بریده خشک شده گیاهL. cardiaca  که ویژگی­های فارماکولوژیکی قابل توجهی نیز دارد با واژه Herba Leonuri  معرفی و نامگذاری می­شود و دارای عطر زیاد و مزه تلخ می­باشد (WHO, 2010).

این گیاه بومی اروپای مرکزی، اروپای شرقی، منطقه اسکاندیناوی، آسیای غربی و آسیای مرکزی بوده و در قفقاز و غرب سیبری نیز یافت می­شود. امروزه این گیاه به صورت طبیعی در آمریکای شمالی نیز رشد میکند. همینطور از این گیاه به صورت کاشته شده نیز گزارشاتی ملاحظه شده است (Ewy, 2015; Fleming, 2000). برای این گیاه اثرات فارماکولوژیکی متعددی در زمینه بیماری‌های قلبی- عروقی در آزمایشات مختلف سلولی و بالینی(Zhang, et al., 2018; Sermukhamedova,  et al., 2017; Pang, et al., 2001; Bol’shakova, et al., 1997;
Zou, et al., 1989; Chan, et al., 1983; Racz-Kotilla, et al., 1981)  و همچنین اثرات ضد توموری گزارش شده است (Nagasawa, et al., 1990). همچنین این گیاه دارای فعالیت­های آنتی‌اکسیدانی، ضدالتهابی و ضدمیکروبی نیز می­باشد (Rezaee-Asl, et al., 2014; Sun, et al., 2005; Zhu, et al., 2004).

در این گیاه تاکنون بسیاری از ترکیبات موثره فیتوشیمیایی نظیر آلکالوئیدها، ایریدوئیدها[2]، ساپونین، فلاونوئیدها و به‌ویژه برخی از گلیکوزیدهای فنیل پروپانوئیدی همچون ترکیب Lavandulifolioside (که اثرات قابل توجهی بر عملکرد قلب، جریان کرونری و فشار خون داشته است) استخراج و شناسایی شده است (Shekari, et al., 2016;
Mil kowska-Leyck, et al., 2002).

گلیکوزیدهای قلبی ترکیبات دارویی هستند که برای درمان نارسایی قلب و آریتمی قلب به کار می‌روند. این گلیکوزیدها معمولاً به عنوان متابولیت‌های ثانویه در برخی گیاهان گل­دار نظیر گیاهان خانواده خرزهره (Apocynaceae)، گل میمون (Scrophulariaceae)، آلاله (Ranunculaceae) و چند خانواده دیگر یافت می­شوند. از شناخته شده‌ترین گیاهان حاوی این نوع گلیکوزیدها می­توان به گیاه گل­انگشتانه Digitalisspp. (حاوی دیجیتالین) و گیاه گل خروسک  Adonis spp.(حاوی ترکیبات دیجیتالین، آدونین و آدونی­توکسین) اشاره نمود (Mozaffarian, 2012; Hosseini, et al., 2019).

قابل توجه این که گیاه دم­شیر از طریق تسهیل جریان کرونری خون موجب کاهش فشارخون و تقویت قلب شده و همچنین اثرات آرام بخشی آن بواسطه کاهش اختلالات عصبی و عملکردی قلب در کاربرد سنتی گیاه گزارش شده است. همچنین از این گیاه در رفع مشکلات قلبی ناشی از تنشهای عصبی و هیپرتیروئیدیسم استفاده شده و بهبود تاکی­کاردی ناشی از هیپرتیروئیدیسم و اختلالات گوارشی، آسم، برونشیت، علائم بالینی مربوط به آنها و نیز بهبود زخم­ها و ناراحتی­­های پوستی از جمله اثرات درمانی گیاه L. cardiaca می­باشد. این گونه اثرات  دارویی را می­توان به حضور ترکیبات گلیکوزید قلبی موجود در پیکره گیاه مرتبط دانست (Blumenthal, et al., 2000; Bradley, 1992). همچنین اثرات محافظتی بر قلب و اعصاب همراه با ویژگی­های آنتی دیابت، آنتی‌اکسیدان، حشره‌کش و سیتوتوکسیک برای گیاه Digitalis lanata (گل انگشتانه)گزارش شده است. برای اثرات قلبی عروقی مورد اشاره در گیاه گل انگشتانه بیشترین اثر به حضور ترکیبات digoxin و  digitoxin که از جمله ترکیبات گلیکوزید قلبی هستند نسبت داده می­شود. بیان می­شود که این اثر بیشتر از طریق مهار فعالیت آنزیم ATPase و تنظیم میزان غلظت کلسیم سیتوپلاسمی رخ می­دهد (Al-Snafi, 2017).

با توجه به بررسی­های صورت گرفته، در قسمت‌های هوایی گیاه دارویی L. cardiaca ، مواد تشکیل دهنده متنوعی متعلق به گروه ترپن­ها شامل مونوترپن­هایی نظیر ایریدوییدها (Weinges, et al., 1973)، دی­ترپن­هایی نظیر کلرودان (Brieskorn and hofmann, 1979)، فورانولابدان و سایر انواع لابدان­ها (Agnihotri, et al., 2008)، تری­ترپن­هایی از جمله اسیدهای ursolic وoleanolic  (Ali et al., 2007; Janicsák et al., 2006) ترکیبات حاوی نیتروژن مانند leonurine  (Ewy, 2015; Winnicka, et al., 2006; Chen, et al., 2000) و stachydrine (Ewy, 2015; Calderon-Montano, et al., 2014; Gulubov and Chervenkova, 1970) و فنیل پروپانوئیدهایی مانند lavandulifolioside (Mil kowska-Leyck, et al., 2002) و همچنین فلاونوئیدها (Jafari, et al., 2010)، اسیدهای فنولیک (Bernatoniene, et al., 2009)، در اپی- سِدرول (7/9 درصد)، آلفا-هومولن (2/9 درصد)، دِهیدرو-1و8-سینئول (9/8 درصد)، ژرماکرن –دی (9/8 درصد) و اسپاتولنول (8/8 درصد) در روغن­ فرار (Morteza-Semnani, et al., 2008)، استرول­ها (Senatore, et al., 1991) و تانن­ها یافت می­شود. گزارش­های فارماکولوژیک متعددی در مورد اثرات ضد میکروبی (Agnihotri, et al., 2008; Sattar, et al., 1995)، ضد التهابی (Ali et al., 2007) و آنتی‌اکسیدانی (Jafari, et al., 2010; Bernatoniene, et al., 2009) این گیاه وجود دارد. همچنین برخی تحقیقات انجام شده اثرات مفید گیاه بر قلب و سیستم گردش خون و خواص ضدسرطانی این گیاه دارویی ارزشمند را به خوبی نشان داده است (Rezaee-Asl, et al., 2014; Mil kowska-Leyck, et al., 2002).

فلاونوئیدها اجزای اصلی بخش­های هوایی این گیاه هستند که از آن جمله می­توان به ترکیبات زیر اشاره کرد: O-گلیکوزیدهای کوئرستین (از جمله روتین، کوئرستین، ایزوکوئرستین، هیپروزید)، کامپفرول، آپیژنین (به‌صورت مشتقات آپیژنین شامل ژنکوانین و کوئین کوئلوزید)، آلکالوئیدها
((-)-استاکیدرین و لئونورین)، گلوکوزیدهای ایریدوئید (لئونورید، آژوگول، گالیریدوزید، و رپتوزید)، دی ترپنوئیدها (لئوکاردین، مخلوطی از 2 مشتق کلرودان)، سیکلولئونوری پپتیدها (A، B، C و D)، تری­ترپن­ها (اورسولیک اسید)، گلیکوزیدهای تلخ، کافئیک اسید 4-روتینوزید، و تانن­ها (Zhang et al., 2018; Sermukhamedova et al., 2017; Fleming, 2000; Bradley, 1992; Weinges, et al., 1973) علاوه بر آنچه ذکر شد ترکیبات مونوترپن، دی­ترپن، تری­ترپن، فلاونوئیدها، فنیل پروپانوئیدها، اسیدهای فنولیک، ترکیبات حاوی نیتروژن، روغن­های فرار، استرول­ها و تانن­ها نیز در این گیاه وجود دارند (Wojtyniak, et al., 2013). همچنین این گیاه دارای فلاونوئیدهای کوئرستین (Ritter et al., 2010; Mockute et al., 2006)، کامپفرول (Kartnig et al., 1985)، ترپنوئید ursolic acid و واجد خاصیت آنتی اکسیدانی قابل توجه می­باشد (Trumbeckaite, et al., 2006). همچنین جرمکرن D با غلظت 6/26 تا 1/35 درصد بیشترین غلظت را در روغن اسانسی گیاه
 L. cardiaca جمع‌آوری شده از لیتوانی به خود اختصاص داده بود، پس از آن ترکیبات بتا کاریوفیلن (0/9-8/5 درصد) و آلفا-هومولن (2/9-4/6 درصد) به‌ترتیب بیشترین غلظت را به خود اختصاص داده بودند (Mockute et al., 2006).

عصاره گیاه L.cardiaca ویژگی‌های آنتی­اکسیدانی و محافظت قلبی[3] داشته و بر ایسکمی میوکارد قلب اثر دارد. اثرات آنتی­اکسیدانی به دو صورت in vitro و in vivo نیز برای عصاره این گیاه ثابت و نشان داده شد که این اثر با حفاظت انتخابی فعالیت سوپر­اکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز اتفاق می­افتد (Feng et al., 2017; Sun et al., 2005). اثرات آنتی­اکسیدانی قابل توجهی از  این گیاه در طب سنتی چین گزارش شده و با روش آزمایشگاهی رایج مثل ABTS و DPPH تایید شده است (Zhu et al., 2004). در مطالعه دیگری نشان داده شد که عصارۀ آبی گیاه
L. cardiaca جهت درمان ناراحتی­های قلبی مورد استفاده قرار می­گیرد. همچنین این گیاه دارویی دارای خاصیت سوپراکساید دیسموتازی و پراکسیدازی بوده و دارای اثر بازدارندگی در پراکسیداسیون چربی­ها می­باشد (Ji et al., 2017). اثرات این گیاه به‌عنوان عاملی موثر بر کاهش غلظت خون اثبات شده است (Zou et al., 1989).

با توجه به اثرات دارویی و جایگاه مهم گیاه
L. cardiacaدر طب سنتی ایران و کشورهای مختلف و همچنین با توجه به اثرات دارویی و فارماکولوژیکی گلیکوزیدهای قلبی، لزوم انجام تحقیقات وسیع‌تر در این زمینه احساس می­گردد. لذا با در نظر گرفتن این موضوع که تاکنون مطالعه­ای در خصوص شناسایی ترکیبات موثره عصاره این گیاه در ایران انجام نشده است، هدف از این تحقیق بررسی فیتوشیمیایی عصاره این گیاه خودرو در کشور می­باشد.

 

مواد و روش‌ها

تهیه نمونه گیاهی: اندام­های هوایی گیاه دم شیر
 L. cardiaca در مرحلۀ گلدهی از محل رویش طبیعی خود واقعدر دامنۀ کوه دماوند در استان مازندران با ارتفاع 3170 متر از سطح دریا و مختصات جغرافیایی N: 35 54´ 42˝ و E: 52 06´ 40˝  در تابستان سال 1395 جمع‌آوری شد. گیاه اشاره شده پس از خشک و پرس شدن به پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی منتقل گردیده و بعد از تهیه نمونه های استاندارد هرباریومی با استفاده از منابع معتبر گیاهشناسی کشور به دقت شناسایی گردید. نمونه هرباریومی گیاه مورد مطالعه با کد و شماره هرباریومی 7006-IMPH در هرباریوم پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی ثبت و مستندسازی گردید. حجم بیشتری از گیاه جمع‌آوری شده در طبیعت نیز بعد از خشک کردن در سایه و خرد کردن توسط آسیاب برای عصاره‌گیری آماده گردید.

مواد شیمیایی و معرف­ها: کلیۀ مواد شیمیایی، سیلیکاژل، حلال­ها و استانداردهای استفاده شده از شرکتMerck  خریداری گردید.

دستگاه­ها: جهت توزین نمونه گیاهی از ترازوی دیجیتال مدل Shimadzu-AX200 ژاپن و جهت تغلیظ عصاره در هر مرحله از دستگاه تبخیرکن دوار (روتاری) مدل Rotavapor-R200 ساخت شرکت Buchi آلمان استفاده شد. طیف NMR توسط دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته با شدت 400 مگاهرتز مدل Bruker آلمان در دانشگاه زنجان و طیف IR نیز با استفاده از دستگاه FT-IR ساخت شرکت Shimadzu موجود در دانشگاه زنجان گرفته شد.


عصاره‌گیری و چربی‌گیری: برای تهیه عصاره از این گیاه به روش ماسراسیون، ابتدا 800گرم از اندام­های هوایی گیاه در سایه کاملاً خشک شده و سپس خرد گردید. سپس پودر همگن آماده شده برای استخراج ترکیبات طبیعی موجود در گیاه، به مدت 48 تا 72 ساعت در مخلوط متانول: دی اتیل اتر: نرمال هگزان به نسبت 1:1:1 در یک تانک در تاریکی خیسانده شد. پس از سپری شدن زمان لازم مخلوط حاصل با استفاده از قیف بوخنر و پمپ خلأ صاف شده و محلول باقی مانده توسط دستگاه روتاری تغلیظ شد. در نهایت عصاره­ای به رنگ سبز تیره و به صورت شیره­ای غلیظ و ویسکوز حاصل گردید. سپس به منظور جدا نمودن چربی­ها، عصاره با میزان بسیار کمی از متانول حل و به همراه آب مقطر به دکانتور منتقل شد. سپس طی چند مرحله تا حذف کامل چربی ها توسط حلال هگزان در دکانتور، چربی­گیری گردید. سپس جهت جدا نمودن ترکیبات طبیعی از حلال اتیل استات استفاده شد. در مرحله بعد فازهای اتیل استات توسط دستگاه روتاری تغلیظ و جذب سیلیکاژل گردید (Taherkhani and Rustaiyan, 2016).

کروماتوگرافی: برای آماده کردن ستون کروماتوگرافی، مقدار لازم از سیلیکاژل مخصوص کروماتوگرافی ستونی با مش 400-230 همراه با حلال هگزان مخلوط و به ستون کروماتوگرافی اضافه شد. نهایتاً عصاره­ای که جذب سیلیکاژل شده بود به ستون اضافه گردید. برای جداسازی ترکیبات موجود در عصاره با پلاریته­های مختلف، ستون به ترتیب با حلال­های هگزان، اتیل استات و متانول (غیر قطبی، نیمه قطبی و قطبی) با نسبت­های مشخص مطابق با جدول شمارۀ 1 شست و شو شده و در اتمام کار 32 فراکسیون به دست آمد. پس از گذشت چند روز در فراکسیون های 8+9+10 و11 بلورهایی مشاهده گردید.بلور به دست آمده از فراکسیون 8+9+10 خالص سازی، جداسازی و برای شناسایی ساختار ترکیب طبیعی موجود در آن طیف H NMR1،C NMR 13، DEPT و IR  گرفته شد.

 

جدول 1: نسبت حلال های مورد استفاده برای شستشوی ستون اول

هگزان(ml)

اتیل استات(ml)

100

0

90

10

80

20

70

30

60

40

50

50

40

60

30

70

20

80

10

90

0

100

متانول(ml)

اتیل استات(ml)

2

98

5

95

10

90

15

85

20

80

30

70

40

60

50

50

60

40

70

30

80

20

90

10

100

0

               

نتایج

ساختار ترکیب شناسایی شده از عصارۀ گیاه Leonurus cardiaca: نتایج حاصل از طیف‌های بدست آمده حضور یک ترکیب طبیعی از نوع گلیکوزیدهای قلبی را نشان داد که ساختار آن در شکل 1 آورده شده است.

 

 

 

شکل 1: ساختار ترکیب دیگوکسین یک گلیکوزید قلبی استخراج شده از گیاه L. cardiaca

 


بررسی طیف­های حاصل از ترکیب شناسایی شده از عصارۀ گیاه Leonurus cardiac: نتایج حاصل از طیف­های بدست آمده از ترکیب طبیعی حاصله در شکل­های 2 تا 7 آورده شده است.

 

 

 

شکل 2: طیف کلی 1H-NMR ترکیب دیگوکسین استخراج شده از عصارۀ گیاهL. cardiaca 

 

 

در شکل 2 شمای کلی طیف 1H-NMR دیده می‌شود که در شکل‌های 3 و 4 به‌ترتیب بزرگنمایی آن آورده شده است. همانطور که دیده می­شود این ترکیب طبیعی نوعی گلیکوزید کاردیاک با اسکلت و شماره گذاری شکل 1 می‌باشد.


 

 شکل 3: بزرگنمایی طیف 1H-NMR ناحیه 0 تا ppm3 دیگوکسین استخراج شده از عصارۀL. cardiaca  

 

 

شکل 4: بزرگنمایی طیف 1H-NMR ناحیه 3 تا  ppm6 دیگوکسین استخراج شده از عصارۀL. cardiaca 

 

همانطور که در تصاویر ملاحظه می­گردد متیل­های 18 و 19 به صورت سینگلت و هر کدام با انتگرال 3 در ناحیه ابتدایی طیف و زیر دلتای یک ظاهر شده­اند. همچنین به دنبال آن­ها متیل­های قندی یعنی ́6 ، ́ ́6 و ́ ́ ́6 به همراه دو هیدروژن b11 و a7 با انتگرال 11 هیدروژن در دلتای 1 تا 2/1 ظاهر شده­اند. به تعداد 16 هیدروژن به صورت overlapped در ناحیه 3/1 تا 2 مربوط به هیدروژن­های آلکانی و سیکلو آلکانی می­باشد که به اتم اکسیژن متصل نمی‌باشند. پیک حلال DMSO در ناحیه 54/2 و بدون انتگرال آمده است.همانطور که ملاحظه می­شود پروتون های قندی یعنی ́4 ، ́ ́4 و ́ ́ ́4 که به اتم اکسیژن متصل می­باشند در دلتای حدود 3 تا  ppm15/3 با شکافتگی­های خود آمده­اند. پروتون 12 که به اتم اکسیژن متصل است در کنار پروتون آلیلی شماره 17 با انتگرال 2 در ناحیه حدود ppm 24/3 قابل رؤیت است. در ناحیه حدود ppm 4/3 پیک آب موجود در حلال به صورت سینگلت و بدون انتگرال قابل مشاهده است. پیک مربوط به پروتون­های قندی یعنی ́5 ، ́ ́5 و ́ ́ ́5 که به اتم اکسیژن متصل می­باشند در دلتای حدود 6/3 تا ppm 8/3 با انتگرال 3 و به دنبال آن پیک مربوط به هیدروژن شمارۀ 3 و  ́3 ، ́ ́3 و ́ ́ ́3 ظاهر شده­اند. بنابراین هیدروژن­هایی که به دلیل اتصال به اتم الکترونگاتیو اکسیژن نپوشیده شده بودند را در ناحیه 3 تا  ppm5 مشاهده نمودیم. از ناحیه 1/4 تا 65/4 ppm، پروتون­های مربوط به 6 گروه هیدروکسیل ظاهر شده­اند. هیدروژن شمارۀ  ́1 ، ́ ́1 و ́ ́ ́1 که از دو جهت به اکسیژن متصل هستند نپوشیده­تر شده و با انتگرال 3 در دلتای حدود 76/4 تا 85/4 ظاهر شده­اند. هیدروژن های 21 و  ́21 موجود در حلقۀ لاکتونی در دلتای حدود 90/4 تا ppm 94/4 با انتگرال 2 قابل مشاهده­اند. نپوشیده­ترین پروتون مربوط به هیدروژن باند دوگانه یعنی 22 می­باشد که در دلتای ppm 83/5 به صورت سینگلت دیده می­شود.


 

 
   
 

 

شکل 5: طیف کلی 13C-NMR دیگوکسین استخراج شده از عصارۀL. cardiaca  

 

 

شکل 6: بزرگنمایی طیف  13C-NMRناحیه 0 تا  ppm85 دیگوکسین استخراج شده از عصارۀL. cardiaca  

 

 

طیف  13C-NMRبه همراه بزرگنمایی آن در شکل 5 و 6 به‌صورت مقایسه­ای قابل مشاهده است. همانطور که در شکل دیده می­شود کربن­هایCH  و CH3 به‌صورت سر بالا و کربن­های CH2 به صورت سر پایین در طیف DEPT قابل رؤیت است و کربن‌های نوع چهارم نیز در این طیف ظاهر نمی‌گردند. در طیف  13C-NMRنیز 41 پیک مربوط به 41 کربن مطابق با فرمول بسته ظاهر شده است. مطابق با شکل 6 در دلتای زیر ppm 60 کربن­های آلکانی و سیکلوآلکانی که به اتم اکسیژن متصل نیستند ظاهر شده­اند. سپس کربن­های متصل به اتم الکترونگاتیو اکسیژن از دلتای ppm 66 به بالا قابل رؤیت هستند. کربن­های شمارۀ  ́1 ، ́ ́1 و ́ ́ ́1 که از دو جهت به اکسیژن متصل هستند نپوشیده­تر شده و در دلتای حدود 95 تا 99 ظاهر شده­اند. کربن 22 مربوط به باند دوگانه در حلقۀ لاکتونی در دلتای حدود ppm 116 ظاهر شده است. نپوشیده­ترین کربن­ها مربوط به کربونیل شمارۀ 23 و کربن مزدوج مربوط به باند دوگانه 20 است که در دلتای ppm 174 و 177 به‌ترتیب دیده می­شوند.


 

شکل 7: طیف IR ترکیب دیگوکسین استخراج شده از عصارۀL. cardiaca  

 

تفسیر طیفIR  وجود گروه های عاملی زیر را در ساختار این ترکیب اثبات می‌نماید:

83/3421 تا 91/3446ß   OH  هیدروکسیل

76/2935 تا 60/2885 ß  =C-H ارتعاشی کششی

92/1737 ß C=O ارتعاشی کششی کربونیل

24/1051 و 09/1028 و 02/1003 ß C-O ارتعاشی کششی

27/1267 ß C-C ارتعاشی کششی

91/1656 ß C=C  ارتعاشی کششی

 


بحث

امروزه گونه­های مختلفی از گیاه گل انگشتانه (Digitalis spp.) به‌عنوان منبع اصلی جهت استخراج ترکیبات گلیکوزید قلبی از گروه digitoxin ها شناخته می­شوند. در سال 1785 ترکیب دیگوکسین برای اولین بار از این گیاه توسط ویلیام ویدرینگ کشف و گزارش کرد. در این مطالعه اشاره شد که دیگوکسین نمونه­ای از یک داروی محرک قلبی است که باعث افزایش قدرت انقباض قلب و در عین حال کاهش سرعت ضربان قلب می­گردد. همچنین دارای اثرات اینوتروپیک مثبت و الکترولیتی در سلول است و بر اساسِ این اثرات، برای درمان دو اختلال مهم بالینی یعنی نارسایی قلبی CHF (به علت اختلاف سیستولیک) و آریتمی های فوق بطنی به طور وسیعی مورد استفاده قرار می­گیرد (Zhang et al., 2008; Withering, 1785).

مطالعه عصاره­گیری و استخراج جهت دستیابی به گلیکوزیدهای قلبی، برای اولین بار در گیاه Digitalis و در سال 1950 صورت پذیرفت. در این مطالعه نشان داده شد که استفاده از عصاره آبی همراه با استفاده از یکسری حلال­های با قطبیت متفاوت منجر به استخراج ترکیبات گلیکوزیدی گروه Digitalin نظیر دیگوکسین و دیجیتالین می­گردد (Ewy, 2015; King  and Gisvold, 1950).

در مطالعه دیگری که بر روی گیاه D. lanata و با استفاده از تکنیک HPLC انجام شد، برای نخستین بار قادر به شناسایی برخی ترکیبات گلیکوزید قلبی و از جمله دیگوکسین شدند. در این روش عصاره­گیری که توسط آب و آب- الکل انجام شد، نشان داده شد که روش عصاره­گیری هیدروالکلی از روشهای قبلی توصیف شده بهتر بوده و راندمان و عملکرد بهتری دارد. برخی ترکیبات گلیکوزیدی از جمله دیگوکسین در این روش در ستونReversed Phase با استفاده از مخلوط متنوعی از حلال­ها در فاز متحرک به‌دلیل داشتن نقاط ایزوکراتیک متفاوت جدا شدند. این کار در زمان ذکر شده برای اولین بار صورت گرفته و نشان داد که استفاده از الکل (به‌عنوان یک حلال قطبی) در عصاره گیری، راندمان استخراج دیگوکسین را افزایش می­دهد (Ewy, 2015; Orosz et al., 1989). بر اساس همین روش و نتیجه­گیری­ها در مطالعه حاضر نیز تلاش شد تا از گیاه دم شیر
(L. cardiaca) که ویژگی­هایی در مورد رفع بیماری‌های قلبی-عروقی برای آن در متون طب سنتی و مدرن ذکر شده است، با استفاده از حلال­های آلی با قطبیت‌های متفاوت عصاره­گیری صورت گرفته و تلاش شد تا با حذف حلال قطبی آب بازده استخراجی مواد موثره افزایش یابد.

در مطالعات سالهای اخیر نشان داده شد که استخراج digoxin با استفاده از روش نیمه بحرانی امتزاجی از CO2 و متانول (Near super critically mixture of CO2 and Meoh) اثرات بسیار بیشتری بر استخراج این ماده موثره داشته است. در واقع نشان داده شده که میزان آب باقیمانده در بافت گیاه به دلیل اختلالی که از جهت قطبیت با digoxin دارد مانع از استخراج کامل و بازده مناسب روش‌های قبلی می‌شود. در روش‌های قبلی یا از عصاره آبی و یا از عصاره هیدروالکلی استفاده می­شد. در هر دو صورت آب موجود در بافت گیاه باعث کاهش بازده استخراج می‌گردید. اما در این روش به دلیل حذف کامل آب (به عنوان یک حلال قطبی) میزان و راندمان استخراج دیگوکسین افزایش چشمگیری داشته است (Ewy, 2015; Moore and Taylor, 1996). در مطالعه حاضر نیز بر همین اساس تلاش شد تا جهت افزایش راندمان استخراج دیگوکسین از حلال­های آلی با قطبیت­های متفاوت استفاده شود.

همچنین در مطالعه دیگری که به روش پرکولاسیون جهت استخراج و خالص سازی دیگوکسین انجام شد از برگهای تخمیر شده گیاه
 D. lanataاستفاده گردید و شرایط بهینه جهت استخراج و سپس جداسازی دیگوکسین مشخص شد. در بهترین شرایط غیر هوازی برای تخمیر گیاه در 37 درجه سانتی‌گراد بیشترین میزان استخراج دیگوکسین به میزان 99-100 درصد مشخص گردید. در نتیجه این مطالعه بهترین شرایط برای استخراج دیگوکسین توسط روش پرکولاسیون توصیف شده و میزان استخراج دیگوکسین با موفقیت 97 درصد گزارش گردید. در این مطالعه استفاده از روش پرکولاسیون با رعایت شرایط ذکر شده توصیه گردید و اشاره شد که راندمان استخراج در این روش حدود 30 درصد نسبت به روشهای رایج دیگر در عصاره­گیری بیشتر می­باشد (Novkovic et al., 2014). هرچند در مطالعه حاضر استفاده از روش عصاره گیری پرکولاسیون مقدور نبود اما با در نظر گرفتن سایر شرایط بهینه سازی برای استخراج حداکثری ماده موثره دیگوکسین در این مطالعه، از روش جایگزین ماسراسیون جهت تهیه عصاره­ استفاده شد و نتایج حاصله نیز بیانگر موفقیت نسبی جهت استخراج ترکیب دیگوکسین می‌باشد.

در مورد گیاه دم­شیر (L. cardiaca) تاکنون مطالعات بسیار معدودی انجام شده است. به طور مثال در یک مطالعه مشابه، با استفاده از تکنیک­های طیف‌سنجی NMR و طیف­جرمی MS، از عصارۀ بوتانولی گیاه Leonurus cardiaca var. vulgaris که محل رویش آن لهستان بوده است یک ترکیب گلیکوزید فنیل پروپانوئیدی به نام Lavandulifolioside با خاصیت کاهندگی فشارخون و اثرات قابل توجه بر جریان کرونری خون و عملکرد قلب استخراج، شناسایی و تعیین ساختار مولکولی شد (Mil kowska-Leyck et al., 2002). همانطور که ملاحظه می­شود ترکیبی که در نتیجه مطالعه حاضر استخراج، شناسایی و معرفی شده است ترکیبی متفاوت از مطالعه فوق الذکر می‌باشد. دلیل این امر را می­توان ناشی از اختلاف در مناطق رویشی گیاهان و اقلیم­های متفاوت آنها که منجر به سنتز ترکیبات مختلف در پیکره گیاه می­شود دانست. همچنین با احتمال قویتر این اختلاف مشاهده شده را می­توان ناشی از اختلاف در روش عصاره­گیری و حلال­های مورد استفاده دانست.

در مطالعه­ای دیگر، از عصارۀ گیاه داروییL. cardiaca  در اروپا (لیتوانی)، ترکیبات پلی­فنولی و فلاونوئیدی نظیر کوئرستین، لوتئولین، کامفرول، روتین، chlorogenic acid، orientin، hyperoside و... جداسازی شده است (Bernatoniene et al., 2014). به‌طور مشابه در مطالعه دیگری که بر روی عصارۀ اتانولی گیاه دارویی L. cardiaca  در آلمان انجام شد نتایج حاصله نشان داد که عصاره گیاه غنی از ترکیبات فنولی مانند کافئیک اسید و فنیل­اتانوئیدی بوده و خاصیت ضد التهابی و لاکتوپراکسیدازی قوی نشان داد (Flemmig et al., 2015). مقایسه نتایج حاصله در این مطالعه با نتایج تحقیقات مذکور نشان می­دهد که هیچ گونه ترکیب گلیکوزید قلبی از جمعیت­های اروپایی این گیاه گزارش نشده است. علت این امر را نیز می­توان در نفاوتهای ناشی از اقلیم مناطق و همچنین در روش‌ها و حلال­های متفاوت در تهیه عصاره دانست. با این توجه می­توان بیان کرد که گزارش ترکیب گلیکوزید قلبی دیگوکسین در این گونه از ایران برای اولین بار در دنیا انجام می­گردد.

 

نتیجه‌گیری نهایی

برای اولین بار در دنیا از عصاره گیاه دم شیر (Leonurus cardiaca L.) یک ترکیب گلیکوزید قلبی به نام Digoxin با فرمول مولکولی C41H64O14 توسط تکنیک کروماتوگرافی ستونی استخراج و با استفاده از تکنیک­های طیف سنجی 13C-NMR، 1H-NMR، DEPT و IR شناسایی شده و ساختار مولکولی آن نیز تعیین گردید. این گیاه یک گیاه علفی چند ساله از تیره نعنائیان بوده و به صورت طبیعی در ایران رویش دارد. کاربردهای محلی مختلفی نیز از این گیاه در مطالعات مختلف گزارش شده است. با توجه به اینکه این گیاه در طب سنتی ایران و سایر کشورها جهت کاهش فشار خون و درمان بیماری­های قلبی مورد استفاده وسیعی قرار می­گرفته و از این نظر تاحدودی گیاهی شناخته شده است، لذا می­توان این اثر را به وجود ترکیب  digoxinدر گیاه مرتبط دانست.

آنچه که مسلم است در نتیجه این مطالعه می­توان بیان کرد که علاوه بر گیاه گل انگشتانه (که به‌طور سنتی به عنوان منبعی برای ترکیبات گلیکوزیدی قلبی و بویژه digoxin شناخته می­شود)، امروزه می­توانیم گیاه L. cardiaca (دم شیر) را نیز به‌عنوان منبع جدیدی برای ترکیب digoxin معرفی نماییم. همچنین انجام تحقیقات بیشتر برای کشف ترکیبات طبیعی از جمله سایر گلیکوزیدهای قلبی به همراه ارزیابی اثرات بیولوژیکی آن­ها در عصاره این گیاه توصیه می­گردد.

 

سپاسگزاری

از دانشکده شیمی دارویی، دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم دارویی به دلیل در اختیار گذاشتن امکانات آزمایشگاهی و از پژوهشکده گیاهان دارویی جهاد دانشگاهی جهت همکاری در راستای شناسایی، معتبر سازی گیاه و اطلاعات گیاه شناسی تشکر می‌گردد.

 

 


References

  1. Agnihotri, V.K., Elsohly, H.N., Smillie, T.J., Khan, I.A. and Walker, L.A. 2008. New labdane diterpenes from Leonurus cardiaca. Planta Medica, 74(10):1288-1290.
  2. Ali, M.S., Ibrahim, S.A., Jalil, S. and Choudhary, M.I. 2007. Ursolic acid: a potent inhibitor of superoxides produced in the cellular system. Phytotherapy Research, 21(6): 558-561.
  3. Al-Snafi, A.E. 2017. Phytochemical constituents and medicinal properties of digitalis lanata and Digitalis purpurea- A review. Indo Americal Journal of Pharmaceutical science (IAJPS), 4(2): 225-234.
  4. Bernatoniene, J., Kopustinskiene, D.M., Jakstas, V., Majiene, D., Baniene, R., Kuršvietiene, L., Masteikova, R., Savickas, A., Toleikis, A. and Trumbeckaite, S. 2014. The Effect of Leonurus cardiaca herb extract and some of its flavonoids on mitochondrial oxidative phosphorylation in the Heart. Planta Medica, 80(7): 525-532.
  5. Bernatoniene, J., Kucinskaite, A., Masteikova, R., Kalveniene, Z., Kasparaviciene, G. and Savickas, A. 2009. The comparison of anti-oxidative kinetics in vitro of the fluid extract from maidenhair tree, motherwort and hawthorn. Acta Poloniae Pharmaceutica, 66(4): 415-421.
  6. Blumenthal, M., Goldberg, A. and Brinckmann, J. 2000. Herbal medicine expanded commission e monographs. Integrative Medicine Communication. American Botanical Council: Austin, Texas, 267 p.
  7. Bol’shakova, I.V., Losovskaia, E.L., Sapezhinskii, I.I. 1997. Photosensitizing
    and photoprotective properties of extracts from groups of medicinal plants. Biofizika, 42(4): 926-932.
  8. Bradley, P.R. 1992. British Herbal Compendium (Vol. 1). British Herbal Medicine Association: Bournemouth, 161p.
  9. Brieskorn, C.H. and Hofmann, R. 1979. Bitter substances from labiate plants: a clerodane derivative from Leonurus cardiac. Tetrahedron Letters, 20(27): 2511-2512.
  10. Calderon-Montano, J.M., Burgos-Moron, E., Luis Orta, M., Maldonado-Navas, D., Garcia-Dominguez, I. and Lopez-Lazaro, M. 2014. Evaluating the cancer therapeutic potential of cardiac glycosides. BioMed Research International, Article ID 794930. 9 p.
  11. Chan, W.C., Wong, Y.C., Kong, Y.C., Chun, Y.T., Chang, H.T. and Chan, W.F. 1983. Clinical observation on the uterotonic effect of I-mu Ts’ao (Leonurus artemisia). American Journal of Clinical Medicine, 11: 77-83.
  12. Chen, Z.S., Chen, C.X. and Kwan, C.Y. 2000. Leonurine, an alkaloid from Leonurus artemesia, induces contraction in mouse uterine smooth muscle but relaxation in vascular smooth muscle of rat portal vein. Biomedical Research, 11(2): 209-212.
  13. Ewy, G.A. 2015. Digoxin: The Art and Science. The American Journal of Medicine, 128(12): 1272-1274.
  14. Feng, Y., Lu, Y., Liu, D., Zhang, W., Liu, J., Tang, H. and Zhu, Y. 2017. Apigenin-7-O-β-d-(-6″-p-coumaroyl)-glucopyranoside pretreatment attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury via activating AMPK signaling. Life Sciences, 15(203): 246-254.
  15. Fleming, T. 2000. PDR for herbal medicines. Medical Economics Company, Montrale, Canada, 858 p.
  16. Flemmig, J., Noetzel, I., Arnhold, J. and Rauwald, H.W. 2015. Leonurus cardiaca L. herb extracts and their constituents promote lactoperoxidase activity. Journal of Functional Foods, 17: 328-339.
  17. Gulubov, A. and Chervenkova, V. 1970. Structure of alkaloids from Leonurus cardiaca. Materialia Fizika Khimicheskaya Biologica, 8(1): 129-132.
  18. Gholipour, A., Ghorbani Nohooji, M., Rasuli, N. and Habibi, M. 2014. An ethnobotanical study on the medicinal plants of zarm-rood rural district of neka (Mazandaran Province). Journal of Medicinal Plants, 4(52): 101-121.
  19. Hosseini, M., Taherkhani, M. and Ghorbani Nohooji, M. 2019. Introduction of Adonis aestivalis as a new source of effective cytotoxic cardiac glycoside. Natural Product Research, 33(6): 915-920.
  20. Jafari, S., Moradi, A., Salaritabar, A., Hadjiakhoondi, A. and Khanavi, M. 2010. Determination of total phenolic and flavonoid contents of Leonurus cardiaca L. in compare with antioxidant activity. Research Journal of Biological Sciences, 5(7): 484-487.
  21. Janicsák, G., Veres, K., Kakasy, A.Z. and Máthé, I. 2006. Study of the oleanolic and ursolic acid contents of some species of the Lamiaceae. Biochemical Systematics and Ecology, 34(5): 392-396.
  22. Ji, S., Fattahi, A., Raffel, N., Hoffmann, I., Beckmann, M.W., Dittrich, R. and Schrauder, M. 2017. Antioxidant effect of aqueous extract of four plants with therapeutic potential on gynecological diseases; Semen persicae, Leonurus cardiaca, Hedyotis diffusa, and Curcuma zedoaria. European Journal of Medical Research, 22(1): 1-8.
  23. Kartnig, T., Gruber, A. and Menzinger, S. 1985. Flavonoid-O-Glycosides from the Herbs of Leonurus cardiaca. Journal of Natural Products, 48(3): 494-507.
  24. King, R.E. and Gisvold, O. 1950. Some extraction studies on Digitalis. Journal of the American Pharmaceutical Association, 39(2): 109-112.
  25. Mil kowska-Leyck, K., Filipek, B. and Strzelecka, H. 2002. Pharmacological effects of lavandulifolioside from Leonurus cardiaca. Journal of Ethnopharmacology, 80(1): 85-90.
  26. Mockute, D., Bernotiene, G. and Judzentiene, A. 2006. Germacrene D chemotype of essential oils of Leonurus cardiaca L. growing wild in Vilnius district (Lithuania). Journal of Essential Oil Research, 18(5): 566-568.
  27. Moore, W.N. and Taylor, L.T. 1996. Extraction and quantitation of digoxin and acetyldigoxin from the digitalis lanata leaf. via near-supercritical methanol-modified carbon dioxide. Journal of Natural Products, 59(7): 690-693.
  28. Morteza-Semnani, K., Saeedi, M. and Akbarzadeh, M. 2008. The essential oil composition of Leonurus cardiaca L. from Iran. Journal of Essential Oil Research, 20(2): 107-109.
  29. Mozaffarian, V. 2012. Identification of medicinal and Aromatic Plants of Iran. Farhange Moase publication, Tehran, Iran, 1444 p.
  30. Nagasawa, H., Onoyama, T., Suzuki, M., Hibino, A., Segawa, T. and Inatomi, H. 1990. Effects of motherwort (Leonurus sibiricus L.) on preneoplastic and neoplastic mammary gland growth in multiparous GR/A mice. Anticancer Research, 10:1019–1023.
  31. Novkovic, V.M., Stanojevic, L.P., Cakic, M.D., Palic, R.M., Veljkovic, V.B. and Stankovic, M.Z. 2014. Extraction of digoxin from fermented woolly foxglove foliage by percolation. Separation Science and Technology, 49(6): 829-837.
  32. Orosz, F., Nuridsány, M. and Ovádi, J. 1989. Isolation and quantitative determination of some cardioactive glycosides from Digitalis lanata by high-performance liquid chromatography. Analytical Biochemistry, 156(1): 171-175.
  33. Pang, S., Tsuchiya, S., Horie, S., Uchida, M., Murayama, T. and Watanabe, K. 2001. Enhancement of phenylephrine-induced contraction in the isolated rat aorta with endothelium by H2O-extract from an Oriental medicinal plant Leonuri Herba. Japanese Journal of Pharmacology, 86(2): 215-222.
  34. Racz-Kotilla, E., Racz, G. and Bartha, R. 1981. Antihypertensive action of Leonurus quinquelobatus and L. turkestanicus extracts. Review of Medicine, 27: 32-35.
  35. Rezaee-Asl, M., Sabour, M., Nikoui, V., Ostadhadi, S. and Bakhtiarian, A. 2014. The study of analgesic effects of leonurus cardiaca l. in mice by formalin, tail flick and hot plate tests. International Scholarly Research Notices, Article ID 687697, 5 p.
  36. Ritter, M., Melichar, K., Strahler, S., Kuchta, K., Schulte, J., Sartiani, L., Cerbai, E., Mugelli, A., Mohr, F.W., Rauwald, H.W. and Dhein, S. 2010. Cardiac and electrophysiological effects of primary and refined extracts from Leonurus cardiaca L. Planta Medica, 76(6): 572-582.
  37. Sattar, A.A., Bankova, V., Kujumgiev, A., Galabov, A., Ignatova, A., Todorova, C. and Popov, S. 1995. Chemical composition and biological activity of leaf exudates from some Lamiaceae plants. Pharmazie, 50(1): 62-65.
  38. Senatore, F., De Feo, V., De Simone, F., Mscisz, A., Mrugasiewicz, K. and Gorecki P. 1991. Sterols from Leonurus cardiaca L. growing in different geographical areas. Herba Polonica, 37(1): 3-7.
  39. Sermukhamedova, O.V., Sakipova, Z.B., Ternynko, I.I. and Gemedzhieva, N.G., 2017. Representatives of motherwort genus (Leonurus spp.) aspects of pharmacognostic features and relevance of new species application. Acta poloniae pharmaceutica, 74(1): 31-40.
  40. Shekari, A., Nazeri, V. and Shokrpour, M. 2016. Pollen viability and storage life in Leonurus cardiaca L. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 3(3): 101-104.
  41. Sun, J., Huang, S.H., Zhu, Y.C., Whiteman, M., Wang, M.J., Tan, B.K., Zhu, Y.Z. 2005. Anti-oxidative stress effects of Herba Leonuri on ischemic hearts. Life Sciences, 76(26): 3043-3056.
  42. Taherkhani, M. and Rustaiyan, A., 2016. Investigation of in vitro cytotoxic, mutagenic and anti-mutagenic effects of shirazolide extracted from Jurinea leptoloba. Natural Product Research, 30(23): 2743-2746.
  43. Trumbeckaite, S., Bernatoniene, J., Majiene, D., Jakstas, V., Savickas, A. and Toleikis, A. 2006. The effect of flavonoids on rat heart mitochondrial function. Biomedicine &Pharmacotherapy, 60(5): 245-248.
  44. Weinges, K., Kloss, P. and Henkels, W.D. 1973. Natural products from medicinal plants. XVIII. isolation and structure elucidation of a new C15-iridoid glucoside from Leonurus cardiaca. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 4: 566-572.
  45. Winnicka, K., Bielawski, K. and Bielawska, A. 2006. Cardiac glycosides in cancer research and cancer therapy. Acta Poloniae Pharmaceutica, 63: 109-115.
  46. Withering, W., 1785. An account of the foxglove and some of its medical uses: with Practical Remarks on Dropsy and other Diseases, Birmingham, England, 230 p.
  47. Wojtyniak, K., Szymański, M. and Matławska, I. 2013. Leonurus cardiaca L. (Motherwort): A review of its Phytochemistry and pharmacology. phytotherapy Research, 27(8): 1115-1120.
  48. World Health Organization Reports., 2010. WHO monographs on medicinal plants commonly used in the Newly Independent States (NIS). WHO Press, Geneva, Switzerland, 452 p.
  49. Zhang, H., Qian, DZ., Tan, YS., Lee, K., Gao, P., Ren, Y.R., Rey, S., Hammers, H., Chang, D., Pili, R., Dang, C.V., Liu, J.O. and Semenza, G.L. 2008. Digoxin and other cardiac glycosides inhibit HIF 1 alpha synthesis and block tumor growth. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(50): 19579-19586.
  50. Zhang, R.H., Liu, Z.K., Yang, D.S., Zhang, X.J., Sun, H.D. and Xiao, W.L. 2018. Phytochemistry and pharmacology of the genus Leonurus: The herb to benefit the mothers and more. Phytochemistry, 147: 167-183.
  51. Zhu, Y.Z., Huang, S.H., Tan, B.K., Sun, J., Whiteman, M. and Zhu, Y.C. 2004. Antioxidants in Chinese herbal medicines: a biochemical perspective. Natural Product Reports, 21(4): 478-489.
  52. Zou, QZ., Bi, R.G., Li, J.M., Feng, J.B., Yu, A.M., Chan, H.P. and Zhen, M.X. 1989. Effect of motherwort on blood hyperviscosity. American Journal of Chinese Medicine, 17(1-2): 65-70.

 

Eco-phytochemical Journal of Medicinal Plants, 7th Year, Volume Three, Autumn 2019

 

 
   

 

 

 

(Short Paper)

Extraction, isolation and chemical structure determination of Digoxin cardiac glycoside from Leonurus cardiaca L.extract

 

Arjmandi, Sh.1,Taherkhani, M.2*, Ghorbani Nohooji, M.3

1M.Sc. Student, Dept. of Phytochemistry and Essential Oils Technology, Faculty of Pharmaceutical Chemistry, Pharmaceutical Sciences Branch, Islamic Azad University (IAUPS), Tehran, Iran

2Assistant Professor, Dept. of Chemistry, College of Science, Takestan Branch, Islamic Azad University, Takestan, Iran

3Assistant Professor, Medicinal Plants Research Center, Institute of Medicinal Plants, ACECR, Karaj, Iran

 

Received: 2017-12-31   ;  Accepted: 2018-8-13

 

Abstract

Leonurus cardiaca L., commonly known as “lion's tail”, is an herbaceous perennial medicinal plant belonging to Lamiaceae that is widely used in traditional medicine of Iran and other countries as a sedative, hypnotic, diuretic and hypotensive, especially for treating heart diseases. Important phytochemicals such as alkaloids, iridoids, saponins, flavonoids, cardenolides and diterpenoids have been previously extracted and identified from this plant. Due to the importance and distribution of this plant in Iran, this study was designed to isolate and determine the phytochemical structure of cardiac glycoside from Leonurus cardiaca L. extract. To conduct this study, the aerial parts of the plant were collected at flowering stages from hillsides of Damavand Mountain in August 2016 and extracted by maceration method. After defatting the extract with hexane solvent, chromatography column was used to separate the different constituents of the extract. Totally 32 different fractions were isolated; a natural crystal compound was appeared in fraction 8+9+10 of 10 + 9 + 10. Its chemical structure was identified using spectrophotometric methods (1H-NMR, 13C-NMR, IR and DEPT Techniques). Based on the obtained spectra, this natural compound was Digoxin, a well-known cardiac glycoside that was extracted from this plant for the first time.  

 

Keywords: Chromatography, Digoxin, Extract, Leonurus cardiaca.[4]

 



*نویسنده مسئول: mahtaherkhani@yahoo.com

[2]. Iridoids

[3]. Cardiac Protective

*Corresponding author; mahtaherkhani@yahoo.com

References

  1. Agnihotri, V.K., Elsohly, H.N., Smillie, T.J., Khan, I.A. and Walker, L.A. 2008. New labdane diterpenes from Leonurus cardiaca. Planta Medica, 74(10):1288-1290.
  2. Ali, M.S., Ibrahim, S.A., Jalil, S. and Choudhary, M.I. 2007. Ursolic acid: a potent inhibitor of superoxides produced in the cellular system. Phytotherapy Research, 21(6): 558-561.
  3. Al-Snafi, A.E. 2017. Phytochemical constituents and medicinal properties of digitalis lanata and Digitalis purpurea- A review. Indo Americal Journal of Pharmaceutical science (IAJPS), 4(2): 225-234.
  4. Bernatoniene, J., Kopustinskiene, D.M., Jakstas, V., Majiene, D., Baniene, R., Kuršvietiene, L., Masteikova, R., Savickas, A., Toleikis, A. and Trumbeckaite, S. 2014. The Effect of Leonurus cardiaca herb extract and some of its flavonoids on mitochondrial oxidative phosphorylation in the Heart. Planta Medica, 80(7): 525-532.
  5. Bernatoniene, J., Kucinskaite, A., Masteikova, R., Kalveniene, Z., Kasparaviciene, G. and Savickas, A. 2009. The comparison of anti-oxidative kinetics in vitro of the fluid extract from maidenhair tree, motherwort and hawthorn. Acta Poloniae Pharmaceutica, 66(4): 415-421.
  6. Blumenthal, M., Goldberg, A. and Brinckmann, J. 2000. Herbal medicine expanded commission e monographs. Integrative Medicine Communication. American Botanical Council: Austin, Texas, 267 p.
  7. Bol’shakova, I.V., Losovskaia, E.L., Sapezhinskii, I.I. 1997. Photosensitizing
    and photoprotective properties of extracts from groups of medicinal plants. Biofizika, 42(4): 926-932.
  8. Bradley, P.R. 1992. British Herbal Compendium (Vol. 1). British Herbal Medicine Association: Bournemouth, 161p.
  9. Brieskorn, C.H. and Hofmann, R. 1979. Bitter substances from labiate plants: a clerodane derivative from Leonurus cardiac. Tetrahedron Letters, 20(27): 2511-2512.
  10. Calderon-Montano, J.M., Burgos-Moron, E., Luis Orta, M., Maldonado-Navas, D., Garcia-Dominguez, I. and Lopez-Lazaro, M. 2014. Evaluating the cancer therapeutic potential of cardiac glycosides. BioMed Research International, Article ID 794930. 9 p.
  11. Chan, W.C., Wong, Y.C., Kong, Y.C., Chun, Y.T., Chang, H.T. and Chan, W.F. 1983. Clinical observation on the uterotonic effect of I-mu Ts’ao (Leonurus artemisia). American Journal of Clinical Medicine, 11: 77-83.
  12. Chen, Z.S., Chen, C.X. and Kwan, C.Y. 2000. Leonurine, an alkaloid from Leonurus artemesia, induces contraction in mouse uterine smooth muscle but relaxation in vascular smooth muscle of rat portal vein. Biomedical Research, 11(2): 209-212.
  13. Ewy, G.A. 2015. Digoxin: The Art and Science. The American Journal of Medicine, 128(12): 1272-1274.
  14. Feng, Y., Lu, Y., Liu, D., Zhang, W., Liu, J., Tang, H. and Zhu, Y. 2017. Apigenin-7-O-β-d-(-6″-p-coumaroyl)-glucopyranoside pretreatment attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury via activating AMPK signaling. Life Sciences, 15(203): 246-254.
  15. Fleming, T. 2000. PDR for herbal medicines. Medical Economics Company, Montrale, Canada, 858 p.
  16. Flemmig, J., Noetzel, I., Arnhold, J. and Rauwald, H.W. 2015. Leonurus cardiaca L. herb extracts and their constituents promote lactoperoxidase activity. Journal of Functional Foods, 17: 328-339.
  17. Gulubov, A. and Chervenkova, V. 1970. Structure of alkaloids from Leonurus cardiaca. Materialia Fizika Khimicheskaya Biologica, 8(1): 129-132.
  18. Gholipour, A., Ghorbani Nohooji, M., Rasuli, N. and Habibi, M. 2014. An ethnobotanical study on the medicinal plants of zarm-rood rural district of neka (Mazandaran Province). Journal of Medicinal Plants, 4(52): 101-121.
  19. Hosseini, M., Taherkhani, M. and Ghorbani Nohooji, M. 2019. Introduction of Adonis aestivalis as a new source of effective cytotoxic cardiac glycoside. Natural Product Research, 33(6): 915-920.
  20. Jafari, S., Moradi, A., Salaritabar, A., Hadjiakhoondi, A. and Khanavi, M. 2010. Determination of total phenolic and flavonoid contents of Leonurus cardiaca L. in compare with antioxidant activity. Research Journal of Biological Sciences, 5(7): 484-487.
  21. Janicsák, G., Veres, K., Kakasy, A.Z. and Máthé, I. 2006. Study of the oleanolic and ursolic acid contents of some species of the Lamiaceae. Biochemical Systematics and Ecology, 34(5): 392-396.
  22. Ji, S., Fattahi, A., Raffel, N., Hoffmann, I., Beckmann, M.W., Dittrich, R. and Schrauder, M. 2017. Antioxidant effect of aqueous extract of four plants with therapeutic potential on gynecological diseases; Semen persicae, Leonurus cardiaca, Hedyotis diffusa, and Curcuma zedoaria. European Journal of Medical Research, 22(1): 1-8.
  23. Kartnig, T., Gruber, A. and Menzinger, S. 1985. Flavonoid-O-Glycosides from the Herbs of Leonurus cardiaca. Journal of Natural Products, 48(3): 494-507.
  24. King, R.E. and Gisvold, O. 1950. Some extraction studies on Digitalis. Journal of the American Pharmaceutical Association, 39(2): 109-112.
  25. Mil kowska-Leyck, K., Filipek, B. and Strzelecka, H. 2002. Pharmacological effects of lavandulifolioside from Leonurus cardiaca. Journal of Ethnopharmacology, 80(1): 85-90.
  26. Mockute, D., Bernotiene, G. and Judzentiene, A. 2006. Germacrene D chemotype of essential oils of Leonurus cardiaca L. growing wild in Vilnius district (Lithuania). Journal of Essential Oil Research, 18(5): 566-568.
  27. Moore, W.N. and Taylor, L.T. 1996. Extraction and quantitation of digoxin and acetyldigoxin from the digitalis lanata leaf. via near-supercritical methanol-modified carbon dioxide. Journal of Natural Products, 59(7): 690-693.
  28. Morteza-Semnani, K., Saeedi, M. and Akbarzadeh, M. 2008. The essential oil composition of Leonurus cardiaca L. from Iran. Journal of Essential Oil Research, 20(2): 107-109.
  29. Mozaffarian, V. 2012. Identification of medicinal and Aromatic Plants of Iran. Farhange Moase publication, Tehran, Iran, 1444 p.
  30. Nagasawa, H., Onoyama, T., Suzuki, M., Hibino, A., Segawa, T. and Inatomi, H. 1990. Effects of motherwort (Leonurus sibiricus L.) on preneoplastic and neoplastic mammary gland growth in multiparous GR/A mice. Anticancer Research, 10:1019–1023.
  31. Novkovic, V.M., Stanojevic, L.P., Cakic, M.D., Palic, R.M., Veljkovic, V.B. and Stankovic, M.Z. 2014. Extraction of digoxin from fermented woolly foxglove foliage by percolation. Separation Science and Technology, 49(6): 829-837.
  32. Orosz, F., Nuridsány, M. and Ovádi, J. 1989. Isolation and quantitative determination of some cardioactive glycosides from Digitalis lanata by high-performance liquid chromatography. Analytical Biochemistry, 156(1): 171-175.
  33. Pang, S., Tsuchiya, S., Horie, S., Uchida, M., Murayama, T. and Watanabe, K. 2001. Enhancement of phenylephrine-induced contraction in the isolated rat aorta with endothelium by H2O-extract from an Oriental medicinal plant Leonuri Herba. Japanese Journal of Pharmacology, 86(2): 215-222.
  34. Racz-Kotilla, E., Racz, G. and Bartha, R. 1981. Antihypertensive action of Leonurus quinquelobatus and L. turkestanicus extracts. Review of Medicine, 27: 32-35.
  35. Rezaee-Asl, M., Sabour, M., Nikoui, V., Ostadhadi, S. and Bakhtiarian, A. 2014. The study of analgesic effects of leonurus cardiaca l. in mice by formalin, tail flick and hot plate tests. International Scholarly Research Notices, Article ID 687697, 5 p.
  36. Ritter, M., Melichar, K., Strahler, S., Kuchta, K., Schulte, J., Sartiani, L., Cerbai, E., Mugelli, A., Mohr, F.W., Rauwald, H.W. and Dhein, S. 2010. Cardiac and electrophysiological effects of primary and refined extracts from Leonurus cardiaca L. Planta Medica, 76(6): 572-582.
  37. Sattar, A.A., Bankova, V., Kujumgiev, A., Galabov, A., Ignatova, A., Todorova, C. and Popov, S. 1995. Chemical composition and biological activity of leaf exudates from some Lamiaceae plants. Pharmazie, 50(1): 62-65.
  38. Senatore, F., De Feo, V., De Simone, F., Mscisz, A., Mrugasiewicz, K. and Gorecki P. 1991. Sterols from Leonurus cardiaca L. growing in different geographical areas. Herba Polonica, 37(1): 3-7.
  39. Sermukhamedova, O.V., Sakipova, Z.B., Ternynko, I.I. and Gemedzhieva, N.G., 2017. Representatives of motherwort genus (Leonurus spp.) aspects of pharmacognostic features and relevance of new species application. Acta poloniae pharmaceutica, 74(1): 31-40.
  40. Shekari, A., Nazeri, V. and Shokrpour, M. 2016. Pollen viability and storage life in Leonurus cardiaca L. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 3(3): 101-104.
  41. Sun, J., Huang, S.H., Zhu, Y.C., Whiteman, M., Wang, M.J., Tan, B.K., Zhu, Y.Z. 2005. Anti-oxidative stress effects of Herba Leonuri on ischemic hearts. Life Sciences, 76(26): 3043-3056.
  42. Taherkhani, M. and Rustaiyan, A., 2016. Investigation of in vitro cytotoxic, mutagenic and anti-mutagenic effects of shirazolide extracted from Jurinea leptoloba. Natural Product Research, 30(23): 2743-2746.
  43. Trumbeckaite, S., Bernatoniene, J., Majiene, D., Jakstas, V., Savickas, A. and Toleikis, A. 2006. The effect of flavonoids on rat heart mitochondrial function. Biomedicine &Pharmacotherapy, 60(5): 245-248.
  44. Weinges, K., Kloss, P. and Henkels, W.D. 1973. Natural products from medicinal plants. XVIII. isolation and structure elucidation of a new C15-iridoid glucoside from Leonurus cardiaca. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 4: 566-572.
  45. Winnicka, K., Bielawski, K. and Bielawska, A. 2006. Cardiac glycosides in cancer research and cancer therapy. Acta Poloniae Pharmaceutica, 63: 109-115.
  46. Withering, W., 1785. An account of the foxglove and some of its medical uses: with Practical Remarks on Dropsy and other Diseases, Birmingham, England, 230 p.
  47. Wojtyniak, K., Szymański, M. and Matławska, I. 2013. Leonurus cardiaca L. (Motherwort): A review of its Phytochemistry and pharmacology. phytotherapy Research, 27(8): 1115-1120.
  48. World Health Organization Reports., 2010. WHO monographs on medicinal plants commonly used in the Newly Independent States (NIS). WHO Press, Geneva, Switzerland, 452 p.
  49. Zhang, H., Qian, DZ., Tan, YS., Lee, K., Gao, P., Ren, Y.R., Rey, S., Hammers, H., Chang, D., Pili, R., Dang, C.V., Liu, J.O. and Semenza, G.L. 2008. Digoxin and other cardiac glycosides inhibit HIF 1 alpha synthesis and block tumor growth. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(50): 19579-19586.
  50. Zhang, R.H., Liu, Z.K., Yang, D.S., Zhang, X.J., Sun, H.D. and Xiao, W.L. 2018. Phytochemistry and pharmacology of the genus Leonurus: The herb to benefit the mothers and more. Phytochemistry, 147: 167-183.
  51. Zhu, Y.Z., Huang, S.H., Tan, B.K., Sun, J., Whiteman, M. and Zhu, Y.C. 2004. Antioxidants in Chinese herbal medicines: a biochemical perspective. Natural Product Reports, 21(4): 478-489.
  52. Zou, QZ., Bi, R.G., Li, J.M., Feng, J.B., Yu, A.M., Chan, H.P. and Zhen, M.X. 1989. Effect of motherwort on blood hyperviscosity. American Journal of Chinese Medicine, 17(1-2): 65-70.