Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Microbial transformations of matrine and oxymatrine and in vitro biological evaulation of metabolites

Yıl 2020, Cilt: 13 Sayı: 1, 24 - 34, 30.04.2020
https://doi.org/10.26559/mersinsbd.546896

Öz

Aim: It is aimed to examine the comparative biological activities of metabolites of matrine and oxymatrine compounds which were obtained by microbial transformation. Methods: After the cultivation of 30 different microorganisms in liquid medium, the transformation of substrates to new media was observed by adding them separately. The metabolites were initially identified by thin layer chromatography. Antimicrobial activity was investigated by microdilution method against microorganisms of Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145, Escherichia coli NRLL B-3008, Staphylococcus aureus ATCC 6538, Helicobacter pylori ATCC 43504, Streptococcus epidermidis ATCC 14990, andCandida albicans ATCC 90028. The acetylcholinesterase enzyme inhibition was investigated by Ellman's method. 5-lipoxygenase enzyme inhibition experiments were determined by Baylac’s colorimetric method. Results: The biotransformation of the matrine with Mucor ramannianus and Enterococcus faecalis resulted in two metabolites (M1 and M2). Matrine was obtained as a metabolite by the biotransformation of oxymatrine with 5 different microorganisms. Conclusion: Matrine, oxymatrine, M1 and M2 metabolites were not effective for antimicrobial activity. Matrine (10.47%), oxymatrine (21.11%), M1 (24.23%) and M2 (26.42%) metabolites showed moderate activity compared to standard NDGA (96.35%) for 5-lipoxygenase enzyme inhibition. When acetylcholinesterase/ butyrylcholinesterase enzyme inhibitions are evaluated in terms of matrine (34,16%/ 20,49%), oxymatrine (23.68%/ 22.76%), M1 (27.72%/ 22.05%) and M2 (30.63%/23.98%) however, a slight increase in activity was observed in metabolites.

Kaynakça

  • 1. Dutta NN, Hammar F, Haralampidis D, Karanth NG. History and Trends in Bioprocessing and Biotechnology, Springer, Berlin Heidelberg, 2001:5-25.
  • 2. Zhou Y, Wu Y, Deng L, Chen L. The alkaloids matrine of the root of Sophora flavescens prevents arrhythmogenic effect of ouabain. Phytomedicine 2014;21(7):931-935.
  • 3. Kinghorn AD, Balandrin MF, Pelletier SW. Alkaloids. Chemical and Biological Perspectives 1984; 2:105.
  • 4. Ma LD, Wen SH, Zhan Y, He YJ, Liu XS, Jiang JK. Anticancer effects of the Chinese medicine matrin on murine hepatocellular carcinoma cells. Planta Medica 2008;74:245-251.
  • 5. Zhang G, Jiang L, Zhang L. Anti-tumor effect of matrine combined with cisplatin on rat models of chervical cancer. Assian Pac J Trop Med 2015; 8:1055-1059.
  • 6. Ding T. The preparing and clinical applications of complex matrin Liniment. ACTA Chinese Medicine and Pharmacology 2002;30(2):4748.
  • 7. Chen JX, Shen HH, Niu M, Guo YM, Liu XQ, Han YZ, Zhang Y, Zhao Y,Bau B, Zhou W, Xiao XH. Anti-hepatitis B virus effect of matrine-type alkaloid and involvement of p38 mitogen-activated protein kinase and tumor necrosis factor receptor-associated factor 6. Virus Res 2016;215: 104-113.
  • 8. Zhang YB, Luo D, Yang L, Cheng W, He LJ, Kuang GK, Wang GC. Matrine-Type Alkaloids from the Roots of Sophora flavescens and Their Antiviral Activities against the Hepatitis B Virus. J Nat Prod 2018;81(10):2259-2265.
  • 9. Zhang YB, Zhang XL, Chen NH, Wu ZN, Ye WC, Li YL, Wang GC. Four matrine-based alkaloids with antiviral activities against HBV from the seeds of Sophora alopecuroides. Org Lett 2017;19(2):424-427.
  • 10. Liang N, Nikolova D, Jakobsen JC, Gluud C, Liu JP. Radix Sophorae flavescentis versus antiviral drugs for chronic hepatitis B. Cochrane Database Syst Rev2018; (8).
  • 11. Higashiyama K, Takeuchi Y, Yamauchi T, Imai S, Kamei J, Yajima Y, Narita M, Suzuki T. Implication of the descending dynorphinergic neuron projecting to the spinal cord in the (+)-matrin and (+)-allomatrin induced antinociceptive effects. Biol Pharm Bull 2005;28:845-848.
  • 12. Zhou J, Mei Y, Yi L. Research progress on pharmacology of the alkaloids in Sophora flavescens Ait. J Pediatr Pharmacol 2008; 14:61-64.
  • 13. Zhu NX, Luo WJ, Yu RX, Lv QH, Xu RZ, Zhen S. Study on inducing and differentiating function and mechanism of matrine on leukaemia cells. ACTA Traditional Chinese Medicine Pharmacology 2001;15:43-44.
  • 14. Zhang G, Jiang L, Zhang L. Anti-tumor effect of matrine combined with cisplatin on rat models of chervical cancer. Asian Pac J Trop Med 2015;8:1055-1059.
  • 15. Krishna PM, Knv R, Sandhya S, Banji D. A review on phytochemical, ethnomedical and pharmacological studies on genus Sophora, Fabaceae. Braz J Pharmacog 2012; 22(5):1145-1154.
  • 16. Jiang Y, Zhu Y, Mu Q, Luo H, Zhi Y, Shen X. Oxymatrine provides protection against Coxsackievirus B3-induced myocarditis in BALB/c mice. Antiviral Res 2017;141:133-139.
  • 17. Long Y, Lin X.T, Zeng KL, Zhang L. Efficacy of intramuscular matrine in the treatment of chronic Hepatitis B. Hepatob Pancreat Dis 2004;3: 69-72.
  • 18. Zhou YJ, Guo YJ, Yang XL, Ou ZL. Anti-cervical cancer role of matrine, oxymatrine and Sophora flavescens alkaloid gels and its mechanism. J Cancer 2018;9(8): 1357.
  • 19. Jung Y, Shanmugam M, Narula A, Kim C, Lee J, Namjoshi O, Ahn K. Oxymatrine Attenuates Tumor Growth and Deactivates STAT5 Signaling in a Lung Cancer Xenograft Model. Cancers 2019; 11(1): 49.
  • 20. Zhang G, Jiang L, Zhang L. Anti-tumor effect of matrine combined with cisplatin on rat models of chervical cancer. Assian Pacific J TropMed2015;8:1055-1059.
  • 21. Shi Y, Shen G, Fang H, Xu C, Hu S. Method for quantitative determinantion of matrine in Sophora alopecuroides L. and its inhibitory effect on breast cancer MCF-7 cell proliferation. Biomed Res2015;26(3):461-466.
  • 22. Li Z, Zheng L, Shi J, Zhang G. Toxic Markers of Matrine Determined Using 1H-NMR-Based Metabolomics in Cultured Cells in vitro and rats in vivo. Evid Based Complement Alternat Med 2015;11:97-99.
  • 23. Iverson CD. Identification of Glutathione S-Transferase Inhibiting Natural Products From Matricaria chamomilla and Biotransformation Studies on Oxymatrine and Harmine. PhD Thesis, Faculty of Graduate Studies of The University of Manitoba, Canada, 2010.
  • 24. Baylac S, & Racine P. Inhibition of 5-lipoxygenase by essential oils and other natural fragrant extracts. International Journal of Aromatherapy 2003; 13(2-3):138-142.
  • 25. Ellman GL, Courtney KD, Andres Jr V, & Featherstone RM. A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochemical pharmacology 1961;7(2):88-95.
  • 26. Amsterdam D. Susceptibility testing of antimicrobials in liquid media, In Antibiotics in Laboratory Medicine, Fourth Edition, V. Lorian (Ed.), Williams & Wilkins, Baltimore 1996: 52-111.
  • 27. Clinical and Laboratuary Standarts Institute (CLSI) (Formerly, NCCLS) Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria that Grow Aerobically, CLSI M7-A7, Clinical and Laboratory Standards Institute, 940 West Valley Road, Wayne, Pennsylvania, USA 2006.

Matrin ve oksimatrinin mikrobiyal transformasyonu ve metabolitlerinin in vitro biyolojik aktivitelerinin incelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 13 Sayı: 1, 24 - 34, 30.04.2020
https://doi.org/10.26559/mersinsbd.546896

Öz

Amaç: Matrin ve oksimatrin bileşiklerinin mikrobiyal transformasyon yolu ile metabolitlerin karşılaştırmalı olarak biyolojik aktivitelerinin incelenmesi hedeflenmiştir. Yöntem:30 farklı mikroorganizmanın sıvı besiyerinde üretilmesinden sonra, substratların ayrı ayrı ortama eklenerek yeni maddelere dönüşümü gözlemlenmiştir. Üretilen yeni maddeler besiyerinden uygun koşullarda ekstre edilerek, İnce Tabaka Kromatografisi ile maddelerin varlığı tespit edilmiştir. Antimikrobiyal aktivitePseudomonas aeruginosa ATCC 10145, Escherichia coli NRLL B-3008,Streptococcus epidermidis ATCC 14990, Staphylococcus aureus ATCC 6538, Helicobacter pylori ATCC 43504 ve Candida albicans ATCC 90028mikroorganizmalarına karşı mikrodilüsyon yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Asetilkolinesteraz enzim inhibisyonu Ellman metodu ile araştırılmıştır. 5-lipooksijenaz enzim inhibisyonu deneyleri ise kolorimetrik yöntemlebelirlenmiştir. Bulgular: Matrin substratından Mucor ramannianus ve Enterococcus faecalis ile mikrobiyal biyotransformasyon sonucu iki metabolit (M1 ve M2) oluşmuştur. Oksimatrin substratının beş farklı mikroorganizma ile biyotransformasyonu sonucu matrin metabolit olarak elde edilmiştir. Sonuç: Matrin, oksimatrin, M1 ve M2 metabolitlerinin antimikrobiyal açıdan etkili olmadığı tespit edilmiştir. Matrin (%10.47), oksimatrin (%21.11), M1 (%24.23) ve M2 (%26.42)’nin 5-LOX enzim inhibisyonu açısından standart NDGA (%96.35) ile kıyaslandığında orta düzeyde aktivite gösterdiği görülmüştür. Asetilkolinesteraz/ bütirilkolinesteraz enzim inhibisyonu matrin (%34.16/ %20.49), oksimatrin (%23.68/ %22.76), M1 (%27.72/ %22.05) ve M2 (%30.63/ %23.98) açısından değerlendirildiğinde ise metabolitlerde az da olsa aktivitede artış gözlemlenmiştir.

Kaynakça

  • 1. Dutta NN, Hammar F, Haralampidis D, Karanth NG. History and Trends in Bioprocessing and Biotechnology, Springer, Berlin Heidelberg, 2001:5-25.
  • 2. Zhou Y, Wu Y, Deng L, Chen L. The alkaloids matrine of the root of Sophora flavescens prevents arrhythmogenic effect of ouabain. Phytomedicine 2014;21(7):931-935.
  • 3. Kinghorn AD, Balandrin MF, Pelletier SW. Alkaloids. Chemical and Biological Perspectives 1984; 2:105.
  • 4. Ma LD, Wen SH, Zhan Y, He YJ, Liu XS, Jiang JK. Anticancer effects of the Chinese medicine matrin on murine hepatocellular carcinoma cells. Planta Medica 2008;74:245-251.
  • 5. Zhang G, Jiang L, Zhang L. Anti-tumor effect of matrine combined with cisplatin on rat models of chervical cancer. Assian Pac J Trop Med 2015; 8:1055-1059.
  • 6. Ding T. The preparing and clinical applications of complex matrin Liniment. ACTA Chinese Medicine and Pharmacology 2002;30(2):4748.
  • 7. Chen JX, Shen HH, Niu M, Guo YM, Liu XQ, Han YZ, Zhang Y, Zhao Y,Bau B, Zhou W, Xiao XH. Anti-hepatitis B virus effect of matrine-type alkaloid and involvement of p38 mitogen-activated protein kinase and tumor necrosis factor receptor-associated factor 6. Virus Res 2016;215: 104-113.
  • 8. Zhang YB, Luo D, Yang L, Cheng W, He LJ, Kuang GK, Wang GC. Matrine-Type Alkaloids from the Roots of Sophora flavescens and Their Antiviral Activities against the Hepatitis B Virus. J Nat Prod 2018;81(10):2259-2265.
  • 9. Zhang YB, Zhang XL, Chen NH, Wu ZN, Ye WC, Li YL, Wang GC. Four matrine-based alkaloids with antiviral activities against HBV from the seeds of Sophora alopecuroides. Org Lett 2017;19(2):424-427.
  • 10. Liang N, Nikolova D, Jakobsen JC, Gluud C, Liu JP. Radix Sophorae flavescentis versus antiviral drugs for chronic hepatitis B. Cochrane Database Syst Rev2018; (8).
  • 11. Higashiyama K, Takeuchi Y, Yamauchi T, Imai S, Kamei J, Yajima Y, Narita M, Suzuki T. Implication of the descending dynorphinergic neuron projecting to the spinal cord in the (+)-matrin and (+)-allomatrin induced antinociceptive effects. Biol Pharm Bull 2005;28:845-848.
  • 12. Zhou J, Mei Y, Yi L. Research progress on pharmacology of the alkaloids in Sophora flavescens Ait. J Pediatr Pharmacol 2008; 14:61-64.
  • 13. Zhu NX, Luo WJ, Yu RX, Lv QH, Xu RZ, Zhen S. Study on inducing and differentiating function and mechanism of matrine on leukaemia cells. ACTA Traditional Chinese Medicine Pharmacology 2001;15:43-44.
  • 14. Zhang G, Jiang L, Zhang L. Anti-tumor effect of matrine combined with cisplatin on rat models of chervical cancer. Asian Pac J Trop Med 2015;8:1055-1059.
  • 15. Krishna PM, Knv R, Sandhya S, Banji D. A review on phytochemical, ethnomedical and pharmacological studies on genus Sophora, Fabaceae. Braz J Pharmacog 2012; 22(5):1145-1154.
  • 16. Jiang Y, Zhu Y, Mu Q, Luo H, Zhi Y, Shen X. Oxymatrine provides protection against Coxsackievirus B3-induced myocarditis in BALB/c mice. Antiviral Res 2017;141:133-139.
  • 17. Long Y, Lin X.T, Zeng KL, Zhang L. Efficacy of intramuscular matrine in the treatment of chronic Hepatitis B. Hepatob Pancreat Dis 2004;3: 69-72.
  • 18. Zhou YJ, Guo YJ, Yang XL, Ou ZL. Anti-cervical cancer role of matrine, oxymatrine and Sophora flavescens alkaloid gels and its mechanism. J Cancer 2018;9(8): 1357.
  • 19. Jung Y, Shanmugam M, Narula A, Kim C, Lee J, Namjoshi O, Ahn K. Oxymatrine Attenuates Tumor Growth and Deactivates STAT5 Signaling in a Lung Cancer Xenograft Model. Cancers 2019; 11(1): 49.
  • 20. Zhang G, Jiang L, Zhang L. Anti-tumor effect of matrine combined with cisplatin on rat models of chervical cancer. Assian Pacific J TropMed2015;8:1055-1059.
  • 21. Shi Y, Shen G, Fang H, Xu C, Hu S. Method for quantitative determinantion of matrine in Sophora alopecuroides L. and its inhibitory effect on breast cancer MCF-7 cell proliferation. Biomed Res2015;26(3):461-466.
  • 22. Li Z, Zheng L, Shi J, Zhang G. Toxic Markers of Matrine Determined Using 1H-NMR-Based Metabolomics in Cultured Cells in vitro and rats in vivo. Evid Based Complement Alternat Med 2015;11:97-99.
  • 23. Iverson CD. Identification of Glutathione S-Transferase Inhibiting Natural Products From Matricaria chamomilla and Biotransformation Studies on Oxymatrine and Harmine. PhD Thesis, Faculty of Graduate Studies of The University of Manitoba, Canada, 2010.
  • 24. Baylac S, & Racine P. Inhibition of 5-lipoxygenase by essential oils and other natural fragrant extracts. International Journal of Aromatherapy 2003; 13(2-3):138-142.
  • 25. Ellman GL, Courtney KD, Andres Jr V, & Featherstone RM. A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochemical pharmacology 1961;7(2):88-95.
  • 26. Amsterdam D. Susceptibility testing of antimicrobials in liquid media, In Antibiotics in Laboratory Medicine, Fourth Edition, V. Lorian (Ed.), Williams & Wilkins, Baltimore 1996: 52-111.
  • 27. Clinical and Laboratuary Standarts Institute (CLSI) (Formerly, NCCLS) Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria that Grow Aerobically, CLSI M7-A7, Clinical and Laboratory Standards Institute, 940 West Valley Road, Wayne, Pennsylvania, USA 2006.
Toplam 27 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Sağlık Kurumları Yönetimi
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Ayşe Esra Karadağ 0000-0002-3412-0807

Fatih Demirci 0000-0003-1497-3017

Yayımlanma Tarihi 30 Nisan 2020
Gönderilme Tarihi 29 Mart 2019
Kabul Tarihi 10 Şubat 2020
Yayımlandığı Sayı Yıl 2020 Cilt: 13 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Karadağ, A. E., & Demirci, F. (2020). Matrin ve oksimatrinin mikrobiyal transformasyonu ve metabolitlerinin in vitro biyolojik aktivitelerinin incelenmesi. Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi, 13(1), 24-34. https://doi.org/10.26559/mersinsbd.546896
AMA Karadağ AE, Demirci F. Matrin ve oksimatrinin mikrobiyal transformasyonu ve metabolitlerinin in vitro biyolojik aktivitelerinin incelenmesi. Mersin Univ Saglık Bilim Derg. Nisan 2020;13(1):24-34. doi:10.26559/mersinsbd.546896
Chicago Karadağ, Ayşe Esra, ve Fatih Demirci. “Matrin Ve Oksimatrinin Mikrobiyal Transformasyonu Ve Metabolitlerinin in Vitro Biyolojik Aktivitelerinin Incelenmesi”. Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi 13, sy. 1 (Nisan 2020): 24-34. https://doi.org/10.26559/mersinsbd.546896.
EndNote Karadağ AE, Demirci F (01 Nisan 2020) Matrin ve oksimatrinin mikrobiyal transformasyonu ve metabolitlerinin in vitro biyolojik aktivitelerinin incelenmesi. Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi 13 1 24–34.
IEEE A. E. Karadağ ve F. Demirci, “Matrin ve oksimatrinin mikrobiyal transformasyonu ve metabolitlerinin in vitro biyolojik aktivitelerinin incelenmesi”, Mersin Univ Saglık Bilim Derg, c. 13, sy. 1, ss. 24–34, 2020, doi: 10.26559/mersinsbd.546896.
ISNAD Karadağ, Ayşe Esra - Demirci, Fatih. “Matrin Ve Oksimatrinin Mikrobiyal Transformasyonu Ve Metabolitlerinin in Vitro Biyolojik Aktivitelerinin Incelenmesi”. Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi 13/1 (Nisan 2020), 24-34. https://doi.org/10.26559/mersinsbd.546896.
JAMA Karadağ AE, Demirci F. Matrin ve oksimatrinin mikrobiyal transformasyonu ve metabolitlerinin in vitro biyolojik aktivitelerinin incelenmesi. Mersin Univ Saglık Bilim Derg. 2020;13:24–34.
MLA Karadağ, Ayşe Esra ve Fatih Demirci. “Matrin Ve Oksimatrinin Mikrobiyal Transformasyonu Ve Metabolitlerinin in Vitro Biyolojik Aktivitelerinin Incelenmesi”. Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi, c. 13, sy. 1, 2020, ss. 24-34, doi:10.26559/mersinsbd.546896.
Vancouver Karadağ AE, Demirci F. Matrin ve oksimatrinin mikrobiyal transformasyonu ve metabolitlerinin in vitro biyolojik aktivitelerinin incelenmesi. Mersin Univ Saglık Bilim Derg. 2020;13(1):24-3.

MEÜ Sağlık Bilimleri Dergisi Doç.Dr. Gönül Aslan'ın Editörlüğünde Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsüne bağlı olarak 2008 yılında yayımlanmaya başlanmıştır. Prof.Dr. Gönül Aslan Mart 2015 tarihinde Başeditörlük görevine Prof.Dr. Caferi Tayyar Şaşmaz'a devretmiştir. 01 Ocak 2023 tarihinde Prof.Dr. C. Tayyar Şaşmaz Başeditörlük görevini Prof.Dr. Özlem İzci Ay'a devretmiştir. 

Yılda üç sayı olarak (Nisan - Ağustos - Aralık) yayımlanan dergi multisektöryal hakemli bir bilimsel dergidir. Dergide araştırma makaleleri yanında derleme, olgu sunumu ve editöre mektup tipinde bilimsel yazılar yayımlanmaktadır. Yayın hayatına başladığı günden beri eposta yoluyla yayın alan ve hem online hem de basılı olarak yayımlanan dergimiz, Mayıs 2014 sayısından itibaren sadece online olarak yayımlanmaya başlamıştır. TÜBİTAK-ULAKBİM Dergi Park ile Nisan 2015 tarihinde yapılan Katılım Sözleşmesi sonrasında online yayın kabul ve değerlendirme sürecine geçmiştir.

Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi 16 Kasım 2011'dan beri Türkiye Atıf Dizini tarafından indekslenmektedir.

Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi 2016 birinci sayıdan itibaren ULAKBİM Tıp Veri Tabanı tarafından indekslenmektedir.

Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi 02 Ekim 2019'dan beri DOAJ tarafından indekslenmektedir.

Mersin Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi 23 Mart 2021'den beri EBSCO tarafından indekslenmektedir.


Dergimiz açık erişim politikasını benimsemiş olup, dergimizde makale başvuru, değerlendirme ve yayınlanma aşamasında ücret talep edilmemektedir. Dergimizde yayımlanan makalelerin tamamına ücretsiz olarak Arşivden erişilebilmektedir.

154561545815459   

Bu eser Creative Commons Atıf-GayriTicari 4.0 Uluslararası Lisansı  ile lisanslanmıştır.