Anti-leukemic effect of fractions derived from the ethanolic extract of Elsholtzia stachyodes and its active components

ผลการต้านมะเร็งเม็ดเลือดขาวของส่วนสกัดจากสารสกัดเอทานอล และสารออกฤทธิ์ของพืช Elsholtzia stachyodes

Name: Mattapong Kulaphisit

LCSH: Leukemia

LCSH: Plant extracts

LCSH: Leukemia -- Chemotherapy

LCSH: Local wisdom -- Indochina

Abstract: Northern Indochina is a region with abundant and diverse natural resources, including ethnomedicinal plants that have been traditionally used to alleviate cancer-like symptoms. However, the literature reviews regarding the scientific and clinical validation of the active ingredients and signaling mechanisms for cancer-like symptoms and therapeutic application are still lacking. We summarize and exemplify the plants used in ethnopharmacology for traditional cancer treatment based on the historical wisdom of 10 ethnic groups residing in northern Indochina. Additionally, the major natural active pharmaceutical ingredients components with anticancer mechanisms are also elucidated and discussed. Elsholtzia is a genus in the family Lamiaceae, and some species in this genus are commonly used for food and in ethnomedicinal formulations by some ethnic groups of China and Thailand. Despite their apparent utility, few studies have been conducted to evaluate their potential as sources of medicinally active agents. In this study we aimed to investigate the cytotoxicity of ethanolic extracts from three selected edible plant species of the genus Elsholtzia and the most promising extract was further characterized for the bioactive constituents and signaling mechanisms associated with the anti-leukemic activity. The ethanolic extracts and fractions were screened for cytotoxicity using flow cytometry. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Liquid Chromatography-Mass Spectrometer (LC-MS) were used to analyze the chemical constituents of the most potent fraction from E. stachyodes. The relevant mechanism of action was assessed by western blot and multispectral imaging flow cytometry (MIFC). The results showed that the most potent anti-leukemic activity was observed with the ethanolic extract from E. stachyodes. Luteolin and apigenin were characterized as the major constituents in the fraction from E. stachyodes. Mechanistically, the luteolin-apigenin enriched fraction (LAEF) induced the UPR, increased autophagic flux, induced cell cycle arrest and apoptotic cell death. LAEF showed significantly less cytotoxicity towards peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) as compared to leukemia cell lines. This study is the first to report E. stachyodes as a new source of luteolin and apigenin which are capable of triggering leukemic cell death. This could lead to a novel strategy against leukemia using ethnomedicinal plant extracts as an alternative or supplemental anti-cancer agent.

Abstract: ภูมิภาคอินโดจีนตอนเหนือเป็นภูมิภาคที่มีความสมบูรณ์และความหลากหลายของธรรมชาติ รวมไปถึงพืชที่ใช้ในการแพทย์พื้นบ้านของกลุ่มชาติพันธุ์ซึ่งมีการใช้ในการบรรเทาหรือรักษาอาการที่ใกล้เคียงกับมะเร็ง อย่างไรก็ตามยังขาดข้อมูลฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาและกลไกการออกฤทธิ์ของสารออกฤทธิ์ที่เป็นองค์ประกอบ การศึกษาครั้งนี้ได้รวบรวมและยกตัวอย่างพืชที่ถูกใช้ในการแพทย์พื้นบ้านของกลุ่มชาติพันธุ์เพื่อการบรรเทาหรือรักษาอาการที่ใกล้เคียงกับมะเร็งจากองค์ความรู้และภูมิปัญญาของกลุ่มชาติพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในตอนเหนือของภูมิภาคอินโดจีนทั้งหมด 10 กลุ่มชาติพันธุ์ นอกจากนี้การศึกษาครั้งนี้ยังได้ยกตัวอย่างกลไกการออกฤทธิ์ในการต้านมะเร็งและวิเคราะห์องค์ประกอบของสารออกฤทธิ์มาอธิบายเพิ่มเติมอีกด้วย พืชสกุล Elsholtzia เป็นพืชในวงศ์ Lamiaceae (วงศ์กะเพรา หรือวงศ์มิ้นต์) พืชในสกุลนี้นิยมใช้เพื่อการบริโภคและใช้ในการแพทย์พื้นบ้านของกลุ่มชาติพันธุ์โดยเฉพาะกลุ่มชาติพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในประเทศจีนตอนใต้และประเทศไทยตอนบน ถึงแม้ว่าจะมีการใช้ประโยชน์จากพืชดังกล่าวเป็นประจักษ์ แต่ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่รายงานถึงศักยภาพการใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ของพืชกลุ่มดังกล่าวยังพบได้น้อย การศึกษาครั้งนี้ได้ทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพและเภสัชวิทยาของสารสกัดเอธานอล จากพืชสกุล Elsholtzia ที่ถูกเลือกจำนวนสามสปีชีส์ นอกจากนี้การศึกษาครั้งนี้ได้วิเคราะห์ชนิดและปริมาณของสารทางธรรมชาติที่ออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่เป็นองค์ประกอบในสารสกัดของพืชที่มีศักยภาพในการต้านมะเร็งเม็ดเลือดขาว พร้อมทั้งศึกษากลไกที่เกี่ยวข้องกับการออกฤทธิ์ต้านมะเร็งเม็ดเลือดขาวของสารธรรมชาติที่ออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาดังกล่าว โดยเริ่มต้นจากการทดสอบความเป็นพิษของสารสกัดเอธานอล และส่วนสกัดจากพืชทั้งสามสปีชีส์ต่อเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวด้วยเครื่อง Flow cytometer และประเมิณกลไกการออกฤทธิ์ด้วยเทคนิค Western blot และ Multispectral Imaging Flow Cytometry (MIFC) จากนั้นคัดเลือกส่วนสกัดที่มีฤทธิ์ต้านมะเร็งเม็ดเลือดขาวที่ดีที่สุดมาวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ด้วยเทคนิคโครมาโทรกราฟฟีของเหลวสมรรถนะสูง (High Performance Liquid Chromatography: HPLC) และเทคนิคโคมาโทรกราฟฟีร่วมกับเครื่องแมสสเปกโทรมิเตอร์ (Liquid Chromatography-Mass Spectrometer: LC-MS) และ ผลการทดสอบพบว่า ส่วนสกัด 2.7.3 ที่แยกมาจากสารสกัดเอธานอลของพืช E. stachyodes มีศักยภาพในการต้านมะเร็งเม็ดเลือดขาวสูงที่สุด โดยสารธรรมชาติที่ออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาหลักที่ตรวจพบคือ ลูทีโอลิน (Luteolin) และ เอพิจีนิน (Apigenin) โดยกลไกการออกฤทธิ์ของส่วนสกัดที่มีลูทิโอลิน และเอพิจีนิน เป็นองค์ประกอบหลักคือ การเหนี่ยวนำให้เซลล์เกิดกระบวนการ Unfolded Protein Response (UPR) การเพิ่มกระบวนการออโตฟาจี (Autophagy) การเหนี่ยวนำให้เกิดการหยุดวงจรการแบ่งของเซลล์ และนำไปสู่การเกิดกระบวนการอะพอพโทซิส (Apoptosis) นอกจากนั้นยังพบว่าส่วนสกัดที่มีลูทิโอลินและเอพิจีนินยังแสดงความเป็นพิษต่อเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดนิวเคลียสเดี่ยว (Peripheral Blood Mononuclear Cells: PBMCs) ที่ต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับในเซลล์เชื้อสายมะเร็งเม็ดเลือดขาว ซึ่งการศึกษาครั้งนี้เป็นการศึกษาแรกที่ได้รายงานถึงพืช E. stachyodes ที่เป็นแหล่งของ ลูทิโอลิน และเอพิจีนิน ซึ่งสามารถเหนี่ยวนำให้เซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวเกิดการตาย ซึ่งมีโอกาสในการวิจัยและพัฒนาต่อยอดเพื่อใช้เป็นสารธรรมชาติที่ออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาในการรักษามะเร็งเม็ดเลือดขาวร่วมกับยาแผนปัจจุบันต่อไปได้

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Pathrapol Lithanatudom

Role: Advisor

Name: Jiraprapa Wipasa

Role: Advisor

Name: Angkhana Inta

Role: Advisor

Created: 2023

Modified: 2567-01-18

Issued: 2024-01-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Biology

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	610555936.pdf	2.05 MB	2	2024-03-15 11:27:24

ใช้เวลา

0.042049 วินาที