Inhibiční aktivita rostlinných extraktů vůči acetylcholinesteráze a butylcholinesteráze a jejich možné využití při léčbě Alzheimerovy choroby

Bc. Pavla Rezková

Master's thesis

Acetylcholine- and butyrylcholine-inhibitory activites of plant extracts and their possible use in the treatment of Alzheimer's disease

Abstract:

Celosvětový počet pacientů s neurodegenerativními poruchami stále stoupá a Alzheimerova choroba, jako jejich zástupce, každým rokem postihuje větší množství osob. Přesný původ onemocnění není stále úplně jasný, avšak výčet rizikových faktorů je poměrně dlouhý od věku a genetických předpokladů až po nedostatek spánku, chronický stres či oxidační stres neboli nadměrné množství reaktivních forem kyslíku. Pro symptomatickou léčbu Alzheimerovy choroby se běžně využívají inhibitory acetylcholinesterázy. Hydrolýzu acetylcholinu ovšem vyvolává také butyrylcholinesteráza, tudíž je vhodné testovat i blokátory tohoto enzymu. Běžná léčiva však často vyvolávají řadu silných vedlejších účinků a mohou být až naprosto nedostačující v důsledku vyššího věku pacientů. V kontextu těchto faktů se v poslední době identifikace a charakterizace přírodních neuroprotektiv těší velkému zájmu. Výzkum biologické aktivity léčivých rostlin je tedy důležitým prostředkem pro vývoj nových terapeutických cest. V této studii bylo systematicky testováno 9 rostlinných druhů tradičně využívaných pro léčebné účely původem z oblasti Šumavy. Konkrétně se jednalo o in vitro inhibiční potenciál AChE a BuChE a antioxidančí potenciál s využitím testů DPPH (2,2-difenyl-1-pikrylhydrazyl) a ORAC (kapacita absorpce kyslíkových radikálů). Z vybraných léčivých bylin nebyla prokázána inhibiční aktivita ani jedné cholinesterázy. Nicméně u čtyř rostlin byl zaznamenán značný antioxidační účinek u obou zmiňovaných testů. Jednalo se o Kinopád obecný (Clinopodium vulgare L., DPPH 205,25; ORAC 745,25 µg TE/mg extraktu), Devětsil lékařský (Petasites hybridus L., DPPH 178,42; ORAC 718,64 µg TE/mg ex.), Světlík lékařský (Euphrasia officinalis L., DPPH 248,45; ORAC 708,12 µg TE/mg ex.) a Vrbovku úzkolistou (Epilobium angustifolium L., DPPH 459,14; ORAC 657,68 µg TE/mg ex.). Na základě těchto výsledků by bylo možné využít jejich antioxidační potenciál ve formě doplňků stravy či bylinných preparátů. Bylo by však zapotřebí dalších výzkumů pro ověření jejich bezpečnosti a aktivity in vivo.

Abstract:

Worldwide, the number of patients with neurodegenerative disorders continues to rise, and Alzheimer's disease, as their presenter, affects more people every year. The exact origins of the disease are still not entirely clear, but the list of risk factors is quite long, ranging from age and genetic predispositions to lack of sleep, chronic stress and oxidative stress, or excessive amounts of reactive oxygen species. Acetylcholinesterase inhibitors are commonly used for the symptomatic treatment of Alzheimer's disease. However, hydrolysis of acetylcholine is also induced by butyrylcholinesterase, so blockers of this enzyme may also be worth testing. However, common drugs often cause a number of strong side effects and may be totally unsufficient due to the elderly age of the patients. In the context of these facts, the identification and characterization of natural neuroprotective agents has recently attracted a great deal of interest. Research on the biological activity of medicinal plants is therefore an important way to develop new therapeutic pathways. In the present study, 9 plant species traditionally used for medicinal purposes and native to the Šumava region were systematically tested. Specifically, in vitro AChE and BuChE inhibitory potential and antioxidant potential using DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) and ORAC (oxygen radical absorbance capacity) assays were investigated. Among the selected medicinal herbs, none of the cholinesterase inhibitory activity was found. However, four plants showed significant antioxidant effect in both assays mentioned above. These were Kinopodium vulgare L. (DPPH 205,25; ORAC 745,25 µg TE/mg extract), Petasites hybridus L. (DPPH 178,42; ORAC 718,64 µg TE/mg extract), Euphrasia officinalis L. (DPPH 248,45; ORAC 708,12 µg TE/mg extract) and Epilobium angustifolium L. (DPPH 459,14; ORAC 657,68 µg TE/mg extract). Based on these results, their antioxidant potential could be exploited in the form of dietary supplements or herbal preparations. However, further research would be necessary to verify their safety and in vivo activity.

Keywords

inhibice cholinesteráz, antioxidační aktivita, Alzheimerova choroba, doplňky stravy, léčivé rostliny, přírodní látky, oxidační stres

Keywords

cholinesterase inhibition, antioxidant activity, Alzheimer's disease, dietary supplements, medicinal plants, natural compounds, oxidative stress

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 17. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Jan Tauchen, Ph.D.
• Reader: Johana Rondevaldová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products