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Effects of traditionally used anxiolytic botanicals on enzymes of the -aminobutyric acid (GABA) system

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Abstract:

In Canada, the use of botanical natural health products (NHPs) for anxiety disorders is on the rise, and a critical evaluation of their safety and efficacy is required. The purpose of this study was to determine whether commercially available botanicals directly affect the primary brain enzymes responsible for -aminobutyric acid (GABA) metabolism. Anxiolytic plants may interact with either glutamic acid decarboxylase (GAD) or GABA transaminase (GABA-T) and ultimately influence brain GABA levels and neurotransmission. Two in vitro rat brain homogenate assays were developed to determine the inhibitory concentrations (IC50) of aqueous and ethanolic plant extracts. Approximately 70% of all extracts that were tested showed little or no inhibitory effect (IC50 values greater than 1mg/mL) and are therefore unlikely to affect GABA metabolism as tested. The aqueous extract of Melissa officinalis (lemon balm) exhibited the greatest inhibition of GABA-T activity (IC50 = 0.35mg/mL). Extracts from Centella asiatica (gotu kola) and Valeriana officinalis (valerian) stimulated GAD activity by over 40% at a dose of 1mg/mL. On the other hand, both Matricaria recutita (German chamomile) and Humulus lupulus (hops) showed significant inhibition of GAD activity (0.11–0.65mg/mL). Several of these species may therefore warrant further pharmacological investigation. The relation between enzyme activity and possible in vivo mode of action is discussed.

Au Canada, l’utilisation de produits de santé naturels (PSN) végétaux pour traiter les troubles de l’anxiété s’accentue, et une évaluation critique de leur innocuité et de leur efficacité est nécessaire. La présente étude a eu pour objectif de déterminer si les végétaux disponibles sur le marché influent directement sur les enzymes primaires du cerveau responsables du métabolisme de l’acide -aminobutyrique (GABA). Les plantes anxiolytiques pourraient interagir avec l’acide glutamique décarboxylase (GAD) ou avec la GABA transaminase (GABA-T) et ultimement influencer les taux de GABA dans le cerveau et la neurotransmission. On a mis au point deux essais de dosage utilisant un homogénat cérébral de rat in vitro pour déterminer les concentrations inhibitrices (IC50) d’extraits végétaux aqueux et éthanoliques. Approximativement 70 % de tous les extraits examinés ont montré un faible ou aucun effet inhibiteur avec des valeurs d’IC50 supérieures à 1mg/mL, et sont par conséquent peu susceptibles d’influer sur ces systèmes. L’extrait aqueux de Melissa officinalis (mélisse) a montré la plus forte inhibition de l’activité GABA-T (IC50 = 0,35mg/mL). La Matricaria recutita (camomille allemande) et l’Humulus lupulus (houblon) ont aussi montré une inhibition significative de l’activité GAD (0,11 - 0,65mg/mL). De plus, des extraits de Centella asiatica (gotu kola) et de Valeriana officinalis (valériane) ont stimulé l’activité GAD de plus de 40 % à une dose de 1mg/mL. Plusieurs de ces espèces pourraient par conséquent nécessiter une plus ample étude pharmacologique. On discute de la relation entre l’activité enzymatique et un possible mode d’action in vivo.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2007

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nrc/cjpp/2007/00000085/00000009/art00015
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