Antidiabetic activity of Vaccinium vitis-idaea, a medicinal plant from the traditional pharmacopeia of the James Bay Cree

L’incidence du diabète chez les premières nations du Canada est plus de trois fois celle du reste du pays, dû, en partie, aux traitements culturellement inappropriés. Notre projet vise à traiter le diabète chez ces populations à partir de leur pharmacopée de médicine traditionnelle afin d’améliorer l’acceptation des traitements. En utilisant une approche ethnobotanique, notre équipe a identifié 17 plantes médicinales utilisées pour traiter des symptômes du diabète par les Cris d'Eeyou Istchee (Baie James, Québec). Parmi eux, l'extrait éthanolique de baies de Vaccinium vitis-idaea a montré un effet stimulateur sur le transport du glucose dans les cellules musculaires squelettiques et les adipocytes en culture. Le but de cette thèse était d’élucider les mécanismes par lesquels cet extrait exerce ses effets anti-hyperglycémiants, d’identifier ses principes actifs et de confirmer in vivo, son efficacité. Les résultats démontrent que V.vitis a augmenté le transport du glucose dans les cellules musculaires en cultures, C2C12 et L6 et a stimulé la translocation des transporteurs GLUT4 dans les cellules L6. L'extrait a également inhibé la respiration dans les mitochondries isolées du foie du rat. Cet effet est semblable à celui de la metformine et en lien avec la production du stress métabolique et l'activation de l'AMPK. De plus, la voie de signalisation de l’insuline ne semble pas être impliquée dans le mécanisme d’action de V. vitis. Le fractionnement guidé par la stimulation du transport du glucose a mené à l'isolation des principes actifs; la quercétine, la quercétine-3-O-galactoside, et la quercétine-3-O-glucoside. Comparable à l'extrait brut, ses composés ont stimulé la voie AMPK. Cependant, la quércetine était la seule à inhiber la respiration mitochondriale. Pour valider l'effet de V.vitis in vivo, l'extrait (1% dans l'eau de boisson) a été administré aux souris KKAy pendant 10 jours. La glycémie et le poids corporel ont été significativement réduits par V.vitis. Ces effets ont été associés à une diminution de la prise alimentaire, ce qui suggère que V.vitis diminue l'appétit. L'étude pair-fed a confirmé que les effets de V.vitis sont, majoritairement, dû à la réduction de l’appétit. De plus, V.vitis a augmenté la teneur en GLUT4 dans le muscle squelettique, a stimulé la iv phosphorylation de l'ACC et a augmenté les niveaux de PPAR-α dans le foie des souris KKAy. Ces effets se voient être additifs à l’effet anorexigène de V. vitis. Au cours du fractionnement bioguidé de l’extrait, l’ester méthylique de l'acide caféique (CAME), un produit formé lors de la procédure du fractionnement, a démontré un effet stimulateur puissant sur le transport du glucose dans les celules C2C12 et donc un potentiel anti-diabétique. Pour identifier d'autres acides caféique active (AC) et pour élucider leurs relations structure-activité et structure-toxicité, vingt dérivés AC ont été testés. Outre CAME, quatre composés ont stimulé le transport du glucose et ont activé l'AMPK suite au stress métabolique résultant d'un découplage de la phosphorylation oxydative mitochondriale. L’activité nécessite une fonction d’AC intacte dépourvu de groupements fortement ionisés et ceci était bien corrélée avec la lipophilicite et la toxicité. Les résultats de cette thèse soutiennent le potentiel thérapeutique de V. vitis, ses composés actifs ainsi que de la famille de l’AC et pour la prévention et le traitement du diabète.

Synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine et étude DFT du transfert d’hydrogène diastéréosélectif impliquant des intermédiaires radicalaires vicinaux à un ester

Cet ouvrage traite d’une méthodologie pour l’induction de centres stéréogènes au sein des motifs propionates par la chimie des radicaux et de son application à la synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine. Cet ionophore, aux propriétés biologiques intéressantes, présente plusieurs défis synthétiques dont une séquence de type polypropionate anti, anti, anti, anti difficilement accessible ainsi qu’un tétrahydropyrane trans trisubstitué. Récemment, l’intérêt renouvelé pour ces composés polyéthers, en tant qu’agents anticancéreux, accentue l’importance de stratégies versatiles permettant l’accès à ces structures ainsi qu’à leurs analogues. Depuis quelques années, notre groupe s’intéresse à la synthèse d’unités propionates acycliques par une séquence réactionnelle contrôlée uniquement par le substrat. La première étape découle d’une aldolisation de Mukaiyama entre un aldéhyde alpha-chiral et un énoxysilane tétrasubstitué portant une liaison carbone-halogène, et où l’issue stéréochimique dépend de la nature monodentate ou bidentate de l’acide de Lewis employé. La seconde réaction-clé implique la formation d’un radical tertiaire, vicinal à un ester, pouvant être réduit diastéréosélectivement en présence d’hydrure d’étain. La première section décrit l’élaboration de motifs tétrahydropyranes trisubstitués et l’induction des centres stéréogènes vicinaux par une réduction radicalaire. Nous avons révélé que l’issue diastéréosélective de la réaction de cyclisation par une iodoéthérification était dictée par le groupement gamma-méthyle des esters alpha,beta-insaturés de départ. Nous avons ensuite démontré que les produits de la réaction radicalaire anti et syn pouvaient être obtenus sélectivement à partir d’un intermédiaire commun, respectivement en prenant appui sur l’effet exocyclique ou endocyclique lors de la réduction. Par une stratégie complémentaire, nous avons révélé que le précurseur radicalaire pouvait également être obtenu par une réaction de cycloéthérification en présence d’un énoxysilane tétrasubstitué. Une étude systématique des substituants du cycle a révélé que certaines relations stéréochimiques conduisaient à une perte de sélectivité au détriment du produit anti. La seconde section concerne l’étude DFT au niveau BHandHLYP/TZVP des intermédiaires radicalaires impliqués lors du transfert d’hydrogène. Par une étude de décomposition de l’énergie d’activation, nous avons été en mesure de rationaliser l’issue diastéréosélective de la réaction sur la base des énergies de distorsion (∆Ed‡) et d’interaction (∆Eint‡) requises pour accéder à la paire d’états de transition pro-anti et pro-syn. De plus, nous avons démontré qu’une analyse NBO permettait de relativiser l’impact des interactions stéréoélectroniques. Par la suite, l’évaluation des intermédiaires radicalaires borinates et aluminates nous a permis de révéler que l’encombrement stérique de la chaîne propionate était la cause principale de la formation sélective des produits anti ou syn lors d’une réduction en présence d’un acide de Lewis. La dernière section décrit l’élaboration de la séquence polypropionate de la zincophorine, et de ses isomères, à partir du fragment tétrahydropyrane substitué. Au cours de notre étude, nous avons identifié que le nombre de sites de chélation potentiels devait être limité à trois lors de l’aldolisation en condition Cram-chélate. De plus, nous avons démontré que les différents motifs acétates sont accessibles sélectivement par l’utilisation d’un énoxysilane encombré. Par ailleurs, nous avons révélé qu’une même séquence réactionnelle pouvait être employée pour la synthèse du fragment C17–C25 de son analogue naturel CP-78,545, et avons complété la plus récente synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine.

Short Communication: effects of 2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester on milk production and composition of lactating Holstein dairy cows

Sixteen multiparous Holstein cows were used to determine the effects of 2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester (HMBi: 0 vs. 1.26 g/kg of total ration dry matter (DM) and dietary crude protein (CP) concentration [14.7% (low) vs. 16.9% (standard), DM basis] on milk yield and composition using a replicated 4 x 4 Latin square design experiment with 4-wk periods. Cows were fed ad libitum a total mixed ration with a 1: 1 forage-to-concentrate ratio (DM basis), and diets provided an estimated 6.71 and 1.86% lysine and methionine, respectively, in metabolizable protein for the low-protein diet and 6.74 and 1.82% in the standard protein diet. Dry matter intake, milk yield, and composition were measured during wk 4 of each period. There were no effects on DM intake, which averaged 24.7 kg/d. There was an interaction between dietary CP and HMBi for milk yield and 3.5% fat-corrected milk (FCM). Feeding HMBi decreased milk and FCM yield when fed with the low-CP diet but did not affect milk or FCM yield when fed with the standard CP diet. Feeding HMBi increased milk protein concentration regardless of diet CP concentration and increased milk protein yield when added to the standard CP diet but not the low-CP diet. The positive effect of HMBi on milk protein yield was only observed at the standard level of dietary CP, suggesting other factors limited the response to HMBi when dietary protein supply was restricted.

Synthesis of the ester side chains of some potently antileukemic harringtonia alkaloids from chiral citrates

The selective reduction of one of the three carboxyl groups of two chiral citric acid derivatives to the corresponding aldehydes, under Rosenmund conditions, are reported together with the application of these aldehydes to the syntheses of the ester side chains of some potently antileukemic Cephalotaxus alkaloids e.g. anhydroharringtonine.

Synthesis and properties of polyaromatic dendrimers possessing a repetitive amide-ester coupling sequence

A series of novel polyaromatic dendrimers that feature tris-(2-ethylamino)amine as the central core unit has been synthesized up to the third generation by employing a convergent growth strategy. The building blocks 1,3-diamino-2-hydroxypropane and 4-carboxybenzaldehyde were used for dendron construction, a process that involved the cyclic repetition of esterification, oxidation and selective amidation steps. Molecular modelling of this class of dendrimers has been used to predict potential solution state conformations employing molecular mechanics and molecular dynamic simulations. In addition, the results of preliminary metal binding studies using the first generation dendritic system are also outlined. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Chiral poly(aromatic amide ester) dendrimers bearing an amino acid derived C-3-symmetric core: synthesis and properties

The effect of hyperbranched macromolecular architectures (dendrimers) upon chirality has received significant attention in recent years in the light of the proposal of amplification of chirality. In particular, several studies have been carried out on the chiroptical properties of dendrimers that contain a chiral core and achiral branches in order to determine if the chirality of the central core can be transmitted to the distal. region of the macromolecule. In addition to interest of a pure academic nature, the presence of such chiral conformational order would be extremely useful in the development of asymmetric catalysts. In this paper, a novel class of chiral dendrimers is described - these perfect hyperbranched macromolecules have been prepared by a convergent route by the coupling of a chiral central core based upon tris(2-aminoethyl)amine and poly(aromatic amide ester) dendritic branches. The chiral properties of these dendrimers have been investigated by detailed optical rotation studies and circular dichroism analysis; the results of these studies are described herein. (C) Wiley-VCH Verlag GmbH Co.

Colonic metabolism of dietary polyphenols: influence of structure on microbial fermentation products

The metabolism of chlorogenic acid., naringin, and rutin, representative members of three common families of dietary polyphenols, the hydroxycinnamates, the flavanones, and the flavonols, respectively, was studied in an in vitro mixed culture model of the human colonic microflora. Time- and concentration-dependent degradation of all three compounds was observed, which was associated with the following metabolic events after cleavage of the ester or glycosidic bond: reduction of the aliphatic double bond of the resulting hydroxycinnamate caffeic acid residue; dehydroxylation and ring fission of the heterocyclic C-ring of the resulting deglycosylated flavanone, naringenin, and of the deglycosylated flavonol, quercetin (which differed depending on the substitution). The metabolic events, their sequences, and major phenolic end products, as identified by GC-MS or LC-MS/MS, were elucidated from the structural characteristics of the investigated compounds. The major phenolic end products identified were 3-D-hydroxyphenyl)propionic acid for chlorogenic acid, 3-(4-hydroxyphenyl)-propionic acid and 3-phenylpropionic acid for naringin, and 3-hydroxyphenylacetic acid and 3-(3-hydroxyphenyl)-propionic acid for rutin. The degree of degradation of the compounds studied was significantly influenced by the substrate concentration as well as individual variations in the composition of the fecal flora. The results support extensive metabolism of dietary polyphenols in the colon, depending on substrate concentration and residence time, with resultant formation of simple phenolics, which can be considered biomarkers of colonic metabolism if subsequently absorbed. It is also apparent that a relatively small number of phenolic degradation products are formed in the colon from the diverse group of natural polyphenols. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Effect of pH on the antimicrobial activity and oxidative stability of oil-in-water emulsions containing caffeic acid

Antioxidant properties in food are dependent on various parameters. These include the pH value and interactions with food components, including proteins or metal ions. food components affect antioxidant stability and also influence the properties of microorganisms and their viability. This paper describes an investigation of the effect of pH on the antioxidant and antibacterial properties of caffeic acid in different media. The pH values studied, using an oil-in-water emulsion as model system, were 3, 5 (with and without phosphate buffer), and 9. Effects of mixtures of caffeic acid, bovine serum albumin (BSA), and Fe (III) on oxidative deterioration in the emulsion samples were studied. The results show that the antioxidant activity of caffeic acid was increased by the presence of BSA. This effect was pH dependent and was affected by the presence of iron Ions. Antibacterial properties were also pH dependent. The minimum concentration of caffeic acid required to inhibit some microorganisms in the pH range of 5 to 7 was determined. A concentration of 0.41% (w/w) caffeic acid was enough to inhibit the growth of some of the studied microorganisms in the pH range of 5 to 7. However, near-neutral pH concentrations higher than 0.4% were needed to inhibit some microorganisms, including Listeria monocytogenes, E. coli, and Staphylococcus aureus, in the medium.

Phorbol ester, but not ischemic preconditioning, activates protein kinase D in the rat heart

The signal transduction pathways that mediate the cardioprotective effects of ischemic preconditioning remain unclear. Here we have determined the role of a novel kinase, protein kinase D (PKD), in mediating preconditioning in the rat heart. Isolated rat hearts (n=6/group) were subjected to either: (i) 36 min aerobic perfusion (control); (ii) 20 min aerobic perfusion plus 3 min no-flow ischemia, 3 min reperfusion, 5 min no-flow ischemia, 5 min reperfusion (ischemic preconditioning); (iii) 20 min aerobic perfusion plus 200 nmol/l phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) given as a substitute for ischemic preconditioning. The left ventricle then was excised, homogenized and PKD immunoprecipitated from the homogenate. Activity of the purified kinase was determined following bincubation with [γ32P]-ATP±syntide-2, a substrate for PKD. Significant PKD autophosphorylation and syntide-2 phosphorylation occurred in PMA-treated hearts, but not in control or preconditioned hearts. Additional studies confirmed that recovery of LVDP was greater and initiation of ischemic contracture and time-to-peak contracture were less, in ischemic preconditioned hearts compared with controls (P<0.05). Our results suggest that the early events that mediate ischemic preconditioning in the rat heart occur via a PKD-independent mechanism.

Caffeic acid, tyrosol and p-coumaric acid are potent inhibitors of 5-S-cysteinyl-dopamine induced neurotoxicity

Parkinson's disease is characterized by a progressive and selective loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra. Recent investigations have shown that conjugates such as the 5-S-cysteinyl-dopamine, possess strong neurotoxicity and may contribute to the underlying progression of the disease pathology. Although the neuroprotective actions of flavonoids are well reported, that of hydroxycinnamates and other phenolic acids is less established. We show that the hydroxycinnamates caffeic acid and p-coumaric acid, the hydroxyphenethyl alcohol, tyrosol, and a Champagne wine extract rich in these components protect neurons against injury induced by 5-S-cysteinyl-dopamine in vitro. The protection induced by these polyphenols was equal to or greater than that observed for the flavonoids, (+)-catechin, (-)-epicatechin and quercetin. For example, p-coumaric acid evoked significantly more protection at 1muM (64.0+/-3.1%) than both (-)-epicatechin (46.0+/-4.1%, p<0.05) and (+)-catechin (13.1+/-3.0%, p<0.001) at the same concentration. These data indicate that hydroxycinnamates, phenolic acids and phenolic alcohol are also capable of inducing neuroprotective effects to a similar extent to that seen with flavonoids.