Untersuchungen zur pharmazeutischen Qualität sowie zur antimikrobiellen und cytotoxischen Aktivität der ätherischen Öle von Nepeta cataria L., Nepeta cataria var. citriodora (BECK.) BALB. und Melissa officinalis L.
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung XI
Summary XIV
Abkürzungsverzeichnis XXIX
1 Einleitung 1
1.1 Katzenminze und Melisse-zwei alte europäische Heilpflanzen 1
1.1.1 Systematische Einordnung und botanische Beschreibung von
Nepeta cataria L. und Melissa qfficinalis L 1
1.1.2 Die Gattung Nepeta 3
1.1.2.1 Botanische Beschreibung der Gattung Nepeta 3
1.1.3 Die Gattung Melissa 6
1.2 Traditionelle Anwendung von Katzenminze und Melisse 7
1.2.1 Traditionelle Anwendung der Katzenminze 7
1.2.2 Traditionelle und schulmedizinische Anwendung der Melisse . . 9
1.3 Zusammensetzung von Katzenminzöl 10
1.4 Zusammensetzung von Zitronenkatzenminzöl 13
1.5 Zusammensetzung von Melissenöl 16
1.6 Antibakterielle Wirkung der Inhaltsstoffe von N. cataria und M. officinalis 18
1.6.1 Antimikrobielle Empfindlichkeitstestung - Grundbegriffe und
Methoden 18
1.6.2 Antibakterielle Wirksamkeitsprüfung ätherischer Öle 20
xvn
XVHI INHALTSVERZEICHNIS
1.6.3 Antibakterielle Wirkung von Katzenminzöl und Extrakten .... 22
1.6.4 Antibakterielle Wirkung von Melissenöl 26
1.7 Therapeutischer Einsatz ätherischer Öle 27
1.7.1 Klinisch relevante Wirkungen ätherischer Öle für ihre Anwen¬
dung bei Erkältungskrankheiten und entzündlichen Haut- und
Schleünhauterkrankungen 27
1.7.1.1 Sekretolytische und sekretomotorische Wirkung äthe¬
rischer Öle 29
1.7.1.2 Lokalanästhetische und antitussive Wirkung ätheri¬
scher Öle 32
1.7.1.3 Antibakterielle Wirkung ätherischer Öle nach Inhalation 32
1.8 Cytotoxizität ätherischer Öle 33
2 Problemstellung und Zielsetzung 34
2.1 Pharmazeutische Qualität 34
2.1.1 Charakterisierung und vergleichende Analytik von Katzen¬
minzölen verschiedener Herkunft 34
2.2 Antimikrobielle Wirkung 35
2.2.1 Antibakterielles und antifungales Wirkspektrum 35
2.2.2 Antibakterielle Testsysteme 35
2.2.3 Untersuchungen zur Struktur-Wirkungs-Beziehung von In¬
haltsstoffen ätherischer Öle und zum antibakteriellen Wirkungs¬
mechanismus 36
2.3 Toxische Wirkungen von Katzenminz- und Melissenölen 37
2.3.1 Cytotoxizität im Zellkulturtestsystem 37
I
INHALTSVERZEICHNIS XIX
2.3.2 Bewertung des schleimhautreizenden Potentials im HET-CAM-
Test 38
3 Material und Methoden 39
3.1 Untersuchungen zur pharmazeutischen Qualität 39
3.1.1 Geräte, Materialien und Reagenzien für die phytochemische
Analytik 39
3.1.2 Referenzsubstanzen 40
3.1.3 Ätherische Öle des Handels 40
3.1.4 Pflanzenmaterial 42
3.1.4.1 Verwendete Nepeta-Arten und ihre Herkunft 42
3.1.4.2 Pharmakognostische Charakterisierung des Pflanzen¬
materials 42
3.1.5 Wasserdampfdestillation zur Gewinnung ätherischer Öle von
Nepeta-Arten 43
3.1.6 Chromatographische Methoden 44
3.1.6.1 Analytische DünnscHchtchromatographie 44
3.1.6.2 Präparative Schichtchromatographie (PSC) zur Isolie¬
rung von Nepetalactonen 44
3.1.6.3 Gaschromatographie 46
3.1.6.4 Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektro-
metrie 48
3.2 In-Vitro-Untersuchungen der antimikrobiellen Wirkung ätherischer Öle 49
3.2.1 Laborausstattung 49
3.2.2 Herkunft der Testkeime 50
XX INHALTSVERZEICHNIS
3.2.3 Nährmedien 53
3.2.3.1 Einfriermedium 54
3.2.3.2 Halbfeste Nährböden (Agarplatten) 54
3.2.3.3 Flüssige Nährmedien 56
3.2.4 Wasserhaltiges Carbomergel 58
3.2.5 Kultivierung der Bakterien und Sprosspilze 59
3.2.6 Gramfärbung und Lichtmikroskopie 60
3.2.7 Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration (MHK) und
minimalen bakteriziden Konzentration (MBK) mit der Mikrodi-
lutionsmethode 61
3.2.7.1 Herstellen des bakteriellen Inokulums 61
3.2.7.2 Vorbereitung der Testlösungen und Beschickung der
Testbehältnisse 62
3.2.7.3 Auswertung 63
3.2.7.4 Besonderheiten bei der Testung ätherischer Öle und li-
pophiler Substanzen 64
3.2.7.5 Colorimetrische Endpunktbestimmung 64
3.2.8 Absterbekinetik 65
3.2.9 Checkerboardtest zur Prüfung synergistischer Effekte 66
3.2.10 Testung der antibakteriellen Wirkung über die Gasphase 67
3.2.10.1 Keimzahlreduktion über die Gasphase 68
3.2.10.2 Bestimmung minimaler inhibitorischer Dosen (MID) . . 68
3.2.10.3 Zeitverlauf der keimzahlreduzierenden Wirkung über
die Gasphase 68
INHALTSVERZEICHNIS XXI
3.2.10.4 Untersuchungen zur antibakteriellen Wirkung über
die Gasphase im System gasförmig - flüssig 69
3.3 Cytotoxizitätstests ätherischer Öle und ihrer Einzelsubstanzen 69
3.3.1 Geräte und Materialien für die Zellkultur 70
3.3.2 Nährmedien für die Zellkultur 70
3.3.3 Verwendete Zellen und ihre Herkunft 71
3.3.4 Kultivierung der Zellen (Zelllinien) 73
3.3.5 Kryokonservierung und Auftauen von Zellen 74
3.3.6 Isolierung und Kultivierung von Schweinehirnkapillarendo-
thelzellen (PBCEC) 75
3.3.7 Cytotoxizitätstest mit MTT und Neutralrot 75
3.3.8 Modifikationen des Standard-Cytotoxizitätstests 77
3.3.8.1 Abhängigkeit der cytotoxischen Wirkung von der
Wachstumsphase der Zellen 77
3.3.8.2 Abhängigkeit der cytotoxischen Wirkung von der Ein¬
wirkungsdauer der ätherischen Öle 78
3.3.8.3 Cytotoxizität über die Gasphase 78
3.4 Überprüfung des schleimhautreizenden Potentials im HET-CAM-Test . 78
4 Ergebnisse 80
4.1 Pharmazeutische Qualität von Katzenminz-und Melissenölen 80
4.1.1 Pharmakognostische Charakterisierung des Pflanzenmaterials . . 80
4.1.2 Echtes Katzenminzöl 81
4.1.3 Zitronenkatzenminzöl 86
XXn INHALTSVERZEICHNIS
4.1.4 Melissenöl 90
4.1.5 Vergleich der Zusammensetzung von Katzenminz-,
Zitronenkatzenminz-und Melissenöl 90
4.1.6 Dünnschichtchromatographie 95
4.2 Evaluierung des antimikrobiellen Testsystems 97
4.2.1 MHK-Bestimmung des Referenzantibiotikums Levofloxacin ... 97
4.2.2 Einfluß des Inokulums 98
4.2.3 Einfluß der Konzentration des Emulgators 100
4.3 Antibakterielle Wirkung der ätherischen Öle gegen Referenzstämme . . 104
4.3.1 Auswahl der Testkeime 104
4.3.2 Handelsübliche und selbst destillierte Katzenminzöle 106
4.3.3 Antibakterielle Aktivität gegenüber der Bakterienflora der Haut
und des Respirationstrakts 107
4.3.4 Antibakterielle Wirkung von „Indischem Melissenöl (Zitro-
nenöl-Citronellöl-Gemisch) 115
4.4 Antibakterielle Wirkung gegen klinische Isolate der Haut und Atemwegellö
4.4.1 Antibakterielle Wirkung gegen klinische Isolate von Staphylococ-
cus aureus und MRSA 116
4.4.2 Antibakterielle Wirkung gegen klinische Isolate von Streptococ-
cuspyogenes 118
4.4.3 Antibakterielle Wirkung gegen klinische Isolate von Streptococ-
cus pneumoniae 118
4.4.4 Antibakterielle Wirkung gegen klinische Isolate von Haemophi-
lus influenzae 119
INHALTSVERZEICHNIS XXffl
4.4.5 Antibakterielle Wirkung gegen klinische Isolate von Moraxella
catarrhalis 119
4.4.6 Schlußfolgerung aus den Untersuchungen zur MHK/ MBK-
Bestimmung 120
4.5 Absterbekinetik 121
4.5.1 Absterbekinetik von S. aureus ATCC 6538 unter Einwirkung von
Katzenminzöl, Zitronenkatzenminzöl und Melissenöl 121
4.5.2 Absterbekinetik von S. pneumoniae ATCC 33400 unter Einwir¬
kung von Katzenminzöl, Zitronenkatzenminzöl und Melissenöl . 124
4.5.3 Absterbekinetik von H. influenzae ATCC 33391 unter Einwir¬
kung von Katzenminzöl, Zitronenkatzenminzöl und Melissenöl . 126
4.5.4 Schlußfolgerung aus den Ergebnissen der Absterbekinetiken . . 127
4.6 Antibakterielle Wirkung der Hauptkomponenten der Testöle 128
4.7 Antifungale Wirkung gegen Sproßpilze 132
4.8 Struktur-Wirkungs-Beziehung der antibakteriellen Wirkung ätheri¬
scher Öle 134
4.8.1 Screening strukturell verschiedener Einzelsubstanzen ätheri¬
scher Öle an zwei grampositiven und zwei gramnegativen Bak¬
terienspezies 134
4.8.1.1 Struktur-Wirkungs-Beziehung von Monoterpenen . . . 138
4.8.1.2 Struktur-Wirkungs-Beziehung von Sesquiterpenen . . . 141
4.8.1.3 Struktur-Wirkungs-Beziehung von Phenylpropanen . . 141
4.8.2 Untersuchung synergistischer Wirkungen zwischen ätherischen
Ölen und pharmazeutischen Hilfsstoffen 147
4.8.2.1 Hydrophiles Carbomergel 147
XXIV INHALTSVERZEICHNIS
4.8.2.2 Kombination von Katzenminz- und Melissenöl und
Einzelsubstanzen mit EDTA 147
4.9 Antibakterielle Wirkung über die Gasphase 149
4.9.1 Vergleich der keimzahlreduzierenden Wirkung von Katzen-
minzöl, Zitronenkatzenminzöl und Melissenöl über die Gasphase 151
4.9.2 Bestimmung minimaler inhibitorischer Dosen (ME)) der Testöle 151
4.9.3 Vergleich der keimzahlreduzierenden Wirkung ausgewählter
Einzelsubstanzen ätherischer Öle über die Gasphase 153
4.9.3.1 Keimzahlreduzierende Wirkung von Monoterpenkoh-
lenwasserstoffen 154
4.9.3.2 Keimzahlreduzierende Wirkung sauerstoffhaltiger
Monoterpene 155
4.9.3.3 Keimzahlreduzierende Wirkung von Sesquiterpenen . . 155
4.9.3.4 Keimzahlreduzierende Wirkung von Phenylpropanen . 156
4.9.4 Zeitverlauf der antibakteriellen Wirkung über die Gasphase . . . 157
4.9.5 Untersuchungen zur antibakteriellen Wirkung über die Gaspha¬
se im System gasförmig - flüssig 159
4.9.6 Fazit der Versuche zur antibakteriellen Wirkung ätherischer Öle
über die Gasphase 159
4.10 Cytotoxizität von Katzenminz- und Melissenölen 161
4.10.1 Cytotoxizität ätherischer Öle und ihrer Inhaltsstoffe gegen die
humane Bronchialepithelzelllinie BEAS-2B 162
4.10.2 Cytotoxizität ätherischer Öle und ihrer Inhaltsstoffe gegen die
humane Keratinocytenzelllinie HaCaT 162
4.10.3 Cytotoxizität von Katzenminzöl und Zitronenkatzenminzöl ge¬
gen RC-37-Zellen (Affennierenepithelzellen) 167
INHALTSVERZEICHNIS XXV
4.10.4 Cytotoxizität von Katzenminzöl und Melissenöl gegen
Schweinehirn-Kapillarendothelzellen (PBCEC) 168
4.10.5 Modifikationen des Standard-Cytotoxizitätstests: Untersuchung
des Einflusses der Wachstumsphase der Zellen am Beispiel von
HaCaT-Zellen 169
4.10.6 Modifikationen des Standard-Cytotoxizitätstests: Untersuchung
des Einflusses der Einwirkungsdauer von Katzenminz- und Me¬
lissenöl auf die Cytotoxizität 169
4.10.6.1 Zeitabhängigkeit der Cytotoxizität von Katzenminzöl
aufBEAS-2B-Zellen 170
4.10.6.2 Zeitabhängigkeit der Cytotoxizität von Melissenöl auf
BEAS-2B-Zellen 170
4.10.6.3 Zeitabhängigkeit der Cytotoxizität von Katzenminzöl
auf HaCaT-Zellen 172
4.10.6.4 Zeitabhängigkeit der Cytotoxizität von Melissenöl auf
HaCaT-Zellen 172
4.10.7 Cytotoxizität von Katzenminzöl und Melissenöl sowie aus¬
gewählter Einzelsubstanzen über die Gasphase 173
4.10.8 Schlußfolgerung aus den Versuchen zur Cytotoxizität von
Katzenminz- und Melissenölen und Einzelsubstanzen ätheri¬
scher Öle 174
4.11 Schleimhautreizendes Potential von Katzenminz- und Melissenölen. . . 175
4.11.1 Schleimhautreizende Wirkung von Katzenminzölen 176
4.11.2 Schleimhautreizende Wirkung von Melissenöl 178
5 Diskussion 179
5.1 Pharmazeutische Qualität der verwendeten ätherischen Öle 179
5.1.1 Katzenminz- und Zitronenkatzenminzöle 179
XXVI INHALTSVERZEICHNIS
5.1.2 Melissenöl 181
5.2 Antibakterielle Testsysteme 182
5.3 Antibakterielle Wirkung der getesteten Öle und Einzelsubstanzen .... 183
5.3.1 Unterschiede in der Wirksamkeit der getesteten ätherischen Öle
gegenüber verschiedenen Gruppen von Bakterien 184
5.3.2 Wirksamkeitsbestimmende Inhaltsstoffe der Öle - Struktur-
Wirkungs-Beziehung 185
5.3.2.1 Korrelation physikochemischer Eigenschaften der ge¬
testeten Einzelsubstanzen mit der antibakteriellen Wir¬
kung 185
5.3.2.2 Schlußfolgerungen aus den Gasphasenversuchen .... 186
5.3.3 Besonderheiten der fakultativ pathogenen Keime aus dem Re¬
spirationstrakt - mögliche Ursachen für die gute Wirksamkeit
ätherischer Öle 189
5.3.4 Gründe für die verminderte Empfindlichkeit von intestinalen
Bakterien und Staphylokokken 190
5.3.5 Bisherige Untersuchungen zum antibakteriellen Wirkungsme¬
chanismus ätherischer Öle 191
5.4 Toxische Wirkungen ätherischer Öle 196
5.4.1 Cytotoxische Wirkung ätherischer Öle in vitro 196
5.4.2 Gegenüberstellung von antibakterieller Wirkung und Cytotoxi-
zität in vitro 200
5.4.2.1 Zeitabhängigkeit von antibakterieller Aktivität und cy-
totoxischer Wirkung 203
5.4.3 Toxische Wirkung ätherischer Öle in vivo 204
5.4.4 Korrelation der Toxizität in vitro - in vivo 205
INHALTSVERZEICHNIS XXVII
5.4.4.1 Struktur-Wirkungs-Beziehung und Wirkungsmecha¬
nismus der Cytotoxizität 208
5.4.4.2 Schleimhautreizendes Potential im HET-CAM-Test ... 209
5.4.5 Konsequenzen für die lokaltherapeutische Anwendung von
Katzenminz- und Melissenöl 212
5.4.6 Ausblick 216
Literaturverzeichnis 219
A Anhang: Analytik 244
B Anhang: Antibakterielle Wirkung 253
C Anhang: Cytotoxizität 262
Publikationen 276
Dank 277
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| spellingShingle | Suschke, Ulrike Untersuchungen zur pharmazeutischen Qualität sowie zur antimikrobiellen und cytotoxischen Aktivität der ätherischen Öle von Nepeta cataria L., Nepeta cataria var. citriodora (BECK.) BALB. und Melissa officinalis L. Zitronenmelisse (DE-588)4231934-1 gnd Katzenminze (DE-588)1151529087 gnd |
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