Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)
80 %
Ortelius classification: Pharmaceutical chemistry
Experimental pharmacology, drug discovery and design (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Ortelius classification: Pharmacognosy
Panel
Chemistry 2
Department or equivalent
Institute of Pharmacognosy (University of Szeged)
Starting date
2011-09-01
Closing date
2014-08-31
Funding (in million HUF)
9.854
FTE (full time equivalent)
2.10
state
closed project
Summary in Hungarian
A Polygonaceae családba tartozó növényekben kemotaxonómiai és hatástani szempontból egyaránt figyelemre méltó, egyes esetekben speciális szerkezetű vegyületek találhatók. A növénycsalád jellegzetes metabolitjai, köztük stilbének, szulfatált flanvonoidok, fenilpropán-glikozidok, drimán típusú szeszkviterpének, különös érdeklődésre tartanak számot, korlátozott előfordulásuknak és farmakológiai aktivitásuknak köszönhetően. A tervezett kutatás célja Polygonaceae családba tartozó növények biológiailag aktív komponeneseinek izolálása és szerkezet-meghatározása. Szűrővizsgálatokat olyan magyarországi fajokkal tervezünk, amelyeket kémiai szempontból még nem vagy csak kevéssé vizsgáltak. Az aktív vegyületeket különböző kromatográfiás módszerek (CC, VLC, PLC, CPC MPLC és HPLC) segítségével kívánjuk izolálni. Szerkezet-meghatározásuk spektroszkópiás módszerekkel történik (UV, HR-MS, 1H- és 13C-NMR, 1H-1H COSY, HSQC, HMBC és NOESY). A vegyületeket különböző farmakológiai tesztrendszerekben tervezzük tanulmányozni, vizsgálva tumorsejtek proliferációját gátló, multidrog-rezisztencia csökkentő és xantin-oxidáz gátló, valamint kardiovaszkuláris és idegrendszeri ioncsatornák működésére gyakorolt hatásukat. Munkánk eredményeként új, farmakológiailag érdekes természetes vegyületeket ismerhetünk meg, amelyek modellként szolgálhatnak gyógyszerhatóanyag optimalizációs kutatásokhoz. A hatás-szerkezet összefüggések feltárása, hatásmechanizmusuk tanulmányozása értékes, új információt nyújthat a gyógyszerkutatás számára.
Summary
Plants of the Polygonaceae family accumulate a high diversity of secondary metabolites, which have attracted great interest from chemotaxonomical and pharmacological points of view. Characteristic compounds of this family are stilbenes, sulphated flavonoids, phenylpropanoid glycosides and drimane-type sesquiterpenes. Investigation of these compounds is of particular interest, because of their limited occurrence and pharmacological activity. The aim of the present project is the isolation and identification of compounds with biological activity from species of Polygonaceae family. Species from the Hungarian flora without any (or not completely) previous detailed chemical analysis will be screened. Species will be subjected to phytochemical investigation by combination of different chromatographic methods (CC, VLC, PLC, CPC MPLC and HPLC) in order to isolate the compounds. The structures of the isolated compounds will be determined by means of spectroscopic methods (UV, HR-MS, 1H- és 13C-NMR, 1H-1H COSY, HSQC, HMBC and NOESY). The pharmacological potential of the components will be evaluated for antiproliferative effect, multidrug resistance reversing and xanthine oxidase inhibitory activity, and ion channel function influencing effects in the cardiovascular and nervous system. By means of this work new pharmacologically interested natural compounds can be discovered. Their structure modification can be lead to more potential analogue molecules. Discovery of SAR analysis, studying the mechanism of their biological activity may serve new information for drug development.
Final report
Results in Hungarian
Célunk a Kárpát-medencében előforduló, a Polygonaceae családba tartozó növényfajok fitokémiai és farmakológiai vizsgálata volt. 27, a Fallopia, Oxyria, Polygonum, Rumex és Persicaria nemzetségekbe tartozó növényfaj in vitro antiproliferatív illetve xantin-oxidáz gátló hatását szervenkénti bontásban (n = 196) vizsgáltuk. Két faj esetén ioncsatornák (GIRK és hERG) működését befolyásoló szűrővizsgálatot végeztünk.
Tumorellenes hatást tekintve a Rumex nemzetség fajai (R. acetosa, R. alpinus, R. aquaticus, R. scutatus és R. thyrsiflorus) a leginkább figyelemre méltóak. A leghatásosabbnak mutatkozó R. thyrsiflorus és R. aquaticus fitokémiai vizsgálata eddig 24 vegyületet – köztük flavonoidokat, antranoidokat, naftalén-származékokat és terpenoidokat – eredményezett. A XO-gátló vizsgálat során 32 kivonat (főként a kloroformos frakciók) mutatott jelentős (> 85%) gátló hatást. Ezekben az esetekben az IC50 értékeket is meghatároztuk. A GIRK csatornára gyakorolt gátló hatás alapján a P. maculosa vegyületeinek biológiailag követett izolálását kezdtük el, 4 új flavonoidot azonosítottunk. A hatásért azonban nem ezek a komponensek a felelősek, ezért tovább folytattuk a preparatív munkát és eddig 7 vegyületet nyertünk.
A R. aquaticusból izolált két kvercetin-származék neuroprotektív hatásvizsgálata azt mutatta, hogy mindkét vegyület szignifikáns mértékben csökkentette az oxigén-glükózhiány miatt kialakuló sejtkárosodás mértékét és elősegítette a neuritek fejlődését.
Results in English
The aim of our work was the phytochemical and pharmacological investigations of plants belonging to Polygonaceae family. Aqueous and organic extracts (n = 196) of 27 selected species from five genera (Fallopia, Oxyria, Persicaria, Polygonum and Rumex) occurring in the Carpathian Basin were screened in vitro for antiproliferative and XO-inhibitory activities. In the case of two species GIRK channel-modulatory activities were also tested.
It was found that extracts of P. hydropiper, R. acetosa, R. alpinus, R. aquaticus, R. scutatus and R. thyrsiflorus demonstrated substantial cell growth inhibitory activity. Among them R. acetosa and R. thyrsiflorus were selected for further phytochemical investigations and 24 compounds (flavonoids, anthranoids, naphthalenes and terpenoids) were isolated. In the XO-inhibitory study 32 extracts demonstrated high activity (> 85% inhibition) at 400 µg/mL. The IC50 values of the active extracts were also determined. The bioactivity-guided study of P. maculosa resulted in 4 new flavonoids. However, a marked GIRK current-inhibitory effect was not detected for these compounds, so the preparative work is in progress, and till now further compounds (7) were isolated.
The neuroprotective properties of flavonoids isolated from R. aquaticus were evaluated using PC12 cells exposed to OGD conditions. Both compounds decreased significantly the impairment of the cells and increased neurite outgrowth.
Lajter I; Vasas A; Orvos P; Bánsághi S; Tálosi L; Jakab G; Béni Z; Háda V; Forgo P; Hohmann J: Inhibition of G protein-activated inwardly rectifying K+ channels by extracts of Polygonum persicaria, and isolation of new flavonoids from the chloroform extract of the, Planta Med (közlésre elfogadva), 2014
Lajter I; Vasas A; Orvos P; Bánsághi S; Tálosi L; Jakab G; Béni Z; Háda V; Forgo P; Hohmann J: Inhibition of G protein-activated inwardly rectifying K+ channels by extracts of Polygonum persicaria, and isolation of new flavonoids from the chloroform extract of the, Planta Med 79: 1736-1741, 2014
Orbán-Gyapai O; Raghavan A; Vasas A; Forgo P; Hohmann J; Shah Z: Flavonoids isolated from Rumex aquaticus exhibit neuroprotective and neurorestorative properties by enhancing neurite outgrowth and synaptophysin, CNS Neurol Disord-Dr (közlésre elfogadva), 2014
Vasas A; Orbán-Gyapai O; Hohmann J: A systematic review of the medicinal uses and phytochemistry of Rumex genus, Phytochemistry Reviews (közlésre beküldve), 2015
Orbán-Gyapai O; Lajter I; Hohmann J; Jakab G; Vasas A: Xanthine oxidase inhibitory activity of extracts prepared from Polygonaceae species, Phytother Res (közlésre beküldve), 2015
