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In vitro testing of substances derived from tropical plants as possible drugs against Entamoeba histolytica and Giardia intestinalis

Mirjana Drinic

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Michael Duchêne

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DOI

10.25365/thesis.23765

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30203.99785.632366-8

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die parasitischen Protozoen Entamoeba histolytica und Giardia intestinalis sind weltweit verbreitete Krankheitserreger. E. histolytica verursacht Amöbenruhr und Leberabzess mit etwa 40 Millionen Infizierten pro Jahr und bis zu 100.000 Todesfällen. G. intestinalis verursacht jedes Jahr etwa 280 Millionen symptomatische Infektionen und eine hohe Morbidität unter Kindern mit chronischem Durchfall. Seit über 40 Jahren ist Metronidazol das Therapeutikum der Wahl zur Behandlung der beiden Parasiten. Allerdings hat dieses Medikament auch unerwünschte Eigenschaften wie zum Beispiel mögliche Teratogenität und Neurotoxizität. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Aktivität von vierzehn neu isolierten Naturstoffen gegen E. histolytica und G. intestinalis zu testen, die aus tropischen Pflanzen der Familien Rutaceae, Meliaceae und Stemonaceae isoliert waren. Die Parasiten wurden in 96-Loch Mikrotiterplatten in luftdichten Plastikboxen unter anaeroben Bedingungen gezüchtet. Jede Substanz wurde zuerst in Schnelltests in den Konzentrationen von 1 µg/ml und 20 µg/ml getestet. Lebende und tote Zellen wurden nach 24 h und 48 h angefärbt und gezählt. Nur eine der Substanzen zeigte eine Aktivität gegen die beiden Parasiten, Methylgerambullin, ein Schwefel enthaltendes Amid, das aus Glycosmis mauritiana isoliert war. In zusätzlichen Tests wurde zum Beispiel eine EC50 von 6,09 µg/ml für anti-Amöben und 6,14 µg/ml für anti-Giardien Aktivität für eine Behandlung von 24 h gefunden. Die Aktivität des Methylgerambullins war in frischem Medium niedriger und wir vermuteten, dass dieser Effekt mit dem Gehalt von reduziertem Cystein in Medium zusammenhing. Deshalb könnte die chemische Reaktion zwischen Methylgerambullin und Thiolgruppen im Medium und in den Parasiten wichtig für den Wirkmechanismus sein. Der Effekt des Methylgerambullins auf das E. histolytica Proteom wurde mittels zweidimensionaler Gelelektrophorese analysiert. Vier neue Spots in den behandelten Amöben wurden mittels Tandem-Massenspektrometrie als Isoformen von Alkoholdehydrogenase und Pyruvat:Ferredoxin Oxidoreduktase identifiziert. Beide Proteine waren in dem Gel zu einem saureren isoelektrischen Punkt verschoben, möglicherweise wegen Phosphorylierungen. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit eine neue aktive Substanz identifiziert und erste Informationen über ihren Wirkmechanismus wurden gewonnen.

Abstract

(Englisch)

The protozoan parasites Entamoeba histolytica and Giardia intestinalis present important health problems worldwide. E. histolytica causes amoebic colitis and liver abscess with an incidence around 40 million infections per year and up to 100,000 deaths. G. intestinalis causes around 280 million symptomatic infections every year and due to the persistent diarrhea, has a high morbidity rate among children. The drug of choice for treatment of both parasites, for more than 40 years, is metronidazole. However, this drug also possesses adverse properties such as potential teratogenicity and central nervous system toxicity. In order to identify new agents with activity against E. histolytica or G. intestinalis, fourteen compounds isolated from tropical plants, from Rutaceae, Meliaceae and Stemonaceae families, were tested for their activity against these parasites. The parasites were grown in 96 well microtiter plates, placed in air-tight plastic boxes, in which anaerobic conditions were established. The isolated compounds were examined in quick tests at concentrations of 1 µg/ml and 20 µg/ml. After 24 h and 48 h, life and dead cells were stained and counted. Only one out of fourteen compounds showed activity against both parasites, methylgerambullin, a sulphur-containing amide, isolated from Glycosmis mauritiana. Additional testing showed, for example, an EC50 of 6.09 µg/ml for anti-amoebic activity and 6.14 µg/ml for anti-giardial activity after 24 h of treatment. We found that the activity was lower in freshly prepared media, and linked this effect to the level of reduced cysteine in the medium. This led us to believe that chemical reaction of the compound with thiol groups in the medium and in the parasite may be important for its mode of action. Furthermore, the effect of methylgerambullin on the E. histolytica proteome was analysed by two-dimensional gel electrophoresis, which revealed four newly induced proteins. The proteins were identified by tandem mass spectrometry as isomers of alcohol dehydrogenase and pyruvate:ferredoxin oxidoreductase. These proteins were shifted towards a more acidic isoelectric point (pI), possibly due to phosphorylation of the proteins. Taken together, a new active agent was identified and initial information on its mode of action was gathered.

Autor*innen

Mirjana Drinic

Haupttitel (Englisch)

In vitro testing of substances derived from tropical plants as possible drugs against Entamoeba histolytica and Giardia intestinalis

Paralleltitel (Englisch)

In vitro testing of substances derived from tropical plants as possible drugs against Entamoeba histolytica and Giardia intestinalis

Publikationsjahr

2012

Umfangsangabe

82 S. : Ill.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Michael Duchêne

Klassifikationen

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,

42 Biologie > 42.36 Parasitologie

AC Nummer

AC11044449

Utheses ID

21252

Studienkennzahl

UA | 441 | | |

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Schlagwörter