In vitro cultures of Centella asiatica (L.) Urban - an important medicinal and cosmetic plant

W ramach niniejszej pracy przedstawiono charakterystykę gatunku farmakopealnego - Centella asiatica (L.) Urban (wąkrota azjatycka; rodzina Apiaceae), z uwzględnieniem systematyki, występowania, morfologii i składu chemicznego. Szczegółowo opisano zastosowanie wąkroty azjatyckiej w lecznictwie i kosmetologii, dołączając przykłady preparatów kosmetycznych zawierających w swoim składzie wyciąg z Centella asiatica. Scharakteryzowano trzy ważne grupy metabolitów wtórnych występujących w opisywanym gatunku: saponiny, kwasy fenolowe, flawonoidy. Uwzględniono m.in ich budowę chemiczną, właściwości fizyczne, biosyntezę w roślinach, właściwości lecznicze i kosmetyczne wybranych, przykładowych związków. Przedstawiono podstawowe informacje dotyczące biotechnologii roślinnej i roślinnych hodowli in vitro - m.in skład pożywek, typy kultur (również hodowle w bioreaktorach), wytwarzanie metabolitów wtórnych w kulturach in vitro i potencjalne możliwości zwiększenia ich produkcji. Uwzględniono w tym zakresie m.in istotną rolę suplementacji kultur prekursorami i elicytorami. Obszernie przedstawiono charakterystykę badań z zakresu biotechnologii roślinnej gatunku Centella asiatica (L.) Urban, ze szczególnym uwzględnieniem możliwości uzyskiwania aktywnych biologicznie metabolitów wtórnych z kultur in vitro. Opisano różne typy kultur in vitro wąkroty azjatyckiej m.in hodowle zawiesinowe; kultury korzeni włośnikowatych; hodowle prowadzone w bioreaktorach i sposoby zwiększania produkcji związków czynnych, głównie saponin triterpenowych. Scharakteryzowano również badania z zakresu kultur in vitro Centella asiatica prowadzone w Katedrze Botaniki Farmaceutycznej od 2014 r. Obiektem doświadczeń były kultury pędowe. W ramach czterech prac magisterskich i prac własnych E. Skrzypczak- Pietraszek prowadzono kultury agarowe, kultury wytrząsane i kultury w bioreaktorach RITA® i Plantform™. Badano wpływ m.in składu pożywki (sacharoza, roślinne regulatory wzrostu i rozwoju ) oraz suplementację kultur prekursorem i elicytorem na akumulację saponin triterpenowe, flawonoidów i kwasów fenolowych w biomasie z kultur in vitro.

This thesis presents characteristics of the pharmacopoeial species - Centella asiatica (L.) Urban (Asian pennywort; Apiaceae family), including systematics, occurrence, morphology and chemical composition. The use of Asian pennywort in medicine and cosmetology is described in detail, including examples of cosmetic preparations containing Centella asiatica extract. Three important groups of secondary metabolites occurring in the described species have been characterized: saponins, phenolic acids, and flavonoids. their chemical structure, physical properties, biosynthesis in plants, medicinal and cosmetic properties of exemplary compounds were included. Basic information on plant biotechnology and plant breeding in vitro was presented - incl. composition of media, types of cultures (including bioreactor cultures), production of secondary metabolites in in vitro cultures and potential possibilities of increasing their production. Included in this regard, inter alia, the important role of supplementing cultures with precursors and elicitors. The characteristics of research in the field of plant biotechnology of the species Centella asiatica (L.) Urban are presented in detail, with particular emphasis on the possibility of obtaining biologically active secondary metabolites from in vitro cultures. Various types of in vitro cultures of Asian pennywort were described, including suspension cultures and hairy root cultures carried out in bioreactors and methods of increasing the production of active compounds, mainly triterpene saponins. The research in the field of in vitro cultures of Centella asiatica, conducted at the Department of Pharmaceutical Botany since 2014, was also characterized. The subject of experiments are shoot cultures. As part of four master's theses and the works of E. Skrzypczak-Pietraszek, agar cultures, agitated cultures and cultures were carried out in RITA® and Plantform™ bioreactors. The influence of, among others, the composition of the medium (sucrose, plant growth and development regulators) and the supplementation of cultures with a precursor and elicitor on the accumulation of triterpene saponins, flavonoids and phenolic acids in biomass from in vitro cultures were investigated.