Dracocephalum moldavica L. and Melissa officinalis L. : Chemistry and Bioactivities Relevant in Alzheimer’s Disease Therapy

Oksidatiivisen stressin eli liiallisen reaktiivisten happiyhdisteiden määrän soluissa on jo pitkään arveltu olevan tärkeä Alzheimerin taudin kehittymiseen ja etenemiseen vaikuttava tekijä. Tämän vuoksi kiinnostus erilaisten antioksidanttien (yhdisteitä, jotka neutraloivat näitä happiradikaaleja soluissa) mahdollisia terapeuttisia ominaisuuksia Alzheimerin taudin hoidossa on tutkittu laajalti. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole vielä onnistuttu löytämään antioksidanttia, joka olisi hyödyksi Alzheimerin taudin hoidossa. Tämän vuoksi on tärkeää pyrkiä löytämään uusia antioksidanttien lähteitä sekä tutkia niistä löytyviä aktiivisia yhdisteitä. Kiinnostus luonnon antioksidantteja kohtaan on kasvanut voimakkaasti viime aikoina. Huomio on kiinnittynyt erityisesti aromaattisista sekä lääkekasveista löytyviin antioksidantteihin. Lamiaceae- perheeseen kuuluvia tuoksuampiaisyrttiä (Dracocephalum moldavica L.) ja sitruunamelissaa (Melissa officinalis L.) on käytetty Iranissa pitkään sekä ruoanlaitossa että lääkinnässä, minkä vuoksi näiden kasvien uutteiden antioksidanttisisältöä päätettiin analysoida käyttäen useaa erilaista in vitro- menetelmää. Näissä kokeissa ilmeni, että uutteilla oli useita antioksidanttisia vaikutuksia. Näistä antioksidanttisista vaikutuksista vastaavia yhdisteitä pyrittiin tunnistamaan käyttäen HPLC-PDA- tekniikkaa, minkä seurauksena niiden havaittiin sisältävän erilaisia polyfenoleita, kuten hydroksyloituneita bentsoeeni- ja cinnamamidihapon johdannaisia sekä flavonoideja. Kummankin kasvin uutteissa runsaimmin esiintynyt yhdiste oli rosmariinihappo. Sitruunamelissaa (M. officinalis) on käytetty antiikin ajoista alkaen kognitiivisten toimintojen häiriöiden hoidossa. Perustuen tietoon kasvin käytöstä perinteisessä lääkinnässä, sen tehoa Alzheimerin taudin hoidossa on tutkittu viime aikoina kliinisin kokein. Sitruunamelissan todettiinkin olevan hyödyksi lievää ja keskivaikeaa Alzheimeimerin tautia sairastavien potilaiden hoidossa. Väitöskirjan osanan olevasta kooste-artikkelista käy ilmi, että tutkimalla lääkekasvien ominaisuuksia voidaan saada arvokkaita suuntaa-antavia vihjeitä Alzheimerin taudin lääkehoidon kehittämiseen. Tämän perusteella päätettiinkin testatata myös sitruunamelissauutteen kykyä estää asetyylikoliiniesteraasin (AChE) toimintaa, koska tämän entsyymin toiminna estämisen tiedetään olevan hyödyksi Alzheimerin taudin hoidossa. Uute kykeni estämään AChE:n toimintaa, minkä vuoksi uutteen sisältämiä komponentteja päätettiin tutkia terkemmin. Uute jaettiin erilaisiin fraktioihin käyttäen HPLC-menetelmää, minkä jälkeen testattiin jokaisen fraktion kykyä inhiboida AchE. Suurin osa fraktioista kykeni inhiboimaan AChE:n toimintaa selkeästi tehokkaammin, kuin raakauute. Kaikista tehokkainta fraktiota analysoitiin tarkemmin sen aktiivisten yhdisteiden tunnistamiseksi, minkä seurauksena sen sisältämät yhdisteet tunnistettiin cis ja trans-rosmariinihapoiksi. Tässä tutkimuksessa tunnistettujen yhdisteiden hyödyllisyyttä Alzheimerin taudin hoidossa tulisi seuraavaksi tutkia erilaisissa in vivo-malleissa. Lisäksi jäljellä olevien fraktioiden kemiallinen koostumus tulisi selvittää sekä antioksidanttiaktiivisuuden ja AChE:n toiminnan inhiboinnin välistä mahdollista yhteyttä tulisi tutkia tarkemmin. Tämä tutkimus osoittaa tuoksuampiasyrtin (D. moldavica) sekä sitruunamelissan (M. officinalis) sisältävän monenlaisia aktiivisia antioksidantteja. Lisäksi sitruunamelissan sisältämät yhdisteet kykenivät estämään asetyylikoliiniesteraasin (AchE) toimintaa. Nämä tulokset tukevat osaltaan väitöskirjan osana olevan kooste-artikkelin johtopäätöksiä, joiden mukaan etnofarmakologinen kasvitutkimus voi osoittautua erittäin hyödylliseksi kehitettäessä uutta lääkehoitoa Alzheimerin tautiin. Lisäksi tässä väitöskirjassa kuvattu tutkimus osoittaakin, että perinteisesti lääkekasvina käytettyä sitruunamelissaa voidaan mahdollisesti hyödyntää uusien Alzheimerin taudin hoitoon käytettävien lääkkeiden kehityksessä.

Campylobacter Infections of Domestic Origin in Finland

Campylobacter jejuni and C. coli are the leading causes of human bacterial gastroenteritis in developed countries. Most human Campylobacter infections are sporadic and a seasonal peak in the distribution of infections can be seen in the summer months in several countries, including Finland. A variety of risk factors for Campylobacter infections have been identified; handling and eating poultry, drinking unpasteurized milk, contact with domestic animals, and travelling abroad. However, the relative importance of the different risk factors in sporadic cases of Campylobacter infection remains unknown. In most cases, the infection is self-limiting and no specific treatment is required. Campylobacter enteritis can cause a wide range of complications, including reactive arthritis (ReA) that is reported in 1-5% of the cases. Seven clinical microbiology laboratories serving different geographical areas of Finland, participated in this multi-centre study, conducted during a seasonal peak in 2002. In a matched case-control study, domestically-acquired sporadic Campylobacter infections from three geographical areas were collected. The final study comprised 100 cases and 137 controls. Risk factors for sporadic domestically-acquired Campylobacter infections were identified on the basis of a questionnaire; swimming in natural waters was found to be a novel risk factor for Campylobacter infection. Other independent risk factors were tasting or eating raw or undercooked meat and drinking untreated water from a dug well. The role of bacterial strain and host characteristics are not fully understood in Campylobacter infections. Exposure factors, demographical characteristics, and the serotype of the Campylobacter isolate may affect the severity of the enteritis. This cross-sectional study comprised 114 patients with C. jejuni enteritis, diagnosed in three clinical microbiology laboratories; most of the patients had participated in the previous case-control study. Swimming was associated with age ≤ 5 years and serotype Pen 6,7 was found significantly more often among patients reporting swimming. The geographical distribution among serotypes varied; serotype Pen 4-complex appeared more often in patients from urban areas and serotype Pen 21 among patients from more rural areas. Thus, risk factors and sources of infection for C. jejuni infection may vary among individuals depending on age and geographical location. The in vitro susceptibilities of C. jejuni and C. coli strains isolated from patients infected abroad (85 strains) or domestically (393 strains) revealed that susceptibility to erythromycin is still high, even among isolates of foreign origin. However, the novel antimicrobial agent telithromycin did not offer any advantage over erythromycin; isolates with high minimal inhibitory concentrations (MICs) for erythromycin also showed reduced susceptibility to telithromycin. Reduced susceptibility to fluoroquinolones was detected almost exclusively among isolates of foreign origin and half of these isolates with high MICs for fluoroquinolones also showed elevated MICs for doxycycline. Questionnaires concerning complications associated with C. jejuni enteritis were sent to patients two months after becoming ill; 201 patients from seven different geographical areas were included in the study. Musculoskeletal complications after C. jejuni infection were commonly reported by patients (39%). The incidence of classical ReA was 4% and that of Achilles enthesopathy and/or heel pain 9%. Other C. jejuni-associated reactive joint symptoms were commonly reported, however, due to their milder nature seldom seen and diagnosed by a physician. The severity of the enteritis may predict further complications; stomach ache during enteritis was connected to the development of later joint pain. Early antimicrobial treatment, within two days from the start of symptoms, shortened the duration of diarrhoea by two days but did not prevent later musculoskeletal complications. Campylobacter is an important human enteropathogen and causes a significant burden of illness. As the incidence of Campylobacter infections is high, the importance of the infection and the occurrence of complications will increase. This stresses the importance of understanding the risk factors for acquiring Campylobacter infection and how bacterial strain and host characteristics may affect the risk for infection. The role of antimicrobial treatment for acute Campylobacter enteritis seems to be marginal and should be used restrictively.

Assessment of In-House Natural Product and Synthetic Compound Libraries Based on In vitro Inhibition of Cholinesterases

The first line medication for mild to moderate Alzheimer s disease (AD) is based on cholinesterase inhibitors which prolong the effect of the neurotransmitter acetylcholine in cholinergic nerve synapses which relieves the symptoms of the disease. Implications of cholinesterases involvement in disease modifying processes has increased interest in this research area. The drug discovery and development process is a long and expensive process that takes on average 13.5 years and costs approximately 0.9 billion US dollars. Drug attritions in the clinical phases are common due to several reasons, e.g., poor bioavailability of compounds leading to low efficacy or toxic effects. Thus, improvements in the early drug discovery process are needed to create highly potent non-toxic compounds with predicted drug-like properties. Nature has been a good source for the discovery of new medicines accounting for around half of the new drugs approved to market during the last three decades. These compounds are direct isolates from the nature, their synthetic derivatives or natural mimics. Synthetic chemistry is an alternative way to produce compounds for drug discovery purposes. Both sources have pros and cons. The screening of new bioactive compounds in vitro is based on assaying compound libraries against targets. Assay set-up has to be adapted and validated for each screen to produce high quality data. Depending on the size of the library, miniaturization and automation are often requirements to reduce solvent and compound amounts and fasten the process. In this contribution, natural extract, natural pure compound and synthetic compound libraries were assessed as sources for new bioactive compounds. The libraries were screened primarily for acetylcholinesterase inhibitory effect and secondarily for butyrylcholinesterase inhibitory effect. To be able to screen the libraries, two assays were evaluated as screening tools and adapted to be compatible with special features of each library. The assays were validated to create high quality data. Cholinesterase inhibitors with various potencies and selectivity were found in natural product and synthetic compound libraries which indicates that the two sources complement each other. It is acknowledged that natural compounds differ structurally from compounds in synthetic compound libraries which further support the view of complementation especially if a high diversity of structures is the criterion for selection of compounds in a library.