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Phytochemical analysis of Ranunculus species with possible involvement in Equine grass sickness
Johanna Michl
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Brigitte Kopp
DOI
10.25365/thesis.8669
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29537.39557.727365-6
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Equine grass sickness (EGS) oder Graskrankheit ist eine Polyneuropathie, die das zentrale, periphere und enterale Nervensystem von grasenden Pferden betrifft. EGS tritt häufig in Großbritannien auf, es kommt aber auch auf dem europäischen
Festland vor. Die Krankheit befällt hauptsächlich junge Pferde mit Zugang zu Weiden im Frühling. Obwohl EGS seit über 100 Jahren bekannt ist, ist die Ursache bis heute ungeklärt. Neuere Studien deuten darauf hin dass Intoxikation mit Clostridium
butulinum type C involviert sein könnte. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich dass EGS eine multifaktorielle Krankheitsursache hat.
Das Ziel dieser Arbeit war herauszufinden ob es einen Zusammenhang zwischen phytochemischen Daten von Ranunculus Proben und EGS gibt. Um diese Hypothese
zu beweisen wurden Ranunculus Proben von 12 Standorten gesammelt auf denen EGS Fälle aufgetreten sind und von 9 Standorten auf denen EGS noch nie vorgekommen ist.
Frische Hahnenfüße enthalten Ranunculin, ein Glykosid, aus welchem durch enzymatische Umwandlung der toxische Metabolit Protoanemonin gebildet wird. Durch die Reizwirkung von Protoanemonin können Läsionen im Gastrointestinaltrakt
von Pferden entstehen. Das Bakterium Clostridium botulinum kann dadurch erleichtert in die Blutbahn gelangen.
Für die phytochemische Analyse wurden alle Ranunculus Proben tiefgekühlt, lyophilisiert und dreimal mit Methanol extrahiert. Sowohl von den Methanol-Extrakten, also auch von deren Chloroform-Fraktionen wurden 1H-NMR Spektra
aufgenommen. Die Spektra wurden mittels multivariater Datenanalyse verglichen. Die statistischen Methoden PCA (principal component analysis), PLS-DA (partial least squares - discriminant analysis) und PLS (partial least squares) wurden
verwendet. Durch diese Methoden konnten signifikante Unterschiede zwischen Proben von EGS Standorten und Kontrollstandorten festgestellt werden. Außerdem war es möglich die Unterschiede in der Zusammensetzung unterschiedlicher Ranunculus Spezies zu zeigen und jahreszeitliche Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung der Pflanzenproben nachzuweisen.
Ein weiteres Ziel war zu ermitteln, ob die Konzentration von bestimmten Bodenparametern sich auf die metabolische Zusammensetzung der gesammelten Ranunculus Proben auswirken könnten. Die Resultate zeigen, dass erhöhte
Konzentrationen an Eisen, Nitrat oder Chrom einen Einfluss auf die Pflanzen haben könnten.
Abstract
(Englisch)
Equine grass sickness (EGS), or equine dysautonomia, is a polyneuropathy affecting the central, peripheral and enteric nervous systems of grazing horses. EGS occurs most frequently within Great Britain, although it is also recognized in regions of mainland Europe. It affects predominantly young horses with access to pasture in springtime. Although EGS has been recognized for nearly 100 years the cause has not been definitively determined. Recent studies showed that intoxication with Clostridium botulinum type C is involved in EGS, but it is very likely that EGS has a multifactorial aetiology.
The aim of this study was find out if there is a relation between phytochemical data of Ranunculus samples and EGS. To test this hypothesis a phytochemical analysis was carried out on Ranunculus samples from 12 sites where there have been EGS outbreaks as well as samples from 9 control sites where EGS has not occurred. Fresh Ranunculus contains Ranunculin, a glycoside that is enzymatically hydrolyzed to produce Protoanemonin, a toxic metabolite that can cause blistering and gastrointestinal irritation. Therefore buttercups might be able to evoke lesions in the gastrointestinal tracts of the horses. This may allow the bacterium Clostridium botulinum to enter the bloodstream.
For the phytochemical analysis all Ranunculus samples were frozen, freeze-dried and extracted with methanol in a triplicate. A metabolic profiling carried out by means of 1H-NMR spectroscopy and multivariate data analysis was applied to the crude methanol extracts, as well as their chloroform fractions. NMR spectra were compared with the statistical methods PCA (principal component analysis) as well as PLS-DA
(partial least squares - discriminant analysis) and PLS (partial least squares).
Metabolomics proved to be a powerful technique not only to show a significant difference between samples from EGS sites and control sites, but it also showed the differences between different Ranunculus species and different metabolite profiles
depending on what season the samples had been collected. Another aim was to show if soil properties have an impact on the metabolic range of the Ranunculus samples. The results indicate that high levels of iron, nitrate or chromium might have an impact on the variation in the metabolite composition of the extracts.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
phytochemistry Ranunculus principal component analysis partial least squares Equine grass sickness
Schlagwörter
(Deutsch)
Phytochemie Ranunculus Hauptkomponentenanalyse Graskrankheit
Autor*innen
Johanna Michl
Haupttitel (Englisch)
Phytochemical analysis of Ranunculus species with possible involvement in Equine grass sickness
Paralleltitel (Deutsch)
Phytochemische Analyse von Ranunculus Arten mit möglicher Beteiligung an Equine Grass Sickness
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
99 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Brigitte Kopp
AC Nummer
AC08033410
Utheses ID
7819
Studienkennzahl
UA | 449 | | |