Phytochemical and pharmacological investigations of traditional plant material used against malaria as a basis for developing new lead structures for Plasmodium falciparum

Titelblatt und Inhaltsverzeichnis Einleitung Ziel der Arbeit Experimenteller Teil Ergebnisse Diskussion Zusammenfassung Summary Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis AnhangAus traditionell gegen Malaria verwendeten Heilpflanzen aus Latein-Amerika und Ost-Afrika konnten durch phytochemische Untersuchungen Substanzen unterschiedlicher Stoffklassen isoliert werden. Aus dem Blattmaterial von Exostema mexicanum A.Gray, Rubiaceae, wurden erstmalig 4-Phenylcumaringlykoside und zwei neue acylierte Flavonoltetraglykoside isoliert. Aus der bisher noch nicht phytochemisch untersuchten Verbenaceae Stachytarpheta guatemalensis Moldenke konnten fünf Phenylethanoid-Glykoside gewonnen werden, von denen drei zum ersten Mal in der Gattung Stachytarpheta nachgewiesen werden konnten. Aus dem Blattmaterial der zu den Kürbisgewächsen zählenden Momordica foetida Schum. ließen sich erstmalig klassische Flavonoidglykoside isolieren. Im pharmakologischen Teil dieser Arbeit wurden Untersuchungen zu möglichen Wirkmechanismen von Extrakten und isolierten Naturstoffen durchgeführt, und zwar wurde die Beeinflussung des glutathionabhängigen Hämabbaus und eine mögliche Cystein-Protease-Hemmung überprüft. Es wurden die Rohextrakte von M. foetida und deren Reinsubstanzen sowie antiplasmodial aktive Chalkone aus Humulus lupulus L., Cannabaceae, auf heminbindende Eigenschaften untersucht. Dabei zeigte das Flavanonglykosid Eriodicytol-7-O-β-D-glucopyranosid eine mit dem Anti-Malaria-Wirkstoff Chloroquindiphosphat vergleichbare Aktivität. Unter den aus Humulus lupulus isolierten Inhaltsstoffen wiesen die Substanzen Xanthohumol, 2 ,3 -Dihydroxanthohumol und das 3 ,4 -Pyranoxanthohumol Hemmungen des glutathionabhängigen Hemin-Abbaus von über 60 % im Vergleich zum Chloroquindiphosphat mit über 82 % auf, was mit den vorab bestimmten antiplasmodialen Aktivitäten an einem chloroquin-sensitiven (PoW) und einem chloroquin-resistenten (Dd2) P. falciparum Stamm nur partiell übereinstimmte. Eine mögliche Cystein-Protease-Hemmung wurde an der pflanzlichen Cystein- Protease Papain analysiert, da die rekombinate Herstellung der parasitären Falcipaine nicht nur schwierig und aufwendig, sondern auch sehr kostspielig ist. An diesem Testmodell wurden ebenfalls Chalkone aus H. lupulus überprüft. Von den Hopfenchalkonen wurden 5 Substanzen zusätzlich an den beiden parasitären Cystein-Proteasen Rhodesain (aus Trypanosoma brucei rhodesiense) und Cruzain (aus Trypanosoma cruzi) am Sandler Center der Universität von Kalifornien in San Francisco, USA getestet. Hier zeigte das Desmethylxanthohumol eine viel versprechende Aktivität.Plant remedies from Latin-America and East-Africa traditionally used against malaria were phytochemically investigated leading to the isolation of natural compounds of a variety of classes. From the leaves of Exostema mexicanum A.Gray, a member of the Rubiaceae, 4-phenylcoumarin glycosides and two new acylated flavonol tetraglycosides were isolated for the first time. Five phenylethanoid glycosides could be identified from the whole-plant of the previously non examined Verbenaceae, Stachytarpheta guatemalensis Moldenke. Three of these phenylethanoid glycosides were detected for the first time in the genus Stachytarpheta. Out of the leaves of Momordica foetida Schum. (belonging to the Cucurbitaceae) classical flavonoid glycosides were afforded for the first time. Additionally, investigations concerning possible mode of actions of extracts and isolated substances were performed, e.g. the influence on the glutathione dependent heme degradation and a possible inhibition of cysteine proteases. Raw extracts and pure substances of M. foetida, as well as antiplasmodially active chalcones derivatives, isolated from Humulus lupulus L., Cannabaceae, were examined for hemin binding properties. The flavanone glycoside eriodicytol-7-O-β-D-glucopyranoside showed an activity similar to the well- known antimalarial drug chloroquine. Furthermore xanthohumol, 2 ,3 -dihydroxanthohumol and 3 ,4 -pyranoxanthohumol displayed more than 60 % inhibition of hemin degradation, compared with 82 % for chloroquine. Nevertheless, these results are not totally in agreement with the antiplasmodial activity of these compounds. Another test model was used, in which the process of hemoglobin hydrolysis by cysteine proteases inside the food vacuole was simulated. Instead of falcipains, which are originally found in Plasmodium parasites and whose recombinant production is difficult, elaborate and expensive, the herbal cysteine protease papain was chosen. Furthermore, the chalcone derivatives from H. lupulus were tested regarding their inhibiting effects on the parasitic cysteine proteases rhodesain (from Trypanosoma brucei rhodesiense) and Cruzain (from Trypanosoma cruzi) at the Sandler Center, UCSF, USA, revealing a promising activity of desmethylxanthohumol