Dokument: Naturstoffe aus chinesischen Mangrovenpflanzen - Untersuchung der insektiziden, tumorhemmenden und vor UV-Licht schützenden Aktivitäten

Titel:	Naturstoffe aus chinesischen Mangrovenpflanzen - Untersuchung der insektiziden, tumorhemmenden und vor UV-Licht schützenden Aktivitäten
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=11292
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090518-091447-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Bayer, Mirko [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,27 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.05.2009 / geändert 14.05.2009
Beitragende:	Prof. Dr. Proksch Peter [Betreuer/Doktorvater] PD Dr. Schmahl, Günter [Gutachter]
Stichwörter:	Mangroven, Naturstoffe, Bioaktivität, Tumorhemmung, UV-Licht, Insektizid
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Viele Inhaltsstoffe von Mangrovenpflanzen wurden bislang hauptsächlich hinsichtlich ihrer chemischen Struktur untersucht, deren Bioaktivitäten aber nur rudimentär zur Kenntnis genommen. Das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, Naturstoffe aus Mangrovenpflanzen auf ihre verschiedenen Bioaktivitäten hin zu prüfen. Um insektizide Substanzen zu identifizieren wurden von 15 Mangrovenarten Proben von Blättern und Zweigen gesammelt, Rohextrakte hergestellt und diese auf ihre insektizide Wirkung hin untersucht. Für diese ausgedehnten Untersuchungen wurde das Schadinsekt Spodoptera littoralis (Boisduvall, Lepidoptera: Noctiudae) verwendet. Für die aus Sonneratia alba isolierten Ellagsäure konnte nachgewiesen werden, dass sie im Konzentrationsbereich von 100 ppm (0,01%) einen starken fraßhemmenden Effekt auf Spodoptera littoralis besitzt. Bei einer Konzentration von 300 ppm (0,03%) sank die Überlebensrate um 50% und bei einer Konzentration von 100 ppm (0,01%) sank das durchschnittliche Gewicht der Insekten um 50%. Verschiedene methylierte Derivate der Ellagsäure wurden ebenfalls aus den Zweigen von Sonneratia alba isoliert, deren Bioaktivitäten auf Spodoptera littoralis jedoch im Vergleich zu Ellagsäure schwächer waren. Ellagsäure wurde in der Literatur als ATP kompetitiver Inhibitor für eine Proteinkinase aus Mais beschrieben. Dieser Befund wurde zum Anlass genommen, Ellagsäure und die verschiedenen methylierten Derivate hinsichtlich ihrer inhibitorischen Wirkungen auf 24 verschiedene tumorrelevante humane Proteinkinasen zu untersuchen. Anhand der verschiedenen Ellagsäurederivate und einigen kommerziell erworbenen Analoga konnten Struktur-Wirkungs-Beziehungen ermittelt werden. Ellagsäure stellte sich als Breitbandinhibitor auf alle untersuchten Proteinkinasen heraus. Der kleinste gemessene IC50 Wert lag bei 250 nM. Aus den Blättern von Rhizophora apiculata wurden zwei seltene coumaroylierte Triterpene isoliert. Die Substanzen E- und Z-Coumaroyl-Lupeol zeigten leichte Bioaktivität auf Spodoptera littoralis hinsichtlich einer Gewichtsreduktion, mittelstarke hemmende Wirkung auf wenige verschiedene tumorrelevante humane Proteinkinasen, aber eine starke Hemmung auf die UVA1 induzierte Transkriptionsinduktion des zellmembrangebundenen und für immunologische Reaktionen wichtigen Rezeptorproteins ICAM-1. Für diesen ICAM-1 Biotest wurden weitere Lupeolderivate semisynthetisch hergestellt. Hierzu zählen Acetyl-Lupeol, Benzoyl-Lupeol und Zinnamoyl-Lupeol. Aus Lumnitzera littorea konnte ß-Sitosterol als bioaktiver Sekundärstoff isoliert werden. ß-Sitosterol zeigte auf Spodoptera littoralis eine dramatische entwicklungsmodifizierende Aktivität im Konzentrationsbereich von 300 ppm (0,03%). Die behandelten Insekten entwickelten sich im Vergleich zur Kontrollgruppe statistisch signifikant langsamer und die Gewichte wurden signifikant reduziert. Die Eiablage der adulten Falter, die während ihres Larvenstadiums mit 300 ppm ß-Sitosterol gefüttert wurden, war um etwa 55% reduziert. Die abgelegten Eier waren zudem zu 99,7% steril. ß-Sitosterol floss auch in den ICAM-1 Biotest ein. Neben ß-Sitosterol wurde auch Cholesterol getestet. Von ß-Sitosterol, sowie von Cholesterol wurden semisynthetisch Benzoesäure- und Zimtsäureester hergestellt. Auffallend hierbei war, dass die Zytotoxizität bei einer Konzentration von 30 µM von ß-Sitosterol, Benzoyl-ß-Sitosterol und Zinnamoyl-ß-Sitosterol auf Keratinozyten identisch war. Ebenso wurde eine Zytotoxizität von Cholesterol bei einer Konzentration von 30 µM festgestellt. Diese wurde jedoch im Vergleich zu ß-Sitosterol durch die Veresterung mit Benzoesäure und Zimtsäure aufgehoben. . Zum Vergleich der hier vorgestellten bioaktiven Substanzen auf die Insektenart Spodoptera littoralis wurden botanische Insektizide isoliert, deren Bioaktivitäten bereits hinreichend in der Literatur beschrieben sind. Most compounds from mangrove plants have so far been primarily investigated in order to elucidate their chemical structures, whereas their bioactivities were analyzed only rudimentarily. The primary aim of this thesis was focused on the different bioactivities of mangrove plant derived natural products. In order to look for insecticidal substances, leaf and wood samples of 15 mangrove species were collected, extracted with methanol and tested for their insecticidal activities. For this examination, a culture of the polyphagous pest insect Spodoptera littoralis (Boisduvall, Lepidoptera: Noctiudae) was used. The extracts of the mangrove plants Sonneratia alba (Sonneratiaceae), Lumnitzera littorea (Combretaceae) and Rhizophora apiculata (Rhizophoraceae) were identified as the most active ones. Out of these crude extracts, several natural products could be isolated, which showed different bioactivities against Spodoptera littoralis. Ellagic acid, which could be isolated from the wood of Sonneratia alba showed a strong deterrent effect on Spodoptera littoralis at a concentration of about 100 ppm (0.01%). At a concentration of about 300 ppm (0.03%) the survival rate was reduced by 50% and at a concentration of about 100 ppm (0.01%) the average weight of the insects was reduced by 50%. Different methylated derivatives of ellagic acid were isolated from Sonneratia alba, too. In comparison to ellagic acid, the bioactivities of the methylated derivatives were reduced. In the literature, ellagic acid was described as an ATP competitive inhibitor for protein kinases. Due to this information, ellagic acid and the different methylated derivatives were examined on their ability to inhibit 24 different human tumour related protein kinases. Based on the different derivatives of ellagic acid and some commercial available related compounds, a structure-activity relationship could be determined. Ellagic acid appeared to be a broad band inhibitor on all protein kinases. The lowest IC50 value was observecd at a concentration of 250 nM. From the leaves of Rhizophora apiculata two rare coumaryolated triterpenes were isolated. The compounds E- and Z-coumaroyl-lupeol showed weak bioactivities against Spodoptera littoralis in respect to the weight reduction and medium strong inhibitory potentials on human protein kinases. E- and Z-coumaroyl-lupeol showed strong inhibitory bioactivities on the UVA1 induced transcription induction of the cell membrane bound protein ICAM-1, which is involved in several important immunological reactions. For this ICAM-1 bioassay further lupeol derivatives, like acetyl-lupeol, benzoyl-lupeol or cinnamoyl-lupeol were obtained by partial synthesis. In leaves of Lumnitzera littorea ß-sitosterol could be identified as the bioactive natural product against Spodoptera littoralis. At a concentration of 300 ppm (0.03%), ß-sitosterol induced a dramatic developmental alteration. Development of treated insects was significantly slower and the weight was significantly reduced. The oviposition of the adult insects that were treated during their larval stage with ß-sitosterol was reduced to 45% compared to controls. The fertility of the eggs was reduced to 0.3 %. ß-Sitosterol was also used for the UVA1 induced ICAM-1 assay. Commercial ß-sitosterol and cholesterol were used for the synthesis of benzoic and cinnamonic acid esters. The cytotoxicity of 30 µM ß-sitosterol, 30 µM benzoyl-ß-sitosterol and 30 µM cinnamoyl-ß-cholesterol against keratinocytes was similar. About the same toxicity was registered following application of 30 µM cholesterol. In comparison to ß-sitosterol, the cytotoxicity of cholesterol was eliminated by an esterification with benzoic or cinnamonic acid. In order to compare the insecticidal activities of the mangrove plant derived natural products, known insecticidal natural products were isolated and tested under the same conditions.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	18.05.2009
Dateien geändert am:	14.05.2009
Promotionsantrag am:	16.03.2009
Datum der Promotion:	11.05.2009