Traditional medicinal uses and biological activities of some plant extracts of African Combretum Loefl., Terminalia L. and Pteleopsis Engl. species

In Africa various species of Combretum, Terminalia and Pteleopsis are used in traditional medicine. Despite of this, some species of these genera have still not been studied for their biological effects to validate their traditional uses. The aim of this work has been to document the ethnomedicinal uses of several species of Combretum and Terminalia in Mbeya region, south-western Tanzania, and to use this information for finding species with good antimicrobial and cytotoxic potential. During a five weeks expedition to Tanzania in spring 1999 sixteen different species of Combretum and Terminalia, as well as Pteleopsis myrtifolia were collected from various locations in the districts of Mbeya, Iringa and Dar-es-Salaam. Traditional healers in seven different villages in the Mbeya region were interviewed in Swahili and Nyakyusa on the medicinal uses of Combretum and Terminalia species shown to them. A questionnaire was used during the interviews. The results of the interviews correlated well between different villages, the same species being used in similar ways in different villages. Of the ten species shown to the healers six were frequently used for treatment of skin diseases, bacterial infections, diarrhea, oedema and wounds. The dried plants were most commonly prepared into hot water decoctions or mixed into maize porridge, Ugali. Infusions made from dried or fresh plant material were also common. Wounds and topical infections were treated with ointments made from the dried plant material mixed with sheep fat. Twenty-one extracts of six species of Combretum and four of Terminalia, collected from Tanzania, were screened for their antibacterial effects against two gram-negative and five gram-positive bacteria, as well as the yeast, Candida albicans, using an agar diffusion method. Most of the screened plants showed substantial antimicrobial activity. A methanolic root extract of T. sambesiaca showed the most potent antibacterial effects of all the plant species screened, and gave a MIC value of 0.9 mg/ml against Enterobacter aerogenes. Also root extracts of T. sericea and T. kaiserana gave excellent antimicrobial effects, and notably a hot water extract of T. sericea was as potent as extracts of this species made from EtOH and MeOH. Thus, the traditional way of preparing T. sericea into hot water decoctions seems to extract antimicrobial compounds. Thirty-five extracts of five species of Terminalia, ten of Combretum and Pteleopsis myrtifolia were screened for their antifungal effects against five species of yeast (Candida spp.) and Cryptococcus neoformans. The species differed from each other to their antifungal effects, some being very effective whereas others showed no antifungal effects. The most effective extracts showed antifungal effects comparable to the standard antibiotics itraconazol and amphotericin B. Species of Terminalia gave in general stronger antifungal effects than those of Combretum. The best effects were obtained with methanolic root extracts of T. sambesiaca, T. sericea and T. kaiserana, and this investigation indicates that decoctions of these species might be used for treatment of HIV-related fungal infections. Twenty-seven crude extracts of eight species of Combretum, five of Terminalia and Pteleopsis myrtifolia were evaluated for their cytotoxic effects against human cancer cell lines (HeLa, cervical carcinoma; MCF 7, breast carcinoma, T 24 bladder carcinoma) and one endothelial cell line (BBCE, bovine brain capillary endothelial cells). The most outstanding effects were obtained with a leaf extract of Combretum fragrans, which nearly totally inhibited the proliferation of T 24 and HeLa cells at a concentration of 25 ug/ml and inhibited 60 % of the growth of the HeLa cells at a concentration of 4.3 ug/ml. The species of Terminalia were less cytotoxically potent than the Combretum species, although T. sericea and T. sambesiaca gave good cytotoxic effects (< 30 % proliferation). In summary this study indicates that some of the species of Terminalia, Combretum and Pteleopsis, used in Tanzanian traditional medicine, are powerful inhibitors of both microbial and cancer cell growth. In depth studies would be needed to find the active compounds behind these biological activities.

Lebanese Plants and Plant-Derived Compounds Against Colon Cancer

Colorectal cancer (CRC) is a major health concern and demands long-term efforts in developing strategies for screening and prevention. CRC has become a preventable disease as a consequence of a better understanding of colorectal carcinogenesis. However, current therapy is unsatisfactory and necessitates the exploration of other approaches for the prevention and treatment of cancer. Plant based products have been recognized as preventive with regard to the development of colon cancer. Therefore, the potential chemopreventive use and mechanism of action of Lebanese natural product were evaluated. Towards this aim the antitumor activity of Onopordum cynarocephalum and Centaurea ainetensis has been studied using in vitro and in vivo models. In vitro, both crude extracts were non cytotoxic to normal intestinal cells and inhibited the proliferation of colon cancer cells in a dose-dependent manner. In vivo, both crude extracts reduced the number of tumors by an average of 65% at weeks 20 (adenomas stage) and 30 (adenocarcinomas stage). The activity of the C. ainetensis extract was attributed to Salograviolide A, a guaianolide-type sesquiterpene lactone, which was isolated and identified through bio-guided fractionation. The mechanism of action of thymoquinone (TQ), the active component of Nigella sativa, was established in colon cancer cells using in vitro models. By the use of N-acetyl cysteine, a radical scavenger, the direct involvement of reactive oxygen species in TQ-induced apoptotic cells was established. The analytical detection of TQ from spiked serum and its protein binding were evaluated. The average recovery of TQ from spiked serum subjected to several extraction procedures was 2.5% proving the inability of conventional methods to analyze TQ from serum. This has been explained by the extensive binding (>98%) of TQ to serum and major serum components such as bovine serum albumin (BSA) and alpha-1-acid glycoprotein (AGP). Using mass spectrometry analysis, TQ was confirmed to bind covalently to the free cysteine in position 34 and 147 of the amino acid sequence of BSA and AGP, respectively. The results of this work put at the disposal for future development new plants with anti-cancer activities and enhance the understanding of the pharmaceutical properties of TQ, a prerequisite for its future clinical development.

Kymmenen teollisesti merkittävän puulajin kuoriuutteiden mahdollisuudet tuholaistorjunnassa

Metsäteollisuudesta kertyy vuosittain suuria määriä ylijäämämateriaalia, kuten puun kuorta ja oksia.Ylimääräinen aines käytetään pääasiassa energiantuotantoon, mutta uusia soveltamismahdollisuuksia kaivataan. Kuoren on havaittu olevan potentiaalinen lähde monille bioaktiivisille yhdisteille, joille olisi käyttöä esimerkiksi lääke- ja kemianteollisuudessa sekä maa-, metsä- ja puutarhatuotannon tuholaistorjunnassa. Tutkimus on osa Euroopan Unionin rahoittamaa ForestSpeCs-projektia, jonka tarkoituksena on selvittää metsäteollisuuden ylijäämämateriaalien vaihtoehtoisia käyttötapoja. Valittujen kymmenen teollisesti merkittävän pohjoisen puulajin (Abies nephrolepis, Betula pendula, Larix decidua, L. gmelinii, L. sibirica, Picea abies, P. ajanensis, P. pumila, Pinus sylvestris, Populus tremula) kuoresta uutettujen aineiden soveltuvuutta syönninestoaineeksi testattiin kaaliperhosen (Pieris brassicae L.) ja krysanteemiyökkösen (Spodoptera littoralis Boisduval) toukilla sekä osittain sinappikuoriaisella (Phaedon cochloreae Fabricius) ja idänlehtikuoriaisella (Agelastica alni L.). Uutteet valmistettiin yhteistyössä projektin ryhmien avulla tai itsenäisesti erilaisin menetelmin. Testaukset tehtiin laboratorio-oloissa käyttäen lehtikiekkojen valintabiotestiä sekä karkeilla uutteilla että niistä erotelluilla yksittäisillä yhdisteillä. Tehdyistä mittauksista laskettiin syönninestoindeksit (FDI). Tulosten perusteella lähes kaikki testatut uutteet vaikuttivat ainakin jossain määrin kohdehyönteisen syöntikäyttäytymiseen. Hieman yli puolet kaaliperhosella testatuista 46 uutteesta aiheuttivat yli 50 % syönnineston eli kaaliperhonen suosi kontrollilehtiä uutteella käsiteltyjä todennäköisemmin. Krysanteemiyökkösellä yli 50 %:n syönnineston aiheuttivat vain seitsemän testatuista 56 uutteesta. Lisäksi kolme uutetta lisäsi käsiteltyjen kiekkojen syöntiä merkittävästi. Idänlehtikuoriaistoukat ja -aikuiset karttoivat erityisesti abietiinihapolla käsiteltyjä lehtiä. Sinappikuoriaisella testatut uutteet toimivat myös lupaavasti. Testattujen puulajien kuoresta on mahdollista uuttaa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, mutta tuholaistorjunnan kannalta oikeiden pitoisuuksien ja tehokkaiden uuttomenetelmien löytäminen vaatii jatkotutkimuksia. Kuoren sisältämien yhdisteiden laatu ja määrä vaihtelevat monien tekijöiden, kuten ympäristön ja genetiikan vaikutuksesta. Hyönteisten sietokyky vaihtelee myös paljon lajeittain ja yksilöidenkin välillä on eroja. Uutteista valmistettavia torjunta-aineita olisi kuitenkin mahdollista sisällyttää esimerkiksi integroituun torjuntaan muiden menetelmien rinnalle tulevaisuudessa.

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.

Inhibitory effects of wood extracts on the spoilage flora of marinated poultry meat

Polyphenolic compounds occurring naturally in knotwood of plants are known to have antimicrobial effects. The knots (i.e. the branch bases inside tree stems) and outer branches in pine trees contain a remarkably high concentration of phenolic stilbenes, while lignans are the major phenolic constituents of spruce knots. Large amount of these phenolic compounds can be extracted from wood knots at pulp and paper mills where their presence is undesirable. In Finland, marinating of broiler meat is done not only to increase or add value to the meat, but also to enhance the safety and shelf-life. These products are usually packed under a modified atmosphere for further protection against spoilage microorganisms. However, studies have revealed that addition of marinades to poultry products do not have an inhibitory effect on either some psychrotrophic anaerobic bacteria, such as Brochothrix thermosphacta or lactic acid bacteria associated with spoilage. Also, the activity of pathogenic Campylobacter jejuni is not affected by marinating. The objective of this study was to investigate the inhibitory and lethal activities of extracts from spruce (Picea spp.) and pine (Pinus spp.) knotwood and outer branches that are dissolved in ethanol against the spoilage microorganisms in modified atmosphere packaged marinated broiler products. Modified atmosphere packaged broiler products were separately inoculated with ‘normal’ marinades, marinades with 70% ethanol, marinades with a mixture of spruce and pine extracts dissolved in 70% ethanol or mixture of spruce and pine extracts in powder form. The bacterial colony forming units per gram obtained from each of the samples were analysed on de Man Rogosa and Sharpe agar at days 1, 6, 12 and 15. The results showed that there were significant differences in bacterial colony forming units per gram (P <0.05) between packages with ‘normal’ marinades and packages with extracts added to their marinades on the 12th and 15th day. It can be concluded that the addition of extracts from spruce and pine knotwood to marinades significantly retarded growth of spoilage microorganisms during the 15 day test period. However further research is warranted to characterise and establish the safety and suitability of the compound(s) in spruce and pine knotwood extracts that are responsible for inhibitory or lethal activity against the microbes that may be present in marinated poultry meat.