Category Archives: Molecular Pharmacology

Marine microorganism metabolites in cancer, immunity, and inflammation

J Pharm Pharmacogn Res 8(5): 368-391, 2020.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres19.739_8.5.368

Review

Metabolites from marine microorganisms in cancer, immunity, and inflammation: A critical review

[Metabolitos procedentes de microorganismos marinos en cáncer, inmunidad e inflamación: Una revisión crítica]

Mario Riera-Romo, Liem Wilson-Savón, Ivones Hernandez-Balmaseda*

Department of Pharmacology, Institute of Marine Sciences, Havana 10600, Cuba.
Abstract

Context: Marine microorganisms represent a promising source of bioactive molecules for biomedical applications. Increasing scientific literature is describing novel metabolites isolated from marine microbes with attractive pharmacological properties, such as anti-inflammatory, immunomodulatory, and anticancer.

Aims: To reveal a background of the main marine microbial-derived products that have been isolated and characterized, including recent examples. The main mechanisms of action of these compounds in different models are also discussed.

Methods: This research was structured based on a four phases design. 1) the identification of research questions, 2) selection of relevant studies, 3) filtering of studies based on inclusion and exclusion criteria, and 4) collection and organization of the data. For the web search, were used PubMed, Web of Science, Science Direct and ProQuest. For the selection and classification of the papers was used PRISMA software.

Results: A wide variety of marine microbial metabolites with important pharmacological properties have been discovered and characterized so far. The main sources of these compounds are marine actinomycetes, bacilli, fungi from Aspergillus and Penicillium genus, microalgae, and some marine symbiotic bacteria and fungi. Most of these metabolites exhibit cytotoxic, pro-apoptotic, anticancer, anti-inflammatory, and immunomodulatory activities. Complex structural moieties, such as multiple aromatic rings and heteroatoms, seem to be related to these properties. The mechanisms of action of most of these molecules target apoptosis-related proteins, enzymes, transcription factors, DNA binding proteins and some cell surface receptors.

Conclusions: The marine environment offers an efficient and attractive way to obtain novel natural products. Marine microorganisms are a prolific source of new molecules and extracts with therapeutic potential in the treatment of chronic inflammatory diseases. They represent and ecofriendly and feasible option to obtain drug candidates with multiple mechanisms of action and important biomedical applications.

Keywords: bioactive compounds; biomedical applications; cancer; inflammation; immunity; marine microorganisms.

Resumen

Contexto: Los microorganismos marinos constituyen una fuente de moléculas bioactivas para aplicaciones biomédicas. En la literatura se han descrito metabolitos novedosos aislados de microbios marinos con propiedades farmacológicas atractivas como anti-inflamatoria, inmunomoduladora y anticancer.

Objetivos: Revelar estado del arte de los principales productos derivados de microbios marinos que han sido aislados y caracterizados, incluyendo ejemplos recientes. También se discuten los principales mecanismos de acción de estos compuestos en diferentes modelos.

Métodos: Esta investigación fue estructurada en un diseño de cuatro fases. 1) Identificación de las preguntas de investigación, 2) selección de los estudios relevantes, 3) filtrado de los estudios basado en los criterios de inclusión y exclusión, y 4) colección y organización de los datos. Para la búsqueda en la web se utilizaron PubMed, Web of Science, Science Direct and ProQuest. Para la selección y clasificación de los artículos se empleó el software PRISMA.

Resultados: Una amplia variedad de metabolitos derivados de microbios marinos con propiedades farmacológicas importantes han sido descubiertos y caracterizados hasta la fecha. Las principales fuentes de estos compuestos son los actinomicetos marinos, bacilos, hongos de los géneros Aspergillus y Penicillium, microalgas y algunas bacterias y hongos simbióticos. La mayoría de estos metabolitos exhiben actividad citotóxica, pro-apoptótica, anticancer, anti-inflamatoria e inmunomoduladora. Motivos estructurales complejos como múltiples anillos aromáticos y heteroátomos parecen estar relacionados con estas propiedades. Los mecanismos de acción de casi todas estas moléculas tienen como blanco proteínas relacionadas a la apoptosis, enzimas, factores de transcripción, proteínas de unión al ADN y algunos receptores de la superficie celular.

Conclusiones: El medioambiente marino ofrece una vía atractiva y eficiente de obtener novedosos productos naturales. Los microorganismos marinos son una fuente prolífica de nuevas moléculas y extractos con potencial terapéutico en el tratamiento de enfermedades inflamatorias crónicas. Ellos representan una opción ecológica y factible para obtener nuevos candidatos a fármacos con múltiples mecanismos de acción e importantes aplicaciones biomédicas.

Palabras Clave: aplicaciones biomédicas; cáncer; compuestos bioactivos; inflamación; inmunidad; microorganismos marinos.

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Citation Format: Riera-Romo M, Wilson-Savón L, Hernandez-Balmaseda I (2020) Metabolites from marine microorganisms in cancer, immunity, and inflammation: A critical review. J Pharm Pharmacogn Res 8(5): 368–391. DOI: https://doi.org/10.56499/jppres19.739_8.5.368

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Methanolic extract of green tea increases RUNX2 and Osterix

J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 290-298, 2020.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres19.787_8.4.290

Original Article

East Java green tea methanolic extract can enhance RUNX2 and Osterix expression during orthodontic tooth movement in vivo

[Extracto metanólico de té verde de Java Oriental puede mejorar la expresión de RUNX2 y Osterix durante el movimiento de diente de ortodoncia in vivo]

Putri I. Sitasari, Ida B. Narmada*, Thalca Hamid, Ari Triwardhani, Alexander Patera Nugraha, Dwi Rahmawati

Department of Orthodontics, Faculty of Dental Medicine, Airlangga University, Surabaya, Indonesia.
Abstract

Context: Alveolar bone remodeling is important to achieve an optimal Orthodontic Tooth Movement (OTM). Runt-related transcription factor 2 (RUNX2) and Osterix (OSX) expression are important for bone remodeling. Green tea (Camelia sinensis) can enhancing bone remodeling.

Aims: To investigate the effect of a methanolic extract of green tea (MEGT) on the OSX and RUNX2 expression during OTM in Wistar rats.

Methods: The experiment with post-test only and simple random sampling was conducted. The samples consisted of twenty-eight Wistar rats, which were then divided into 4 groups (n=7), negative control (CN) group, positive control (CP) group with OTM but without MEGT administration, group with OTM for 14 days and MEGT administration from day 7 to day 14 (T1), group with OTM with MEGT administration for 14 days (T2). Nickle-titanium coil spring with 10 g/mm2 force was placed between the incisors and the maxillary molars. MEGT was collected from East Java and identified its principal metabolite by HPLC analysis. RUNX2 and OSX expression were analyzed by utilizing Immunohistochemical analysis. Analysis of Variance (ANOVA) was performed and then continued with least significant difference (p<0.05).

Results: The highest RUNX2 and OSX expression were found in the tension side of group T2 with significant difference between groups (p<0.05). The principal metabolite of the extract was identified as epigallocatechin-3-gallate (EGCG).

Conclusions: Post administration of a MEGT could increase RUNX2 and OSX expression in alveolar bone of OTM Wistar rats. Part of this action could be attributed to the presence of EGCG in the extract.

Keywords: alveolar bone remodeling; epigallocatechin-3-gallate; orthodontic tooth movement; Osterix; RUNX2.

[SUPPLEMENTARY DATA]

Resumen

Contexto: La remodelación ósea alveolar es importante para lograr un movimiento óptimo de los dientes de ortodoncia (OTM). La expresión del factor de transcripción 2 relacionada con Runt (RUNX2) y Osterix (OSX) es importante para la remodelación ósea. El té verde (Camelia sinensis) puede mejorar la remodelación ósea.

Objetivos: Investigar el efecto de un extracto metanólico de té verde (MEGT) sobre la expresión de OSX y RUNX2 durante OTM en ratas Wistar.

Métodos: Se realizó el experimento con un muestreo aleatorio simple y una prueba a posteriori. Las muestras consistieron en veintiocho ratas Wistar que luego se dividieron en 4 grupos (n = 7), grupo de control negativo (CN), grupo de control positivo (CP) con OTM pero sin administración de MEGT, grupo con OTM durante 14 días y MEGT administración del día 7 al día 14 (T1), grupo con OTM con administración de MEGT durante 14 días (T2). Se colocó un resorte helicoidal de níquel-titanio con una fuerza de 10 g/mm2 entre los incisivos y los molares maxilares. El té verde fue colectado en Java Oriental e identificado su metabolito principal por análisis de HPLC. La expresión de RUNX2 y OSX se analizó utilizando análisis inmunohistoquímico. El análisis de varianza (ANOVA) se realizó y luego continuó con diferencia significativa (p<0,05).

Resultados: La mayor expresión de RUNX2 y OSX se encontró en el lado de tensión del grupo T2 con una diferencia significativa entre los grupos (p<0,05). El metabolito principal en el extracto fue identificado como 3-galato de epigalocatequina (EGCG).

Conclusiones: La administración posterior de MEGT podría aumentar la expresión de RUNX2 y OSX en OTM del hueso alveolar de ratas Wistar. Parte de esta acción podría ser atribuida a la presencia de EGCG en el extracto.

Palabras Clave: epigalocatequina-3-galato; movimiento de dientes de ortodoncia; Osterix; remodelación ósea alveolar; RUNX2.

[SUPPLEMENTARY DATA]

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Citation Format: Sitasari PI, Narmada IB, Hamid T, Triwardhani A, Nugraha AP, Rahmawati D (2020) East Java green tea methanolic extract can enhance RUNX2 and Osterix expression during orthodontic tooth movement in vivo. J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 290–298. DOI: https://doi.org/10.56499/jppres19.787_8.4.290

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Blood pressure reduction in telmisartan-treated patients

J Pharm Pharmacogn Res 6(6): 424-432, 2018.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres18.386_6.6.424

Original Article

Blood pressure reduction in telmisartan-treated angiotensinogen G-217A polymorphism hypertensive patients: A pilot study

[Reducción de la presión arterial en pacientes hipertensos con polimorfismo de angiotensinógeno G-217A tratados con telmisartán: un estudio piloto]

Mohammad S. Rohman1*, Risa Ramadhiani2, Widodo Widodo3, Valerinna Y.S. Putri1, Mifetika Lukitasari4, Jayarani F. Putri5, Didik H. Utomo3

1Departement of Cardiology and Vascular Medicine, Faculty of Medicine, Brawijaya University, Veteran Street, Malang, 65145, Indonesia.
 2Departement of Biomedical Science, Faculty of Medicine, Brawijaya University, Veteran Street, Malang, 65145, Indonesia.
3Departement of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Brawijaya University, Veteran Street, Malang, 65145, Indonesia.
4Departement of Nursing, Faculty of Medicine, Brawijaya University, Veteran Street, Malang, 65145, Indonesia.
5Departement of Biological Science, Faculty of Life and Enviromental Science, Tsukuba University, Higashi 1-1-1, Tsukuba, 305-8565, Japan.

*E-mail: ippoenk@ub.ac.id; ippoenk@yahoo.com

Abstract

Context: The angiotensinogen (AGT) G-217A polymorphism has been proved as one factor contributing the susceptibility of hypertension, meanwhile, the effect of this polymorphism to the variability antihypertensive response remains unknown.

Aims: To investigate whether the angiotensinogen (AGT) G-217A polymorphism affects the blood pressure response to telmisartan and valsartan in Indonesian hypertensive patients.

Methods: The blood pressure was measured by ambulatory blood pressure monitoring (ABPM) and plasma angiotensinogen (AGT) levels of telmisartan- and valsartan-treated AGT G-217A polymorphism hypertensive patients (n=46) were analyzed using ELISA at the baseline and 4 months after treatments. Molecular docking was used to predict the interaction between C/EBPα and AGT G-217A polymorphism.

Results: Daytime and 24 hours blood pressure in telmisartan-treated -217 AA/AG patients were significantly lower compared to GG genotype patients. The plasma AGT level in those who had AA/AG genotype and received telmisartan 80 mg was also slightly decreased compared to GG genotype, even these differences were failed to reach statistically significant. The docking results showed that the basic region of C/EBPα transcription factor recognized the partially homologous of its consensus sequences within -217A oligonucleotide, but not in -217G oligonucleotide.

Conclusions: The blood pressure reduction responses in telmisartan-treated angiotensinogen G-217A polymorphism hypertensive patients might correlate with PPARγ agonist effects of telmisartan via C/EBPα and AGT -217A interaction.

Keywords: AGT G-217A polymorphism; hypertension; telmisartan; valsartan.

Resumen

Contexto: El polimorfismo del angiotensinógeno (AGT) G-217A se ha demostrado como un factor que contribuye a la susceptibilidad de la hipertensión, mientras tanto, el efecto de este polimorfismo sobre la variabilidad de la respuesta antihipertensiva permanece desconocido.

Objetivos: Investigar si el polimorfismo angiotensinógeno (AGT) G-217A afecta la respuesta de la presión arterial a telmisartán y valsartán en pacientes hipertensos indonesios.

Métodos: Se realizó la monitorización ambulatoria de la presión arterial (MAPA) y se analizaron los niveles de angiotensinógeno plasmático (AGT) de pacientes hipertensos con polimorfismo AGT G-217A tratados con telmisartán y valsartán (n=46), mediante ELISA, al inicio y 4 meses después de los tratamientos. El acoplamiento molecular se usó para predecir la interacción entre el polimorfismo C/EBPα y AGT G-217A.

Resultados: La presión arterial durante el día y las 24 horas en pacientes -217 AA/AG tratados con telmisartán fueron significativamente menores en comparación con los pacientes con genotipo GG. El nivel de AGT en plasma en aquellos que tenían genotipo AA/AG y recibieron 80 mg de telmisartán también se redujo ligeramente en comparación con el genotipo GG, incluso estas diferencias no fueron estadísticamente significativas. Los resultados de acoplamiento mostraron que la región básica del factor de transcripción C/EBPα reconocía el homólogo parcialmente se su secuencia de consenso en el oligonucleótido -217A, pero no en el oligonucleótido -217G.

Conclusiones: Las respuestas de reducción de la presión arterial en pacientes hipertensos con polimorfismo de angiotensinógeno G-217A tratados con telmisartán podrían correlacionarse con los efectos del agonista de PPARγ de telmisartán via interacción C/EBPα y AGT-217A.

Palabras Clave: hipertensión; polimorfismo AGT G-217A; telmisartán; valsartán.

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Citation Format: Rohman MS, Ramadhiani R, Widodo W, Putri VYGS, Lukitasari M, Putri JF, Utomo DH (2018) Blood pressure reduction in telmisartan-treated angiotensinogen G-217A polymorphism hypertensive patients: A pilot study. J Pharm Pharmacogn Res 6(6): 424–432. DOI: https://doi.org/10.56499/jppres18.386_6.6.424

© 2018 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Docking studies on novel analogs of quinolones

J Pharm Pharmacogn Res 6(5): 386-391, 2018.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres18.368_6.5.386

Original Article

Docking studies on novel analogs of quinolones against DNA gyrase of Escherichia coli

[Estudios de acoplamiento molecular de nuevos análogos de quinolonas a la ADN girasa de Escherichia coli]

Cristian Davila1, Lorena Llach2, Guillermo Salgado-Moran3, Rodrigo Ramirez-Tagle4*

1Escuela de Química y Farmacia, Universidad Andrés Bello, Republica 237, Santiago, Chile.
2Facultad de Salud, Universidad Bernardo O´Higgins, General Gana 1780, Santiago, Chile. 
 3Facultad de Ciencias Exactas, Departamento de Química, Universidad Andrés Bello, Autopista Concepción – Talcahuano 7100, Concepción, Chile.
4Facultad de Ingeniería, Ciencia y Tecnología, Universidad Bernardo O´Higgins, General, Av. Viel 1497, Santiago, Chile.

*E-mail: rramirez@ubo.cl

Abstract

Context: Bacterial resistance to antibiotics is the inevitable consequence of the use of antimicrobial agents. Thus, quinolones are an important class of antibacterials; these agents generally consist of a 1-subtituted-1,4-dihydro-4-oxopyridine-3-carboxylic acid moiety combined with an aromatic or heteroaromatic ring fused at the 5- and 6-position.

Aims: To determine the binding of quinolones to DNA gyrase of Escherichia coli.

Methods: An analysis was performed using an in silico approach to determine, by docking calculations and energy descriptors, the conformer of 4‐oxo‐1,4‐dihydroquinoline skeleton that forms the most stable complex with DNA gyrase of E. coli.

Results: The complex shows that the pose of the quinolones coincides with the amino acid residues Asp87, Thr88, Arg91 and Met92, which is expected to be critical in the binding of quinolones to DNA gyrase of E. coli. A series of quinolones were computationally designed, and the interactions between the quinolones and the amino acid residues of the DNA gyrase were calculated.

Conclusions: Among the designed compounds, compounds 105 and 115 exhibit higher binding energy values and interact with amino acids Asp87, Thr88, Arg91 and Met92.

Keywords: Arguslab; DNA gyrase; docking; Escherichia coli; quinolones.

[Supplementary Data]

Resumen

Contexto: La resistencia bacteriana a los antibióticos es la consecuencia inevitable del uso de agentes antimicrobianos. Por lo tanto, las quinolonas son una clase importante de antibacterianos; estos agentes generalmente consisten en un resto ácido 1-sustituido-1,4-dihidro-4-oxopiridina-3-carboxílico combinado con un anillo aromático o heteroaromático fusionado en las posiciones 5 y 6.

Objetivos: Determinar la unión de quinolonas a ADN girasa de Escherichia coli.

Métodos: Se realizó un análisis utilizando un enfoque in silico para determinar, mediante cálculos de unión y descriptores de energía, el confórmero del esqueleto de 4-oxo-1,4-dihidroquinolina que forma el complejo más estable con la ADN girasa de E. coli.

Resultados: El complejo muestra que la postura de las quinolonas coincide con los residuos de aminoácidos Asp87, Thr88, Arg91 y Met92, que se espera que sean críticos en la unión de quinolonas a ADN girasa de E. coli. Se diseñó computacionalmente una serie de quinolonas, y se calcularon las interacciones entre las quinolonas y los residuos de aminoácidos de la ADN girasa.

Conclusiones: Entre los compuestos diseñados, los compuestos 105 y 115 exhiben valores de energía de unión más elevados e interactúan con los aminoácidos Asp87, Thr88, Arg91 y Met92.

Palabras Clave: acoplamiento molecular; ADN girasa; Arguslab; Escherichia coli; quinolonas.

[Supplementary Data]

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Supplementary Data:

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Citation Format: Davila C, Llach L, Salgado-Moran G, Ramirez-Tagle R (2018) Docking studies on novel analogs of quinolones against DNA gyrase of Escherichia coli. J Pharm Pharmacogn Res 5(6): 386–391. DOI: https://doi.org/10.56499/jppres18.368_6.5.386

© 2018 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Cytotoxicity of 1-O-undecylglycerol in melanoma

J Pharm Pharmacogn Res 4(2): 84-94, 2016.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres16.106_4.2.84

Original Article

Selective cytotoxic effect of 1-O-undecylglycerol in human melanoma cells

[Efecto citotóxico selectivo del 1-O-undecilglicerol en células de melanoma humano]

Marian Hernández-Colina1*, Alberto Martín Cermeño1, Alexis Díaz García2

1Instituto de Farmacia y Alimentos, Universidad de la Habana, Calle 222, No. 2317, entre 23 y 31, La Coronela, La Lisa, CP 13600, La Habana, Cuba.
2Laboratorios de Producciones Biofarmacéuticas y Químicas (LABIOFAM). Ave. Boyeros Km 16½, Rpto. Mulgoba, Boyeros, La Habana, Cuba.
Abstract

Context: 1-O-alkylglycerols are ether-linked glycerols derived from shark liver oil and found in small amounts in human milk. Previous studies showed antineoplastic activity for this family of compounds, structurally related to alkylphospholipids, but the activity of linear chain synthetic alkylglycerols in cancer cell lines is less documented. Melanoma is a high incidence cancer, highly resistant to potential treatments. Finding new anti-cancer compounds to improve melanoma prognosis is a relevant research issue.

Aims: To study the cytotoxic effect of 1-O-undecylglycerol in primary cultured normal fibroblasts and A375 human melanoma cell line.

Methods: Cells were treated with different concentrations of 1-O-undecylglycerol and viability assessed by MTT assay. Morphological changes were visualized by DAPI and acridine orange-ethidium bromide staining. Mitochondrial membrane potential was evaluated, and gene expression of P53 and BcL-2 was semi-quantified.

Results: 1-O-undecylglycerol decreased viability of A375 cells and exerted very low cytotoxicity on primary cultured normal fibroblasts. Necrosis appeared in A375 cells but not in fibroblasts, and no apoptotic changes were visualized in DAPI staining experiments. After 24 h fibroblasts and melanoma cells developed mitochondrial potential changes similar to valinomycin. The gene expression of P53 and BcL-2 decreased in treated cells.

Conclusions: 1-O-undecylglycerol exhibited selective cytotoxic activity in A375 melanoma cells when compared with primary cultured fibroblast. Its toxicity is mediated by necrosis that may be related with mitochondrial events and decrease in P53 and BcL-2 expression. The results suggest that UDG could be a useful strategy to combine with other chemotherapeutic agents in melanoma treatment.

Keywords: Alkylglycerols, cytotoxicity, melanoma, primary cultured fibroblasts.

Resumen

Contexto: Los 1-O-alquilgliceroles son éteres presentes en el aceite de hígado de tiburón y en la leche materna. Han mostrado actividad antineoplásica, pero está poco documentada para alquilgliceroles sintéticos de cadena lineal. La búsqueda de nuevos antitumorales para mejorar el pronóstico del melanoma resulta relevante, debido a su alta incidencia y resistencia.

Objetivos: Estudiar el efecto citotóxico del 1-O-undecilglicerol en cultivo primario de fibroblastos normales y la línea celular A375 de melanoma humano.

Métodos: En células tratadas con diferentes concentraciones de 1-O-undecilglicerol se monitoreó la viabilidad mediante ensayo con MTT. Los cambios morfológicos se visualizaron por tinción con DAPI y naranja acridina- bromuro de etidio. Se evaluó el potencial de membrana mitocondrial, y se semi-cuantificó la expresión de los genes P53 y BcL-2.

Resultados: El 1-O-undecilglicerol redujo la viabilidad de las células A375, y ejerció poca citotoxicidad en el cultivo primario de fibroblastos normales. Ocurrió necrosis en las células A375 pero no en los fibroblastos, y no se visualizaron cambios apoptóticos en la tinción con DAPI. Luego de 24 h ambas células desarrollaron cambios en el potencial de membrana mitocondrial similar a la valinomicina, y disminuyó la expresión de los genes p53 y BcL-2.

Conclusiones: El 1-O-undecilglicerol mostró actividad citotóxica selectiva en células A375 al compararlo con cultivo primario de fibroblastos humanos. Su toxicidad es mediada por necrosis, probablemente por eventos mitocondriales y disminución en la expresión de P53 y BcL-2. Ello sugiere que el 1-O-undecilglicerol pudiera ser útil en combinación con otros quimioterapéuticos en el tratamiento del melanoma.

Palabras Clave: Alquilgliceroles, citotoxicidad, cultivo primario de fibroblastos melanoma, necrosis.

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Citation Format: Marian Hernández-Colina, Alberto Martín Cermeño, Alexis Díaz García (2016) Selective cytotoxic effect of 1-O-undecylglycerol in human melanoma cells. J Pharm Pharmacogn Res 4(2): 84-94. DOI: https://doi.org/10.56499/jppres16.106_4.2.84

© 2016 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Memory enhancing effects of Mangifera indica in SCA-2 disease

J Pharm Pharmacogn Res 2(3): 63-72, 2014.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres14.030_2.3.63

Original Article

Mangifera indica L. extract (Vimang) improves the aversive memory in spinocerebellar ataxia type 2 transgenic mice

[El extracto de Mangifera indica L. (Vimang) mejora la memoria aversiva en ratones transgénicos portadores de ataxia espinocerebelosa tipo 2]

Natasha Maurmanna,b, Caroline B. de Fariasa,c,d, Gilberto Schwartsmannc,e, Rafael Roeslera,c,f, René Delgado-Hernándezg, Gilberto L. Pardo-Andreub*

aNational Science and Technology Institute (INCT) for Translational Medicine (TM), Brazil. bCentro de Estudio para las Investigaciones y Evaluaciones Biológicas, Instituto de Farmacia y Alimentos, Universidad de La Habana, Ave. 23, Nº 21425 e/214 y 222, La Coronela, La Lisa, CP 13600, La Habana, Cuba. cCancer Research Laboratory, University Hospital Research Center (CPE-HCPA), eDepartment of Internal Medicine, School of Medicine, fLaboratory of Neuropharmacology and Neural Tumor Biology, Department of Pharmacology, Institute for Basic Health Sciences, Federal University of Rio Grande do Sul; dChildren’s Cancer Institute (ICI-RS) and Pediatric Oncology Service, Porto Alegre, RS, Brazil.
gCentro de Investigación y Desarrollo de Medicamentos, Ave 26, Nº. 1605 Boyeros y Puentes Grandes, CP 10600, La Habana, Cuba.
*E-mail: gilbertopardo@infomed.sld.cu
Abstract

Context: The spinocerebellar ataxia type 2 (SCA-2) is a progressive neurodegenerative disorder without specific therapy identified, and it is related to the loss of function in the cerebellum, mitochondrial dysfunction, oxidative stress and neurotoxic processes. Scientific evidence indicates that Mangifera indica L. aqueous extract (MiE) and its major constituent (mangiferin) display antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective actions.

Aims: To investigate the MiE and mangiferin effects on behavioral outcomes of neurological function in SCA-2 transgenic mice.

Methods: The SCA-2 transgenic mice were daily and orally administered during 12 months with MiE (10, 50, and 100 mg/kg), mangiferin (10 mg/kg) or vehicle. It was evaluated locomotion (open-field), aversive memory (inhibitory avoidance) and declarative memory (object recognition). To explore possible cellular mechanisms underlying the in vivo effects was also evaluated their effects on nerve grow factor (NGF) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) levels in the human glioblastoma cell line U138-MG supernatant.

Results: MiE administration did not affect the object recognition memory, but mangiferin did. The natural extract improved selectively the aversive memory in SCA-2 mice, indicating that MiE can affect behavioral parameters regarding fear-related memory. MiE also induced a significant increase in supernatant levels of NGF and TNF-α in vitro in human U138-MG glioblastoma cells.

Conclusions: The results suggest that MiE enhances the aversive memory through a mechanism that might involve an increase in neurotrophin and cytokine levels. These findings constitute the basis for the use of the natural extract in the prevention/treatment of memory deficits in SCA-2.

Keywords: Mangifera indica; memory; nerve growth factor; spinocerebellar ataxia type 2; tumor necrosis factor; Vimang.

Resumen

Contexto: La ataxia espinocerebelosa tipo 2 (SCA-2) es una enfermedad neurodegenerativa progresiva, sin una terapia específica. Se asocia con pérdida de la función del cerebelo, disfunción mitocondrial, estrés oxidativo y neurotoxicidad. Evidencias científicas indican que el extracto acuoso de Mangifera indica L. (MiE) y su componente mayoritario (mangiferina) poseen propiedades antioxidantes, anti-inflamatorias y neuroprotectoras.
Objetivos: Investigar los efectos de MiE y mangiferina sobre parámetros conductuales de la función neurológica en ratones transgénicos portadores de la SCA-2.
Métodos: Los animales se trataron diariamente y por vía oral, durante 12 meses con MiE (10, 50, y 100 mg/kg), mangiferina (10 mg/kg) o vehículo. Se evaluaron la locomoción, la memoria aversiva y la memoria declarativa. También se evaluaron sus efectos sobre los niveles del factor de crecimiento neuronal (NGF) y el factor de necrosis tumoral- α (TNF- α) en un cultivo de células neuronales.
Resultados: El extracto no afectó la memoria de reconocimiento de objetos, pero la mangiferina sí la modificó. También mejoró selectivamente la memoria aversiva de los ratones SCA-2, indicando que puede afectar la memoria asociada al temor en esta patología. Además, el MiE indujo significativamente los niveles de NGF y TNF- α in vitro, en los sobrenadantes del glioblastoma humano U138-MG.
Conclusiones: Los resultados sugieren que el MiE mejora la memoria aversiva por medio de mecanismos que pueden involucrar un incremento en los niveles de neurotrofinas y citocinas y constituyen las bases para el uso del extracto natural en la prevención/tratamiento del déficit de memoria en la SCA-2.

Palabras Clave: Ataxia espinocerebelosa tipo 2; factor de crecimiento neuronal; factor de necrosis tumoral; Mangifera indica; memoria; Vimang.

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Citation Format: Natasha Maurmann, Caroline B. de Farias, Gilberto Schwartsmann, Rafael Roesler, René Delgado-Hernández, Gilberto L. Pardo-Andreu (2014) Mangifera indica L. extract (Vimang) improves the aversive memory in spinocerebellar ataxia type 2 transgenic mice. J Pharm Pharmacogn Res 2(3): 63-72. DOI: https://doi.org/10.56499/jppres14.030_2.3.63
This article has been cited by:
Eduardo Jesús Rodríguez-Delgado, Héctor García-Pérez, Leónides Castellanos-González, Maricela Capote-del Sol (2015) Estabilidad y adaptabilidad de tres cultivares de mango (Mangifera indica L.) en la unidad especial de frutales de Cienfuegos.  CitriFrut 32(2): 11-20, 2015. Website
Md. Reyad-Ul-Ferdous, Shahnur Parvez, Subash Pandaya, Kawsar Mahamud, Manson Pandey, Sharmi Sultana Ayshi, Dan Babu Barman, Nusrat Jahan (2015) Traditionally medicinal plants uses in the village of Bangladesh. World Journal of Pharmaceutical Research 4(1): 397-404. Website

© 2014 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)