Therapeutic valorization of Ononis angustissima and Genista saharae: Biological activities
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Setif 1 University - Ferhat ABBAS , Faculty of Nature and Life Sciences
Abstract
Ononis angustissima and Genista saharae are endemic Algerian plants with pharmacological potential, used for centuries in traditional medicine. Herein the efficiency of subcritical water extraction (SWE) of phenols and flavonoids from these plants was evaluated by spectrophotometric assays. Afterward, the optimal extracts were tested for its; biological activities (in vitro), and toxicity (in vivo). The most important operational parameters of the technique (temperature, pressure, time) were optimized for each plant based on phenols yield. At defined optimal extraction conditions (155°C, 50 bars, 15min), maximum contents of phenols in the extracts were 18.33, and 21.12 mg GAE/g dry weight, for O. angustissima and G. saharae, respectively. The antioxidant activity of extracts was evaluated by different assays including, DPPH, and β-Carotene Bleaching Assays. The anti-diabetic effect of the extracts was investigated in vitro against α-amylase and α-glucosidase. Chemical profile of the tested extracts was defined by RP-HPLC-UV/Vis. Both chemical profiles and demonstrated bioactivities were comparable for O. angustissima and G. saharae. However, G. saharae exhibited slightly stronger antioxidant capacity and higher content of phenolic compounds. Three hydroxybenzoic acids (p Hydroxybenzoic, protocatechuic, syringic) were the major phenolic compounds in the tested extracts. Two monomeric flavan-3-ols, namely catechin and epicatechin, were detected in O. angustissima extract with relatively high amount, but not in the extract of G. saharae. Tested extracts demonstrated inhibitory effects against both enzymes α-amylase and α-glucosidase. In both applied assays, O.angustissima exhibited stronger enzyme-inhibitory effects compared to G.saharae. The MTT assay to test the anti-proliferative activity of extracts was performed with three different cell lines. The most effective cell growth inhibition activity IC50 value of 18.34 µg/mL was observed in fibroblast cell line from murine (L2OB) treated with G. saharae. The lowest IC50 value (28.27 µg/mL) was calculated in the same cell line treated with O. angustissima. Slight higher IC50 values were calculated in the case of line derived from human rhabdomyosarcoma (RD) (29.45 and 32.45 µg/mL) for G. saharae and O. angustissima SW/extract, respectively, while in the case of Hep2c cells, the highest values of 31.25 and 39.79 µg/mL were seen for G. saharae and O. angustissima extracts, respectively. G. saharae seems to have better anti-proliferative activity, which could be explained by its higher and diverse content of phenolic compounds shown in the HPLC analysis. The antimicrobial activity of our extracts was studied against six bacterial strains, as well as two fungal strains. Both plant extracts were equally strong against the Gram-positive bacterial strains (Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis) (MIC = 78.13 μg /mL). However, G.saharae SW/extract showed better activity against Gram-negative bacterial strains. Whereas, in the case of fungi O.angustissima extract had stronger activity against Candida albicans (MIC = 78.13 μg /mL). The acute toxicity of extracts was carried out using mice. The LD50was found to be superior to 5000 mg/kg. Obtained results suggested that subcritical water extracts of G. saharae and O. angustissima could provide powerful natural; antioxidant, antimicrobial, and anti-proliferative agents, to be used in the management of different diseases.
Description
Ononis angustissima et Genista saharae sont des plantes endémiques algériennes à potentiel pharmacologique, utilisées depuis des siècles en médecine traditionnelle. Dans le présent travail, l'efficacité de l'extraction par l'eau sub-critique (EES) des phénols et des flavonoïdes de ces plantes a été évaluée par des tests spectrophotométriques. Ensuite, les extraits optimaux ont été testés pour leurs ; activités biologiques (in vitro) et toxicité (in vivo). Les paramètres opérationnels les plus importants de la technique (température, pression, temps) ont été optimisés pour chaque plante en fonction du rendement en phénols. Dans les conditions d'extraction optimales définies (155°C, 50 bars, 15 min), les teneurs maximales en phénols dans les extraits étaient de 18,33 et 21,12 mg de GAE/g de poids sec pour O. angustissima et G. saharae, respectivement. L'activité antioxydante des extraits a été évaluée par différents tests, à savoir ; pouvoir antioxydant total, DPPH, et blanchiment de la β-carotène. L'effet antidiabétique des extraits a été étudié in vitro contre l'α-amylase et l’α glucosidase. Le profil chimique des extraits testés a été défini par RP-HPLC-UV/Vis. Tant les profils chimiques que les bioactivités démontrées étaient comparables pour O. angustissima et G. saharae. Cependant, G. saharae présentait une capacité antioxydante légèrement plus forte et une teneur plus élevée en composés phénoliques. Trois acides hydroxybenzoïques (p-hydroxybenzoïque, protocatéchique, syringique) étaient les principaux composés phénoliques dans les extraits testés. Les extraits testés ont démontré des effets inhibiteurs contre les deux enzymes α-amylase et α -glucosidase. Dans les deux tests appliqués, O. angustissima présentait des effets inhibiteurs enzymatiques plus forts que G. saharae. Le test MTT pour tester l'activité antiproliférative des extraits a été réalisé avec trois lignées cellulaires différentes. La valeur IC50 de l'activité d'inhibition de la croissance cellulaire la plus efficace de 18,34 µg/mL a été observée dans la lignée cellulaire de fibroblastes de souris (L2OB) traitée avec G. saharae. La valeur IC50 la plus basse (28,27 µg/mL) a été calculée dans la même lignée cellulaire traitée avec O. angustissima. L'activité antimicrobienne de nos extraits a été étudiée contre six souches bactériennes, ainsi que deux souches fongiques. Les deux extraits de plantes étaient également puissants contre les souches bactériennes Gram-positives (Staphylococcus aureus et Bacillus subtilis) (CMI = 78,13 g/mL), cependant, G.saharae a montré une meilleure activité contre les souches bactériennes à Gram-négatives. Alors que, dans le cas des champignons, l'extrait d'O.angustissima avait une activité plus forte contre Candida albicans (CMI = 78,13 μg/mL), et égal contre Aspergillus niger (MIC = 78,13 μg /mL). La toxicité aiguë des extraits a été réalisée à l'aide de souris. La DL50 s'est avérée supérieure à 5000 mg/kg. Les résultats obtenus suggèrent que les extraits par l'eau sub-critique de G. saharae et O. angustissima pourraient fournir des agents ; antioxydants, antimicrobiens et antiprolifératifs, puissants naturels à utiliser dans la gestion de différentes maladies.