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Approaches to unravel the bioactivities of natural remedies
Julia Zwirchmayr
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus d. Bereich Lebenswissenschaften (DissG: Pharmazie)
Betreuer*in
Judith Maria Rollinger
Mitbetreuer*in
Ulrike Grienke
DOI
10.25365/thesis.77674
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21457.01583.292633-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Dissertation widmet sich der Ausarbeitung und Darstellung verschiedener Ansätze zur Optimierung der Auffindung von biogenen Wirkstoffen. Im Zuge des ersten Projekts wurden 20 Arzneipflanzen und Pilze aufgrund ihrer langjährigen traditionellen Anwendung im Entzündungsbereich ausgewählt. Die aus diesen Materialien gewonnenen und optimierten Extrakte wurden in IL-1 stimulierten HUVECs getestet, um deren in vitro entzündungshemmendes Potential zu ermitteln. Peucedanum ostruthium (Publikation I) und Pterocarpus santalinus (Publikation II) wurden für eingehende mechanistische Untersuchungen ausgewählt, um Aufschluss über ihre Wirkungsweise zu erfahren. Der Baumschwamm Gloeophyllum odoratum wurde aufgrund seiner vielversprechenden Wirkung gegen das Influenzavirus A (IAV) myko-chemisch untersucht (Publikation III). Zahlreiche Triterpene vom Lanostan-Typ (LTTs) wurden im zell-basierten Assay als antivirale Inhaltsstoffe nachgewiesen, wobei Trametenolsäure B die stärkste Aktivität gegen die beiden IVA Stämme HK/68 und Jena/8178 zeigte.
Der zweite Teil widmete sich der Identifizierung bioaktiver Naturstoffe aus komplexen Extrakten durch Anwendung des biochemometrischen „ELINA“ Verfahrens. HetCA-Analysen wurden verwendet, um über Korrelation der 1H NMR Daten mit ihren jeweiligen Bioaktivitätsdaten die bioaktiven Verbindungen bereits vor deren Isolierung zu identifizieren. In der Publikation IV wurde hierfür eine komplexe Mischung von LTTs aus dem Baumschwamm Fomitopsis pinicola herangezogen. Der biochemometrische Ansatz ermöglichte die Identifizierung von Piptolinsäure D und Pinicolsäure B als potente STS-Inhibitoren. Ebenfalls wurde diese Technik verwendet, um zielgerichtet die entzündungshemmenden Komponenten aus dem Meisterwurzextrakt (P. ostruthium) zu identifizieren (Publikation V). Dabei wurden 1H-NMR-Daten der Mikrofraktionen mit den Bioaktivitätsdaten aus drei zellbasierten in vitro-Assays korreliert. Dieses Verfahren erlaubte nicht nur, äußerst gezielt die entzündungshemmenden Bestandteile aus dem traditionell verwendeten Wurzelextrakt aufzuspüren, sondern auch die potenzierenden Wirkungen von Imperatorin und Peucenin aufzuzeigen.
Der dritte Teil dieser Arbeit widmete sich der Identifizierung von Naturstoffen mit gesundheitsfördernder Wirkung im Modellorganismus Caenorhabditis elegans. In der Publikation VI wird eine miniaturisierte C. elegans-basierte Screening-Plattform vorgestellt, mit deren Hilfe effizient und ressourcenschonend Naturstoffe auf den Einfluss auf metabolische und altersassoziierte Erkrankungen untersucht werden können.
Abstract
(Englisch)
The focus of this doctoral thesis was to elaborate and present different approaches to accelerate the natural product (NP)-based drug discovery process. Within the first project, natural materials from herbal and fungal origin were selected based on their long-standing use in the field of inflammation. Twenty lead-like enhanced extracts were tested for their in vitro anti-inflammatory activity in IL-1 stimulated HUVECs. Peucedanum ostruthium (Publication I) and Pterocarpus santalinus (Publication II) were selected for an in-depth investigation to unravel their mechanistic mode of action. The polypore Gloeophyllum odoratum was subjected to mycochemical investigations (Publication III) based on its promising activity against the Influenza virus A strain HK/68. Numerous lanostane-type triterpenes (LTTs) were identified as antiviral constituents, with trametenolic acid B as the most active one against IAV HK/68 and Jena/8178.
The second part was dedicated to the targeted identification of bioactive NPs from complex mixtures by implementing the biochemometric approach ELINA. HetCA analyses were employed to identify these metabolites prior to their isolation by correlating 1H NMR data with their respective bioactivity data. This approach enabled the discovery of the minor LTTs piptolinic acid D and pinicolic acid B as potent STS inhibitors from a complex extract derived from the polypore Fomitopsis pinicola (Publication IV). In Publication V, biochemometry facilitated the identification of anti-inflammatory constituents from P. ostruthium by correlating 1H NMR data and bioactivity data from three in vitro cell-based assays. This method not only allowed to disclose the in vitro anti-inflammatory constituents from the multi-component mixture, but also the potentiating effects of imperatorin and peucenin.
The third part of this thesis was devoted to unravel NPs with health promoting effects in the model organism Caenorhabditis elegans. In Publication VI, a miniaturized C. elegans-based screening platform is presented, which is tailor-made to investigate NPs with effects on metabolism and survival.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
naturstoffbasierte Wirkstoffsuche Natürliche Heilmittel Ethnopharmakologie Biochemometrie Phenotypisches Screening in vivo Phenotypisches Screening Caenorhabditis elegans
Schlagwörter
(Englisch)
natural product-based drug discovery natural remedies ethnopharmacology biochemometry phenotypic screening in vivo phenotypic screening Caenohrabditis elegans
Autor*innen
Julia Zwirchmayr
Haupttitel (Englisch)
Approaches to unravel the bioactivities of natural remedies
Paralleltitel (Deutsch)
Ansätze zur Aufklärung der Bioaktivitäten von Naturheilmitteln
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
153 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Maria Halabalaki ,
Krystyna Skalicka Wozniak
AC Nummer
AC16454159
Utheses ID
62017
Studienkennzahl
UA | 796 | 610 | 449 |