Il genere Passiflora comprende diverse centinaia di specie originarie delle regioni tropicali e sub-tropicali dell’America ed è da lungo tempo conosciuto in medicina tradizionale per le sue proprietà terapeutiche. Questa caratteristica, assieme alle osservazioni dell’interazione della pianta con l’ambiente ed alle informazioni chemotassonomiche a disposizione, ne fanno un buon candidato per la ricerca di molecole naturali con potenziale attività farmacologica. Nonostante questo, il genere Passiflora è ancora poco studiato e fino ad oggi non sono stati pubblicati dati sull’attività biologica nei confronti di linee tumorali umane. La prima parte del lavoro di tesi è stata dedicata all’individuazione di specie con potenziale attività antitumorale ed ha compreso lo studio di alcuni meccanismi molecolari che stanno alla base di tale attività. Dallo screening iniziale condotto sulla linea tumorale MDA-MB-231, P. palmeri e P. foetida sono risultate le specie con la più alta attività citotossica. Inoltre, l’estratto metanolico da foglia di P. palmeri si è dimostrato in grado indurre la morte selettiva delle cellule tumorali testate rispetto ai fibroblasti primari umani, con un meccanismo che si è rivelato in parte di tipo apoptotico. Nella seconda parte del lavoro è stata condotta l’analisi dei metaboliti secondari degli estratti attivi, con lo scopo di fornirne una caratterizzazione e di identificare i composti responsabili dell’attività citotossica. A tal fine è stato affiancato al classico approccio ‘bioguidato’, un approccio di tipo ‘metabolomico’, che ha compreso un’analisi più ampia e dettagliata dei metaboliti presenti all’interno degli estratti. Ai dati ottenuti mediante le analisi LC-ESI-MS degli estratti attivi e non attivi è stata applicata l’analisi delle componenti principali (PCA), in base alla quale sono state individuate le molecole che contribuivano maggiormente alla separazione tra i due tipi di estratto. Le analisi hanno rivelato la presenza negli estratti attivi di numerosi derivati di apigenina e luteolina. Mediante confronto con degli standard commerciali è stato possibile confermare la presenza di luteolina, vitexina, luteolina 7-O-glucoside e apigenina 7-O-glucoside. I due approcci applicati (‘bioguidato’ e ‘metabolomico’) hanno dato in parte risultati sovrapponibili, ma in nessun caso è stato possibile trovare all’interno dell’estratto delle componenti che potessero spiegare in modo esaustivo la sua attività. E’ stato comunque possibile individuare alcune molecole (apigenina, luteolina e crisoeriolo) in grado di partecipare all’azione citotossica, le quali, in linea con i risultati ottenuti per l’estratto totale, hanno dimostrato di possedere una specificità di azione nei confronti delle cellule tumorali. Dal momento che uno degli obiettivi della moderna terapia contro il cancro è l’aumento di selettività dei farmaci nei confronti delle cellule tumorali, è possibile concludere che l’estratto metanolico da foglia di P. palmeri rappresenta una possibile fonte di composti per lo sviluppo di farmaci specifici contro questo tipo di cellula.

The genus Passiflora, comprising several hundred species that are indigenous to the tropical and semi-tropical areas of America, is well known in traditional medicine for its therapeutics properties. This feature, together with the observations of the interaction of the plants with their environment and the available chemotaxonomic information, makes the genus Passiflora a potential source of natural molecules of pharmacological relevance. However, only a few species of this genus have been widely studied from a phytochemical point of view and the biological activity on human tumor cell lines has not been investigated yet. In the first part of this work we searched for species with potential antitumor activity, focusing on molecular mechanisms involved. Preliminary screening on MDA-MB-231 cell line showed that P. palmeri and P. foetida have the strongest cytotoxic activity. Moreover, methanolic extract from leaves of P. palmeri kills tumoral cells in a selective manner, with a weak effect on normal fibroblasts; the apoptotic pathway is involved in the observed cell death. In order to give a phytochemical characterization and to identify the compounds responsible for the cytotoxic activity, in the second part of this work we analyzed the composition of secondary metabolites from active extracts. For this purpose, we combined a classical ‘bioguided’ approach with a ‘metabolomic’ approach that included a wider analysis of metabolites from the methanolic extracts. By applying principal component analysis (PCA) to LC-ESI-MS data from active and non active extracts, we identified the molecules that significantly contribute to the separation of the two types of extracts. The analysis of the active extracts revealed the presence of several apigenin and luteolin derivatives. By comparison with available commercial standards we confirmed the presence of luteolin, vitexin, luteolin 7-O-glucoside and apigenin 7-O-glucoside. The two different approaches (‘bioguided’ and ‘metabolomic’) employed have produced comparable results, even if it was not possible to find in the extracts any components that could exhaustively explain its cytotoxic activity. However we identified some molecules (i.e. apigenin, luteolin and chrysoeriol) that can contribute to this activity by acting specifically against tumoral cells, in line with previous observation on total extract. Since one of the goals of modern cancer therapy is to increase the selectivity of antitumor drugs, we can conclude that methanolic extract from leaves of P. palmeri is a possible source of compounds for the development of selective anticancer drugs.

Attività biologica di metaboliti secondari da Passiflora palmeri su linee tumorali umane

SEGA, Michela
2009-01-01

Abstract

Il genere Passiflora comprende diverse centinaia di specie originarie delle regioni tropicali e sub-tropicali dell’America ed è da lungo tempo conosciuto in medicina tradizionale per le sue proprietà terapeutiche. Questa caratteristica, assieme alle osservazioni dell’interazione della pianta con l’ambiente ed alle informazioni chemotassonomiche a disposizione, ne fanno un buon candidato per la ricerca di molecole naturali con potenziale attività farmacologica. Nonostante questo, il genere Passiflora è ancora poco studiato e fino ad oggi non sono stati pubblicati dati sull’attività biologica nei confronti di linee tumorali umane. La prima parte del lavoro di tesi è stata dedicata all’individuazione di specie con potenziale attività antitumorale ed ha compreso lo studio di alcuni meccanismi molecolari che stanno alla base di tale attività. Dallo screening iniziale condotto sulla linea tumorale MDA-MB-231, P. palmeri e P. foetida sono risultate le specie con la più alta attività citotossica. Inoltre, l’estratto metanolico da foglia di P. palmeri si è dimostrato in grado indurre la morte selettiva delle cellule tumorali testate rispetto ai fibroblasti primari umani, con un meccanismo che si è rivelato in parte di tipo apoptotico. Nella seconda parte del lavoro è stata condotta l’analisi dei metaboliti secondari degli estratti attivi, con lo scopo di fornirne una caratterizzazione e di identificare i composti responsabili dell’attività citotossica. A tal fine è stato affiancato al classico approccio ‘bioguidato’, un approccio di tipo ‘metabolomico’, che ha compreso un’analisi più ampia e dettagliata dei metaboliti presenti all’interno degli estratti. Ai dati ottenuti mediante le analisi LC-ESI-MS degli estratti attivi e non attivi è stata applicata l’analisi delle componenti principali (PCA), in base alla quale sono state individuate le molecole che contribuivano maggiormente alla separazione tra i due tipi di estratto. Le analisi hanno rivelato la presenza negli estratti attivi di numerosi derivati di apigenina e luteolina. Mediante confronto con degli standard commerciali è stato possibile confermare la presenza di luteolina, vitexina, luteolina 7-O-glucoside e apigenina 7-O-glucoside. I due approcci applicati (‘bioguidato’ e ‘metabolomico’) hanno dato in parte risultati sovrapponibili, ma in nessun caso è stato possibile trovare all’interno dell’estratto delle componenti che potessero spiegare in modo esaustivo la sua attività. E’ stato comunque possibile individuare alcune molecole (apigenina, luteolina e crisoeriolo) in grado di partecipare all’azione citotossica, le quali, in linea con i risultati ottenuti per l’estratto totale, hanno dimostrato di possedere una specificità di azione nei confronti delle cellule tumorali. Dal momento che uno degli obiettivi della moderna terapia contro il cancro è l’aumento di selettività dei farmaci nei confronti delle cellule tumorali, è possibile concludere che l’estratto metanolico da foglia di P. palmeri rappresenta una possibile fonte di composti per lo sviluppo di farmaci specifici contro questo tipo di cellula.
metaboliti secondari; passiflora palmeri; linee tumorali umane
The genus Passiflora, comprising several hundred species that are indigenous to the tropical and semi-tropical areas of America, is well known in traditional medicine for its therapeutics properties. This feature, together with the observations of the interaction of the plants with their environment and the available chemotaxonomic information, makes the genus Passiflora a potential source of natural molecules of pharmacological relevance. However, only a few species of this genus have been widely studied from a phytochemical point of view and the biological activity on human tumor cell lines has not been investigated yet. In the first part of this work we searched for species with potential antitumor activity, focusing on molecular mechanisms involved. Preliminary screening on MDA-MB-231 cell line showed that P. palmeri and P. foetida have the strongest cytotoxic activity. Moreover, methanolic extract from leaves of P. palmeri kills tumoral cells in a selective manner, with a weak effect on normal fibroblasts; the apoptotic pathway is involved in the observed cell death. In order to give a phytochemical characterization and to identify the compounds responsible for the cytotoxic activity, in the second part of this work we analyzed the composition of secondary metabolites from active extracts. For this purpose, we combined a classical ‘bioguided’ approach with a ‘metabolomic’ approach that included a wider analysis of metabolites from the methanolic extracts. By applying principal component analysis (PCA) to LC-ESI-MS data from active and non active extracts, we identified the molecules that significantly contribute to the separation of the two types of extracts. The analysis of the active extracts revealed the presence of several apigenin and luteolin derivatives. By comparison with available commercial standards we confirmed the presence of luteolin, vitexin, luteolin 7-O-glucoside and apigenin 7-O-glucoside. The two different approaches (‘bioguided’ and ‘metabolomic’) employed have produced comparable results, even if it was not possible to find in the extracts any components that could exhaustively explain its cytotoxic activity. However we identified some molecules (i.e. apigenin, luteolin and chrysoeriol) that can contribute to this activity by acting specifically against tumoral cells, in line with previous observation on total extract. Since one of the goals of modern cancer therapy is to increase the selectivity of antitumor drugs, we can conclude that methanolic extract from leaves of P. palmeri is a possible source of compounds for the development of selective anticancer drugs.
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