Biomedical applications of saponins - surface active compounds of plant origin

Celem niniejszej pracy było zbadanie oddziaływań amfipatycznej saponiny GOTCAB (z ang. glucuronide oleanane-type triterpenoid carboxylic acid 3,28-bidesmosides) pochodzącej z korzeni gipsówki wiechowatej z modelami membran biologicznych. Zastosowano dwa modele biomembran; pierwszy był mieszaniną fosfolipidów POPC (1-palmityno-2-oleoino-sn-glicero-3-fosfocholina) i DPPC (1,2-dwupalmityno-sn-glicero-3-fosfocholina) w stosunku molowym 1:1, drugi natomiast mieszaniną POPC i SM (sfingomielina z jaja kurzego) również w stężeniu równomolowym. Ponadto badania miały na celu określenie wpływu cholesterolu na oddziaływania saponiny z modelowymi biomembranami. Cholesterol został wprowadzony do mieszanin fosfolipidów w stężeniu 0,33 ułamka molowego. Lipidy, jako związki nierozpuszczalne w wodzie, tworzyły filmy na powierzchni wody i na roztworze saponiny. Do badania filmów monomolekularnych zastosowana została technika filmów Langmuira, która pozwoliła na wyznaczenie izoterm ciśnienia powierzchniowego (П/A) i potencjału powierzchniowego (∆V/A) podczas kompresji filmów powierzchniowych. Dla każdej monowarstwy wyznaczono charakterystyczne parametry powierzchniowe tj. Acoll, Пcoll oraz współczynnik ściśliwości, który określił, w jakim stanie fizycznym znajduje się dana monowarstwa. Badania wykonane dla dwóch modeli membran biologicznych pokazują, że cząsteczki saponiny obecne w roztworze wodnym penetrują do monowarstw lipidowych i wpływają na ich stan fizyczny. Ponadto, zaobserwowano większe powinowactwo saponiny GOTCAB do monowarstw zawierających cholesterol.

The objective of this work was to examine the interaction between amphipathic saponin GOTCAB (glucuronide oleanane-type triterpenoid carboxylic acid 3,28-bidesmosides) derived from Gypsophila paniculata's root and the models of biological membranes. Two models of biomembranes were used; as first the mixture of POPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) and DPPC (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) in molar ratio of 1:1, and as second model the mixture of POPC and SM (sphingomyelin from chicken egg), also in the same proportions. The purpose of studies was also to estimate the role of cholesterol in interaction of saponin with models of cell membrane. The cholesterol concentration in the mixed lipid monolayers was 0.33 mole fraction. The lipids, as the water-insoluble compounds, formed the monomolecular films on the free surface of water and the aqueous solution of saponin. These systems were characterized using surface pressure (П/A isotherms) and surface potential (∆V/A isotherms) measurements. For each monolayer the characteristic surface parameters e.g. Acoll, Пcoll were determined, as well as the compressibility modulus, which allowed to describe the physical state of the investigated monolayers. The results obtained shown that GOTCAB saponin interacts with model membranes and changes the physical state of membranes. Moreover, a higher affinity of saponin to cholesterol-containing monolayers was observed.