ارزیابی فیتوشیمیایی، آنتی‌اکسیدانی و اثر مهاری عصاره گیاه دارویی Citrullus colocynthis L. بر تولید نانوبیوفیبریل‌های آمیلوئیدی از آلبومین سرم گاوی به‌عنوان یک پروتئین مدل

محورهای موضوعی : گیاهان دارویی

حوریه منصوری ¹ , امیر آراسته ² , رمضانعلی خاوری نژاد ³

1 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد رشت، رشت، ایران
3 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1398/11/02 تاریخ پذیرش : 1399/09/19 تاریخ انتشار : 1399/12/01

کلید واژه: بیماری آلزایمر, سیترونلول, Citrullus colocynthis L, واژه‌های کلیدی: آمیلوئید, سیترولین,

چکیده مقاله :

هندوانه ابوجهل با نام علمی Citrullus colocynthis L.، یکی از گیاهانی است که اثرات آنتی اکسیدانی و ضددیابتی آن در پژوهش‌های قبلی به اثبات رسیده است. در این پژوهش ضمن بررسی فیتوشیمیایی عصاره هیدروالکلی هندوانه ابوجهل، اثرات آنتی‌اکسیدانی و مهاری آن بر تولید نانوبیوفیبریل‌های آمیلوئیدی از آلبومین سرم گاوی به‌‌عنوان یک پروتئین مدل مورد بررسی قرار گرفته است. میوه گیاه در پائیز 1396 از مناطق بیابانی اطراف قم جمع آوری، خشک و سپس به روش ماسراسیون عصاره گیری گردید. آنالیز ترکیبات ثانوی عصاره با روش کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی انجام شده و میزان کمی مهمترین ترکیبات آن شامل سیترولین و سیترونلول با استفاده از HPLC ازیابی گردید. فعالیت آنتی‌اکسیدانی عصاره با استفاده از روش DPPH بررسی شد و سپس رشته‌های آمیلوئیدی در لوله آزمایش و در دمای بالا و pH پائین تهیه و از تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی برای تائید حضور رشته‌ها استفاده شد. از روش طیف‌سنجی کنگورد برای بررسی اثرات مهاری عصاره بر تولید رشته‌های آمیلوئیدی استفاده شد. نتایج نشان داد که متیل بتا دی گالاکتوپیرانوزید و بتا دی گلوکوپیرانوزید به ترتیب با 51/29 و 31/6 درصد از فراوان‌ترین ترکیبات شیمیایی و تترادکانوئیک اسید با 31/16 و سپس اکتا و هگزادکانوئیک اسید به ترتیب با 11/14 و 94/10 درصد، بیش‌ترین ترکیبات یافت شده در عصاره بودند. مقادیر سیترولین و سیترونلول نیز در عصاره به ترتیب 0041/0 و 013/0 میلی‌گرم بود. بیش-ترین خاصیت آنتی‌اکسیدانی در غلظت 10 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از عصاره و به میزان 5/71 درصد و بیش‌ترین میزان مهار تولید رشته‌های آمیلوئیدی در غلظت یک میلی‌گرم بر میلی‌لیتر و به میزان 99 درصد دیده شد. عصاره ﻫﻨﺪواﻧﻪ اﺑﻮﺟﻬﻞ با حضور ترکیبات آنتی اکسیدان قوی و نیز اثرات مهاری که بر تولید رشته‌های آمیلوئیدی دارد، اثرات مناسبی در کاهش عوارش ناشی از بیماری آلزایمر دارد.

چکیده انگلیسی:

Colocynth with the scientific name of Citrullus colocynthis L. is one of the plants that it's anti–oxidant and anti–diabetic effects has been shown in previous research. In this study, in addition to the phytochemical study of hydro–alcoholic extract of Colocynth, its anti–oxidant and inhibitory effects on the production of amyloid nanobiofibrils from bovine serum albumin as a model protein have been investigated. The fruit of the plant was collected from the desert areas around Qom in the fall of 2017, dried and then extracted by maaceration method. Analysis of secondary compounds of the extract was performed by gas chromatography-mass spectrometry and the amount of its most important compounds including citrulline and citronellol was obtained by HPLC. The antioxidant activity of the extract was evaluated using DPPH method and then the amyloid fibrils were prepared in the test tube at high temperature and low pH and electron microscope imaging was used to confirm the presence of the fibrils. Congored spectroscopy was used to investigate the inhibitory effects on the production of amyloid fibrils. The results showed that methyl beta-galactopyranoside and beta-diglucopyranoside with 29.51% and 6.31% respectively, were the most abundant chemical compounds and tetradcanoic acid with 16.31% and then octa and hexadecanoic acid with respectively 14.11% and 10.94% were the most compounds found in the extract. The levels of citrulline and citronellol in the extract were 0.0041 and 0.013 mg, respectively. The highest anti–oxidant activity was in the concentration of 10 mg/ml of the extract with 71.5% and the highest inhibition of production of amyloid fibers in the concentration of 1 mg/ml and 99% were seen. Colocynth extract with the presence of potent anti–oxidant compounds and its inhibitory effects on the production of amyloid fibrils, will be very useful in preventing and reducing the incidence of Alzheimer's disease.

منابع و مأخذ:

1. Ahmed, M., Peiwen, Q., Gu, Z., Liu, Y., Sikandar, A., Hussain, D., Javeed, A., Shafi, J., Iqbal, M.F. and An, R. 2020. "Insecticidal activity and biochemical composition of Citrullus colocynthis, Cannabis indica and Artemisia argyi extracts against cabbage aphid (Brevicoryne brassicae L.)." Scientific reports 10(1): 1-10.


2. Al-Snafi, A.E. 2016. "Chemical constituents and pharmacological effects of Citrullus colocynthis-A review." IOSR Journal of Pharmacy 6(3): 57-67.


3. Aliyu, A., Nwaedozie, J. and Adams, A. 2013. "Quality parameters of biodiesel produced from locally sourced Moringa oleifera and Citrullus colocynthis l. Seeds found in Kaduna, Nigeria." Int. res. J. pure appl. Chem. 3: 377-390.


4. Arasteh, A., Habibi-Rezaei, M., Ebrahim-Habibi, A. and Moosavi-Movahedi, A.A. 2012. "Response surface methodology for optimizing the bovine serum albumin fibrillation." The protein Journal, 31(6): 457-465.


5. Arise, R., Malomo, S., Adebayo, J. and Igunnu, A. 2009. "Effects of aqueous extract of Eucalyptus globulus on lipid peroxidation and selected enzymes of rat liver." Journal of Medicinal Plants Research, 3(2): 077-081.


6. Chawech, R., Jarraya, R., Girardi, C., Vansteelandt, M., Marti, G. Nasri, I., Racaud-Sultan, C. and Fabre, N. 2015. "Cucurbitacins from the leaves of Citrullus colocynthis (L.) Schrad." Molecules, 20(10): 18001-18015.


7. Chen, Z., Bertin, R. and Froldi, G. 2013. "EC50 estimation of antioxidant activity in DPPH assay using several statistical programs." Food chemistry, 138(1): 414-420.


8. Creed, M.C. and Milgram, N.W. 2010. "Amyloid-modifying therapies for alzheimer’s disease: therapeutic progress and its implications." Age 32(3): 365-384.


9. da Silva, J.A.T. and Hussain, A.I. 2017. "Citrullus colocynthis (L.) schrad. (colocynth): biotechnological perspectives." Emirates Journal of Food and Agriculture: 83-90.


10. Dorostkar, M.M., Zou, C., Blazquez-Llorca, L. and Herms, J. 2015. "Analyzing dendritic spine pathology in alzheimer’s disease: problems and opportunities." Acta neuropathologica, 130(1): 1-19.


11. Giuffrida, M., Caraci, F., De Bona, P., Pappalardo, G., Nicoletti, F., Rizzarelli, E. and Copani, A. 2010. "The monomer state of beta-amyloid: where the alzheimer's disease protein meets physiology." Reviews in the neurosciences, 21(2): 83-94.


12. Gupta, S.C., Tripathi, T., Paswan, S.K., Agarwal, A.G., Rao, C.V. and Sidhu, O.P. 2018. "Phytochemical investigation, antioxidant and wound healing activities of Citrullus colocynthis (bitter apple)." Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 8(8): 418.


13. Holm, N.K., Jespersen, S.K., Thomassen, L.V., Wolff, T.Y., Sehgal, P., Thomsen, L.A., Christiansen, G., Andersen, C.B., Knudsen, A.D. and Otzen, D.E. 2007. "Aggregation and fibrillation of bovine serum albumin." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 1774(9): 1128-1138.


14. Hussain, A.I., Rathore, H.A., Sattar, M.Z., Chatha, S.A. Sarker, S.D. and Gilani, A.H. 2014. "Citrullus colocynthis (L.) Schrad (bitter apple fruit): A review of its phytochemistry, pharmacology, traditional uses and nutritional potential." Journal of ethnopharmacology, 155(1): 54-66.


15. Kamil, M., Ahmad, F. and Abdallah, E.T. 2020. "Scientific studies on Citrullus Colocynthis with special reference to anti-hyperglycemic activity." Journal of Pharmacy and Pharmacology, 8: 286-292.


16. Karimabad, M.N., Niknia, S., Golnabadi, M.B., Poor, S.F., Hajizadeh, M.R. and Mahmoodi, M. 2020. "Effect of Citrullus colocynthis extract on glycated hemoglobin formation (in vitro)." The Eurasian Journal of Medicine, 52(1): 47.


17. Mroczko, B., Groblewska, M., Litman-Zawadzka, A., Kornhuber, J. and Lewczuk, P. 2018. "Amyloid β oligomers (AβOs) in alzheimer’s disease." Journal of Neural Transmission, 125(2): 177-191.


18. Najafi, S., Sanadgol, N., Nejad, B.S., Beiragi, M.A. and Sanadgol, E. 2010. "Phytochemical screening and antibacterial activity of Citrullus colocynthis (Linn.) Schrad against Staphylococcus aureus." Journal of Medicinal Plants Research 4(22): 2321-2325.


19. Norton, S., Matthews, F.E., Barnes, D.E. Yaffe, K. and Brayne, C. 2014. "Potential for primary prevention of alzheimer's disease: an analysis of population-based data." The Lancet Neurology, 13(8): 788-794.


20. O'Brien, R.J. and Wong, P.C. 2011. "Amyloid precursor protein processing and alzheimer's disease." Annual review of neuroscience, 34: 185-204.


21. Olushola-Siedoks, A., Igbo, U., Asieba, G., Ojo, B., Akinola, T. and Igwe, C. 2019. "Preliminary investigations on the health benefits of Citrullus colocynthis (L.) schrad seeds." European Journal of Nutrition & Food Safety: 187-198.


22. Qi, Y., Yi, P., He, T., Song, X., Liu, Y., Li, Q., Zheng, J., Song, R., Liu , C. and Zhang, Z. 2020. "Quercetin-loaded selenium nanoparticles inhibit amyloid-β aggregation and exhibit antioxidant activity." Colloids and surfaces A: physicochemical and Engineering Aspects: 125058.


23. Rajasekhar, K., Samanta, S., Bagoband, V., Murugan, N.A. and Govindaraju, T. 2020. "Antioxidant berberine-derivative inhibits multifaceted amyloid toxicity." Iscience: 101005.


24. Shahat, A.A., Ibrahim, A.Y., Ezzeldin, E. and Alsaid, M.S. 2015. "Acetylcholinesterase inhibition and antioxidant activity of some medicinal plants for treating neuro degenarative disease." African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines 12(3): 97-103.


25. Sharma, O.P. and Bhat, T.K. 2009. "DPPH antioxidant assay revisited." Food chemistry 113(4): 1202-1205.


26. Sinyor, B., Mineo, J. and Ochner, C. 2020. "Alzheimer’s disease, inflammation and the role of antioxidants." Journal of Alzheimer's Disease Reports. 2(Preprint): 1-8.


27. Taghizadeh, M., Talaei, S.A. Djazayeri, A. and Salami, M. 2014. "Vitamin D supplementation restores suppressed synaptic plasticity in alzheimer's disease." Nutritional neuroscience, 17(4): 172-177.


28. Torkey, H., Abou-Yousef, H., Abdel Azeiz, A. and Hoda, E. 2009. "Insecticidal effect of cucurbitacin E glycoside isolated from Citrullus colocynthis against aphis craccivora." Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 3(4): 4060-4066.