Ironwood (Mesua ferrea L.) extract and bioactive compounds in type II diabetes mellitus: mchanistic insights and network pharmacology

สารสกัดบุนนาค (Mesua ferrea L.) และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่อโรคเบาหวานชนิดที่ 2: กลไกการออกฤทธิ์และเภสัชวิทยาโครงข่าย

Name: Zhang, Dongdong

LCSH: Diabetes

LCSH: Medicinal plants

LCSH: Plant Extracts

Abstract: Mesua ferrea L. (Calophyllaceae), a tropical evergreen tree native to southeastern Asia and known by various names including Ceylon ironwood, cobra’s saffron, iron wood tree or Indian rose chestnut. It has been traditionally used in Ayurveda and Siddha medicine for treating diabetes which is the Indian traditional medical system. Although the hypoglycemic properties of M. ferrea have been demonstrated both in vivo and in vitro, the specific constituents and mechanisms behind these effects remain to be fully elucidated. In this study, we employed a bioassay-guided fractionation approach to isolate and identify the anti-diabetic constituents from 70% ethanol extracts of M. ferrea leaves. Our investigation revealed that the ethanol extract significantly stimulated glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes and displayed potent α-glucosidase inhibitory activity with an IC50 value of 3.94 μg/mL, surpassing that of the positive control, quercetin (9.32 μM). Notably, the petroleum ether fraction (PE) enhanced glucose uptake, while the ethyl acetate fraction (EE) exhibited the most pronounced α-glucosidase inhibition, with an IC50 of 3.21 μg/mL. Through our purification process, two novel compounds and twenty known compounds were isolated from the PE fraction, including nineteen 4-phenylcoumarins and three xanthones. Among of them, 15 4-phenylcoumarins and two xanthones significantly increased glucose uptake. Importantly, at a concentration of 2 μM, isomesuol, disparinol D, and isodisparinol A elicited a glucose uptake stimulatory effect that was either superior or equivalent to that of insulin (positive control). Furthermore, eight compounds were isolated from the EE fraction, among which five demonstrated α-glucosidase inhibitory activity. The structures of these compounds were determined using spectroscopic analysis and electronic circular dichroism calculations. Notably, mammeigin and kaempferol 3-O-R-L-(2″,3″-di-E-p-coumaroyl) rhamnoside displayed strong inhibitory activity against α-glucosidase, with IC50 values of 6.69 μand 1.81 μM, respectively, that were better than positive control, quercetin with IC50 values of 7.82 μM. Additionally, a network-pharmacology analysis showed that the hypoglycemic effect of M. ferrea leaves might act through key targets, including AKT1, MAPK3, MAPK14, PPARG, CASP3, HSP90AA1, ESR1, SRC, TNF, MMP9, and EGFR, and regulated pathway including Wnt, Hippo, insulin, PI3K-Akt signaling pathways, and insulin resistance. In order to validate our network-analysis results, molecular docking was performed among ten targets and the 26 compounds. This study provides evidence of the hypoglycemic effects of M. ferrea leaves and offers insights into the potential mechanisms of action through key targets and pathways. The identified compounds show promise for further exploration and may hold potential as future anti-diabetic therapeutics.

Abstract: บุนนาค (Mesua ferrea L.) จัดอยู่ในวงศ์ Calophyllaceae เป็นไม้ยืนต้นในป่าดิบชื้นเขตร้อนแถบทวีปเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ มีชื่อสามัญหลากหลายว่า Ceylon ironwood หรือ cobra’s saffron หรือ iron wood tree หรือ Indian rose chestnut เป็นพืชสมุนไพรที่ใช้สำหรับรักษาโรคเบาหวานในการแพทย์ระบบอายุรเวทและสิทธาซึ่งเป็นระบบการแพทย์ดั่งเดิมของอินเดีย แม้จะมีรายงานการวิจัยทางเภสัชวิทยาของประสิทธิภาพในการลดระดับน้ำตาลในเลือดของบุนนาคทั้งในหลอดทดลองและสัตว์ทดลอง แต่สารออกฤทธ์ิและกลไกการรักษายังไม่มีการอธิบายอย่างลึกซึ้ง การศึกษาครั้งนี้จึงทำการแบ่งส่วนสกัดแยกสารสำคัญและศึกษาโครงสร้างและทดสอบฤทธ์ิทางต้านเบาหวานจากสารสกัดเอทานอล 70% ของใบบุนนาค พบว่า สารสกัดดังกล่าวช่วยกระตุ้นการดูดซึมน้ำตาลกลูโคสในเซลล์ไขมัน 3T3-L1 และสามารถยับยั้งเอนไซม์แอลฟากลูโคซิเดสได้สูงที่ค่า IC50 เท่ากับ 3.94 μg/mL (เมื่อเปรียบเทียบกับ เควอซิทิน 9.32 μM) ส่วนสารสกัดของใบบุนนาคด้วยตัวทำละลายปิโตรเลียมอีเทอร์ (fraction PE) ก็สามารถช่วยกระตุ้นการดูดซึมน้ำตาลกลูโคสด้วยเช่นกัน ในขณะที่สารสกัดของใบบุนนาคด้วยตัวทำละลาย เอทิลอะซิเตท (fraction EE) สามารถยับยั้งเอนไซม์แอลฟากลูโคซิเดสได้สูงที่สุดที่ IC50 เท่ากับ 3.21 μg/mL จากสารสกัดทั้งหมดของใบบุนนาค พบสารประกอบใหม่สองชนิด และสารประกอบที่เคยมีรายงานมาแล้ว 20 ชนิด โดยเป็นสารประกอบ 4-phenylcoumarins จำนวน 19 ชนิด และ xanthones จำนวน 3 ชนิด ซึ่งได้ จาก fraction PE ทั้งนี้มีสารประกอบ 4-phenylcoumarins จำนวน 15 ชนิด และ xanthones จำนวน 2 ชนิด ที่ช่วยเพิ่มการดูดซึมน้ำตาลกลูโคสได้อย่างมีนัยสำคัญ โดย isomesuol, disparinol D และ isodisparinol A ความเข้มข้น 2 μM มีประสิทธิภาพมากกว่าหรือเทียบเท่าอินซูลิน มากไปกว่านั้น fraction EE พบสารประกอบ จำนวน 8 ชนิด โดยสารประกอบจำนวน 5 ชนิดสามารถยับยั้งเอนไซม์แอลฟากลูโคซิเดสได้ การวิเคราะห์โครงสร้างของสารประกอบด้วยสเปกโทรสโกปีและการคำนวณวงกลมไดโคริซึมทางอิเล็กทรอนิกส์ พบว่า mammeigin และ kaempferol 3-O-R-L- (2″, 3″-di-E-p-coumaroyl) rhamnoside มีฤทธ์ิในการยับยั้งเอนไซม์ แอลฟากลูโคซิเดสได้สูงที่ค่า IC50 เท่ากับ 6.69 μM และ 1.81 μM ตามลำดับ ซึ่งดีกว่า เควอซิทิน (ตัวควบคุมเชิงบวก) ที่มีค่า IC50 เท่ากับ 7.82 μM การวิเคราะห์เภสัชวิทยาโครงข่ายแสดงให้เห็นว่าฤทธ์ิการลดน้ำตาลในเลือดของสารสกัดใบบุนนาคอาจทำงานผ่านเป้าหมายหลัก ได้แก่ AKT1, MAPK3, MAPK14, PPARG, CASP3, HSP90AA1, ESR1, SRC, TNF, MMP9, และ EGFR โดยอาจควบคุมผ่านกลไก ได้แก่ Wnt, Hippo, insulin, PI3K-Akt และ ภาวะดื้ออินซูลิน การจำลองการจับเชิงโมเลกุลในเป้าหมาย 10 ชนิดและสารประกอบ 26 ชนิด ช่วยยืนยันผลการวิเคราะห์เภสัชวิทยาโครงข่ายได้ โดยสรุปแล้วการศึกษาในครั้งนี้ สามารถแสดงข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการลดน้ำตาลในเลือดจากสารสกัดของใบบุนนาคและแสดงข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธ์ิผ่านเป้าหมายหลักและเส้นทางที่เกี่ยวข้อง ทั้งนี้สารประกอบที่พบในใบบุนนาคมีศักยภาพซึ่งควรมีการศึกษาเพิ่มเติมและส่งเสริมพัฒนาเป็นสารต้านเบาหวานได้ในอนาคต

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Angkhana Inta

Role: Advisor

Name: Aussara Panya

Role: Advisor

Name: Hataichanok Pandith

Role: Advisor

Name: Yang, Xuefei

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2568-07-29

Issued: 2025-07-07

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Biodiversity and Ethnobiology

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	630555806.pdf	2.07 MB

ใช้เวลา

0.023605 วินาที