Bioassay-guided antidiabetic potentials of Devil’s club (Oplopanax horridus) preparations from the traditional pharmacopeia of the Squamish and other first nations of British Columbia

Abstract

L'approche ethnobotanique a été utilisée pour identifier les espèces de plantes médicinales utilisées par les Premières nations du Canada pour traiter les symptômes du Diabète de type 2 (DT2). Le bois piquant (Oplopanax horridus (Sm.) Miq.) a été identifié comme l'une de ces plantes qui ont des activités anti-diabétiques. Le but de ce mémoire de maîtrise était d'évaluer la stimulation potentielle par les préparations de l'écorce interne de la plante sur le transport du glucose dans les cellules C2C12 et l'inhibition de l'enzyme G6Pase dans les hépatocytes H4IIE en utilisant des bioessais in vitro. Différentes préparations du bois piquant ont été utilisées. Les préparations traditionnelles de plantes médicinales sont souvent faites avec de l'eau chaude, de sorte que l'extrait d'eau chaude de la plante a été utilisé pour imiter les méthodes traditionnelles. En outre, l’extrait alcoolique à 80% de la plante a aussi été utilisé pour maximiser l'extraction des composés végétaux. D'autres fractions phytochimiques obtenues à l’aide de solvants de polarité croissante (hexanes, dichlorométhane -DCM, acétate d'éthyle, méthanol et eau) et un composé pur (acide chlorogénique) ont également été utilisés pour obtenir une bonne image des composés actifs du bois piquant. Le résultat de cette étude a montré que les extraits d'éthanol, DCM et hexanes stimulaient significativement le transport du glucose dans les cellules C2C12 après 18 h d'incubation avec des pourcentages de stimulation respectivement de 204 ± 4%, 201 ± 14% et 197 ± 8% au-dessus du témoin négatif (véhicule, DMSO). Par ailleurs, une inhibition statistiquement significative de l'activité de la G6Pase (-24 ± 4% par rapport au témoin négatif) a été observée lorsque la fraction de DCM a été testée. Ainsi, en ce qui concerne l'homéostasie du glucose, les résultats ont confirmé que plusieurs préparations d'écorce interne du bois piquant stimulaient significativement le transport du glucose musculaire et inhibaient l'activité hépatique de la glucose-6-phosphatase (G6Pase). D'autres études utilisant l'approche du fractionnement phytochimique sont nécessaires pour isoler les composés et les comparer avec leurs mélanges pour permettre une meilleure compréhension de l'effet synergique et antagoniste et pour comprendre le mécanisme d'action des plantes et des cibles moléculaires.

An ethnobotanical approach has been used to identify medicinal plant species used by Canadian First Nations to treat Type 2 diabetes (T2D) symptoms. Devil's Club (Oplopanax horridus (Sm.) Miq.) was identified as one of these plants reported to possess anti-diabetic properties. The aim of this Masters thesis was to evaluate Devil’s club inner bark potential stimulation of glucose transport in C2C12 cells and inhibition of G6Pase enzyme in H4IIE hepatocytes using in vitro bioassays. Different preparations of devil’s club were used. Traditional preparations of medicinal plants are often made with hot water, so a hot water extract of the plant was used to mimic the traditional methods. Also, 80% ethanol extract of the plant was used to maximize the extraction of plant compounds. Other fractions prepared with solvents of increasing polarity (Hexanes, dichloromethane –DCM, ethyl acetate, methanol, water) and a pure compound (chlorogenic acid) were used to begin unraveling devil’s club active compounds. The results of this study showed that ethanol extract, DCM, and hexanes fractions significantly stimulated glucose transport in C2C12 cells after 18 h incubation with stimulation percentages of 204±4%, 201±14%, and 197±8% above DMSO vehicle control, respectively. Meanwhile, a statistical significant inhibition in glucose-6-phosphatase (G6Pase) activity (-24±4% compared with vehicle control) was observed when DCM fraction was tested. Hence, with respect to glucose homeostasis, the results confirmed that several preparations of devil’s club inner bark significantly stimulated muscle glucose transport and inhibited hepatic G6Pase activity. Further studies using the phytochemical fractionation approach are needed to isolate compounds and compare them together with their mixtures to enable better understanding of the synergistic and antagonistic effect and to understand the plant’s mechanisms of action and molecular targets.