Study of the effect of curcumin - as a potential therapeutic agent - on the properties of lipid membranes and lipid peroxidation

Kurkumina – związek polifenolowy – jest otrzymywana z kłączy ostryżu długiego (Curcuma longa). Wykazuje wiele terapeutycznych efektów, między innymi hamuje procesy zapalne, posiada właściwości neuroprotekcyjne czy przeciwnowotworowe. Ze względu na mnogość działań trudno jest dokładnie zbadać mechanizmy obserwowanych efektów. Wiadomym jest, że kurkumina jest słabo rozpuszczalna w wodzie i wykazuje powinowactwo do lipidów. Dlatego też w pracy zdecydowano się użyć liposomów jako modeli badawczych. Za pomocą elektronowego rezonansu paramagnetycznego oraz znaczników spinowych badano wpływ kurkuminy na własności błon lipidowych. Pomiary wykazały, iż kurkumina zmniejsza płynność błony a także zwiększa jej polarność – efekt ten jest nierównomierny i zależny od głębokości, największy wpływ zarejestrowano w centralnej części błony. Kurkumina nieznacznie wpłynęła również na ruchliwość głów polanych. Uzyskane dane sugerują, iż kurkumina orientuje się wzdłuż łańcuchów alkilowych lipidów. W drugiej części pracy pochylono się nad właściwościami utleniającymi i fotouczulającymi kurkuminy. Z wyników uzyskanych za pomocą testu jodometrycznego oraz konsumpcji tlenu, można wyciągnąć wnioski, iż w warunkach naświetlania światłem niebieskim kurkumina zwiększa poziom peroksydacji lipidów i wpływa na wzrost szybkości konsumpcji tlenu, co sugeruje zwiększoną produkcję rodników. Te dwa efekty mogą przyczyniać się do degradacji lipidów. Właściwości kurkuminy wynikające z przeprowadzonych badań, sugerują, iż może ona być substancją efektywnie wykorzystywaną w terapiach fotodynamicznych.

Curcumin - a polyphenolic compound - is obtained from turmeric rhizomes (Curcuma longa). It has many therapeutic effects, among others, it inhibits inflammatory processes, has neuroprotective or anti-cancer properties. Due to the multitude of activities, it is difficult to examine the mechanisms of the observed effects. It is known that curcumin is poorly soluble in water and exhibits affinity to lipids. Therefore, it was decided to use liposomes as research models. The effect of curcumin on the properties of lipid membranes was investigated using electron paramagnetic resonance and spin labels. Measurements have shown that curcumin reduces the fluidity of the membrane and also increases its polarity - this effect is uneven and depends on depth, the largest effect was observed in the central part of the membrane. Curcumin also slightly affected the mobility of phospholipid polar headgroups. The data obtained suggest that curcumin is oriented along the lipid alkyl chains. In the second part of the study, the oxidizing and photosensitizing properties of curcumin were discussed. From the results obtained with the iodometric test and oxygen consumption, it can be concluded that under irradiation with blue light curcumin increases the level of lipid peroxidation and increases the rate of oxygen consumption, which suggests increased production of radicals. These two effects may contribute to lipid degradation. Curcumin properties resulting from the conducted research suggest that it may be a substance effectively used in photodynamic therapies.