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Halimane Derivatives from Plectranthus ornatus Codd. as Novel Anti-cancer Agents - 27/04/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116516 
Gabrielle Bangay a, b, Florencia Z. Brauning a, Tomasz Kowalczyk d, Anna Merecz-Sadowska e, f, Ewelina Synowiec g, Tomasz Śliwiński h, Nuno Candeias i, Monica S. Estevão j, Carlos A.M. Afonso j, Vânia André k, l, Przemysław Sitarek c, , Patrícia Rijo a, j,
a Universidade Lusofona’s Research Center for Biosciences and Health Technologies (CBIOS), Campo Grande 376, Lisbon 1749-024, Portugal 
b Universidad de Alcala de Henares. Facultad de Farmacia, Departamento de Ciencias Biomedicas (Area de Farmacologıa, Nuevos agentes antitumorales, Accion toxica sobre celulas leucemicas. Ctra. Madrid-Barcelona km. 33,600 28805 Alcala de Henares, Madrid, Spain 
c Department of Medical Biology, Medical University of Lodz, ul. Muszynskiego 1, Lodz 90-151, Poland 
d Department of Molecular Biotechnology and Genetics, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Lodz, Banacha 12/16, Lodz 90-237, Poland 
e Department of Economic and Medical Informatics, University of Lodz, Lodz 90-214, Poland 
f Department of Allergology and Respiratory Rehabilitation, Medical University of Lodz, Lodz 90-725, Poland 
g Laboratory of Medical Genetics, Faculty of Biology and Environmental Protection, University of Lodz Pomorska 141/143, Lodz 90-236, Poland 
h Department of Medical Biochemistry, Medical University of Lodz Lodz 92-215, Poland 
i LAQV-REQUIMTE Department of Chemistry, University of Aveiro, Aveiro, Portugal 
j Instituto de Investigacao do Medicamento (iMed.ULisboa), Faculdade de Farmácia, Universidade de Lisboa, Lisboa 1649-003, Portugal 
k Centro de Química Estrutural, Institute of Molecular Sciences, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Avenida Rovisco Pais, Lisbon 1049-001, Portugal 
l Associação do Instituto Superior Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID), Avenida António José de Almeida, 12, Lisbon 1000-043, Portugal 

Correspondence to: CBIOS - Lusófona University´s Reseach Center for Biosciences and Health Technologies, Escola de Ciências e Tecnologias da Saúde, Centro Universitário de Lisboa, Campo Grande, 376, Lisboa 1749-024, Portugal.CBIOS - Lusófona University´s Reseach Center for Biosciences and Health Technologies, Escola de Ciências e Tecnologias da Saúde, Centro Universitário de LisboaCampo Grande, 376Lisboa1749-024Portugal

Abstract

The Plectranthus genus is often cited for its medicinal properties. Plectranthus ornatus Codd. is traditionally used in Africa for the treatment of gastric and liver diseases and their leaves are used for their antibiotic action. The main constituent of P. ornatus is the halimane compound, 11 R−acetoxyhalima−5,13E−dien−15−oic acid (Hal), described for its antimicrobial and anticancer properties. The objective of this work was to improve the activity of the halimane lead molecule. Further physiochemical characterisation was performed on Hal. To the best of our knowledge, this work constitutes the first published data of the absolute configurations by SCXRD and thermal stability of Hal. Using Hal, reactions with different amines were carried out to afford novel semi-synthetic derivatives and their structural elucidation was completed. The cytotoxicity of the derivatives was assessed against three leukaemia cancer cell lines (CCRF-CEM, K562 and HL-60). The antioxidant activity was investigated using H2O2-induced HGF-1 cells and their anti-inflammatory activity was studied using RT-PCR and ELISA. Our data showed that amide derivatives of Hal presented moderate cytotoxicity and more potent activity when compared to the parent molecule, giving insight into the SAR of Hal. The derivatives also displayed protection against oxidative damage to DNA. Finally, the derivatives possessed anti-inflammatory properties at the level of gene and protein expression for the cytokines IL-1β, TNF-α and IL-6, induced by LPS in normal HGF-1 cells. Overall, our study provides useful insight into the enhanced biological activities of semi-synthetic Hal derivatives, as a starting point for novel drug formulations in cancer therapy.

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Graphical Abstract




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Highlights

Plectranthus ornatus Codd. traditionally used for its medicinal properties.
Halimane diterpene (Hal) from P. ornatus shows biological activity in cancer cell lines.
Semi-synthetic amide derivatives of Hal demonstrate improved cytotoxicity.
Amide derivatives also showed anti-oxidant and anti-inflammatory activity.
Analogues of Hal diterpene exhibit potential for novel therapeutic drug leads.

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Keywords : Plectranthus ornatus, Diterpene, Halimane, Cytotoxic, Anti-inflammatory, Anti-oxidant


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