Ethnobotany, phytochemistry and antimicrobial activity of Combretum, Terminalia and Anogeissus species (Combretaceae) growing naturally in Sudan

Show full item record

Title: Ethnobotany, phytochemistry and antimicrobial activity of Combretum, Terminalia and Anogeissus species (Combretaceae) growing naturally in Sudan
Author: Salih, Enass Yousif Abdelkarim
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Viikki Tropical Resources Institute (VITRI) P.O. Box 27, FI-00014 University of Helsinki, Finland
Doctoral Programme in Interdisciplinary Environmental Sciences
University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Division of Pharmaceutical Biosciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-09-27
Language: en
Belongs to series: Trop­ical Forestry Re­ports - URN:ISSN:0786-8170
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: A variety of tree species, belonging to the genera Combretum, Anogeissus and Terminalia (Combretaceae) are well known for their uses in African traditional medicine for the treatment of infectious diseases and wounds. In this study, Anogeissus leiocarpus, Terminalia brownii and Terminalia laxiflora were selected based on ethnopharmacological information for in-depth studies on their antimicrobial effects and phytochemical constituents. The mentioned species were collected from the Blue Nile and Kordofan regions in Sudan. The main objectives of this research were (1) to perform ethnobotanical and ethnopharmacological documentation of the medicinal plants found in the study areas in Sudan, (2) to study the in vitro antibacterial and antifungal effects of extracts, obtained from A. leiocarpus, T. brownii and T. laxiflora, (3) to elucidate the chemical structures of compounds in extracts with promising antimicrobial activity and to (4) isolate fractions with antibacterial activity using preparative TLC and column chromatography. Ethnopharmacological and ethnobotanical information was collected from seven villages during three expeditions. According to this information species belonging to the family Combretaceae could be especially prospective as sources for antimicrobial extracts and compounds. Therefore various parts of the studied plants were subjected to antimicrobial testing using Staphylococcus aureus ATCC 25923, S. epidermidis ATCC 12228, Micrococcus luteus ATCC 4698 and Mycobacterium smegmatis ATCC 14468. In addition the plant pathogenic fungi, Aspergillus niger ATCC 9763, Aspergillus flavus ATCC 9763, Nattrassia mangiferae ATCC 96293 and Fusarium verticilloides (syn. F. moniliformis) ATCC 24378 were used. Compounds in the active extracts were characterised using HPLC-DAD, GC-MS, UHPLC/QTOF-MS and LC-MSn Tandem Mass Spectrometry. In studies I, II and III the ethnopharmacological data of the uses of Terminalia brownii, T. laxiflora and Anogeissus leiocarpus in traditional medicine in the villages in Sudan against diarrhoea and cough and for wound inflammation, could be verified. Our results demonstrate that especially extracts of the studied plants are active in vitro against the growth of human pathogenic bacteria, including a model bacterium for tuberculosis, with the lowest MIC values of 39 µg/ml. Pure compounds, such as punicalagin and corilagin, present in these active extracts, did not give as low MIC values and demonstrate that the antimicrobial compounds in the studied plants could act in concert. However, purification using Sephadex LH-20 of a root extract of T. brownii resulted in a significant reduction of the MIC against M. smegmatis from 5000 to 62,5 µg/ml. The chemical profiling of the most active extracts demonstrated the presence of a high variety of chemical classes, including ellagitannins, gallotannins, condensed tannins, flavonoids, stilbenes and fatty compounds. Methyl-(S)-flavogallonate was characterized for the first time from the roots of T. brownii and corilagin and its isomer, sanguiin H-4, and punicalagin have not been found before in the roots of T. laxiflora. Among the compounds in the studied species both antibiotic scaffolds and adjuvants could be found. Moreover, our in vitro results against phytopathogenic fungi demonstrate that T. brownii could be used for the protection of crop plants against fungal contamination.Trädarter tillhörande släktena Combretum, Anogeissus och Terminalia (Combretaceae) är allmänt använda inom den traditionella medicinen i Afrika som botemedel mot infektioner och sår. På basen av etnofarmakologisk information, valdes trädarterna Anogeissus leiocarpus, Terminalia brownii samt Terminalia laxiflora för fördjupade studier om deras tillväxthämmande effekter mot bakterier samt för studier om ämnessammansättningen hos antibakteriellt aktiva extrakt. De nämnda växtarterna insamlades från Blue Nile och Kordofan regionerna i Sudan. Målen för denna avhandling var att (1) utföra etnobotanisk och ethnofarmakologisk dokumentering av medicinalväxter inom undersökningsområdena i Sudan, (2) att undersöka in vitro antibakteriella och antifungala effekter hos extrakt av A. leiocarpus, T. brownii och T. laxiflora (3) att undersöka ämnessammansättningen hos extrakt och att undersöka molekylstrukturer hos ämnen i antimikrobiellt aktiva extrakt, samt att (4) isolera antimikrobiella fraktioner med hjälp av preparativt TLC samt kolumnkromatografi. I delarbetena I, II och III kunde den etnomedicinska användningen av Terminalia brownii, T. laxiflora och Anogeissus leiocarpus i Sudan mot diarré, hosta och sårinfektioner verifieras av våra in vitro antimikrobiella resultat. Enligt dessa resultat är speciellt extrakt aktiva som tillväxtinhiberande mot bakterier. De mest effektiva extrakten inhiberade bakteriers tillväxt i mycket låga koncentrationer (MIC 39 µg/ml). Som jämförelse, var de testade rena substanserna som förekommer i de aktiva extrakten (t.ex. punicalagin och corilagin) inte lika aktiva var för sig som i kombinationer i extrakten. Detta tyder på att de antibakteriella ämnena samverkar med varandra i extrakten. I vissa fall ledde dock en rening av extrakten till bättre antimikrobiell aktivitet. Detta kunde demonstreras då ett rotextrakt av Terminalia brownii renades med Sephadex LH-20 kolumnkromatografi. Vardera fraktionen som resulterade var mycket aktivare än råextraktet, och acetonfraktionen var 80 gånger mer tillväxthämmande än råextraktet mot en modellbakterie för tuberkulos, Mycobacterium smegmatis. Den kemiska profileringen av de mest aktiva extrakten demonstrerade att dessa innehåller en stor variation av ämnen, såsom ellagitanniner, gallotanniner, kondenserade tanniner, flavonoider, stilbener och fettsyror samt terpenoider. Våra undersökningar resulterade i karakteriseringen av flere ämnen som inte har hittats tidigare hos de undersökta växterna; metyl-(S)-flavogallonat karakteriserades i rötterna hos T. brownii och corilagin samt dess isomer, sanguiin H-4 samt punicalagin i rötterna hos T. laxiflora. Denna avhandling visar att Terminalia laxiflora, T. brownii och Anogeissus leiocarpus är goda källor till ämnen och extrakt som kunde användas som modeller för antibiotika samt som hjälpämnen (adjuvanter) för att öka effekten hos antibiotika som har minskad verkningskraft. Dessutom stöder våra resultat den folkmedicinska användningen av de undersökta växtartena i Afrika. Vidare visar våra undersökningar att extrakt av Terminalia brownii kunde användas som växtskyddsmedel mot svampkontaminering av odlingsväxter, både under odlingen samt vid lagringen av grödor.
Subject: Interdisciplinary research comprising pharmacognosy, pharmaceutical biosciences, ethnopharmacology and forestry
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
ethnobot (2).pdf 12.41Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record