الزيوت الطيارة النباتية كعوامل مضادة للأحياء المجهرية

أ.م.د. حيدر كاظم يعقوب السلمان-علوم الحياة

eps.haydar.yaqub@uoanbar.edu.iq

الصفحة الرسمية الالكترونية للكاتب

الغذاء والدواء والجمال عوامل أساسية ربطت الإنسان الأول بالنباتات البرية. حيث استخدمها لحاجاته اليومية المختلفة كالغذاء، الدواء، والسكن. لقد تعرف الإنسان الأول على النباتات المفيدة لتكون غذاء و مأوى و كساء لا يستغني عنها الإنسان. و إهتدى  إلى ما يناسبه من هذه النباتات، عن طريق البحث و التجربة على الأرض. وبذلك عرف الإنسان النباتات المفيدة وحاول حمايتها، كما تعرف على الضارة و السامة منها وابتعد عنها. وعلى الرغم من تقدم صناعة المضادات الحياتية ، فقد عادت النباتات الطبية مرة أخرى لاحتلال مكانتها في صناعة الأدوية الحديثة، و ذلك لما امتازت به من مميزات خاصة حتى  أصبح حوالي 50% من المواد التي تدخل في صناعة العقاقير من أصل نباتي. الزيوت الطيارة (تسمى كذلك بالزيوت العطرية Aromatic oils أو بالزيوت الأساسية Essential oils) عبارة عن مركبات معقدة مختلفة التركيب وهي منتجات أيضية ثانوية تنتجها النباتات التي تسمى العطرية Aromatic plant،التابعة لأهم الفصائل والعائلات النباتية مثل العائلة المركبة Asteraceea، الشفوية Lamiaceae،الغارية Lauraceae،الآسية Myrtaceae، الصنوبرية  Pinaceae ،الوردية Rosaceae، و العائلة الخيمية Apiaceae. وتمثل الزيوت الطيارة المواد الرئيسية المسؤولة عن الرائحة المميزة للنباتات وأعضائها المختلفة. تسمى هذه الزيوت بالطيارة نظرا لأن لها خاصية التطاير في درجات الحرارة العادية دون أن تترك أثراً على ورقة الترشيح. وتختلف الزيوت الطيارة بصفاتها ومكوناتها الكيميائية عن الزيوت الثابتة Fixed oils ، بالرغم من التشابه في بعض الصفات، حيث أن الزيوت الطيارة تتبخر أو تتطاير دون أن تتحلل في درجة الحرارة العادية، وهذا ما يميزها عن الزيوت الثابتة التي تتحلل بالتسخين أو بالتبخير. توجد الزيوت الطيارة في أماكن مختلفة من النباتات، فقد تكون موجودة في الأوراق كما في الزعتر، أو في بتلات الأزهار كما في نبات Solidago chilensis  أو الورد البلدي، أو في البراعم  الزهرية كما في القرنفل. كما توجد في قشور ثمار الحمضيات مثل البرتقال و الليمون أو في الثمار الجافة مثل الكراوية أو قشور الساق كما في القرفة. و قد توجد في  الرايزومات مثل الزنجبيل و نبات Petanisia  . وقد يوجد الزيت العظري في كل أجزاء النبات كما في الصنوبر. و تختلف نسبة الزيوت الطيارة في الأجزاء النباتية باختلاف نوع النبات، ومن عضو لآخر داخل النبات الواحد. فمثلا يوجد الزيت الطيار في أوراق العطر بنسبة 1.5% ، و في نبات الزعتر بنسبة1% ، و قد يصل إلى 5%  في ثمار الكراوية. و توجد الزيوت الطيارة في النباتات المختلفة داخل غدد أو قنوات خاصة، التي أما أن تكون في غدد داخلية internal glands  مثل القرنفل ، أو خارجية external glands كما في النباتات الورقية. يتم إستخلاص الزيوت الطيارة بطرق متعددة أهمها :  الأستخلاص بالتقطير Extraction by distillation  ، الأستخلاص بالمذيبات العضوية Extraction by the organic solvents ، الأستخلاص بالمذيبات العضوية الثابتة Extraction by fixed organic solvent ، الأستخلاص بالمذيبات العضوية الطيارة  Extraction By Volatile Organic Solvent ، الأستخلاص بالعصر الهيدروليكي Press extraction  ، الأستخلاص بالتحلل الأنزيمي  Extraction by enzyme lysis. تمتلك الكثير من الزيوت الطيارة فعالية حيوية مضادة للأحياء المجهرية. وتختلف آلية التثبيط للزيوت الطيارة على خلايا الأحياء المجهرية إذا ما قورنت بين الفطريات والبكتيريا، ويعود ذلك إلى كون كل منهما ينتمي إلى مملكة مختلفة وبالتالي فهناك اختلاف في تركيب كل منهما ومثال ذلك الاختلاف في طبيعة التضاعف في الفطريات عنها في البكتيريا بالاضافة إلى طول زمن الجيل generation time  في الفطريات مقارنة بالبكتيريا . لكن في الغالب يعود تأثيرها الأساسي على وظيفة و تركيب الخلايا حيث تقوم بتثبيط وظيفة أو تثبيط بناء مكونات ومواد أساسية في الخلية الميكروبية. و مثال على ذلك أن معظم المواد المضادة للبكتيريا تثبط تكوين نقاط أو مراحل مهمة في تكوين مادة الببتيدوجلايكانpeptidoglycan  ، وبعض المركبات الأساسية في الجدار الخلوي البكتيري بمقابل ذلك فإن معظم المركبات المضادة للفطريات تكون مؤثرة على وظيفة أو تكوين الاركوستيرول ergosterol  و بعض المركبات الهامة من الغشاء الخلوي الفطري. لكن هذا لا ينفي أن هناك تطابق في آلية التثبيط بين البكتيريا و الفطريات كالتثبيط الحادث في بناء البروتينات في كل من الفطريات والبكتيريا مثل تثبيط تصنيع aminoglycosidase   أو tetracycline   و قد تؤثر في نشاطية بعض الأنزيمات مثلGalactosidase  و بالتالي التأثير على وظيفة هذا الأنزيم في تحطيم الكلاكتوز وموت الخلية. و قد تتأثر مركبات  topisomerase  بالتثبيط مثل تثبيط fluoroquinolones  و قد يحدث تثبيط في دورات الأيض مثل دورة trimethoprim, sulfa  methoxazole   . وقد تؤدي  بعض المركبات إلى تثبيط تصنيع الكلوكان glucan في الخلايا الفطرية. ومن آليات التثبيط أيضا للزيوت الطيارة على الخلية الميكروبية هو انحلال و تحطم هذه الخلايا عن طريق تحطم جدارها الخلوي أو غشائها البلازمي وبذلك يحدث تغيير كبير في تركيبها وبالتالي موت الخلية الميكروبية حيث تتغير نفاذية هذا الغشاء. قد يحدث تغيير في القنوات الأيونية ion channels  المتواجدة في الطبقات الدهنية للغشاء الخلوي والذي يحدث بالنهاية خلل في الغشاء البلازمي وقتل الخلية الميكروبية واحداث فرق جهد في الغشاء البلازمي الذي يتسبب في تغير الرقم الهيدروجيني pH   للبنية الداخلية للخلية و تغير في تركيز أيونات البوتاسيوم الذي يؤدي لقتل الخلية. أو قد تحدث خلل في انتاج جزيئات الأدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP  المهمة في دورة حياة الميكروبات. تحدث بعض المواد الموجودة في الزيوت الطيارة ازالة للاستقطاب depolarization  الموجود في الغشاء البلازمي وبالتالي قتل للخلية الميكروبية. تعمل مادة  azoles على تثبيط تخليق الأركوستيرول ergosterol  في الخلية الفطرية ، أما مادة polyenes  فانها تتداخل مع الأركوستيرول ergosterol  في الغشاء الخلوي وتعمل على تغير طبيعته الفيزيوكيميائية،.  بينما مادة  5-Fluorocytos  فتعمل على تثبيط بعض الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات. وتعمل بعض الايثرات على المحتوى الوراثي للخلية مثل تأثيرها على الأحماض النووية RNA  و DNA  مما يؤدي إلى تغير صفات الخلية و موتها. إن كيمياء الزيوت الطيارة معقدة جدا، لكنها في نفس الوقت عامة لجميع الزيوت الطيارة. فهي مؤلفة من مئات من المركبات المرتبطة بذرات الأوكسجين والكربون والهيدروجين، وتنقسم المركبات المكونة للزيوت الطيارة إلى ثلاث أقسام :

 1- المركبات الهيدروكربونية compounds   Hydrocarbons وتشمل التربينات Terpenes   والتربينات الأحادية  Monoterpenesوالتربينات الثنائية  Diterpernes  والسيسكويتربين  Sesqiterpenes. 

2- المركبات الأوكسجينية Oxygenated compounds وتشمل الإيسترات Esters   ،  الألديهايدات Aldehydes ،  الكيتونات Ketones  ، الكحولات Alcohols  ، الفينولات Phenoles  و الأوكسيدات Oxides . 

3- مركبات متنوعة Miscellaneous Compounds وتشمل الأحماض Acids  ، اللاكتونات Lactones   ، مركبات الكبريت Sulphur compounds  و المركبات النتروجينية  .Nitrogen compounds 

يمكن معرفة التركيب الكيميائي للزيوت الطيارة بطرائق متعددة، من أهمها الاعتماد على الكروموتغرافيا Chromatography  بأنواعها المختلفة. والكروموتغرافيا عبارة عن تقنية تستخدم الفصل الفيزيائي للمركبات المختلطة في مادة معينة معتمدة في ذلك على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمركبات. هناك أنواع مختلفة من الكروموتغرافيا تبدأ من الفصل باستخدام كروموتغرافيا الورقة chromatography Paper، منتهية  بأحدث أنواع الفصل الكروموتغرافيا، وهو كروموتغرافيا الغاز ومطيافية الكتلة  Gas chromatography – Mass  spectrometry ( GC-MS) تعتبر كروموتغرافيا الغاز والسائل Gas Liquid Chromatography (GLC)  ،   كروموتغرافيا الغاز ومطيافية الكتلة Gas chromatography–Mass spectrometry (GC-MS) من أهم أنواع الكروموتغرافيا.