بررسی خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدسرطانی عصاره میوه درخت ارس (Juniperus polycarpos) بر روی سلول سرطانی پستان MCF7

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

سهیلا معینی ¹ , احسان کریمی ² , احسان اسکوئیان ³

1 - گروه زیست‌شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران
2 - گروه زیست‌شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران
3 - گروه تحقیقات و توسعه، خوشه صنعتی زیست فناور آرکا، مشهد، ایران

تاریخ دریافت : 1400/12/18 تاریخ پذیرش : 1401/01/31 تاریخ انتشار : 1402/03/01

کلید واژه: آنتی‌اکسیدان, ضدسرطان, عصاره‌گیری, سلول سرطانی پستان MCF7, گیاه ارس, Juniperus polycarpos,

چکیده مقاله :

گیاه ارس (Juniperus polycarpos) دارای ترکیبات طبیعی زیست فعالی است که برای تولید داروهای ضد التهابی و ضد سرطانی استفاده می شود. هدف این مطالعه بررسی خواص آنتی اکسیدانی و ضدسرطانی عصاره میوه درخت ارس بر روی سلول سرطانی پستان MCF7 می باشد. برای این منظور،جهت عصاره گیری، میوه درخت ارس به مدت 7 روز خشک و سپس به آن ترکیب متانول و HCL اضافه و با همزن مغناطیسی هم زده و پس از قرارگیری در دستگاه تقطیر از طریق کاغذ واتمن فیلتر شد. جهت ارزیابی فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره میوه درخت ارس از روش DPPH استفاده و میزان جذب رادیکال های آزاد در طول موج 517 نانومتر خوانده شد. جهت تعیین مقدار IC50از ویتامین C به عنوان یک آنتی اکسیدان استاندارد استفاده شد. سلول سرطانی پستان MCF7 کشت و اثر سایتوتوکسیسیتی عصاره بعد از 48 ساعت به روش MTT assay محاسبه شد. برای تعیین سمیت عصاره از مدل موشی Balb/c استفاده و بعد از تیمار با دوزهای (25، 50 و 100 میلی گرم/کیلوگرم) خون گیری جهت بررسی تغییر تعداد سلول های خونی و جداسازی بافت های کبد، کلیه، روده، طحال جهت تغییرات مورفولوژیکی و بافت‌شناسی انجام شد. درصد مهارکنندگی آنتی اکسیدان عصاره میوه درخت ارس در غلظت300 میکروگرم در میلی لیتر، به ترتیب با دو روش DPPH وFRAP 25/2 ± 47/59 و 09/2±19/63 درصد بوده و این مقادیر از میزان استاندارد‌ بکاررفته یعنی ویتامین C کمتر بود. 9/66 میکروگرم بر میلی لیتر از عصاره میوه توانست 50 درصد از رشد سلول های سرطانی پستان را در طی مدت زمان 48 ساعت مهار کند. آنالیز سلول های خونی و بافتی تغییرات معنی داری را در تعداد سلول های خونی و تغییرات مورفولوژیکی بافتی نشان نداد. یافته ها، اثر سایتوتوکسیسیتی عصاره برروی سلول های سرطان پستان را نشان داد. از طرفی عصاره باعث مسمومیت در مدل موشی نشده و برروی بافت های حیوان و سلول های خونی تاثیر معنی داری نداشته است.

چکیده انگلیسی:

Juniperus polycarpos contains natural bioactive compounds that are used to produce anti-inflammatory and anti-cancer drugs. For extraction, juniper berries were dried for 7 days, then methanol and HCL were added, stirred with a magnetic stirrer, and filtered through Whatman paper after distillation. To evaluate the antioxidant activity of juniper fruit extract, the DPPH method was used, and the adsorption rate of free radicals at 517 nm was read. Vitamin c was used as a standard antioxidant to determine the IC50 value of the extract. MCF7 breast cancer cells were cultured, and the cytotoxic effect of the extract was calculated after 48 hours by MTT assay. To determine the toxicity of the extract, the Balb/c mouse model was used. After treatment with doses of 25, 50, and 100 mg/kg, blood samples were taken to evaluate blood cell count changes. Isolation of the liver, kidney, intestine, and spleen tissues for morphological changes and Histology was performed. The antioxidant inhibitory percentage of juniper fruit extract at a 300 μg/ml concentration with DPPH and FRAP methods was 59.47 ± 2.25 and 63.19 ± 2.09%, respectively, and these values were lower than the standard amount of vitamin C used. 66.9 μg/ml of fruit extract was able to inhibit 50% of the growth of breast cancer cells within 48 hours. Blood and tissue cell analysis did not show significant changes in blood cell count and tissue morphological changes. The results showed the cytotoxic effect of the extract on breast cancer cells. On the other hand, the extract did not cause poisoning in the mouse model and did not significantly affect animal tissues and blood cells. .

منابع و مأخذ:

1. Adams R.P. 2004. Juniperus deltoides, a new species, and nomenclatural notes on Juniperus polycarpos and J. turcomanica (Cupressaceae). Phytologia, 86(2):49-53.


2. Ahani H., Jalilvand H., Hosseini Nasr S.M., Soltani Kouhbanani H., Ghazi M.R., Mohammadzadeh H. 2013. Reproduction of juniper (Juniperus polycarpos) in Khorasan Razavi, Iran. Forest Science and Practice, 15(3):231-237.


3. Al Groshi A., Jasim H.A., Evans A.R., Ismail F.M., Dempster N.M., Nahar L., Sarker S.D. 2019. Growth inhibitory activity of biflavonoids and diterpenoids from the leaves of the Libyan Juniperus phoenicea against human cancer cells. Phytotherapy Research, 33(8):2075-2082.


4. Ben Mrid R., Bouchmaa N., Bouargalne Y., Ramdan B., Karrouchi K., Kabach I., El Karbane M., Idir A., Zyad A., Nhiri M. 2019. Phytochemical characterization, antioxidant and in vitro cytotoxic activity evaluation of Juniperus oxycedrus Subsp. oxycedrus needles and berries. Molecules, 24(3):502-513


5. Benzie I.F., Strain J.J. 1996. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of “antioxidant power”: the FRAP assay. Analytical Biochemistry, 239(1):70-76.


6. Chang C.C., Yang M.H., Wen H.M., Chern J.C. 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analysis, 10(3):178-182.


7. Chavan J.J., Gaikwad N.B., Umdale S.D., Kshirsagar P.R., Bhat K.V., Yadav S.R. 2014. Efficiency of direct and indirect shoot organogenesis, molecular profiling, secondary metabolite production and antioxidant activity of micropropagated Ceropegia santapaui. Plant Growth Regulation, 72(1):1-15.


8. Coruzzi G., Bush D.R. 2001. Nitrogen and carbon nutrient and metabolite signaling in plants. Plant Physiology, 125(1):61-64.


9. Cowin P., Rowlands T.M., Hatsell S.J. 2005. Cadherins and catenins in breast cancer. Current Opinion in Cell Biology, 17(5):499-508.


10. Crozier A., Lean M.E., McDonald M.S., Black C. 1997. Quantitative analysis of the flavonoid content of commercial tomatoes, onions, lettuce, and celery. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45(3):590-595.


11. Darvishi M., Esmaeili S., Dehghan-Nayeri N., Mashati P., Gharehbaghian A. 2017. Anticancer effect and enhancement of therapeutic potential of Vincristine by extract from aerial parts of Juniperus excelsa on pre-B acute lymphoblastic leukemia cell lines. Journal of Applied Biomedicine, 15(3):219-226.


12. Dörnenburg H., Knorr D. 1995. Strategies for the improvement of secondary metabolite production in plant cell cultures. Enzyme and Microbial Technology, 17(8):674-684.


13. Emami S.A., Abedindo B.F., Hassanzadeh-Khayyat M. 2011. Antioxidant activity of the essential oils of different parts of Juniperus excelsa M. Bieb. subsp. excelsa and J. excelsa M. Bieb. subsp. polycarpos (K. Koch) Takhtajan (Cupressaceae). Iranian Journal of Pharmaceutical Research, 10(4):799-808.


14. Figueiredo A.C., Barroso J.G., Pedro L.G., Scheffer J.J. 2008. Factors affecting secondary metabolite production in plants: volatile components and essential oils. Flavour and Fragrance Journal, 23(4):213-226.


15. Gurib-Fakim A. 2006. Medicinal plants: traditions of yesterday and drugs of tomorrow. Molecular Aspects of Medicine, 27(1):1-93.


16. Jalill R.D.A. 2018. Chemical analysis and anticancer effects of Juniperus polycarpos and oak gall plants extracts. Research Journal of Pharmacy and Technology, 11(6):2372-2387.


17. Javanshir A., Karimi E., Homayouni T.M. 2020. Investigation of Antioxidant and Antibacterial Potential of Ricinus communis L. Nano-emulsion. Jundishapur Scientific Medical Journal, 19(1):1-9.


18. Karimi E., Oskoueian E., Hendra R., Jaafar H.Z. 2010. Evaluation of Crocus sativus L. stigma phenolic and flavonoid compounds and its antioxidant activity. Molecules, 15(9):6244-6256.


19. Karimi N., Behbahani M., Dini G., Razmjou A. 2018. Enhancing the secondary metabolite and anticancer activity of Echinacea purpurea callus extracts by treatment with biosynthesized ZnO nanoparticles. Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 9(4):045009.


20. Le D.H., Commandeur U., Steinmetz N.F. 2019. Presentation and delivery of tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand via elongated plant viral nanoparticle enhances antitumor efficacy. ACS Nano, 13(2):2501-2510.


21. Maurya A.K., Devi R., Kumar A., Koundal R., Thakur S., Sharma A., Kumar, D., Kumar R., Padwad Y.S., Chand G., Singh B. 2018. Chemical composition, cytotoxic and antibacterial activities of essential oils of cultivated clones of Juniperus communis and wild Juniperus species. Chemistry and Biodiversity, 15(9):180-188.


22. Moein M.R., Ghasemi Y., Moein S., Nejati M. 2010. Analysis of antimicrobial, antifungal and antioxidant activities of Juniperus excelsa M. B subsp. Polycarpos (K. Koch) Takhtajan essential oil. Pharmacognosy Research, 2(3):128-134


23. Mousavi S.M., Montazeri A., Mohagheghi M.A., Jarrahi A.M., Harirchi I., Najafi M., Ebrahimi M. 2007. Breast cancer in Iran: an epidemiological review. The Breast Journal, 13(4):383-391.


24. Petrovska B.B. 2012. Historical review of medicinal plants’ usage. Pharmacognosy Reviews, 6(11):1-7


25. Van Wyk B.E., Wink M. 2018. Medicinal plants of the world. CABI. Second edition – Wallingford. pp: 28.


26. Verpoorte R., Memelink J. 2002. Engineering secondary metabolite production in plants. Current Opinion in Biotechnology, 13(2):181-187.


27. Verpoorte R., Kim H.K., Choi, Y.H. 2006. Plants as source for medicines: New perspectives. Frontis, 47(3):261-273.


28. You B.J., Lee M.H., Tien N., Lee M.S., Hsieh H.C., Tseng L.H., Chung Y.L., Lee H.Z. 2013. A novel approach to enhancing ganoderic acid production by Ganoderma lucidum using apoptosis induction. PloS One, 8(1):e53616.


29. You B.J., Tien N., Lee M.H., Bao B.Y., Wu Y.S., Hu T.C., Lee H.Z. 2017. Induction of apoptosis and ganoderic acid biosynthesis by cAMP signaling in Ganoderma lucidum. Scientific Reports, 7(1):1-13.