Anti-malarial activities of two actinomycete isolates from sabah soil involved inhibition of glycogen synthase kinase 3ß

Exploiting natural resources for bioactive compounds is an attractive drug discovery strategy in search for new anti-malarial drugs with novel modes of action. Initial screening efforts in our laboratory revealed two preparations of soil-derived actinomycetes (H11809 and FH025) with potent anti-malarial activities. Both crude extracts showed glycogen synthase kinase 3β (GSK3β)-inhibitory activities in a yeast-based kinase assay. We have previously shown that the GSK3 inhibitor, lithium chloride (LiCl), was able to suppress parasitaemia development in a rodent model of malarial infection. The present study aims to evaluate whether anti-malarial activities of H11809 and FH025 involve the inhibition of GSK3β. The acetone crude extracts of H11809 and FH025 each exerted strong inhibition on the growth of Plasmodium falciparum 3D7 in vitro with 50% inhibitory concentration (IC50) values of 0.57 ± 0.09 and 1.28 ± 0.11 µg/mL, respectively. The tested extracts exhibited Selectivity Index (SI) values exceeding 10 for the 3D7 strain. Both H11809 and FH025 showed dosage-dependent chemo-suppressive activities in vivo and improved animal survivability compared to non-treated infected mice. Western analysis revealed increased phosphorylation of serine (Ser 9) GSK3β (by 6.79 to 6.83-fold) in liver samples from infected mice treated with H11809 or FH025 compared to samples from non-infected or non-treated infected mice. A compound already identified in H11809 (data not shown), dibutyl phthalate (DBP) showed active anti-plasmodial activity against 3D7 (IC50 4.87 ± 1.26 µg/mL which is equivalent to 17.50 µM) and good chemo-suppressive activity in vivo (60.80% chemo-suppression at 300 mg/kg body weight [bw] dosage). DBP administration also resulted in increased phosphorylation of Ser 9 GSK3β compared to controls. Findings from the present study demonstrate that the potent anti-malarial activities of H11809 and FH025 were mediated via inhibition of host GSK3β. In addition, our study suggests that DBP is in part the bioactive component contributing to the antimalarial activity displayed by H11809 acting through the inhibition of GSK3β

Pencirian jangkitan Plasmodium berghei NK65 pada mencit ICR sebagai model jangkitan malaria teruk

Malaria teruk atau ‘severe’ kebiasaannya disebabkan oleh jangkitan Plasmodium falciparum. Jangkitan Plasmodium falciparum pada manusia boleh menyebabkan kerosakan organ, anemia teruk, komplikasi serius, koma dan kematian. Bagi tujuan memahami patogenesis malaria teruk, model haiwan digunakan dalam kajian kali ini bagi mengenal pasti sama ada gabungan hos-parasit daripada mencit ICR dengan Plasmodium berghei NK65 boleh menyebabkan jangkitan malaria teruk pada hos. Pencirian jangkitan P. berghei ANKA pernah dilakukan sebelum ini terhadap mencit ICR; walau bagaimanapun, pencirian jangkitan P. berghei NK65 secara terperinci terhadap mencit ICR dalam kajian ini adalah pertama kali dilaporkan. Inokulasi sel darah merah (RBC) terjangkit-P. berghei NK65 (2 × 107 parasit RBC (pRBC)/ mL) dilakukan terhadap mencit ICR dengan suntikan secara intraperitoneum. Pemantauan perubahan ciri fizikal seperti berat, suhu mencit, kematian mencit, pos mortem, histologi dan aras sitokin inflamasi yang terhasil selepas jangkitan direkod untuk analisis. Strain P. berghei NK65 menghasilkan jangkitan tahap teruk terhadap mencit ICR iaitu paras parasitemia melebihi 50% pada hari ke-10 selepas jangkitan diikuti kematian. Analisis histopatologi menunjukkan jangkitan ini menyebabkan perubahan pada tisu serebrum, perlekatan leukosit pada endotelium dan pensekuesteran pRBC dalam salur darah serebrum serta pendarahan intravaskular. Selepas jangkitan, pensekuesteran pRBC dan pengumpulan pigmen malaria turut dilihat pada organ utama mencit. Tambahan lagi, edema pulmonari, pembentukan membran hialin pada peparu dan pendarahan kortikal pada ginjal dilihat pada mencit terjangkit. Sitokin proinflamasi (TNF-α, IFN-γ, dan IL-18) dan sitokin antiinflamasi (IL-10 dan IL-4) juga meningkat dalam serum mencit terjangkit. Secara rumusannya, model jangkitan mencit ICR-P. berghei NK65 yang digunakan dalam kajian ini menunjukkan ciri-ciri jangkitan malaria teruk. Hasil daripada kajian ini boleh digunakan sebagai asas untuk memahami patogenesis bagi malaria teruk pada manusia dan model jangkitan malaria haiwan pada masa akan datang