Isolering og identifisering av bioaktive substanser fra den afrikanske medisinplanten Zanthoxylum heitzii og studier av toksisitet på malariamyggen, Anopheles gambiae

Zanthoxylum heitzii (Aubrév. & Pellegr.) P.G Waterman er et tre som vokser i vest- og sentral Afrika. Det brukes til medisinske formål, blant annet mot malaria. Det er tidligere vist at et heksanekstrakt av barken fra denne planten dreper kakerlakker og snutebiller. I et pilotforsøk er det vist at ekstraktet dreper Anopheles gambiae -mygg, som er bærer av malariaprotozoen. I denne oppgaven er alkaloidene dihydronitidin, isoarnottianamid, rhoifolin B og turraeanthin A isolert fra et heksanekstrakt av Z.heitzii bark. I tillegg er amidet pellitorin, lignanet sesamin, sesquiterpenet caryofyllenoksid og triterpenet isobauerenol isolert. Stoffene ble isolert ved kromatografiske metoder som kolonnekromatografi (VersaFlash), sentrifugalt akselert tynnsjiktskromatografi (CA-TLC) og preparativ HPLC. Alle forbindelsene ble strukturoppklart ved NMR-spektroskopi. Sesamin er tidligere kjent i planten, mens alle de andre er nye for Z.heitzii . Dihydronitidin, pellitorin, sesamin og caryofyllenoksid var hovedsubstansene. Ingen av forbindelsene som ble funnet er nye naturstoffer, men rhoifolin B og turraeanthin A er svært sjeldne. Toksisitet av stoffene ble testet på rekelarver ( Artemia salina ), mygglarver og voksne hunnmygg ( Anopheles gambiae ).   I rekelarvetestene viste pellitorin toksiske egenskaper med en LD 50 -verdi på mellom 1 og 10 µg/ml. Caryofyllenoksid og sesamin hadde også toksiske effekter, men svakere. Dihydronitidin, isobauerenol og isoarnottianamid var ikke toksiske for rekelarver. Heksanråekstraktet var toksisk med en LD 50 -verdi 25±16 µg/ml. Andre ekstrakter av bark (etylacetat, etanol) og ekstrakter av andre plantedeler (frø og blad) var ikke toksiske. Pellitorin var toksisk for voksne A. gambiae -hunnmygg. LD 50 var 68±38 ng/mygg. Caryofyllenoksid, dihydronitidin og sesamin var ikke toksiske. En blanding av pellitorin, caryofyllenoksid, dihydronitidin og sesamin i samme mengdeforhold som i råekstraktet hadde en LD 50 -verdi på 39±14 ng/mygg. Pellitorin var også toksisk for A. gambiae -mygglarver og LD 50 var 14±1 µg/ml. Caryofyllenoksid var svakt toksisk (LD 50  174±33 ug/ml) og sesamin var ikke toksisk. Dihydronitidin kunne ikke testes på rekelarver på grunn av dårlig løselighet i mediet. De andre stoffene var ikke tilgjengelige i store nok mengder for testing. I denne oppgaven er det funnet åtte stoffer i heksanekstraktet av Z.heitzii bark. Syv av disse er ikke tidligere kjent i planten. Heksan barkekstraktet var toksisk for rekelarver. Andre barkekstrakter og ekstrakter av andre plantedeler var ikke aktive. Pellitorin var det mest aktive renstoffet i toksisitetstester på rekelarver, mygglarver og voksen mygg

Identification of chemical constituents of Zanthoxylum heitzii stem bark and their insecticidal activity against the malaria mosquito Anopheles gambiae

Background Zanthoxylum heitzii bark extracts have insecticidal properties and have been reported to be used against malaria in Western Africa. Previously, it has been shown that a hexane extract of the bark is toxic to adult females of the mosquito Anopheles gambiae, a malaria vector. As part of our project on the control of malaria vectors using plant extracts, the phytochemistry of Z. heitzii bark hexane extract has been investigated with the aim to identify the major components with adulticidal and larvicidal effects on An. gambiae. Methods Z. heitzii stem bark was extracted with hexane, and the extract was fractionated to isolate major components from the bark, identified by NMR spectroscopy. Isolated compounds were tested for toxicity towards adult female An. gambiae mosquitoes and for larvicidal effects towards An. gambiae. Results The alkaloid dihydronitidine, the sesquiterpenoid caryophyllene oxide, the amide pellitorine and the lignan sesamin were identified as the major constituents in Z. heitzii bark. Pellitorine was toxic to both adult insects (LD50 50 ng/mg insect) and larvae (LD50 13 μg/ml). None of the other compounds were toxic to adults, but caryophyllene oxide and sesamin exhibited moderate larvicidal effects (LD50 > 150 μg/ml). A mixture of the four compounds in the same ratio as in the hexane extract showed higher toxicity (LD50 34 ng/mg insect) towards adult insects than the pure compounds. Conclusion The toxicity of Z. heitzii bark hexane extract to An. gambiae is mostly due to pellitorine, although interactions between pellitorine and other, inactive constituents may enhance the activity of the extract

Inhibition of Seizure-Like Paroxysms and Toxicity Effects of Securidaca longepedunculata Extracts and Constituents in Zebrafish Danio rerio

Plants used in traditional medicine in the management of epilepsy could potentially yield novel drug compounds with antiepileptic properties. The medicinal plant Securidaca longepedunculata is widely used in traditional medicine in the African continent, and epilepsy is among several indications. Limited knowledge is available on its toxicity and medicinal effects, such as anticonvulsant activities. This study explores the potential in vivo inhibition of seizure-like paroxysms and toxicity effects of dichloromethane (DCM) and ethanol (EtOH) extracts, as well as isolated xanthones and benzoates of S. longepedunculata. Ten phenolic compounds were isolated from the DCM extract. All of the substances were identified by nuclear magnetic resonance spectroscopy. Assays for toxicity and inhibition of pentylenetetrazole (PTZ)-induced seizure-like paroxysms were performed in zebrafish larvae. Among the compounds assessed in the assay for maximum tolerated concentration (MTC), benzyl-2-hydroxy-6-methoxy-benzoate (MTC 12.5 μM), 4,8-dihydroxy-1,2,3,5,6-pentamethoxyxanthone (MTC 25 μM), and 1,7-dihydroxy-4-methoxyxanthone (MTC 6.25 μM) were the most toxic. The DCM extract, 1,7-dihydroxy-4-methoxyxanthone and 2-hydroxy-1,7-dimethoxyxanthone displayed the most significant inhibition of paroxysms by altering the locomotor behavior in GABAA receptor antagonist, PTZ, which induced seizures in larval zebrafish. The EtOH extract, benzyl benzoate, and benzyl-2-hydroxy-6-methoxy-benzoate unexpectedly increased locomotor activity in treated larval zebrafish and decreased locomotor activity in nontreated larval zebrafish, seemingly due to paradoxical excitation. The results reveal promising medicinal activities of this plant, contributing to our understanding of its use as an antiepileptic drug. It also shows us the presence of potentially new lead compounds for future drug development