DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-89715-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39966542
تاريخ النشر: 2025-02-18
المؤلف: Runglawan Sudmoon وآخرون
الموضوع الرئيسي: القلويدات: التركيب وعلم الأدوية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الملفات الكيميائية النباتية، السمية الخلوية، السمية الجينية، والأنشطة البيولوجية لأربعة أنواع من ميتراجينا: ميتراجينا سبيسيوزا (Ms)، م. ديفيرسيفوليا (Md)، م. هيرسوتا (Mh)، و م. روتونديفوليا (Mr). باستخدام كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) وكروماتوغرافيا الغاز-الكشف عن الأيونات اللهبية (GC-FID)، تحدد البحث المركبات الأفيونية الرئيسية، بما في ذلك ميتراجينين، 7-هيدروكسي ميتراجينين، وميترافيلين، الموجودة في جميع الأنواع. من الجدير بالذكر أنه تم الكشف عن رينكوفيلين في Mr للمرة الأولى، كما تم العثور على ميترافيلين أيضًا في Md وMh وMr.
أشارت تقييمات السمية الخلوية والسمية الجينية التي أجريت عبر اختبارات MTT واختبارات الكوميت إلى أن مستخلصات الأوراق من الإيثانول والهكسان لهذه الأنواع لم تظهر أي تأثيرات سامة خلوية ملحوظة على خلايا الدم المحيطية الوحيدة النواة (PBMCs)، باستثناء مستخلص الهكسان من Mh، الذي تسبب في تلف ملحوظ في الحمض النووي. علاوة على ذلك، أظهرت النشاط البيولوجي لمستخلصات الإيثانول تباينًا في تقارب الربط لمستقبل µ-الأفيون (MOR)، حيث أظهرت Ms وMd أعلى مستويات التعبير الجيني. أدت مجموعة مستخلصات Mr وIpomoea aquatica (Ia) إلى زيادة تعبير الجين MOR، مما يشير إلى إمكانية تطبيقات طبية مبتكرة. تدعم النتائج المزيد من التحقيقات السريرية في هذه المركبات لتطوير العلاجات.
الطرق
في هذه الدراسة، تم جمع أربعة أنواع من أوراق ميتراجينا—م. سبيسيوزا، م. روتونديفوليا، م. هيرسوتا، و م. ديفيرسيفوليا—بالإضافة إلى Ipomoea aquatica، في تايلاند للتجربة. تم جمع م. سبيسيوزا من مزرعة أعشاب قانونية في محافظة خون كاين، بينما تم جمع الأنواع الأخرى من مناطق خاصة في أوائل عام 2022. تم تحديد هذه المواد النباتية بواسطة البروفيسور الدكتور أرونرات تشافيراش، واتبعت جميع الإجراءات الإرشادات والتشريعات ذات الصلة بشأن التجارب النباتية.
تم الحفاظ على العينات المجمعة في هيرباريوم قسم البيولوجيا، كلية العلوم، جامعة خون كاين، مع تخصيص أرقام جامع محددة لكل نوع. بعد الجمع، خضعت الأوراق لعملية غسيل وتم تجفيفها في الهواء في درجة حرارة الغرفة أو تجفيفها في فرن عند 60 درجة مئوية. بمجرد أن جفت، تم تخزينها في بيئة منخفضة الرطوبة حتى استخدامها لاحقًا في الدراسة.
النتائج
كشفت نتائج الدراسة حول أربعة أنواع من ميتراجينا—م. سبيسيوزا، م. ديفيرسيفوليا، م. هيرسوتا، و م. روتونديفوليا—عن مكونات كيميائية نباتية مهمة من خلال تحليل كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS). تشمل المركبات الأفيونية الرئيسية التي تم تحديدها ميتراجينين بنسبة 36.89% في مستخلص الإيثانول من م. سبيسيوزا و 18.38% في م. ديفيرسيفوليا، ورينكوفيلين بنسبة 34.75% في م. روتونديفوليا، وميترافيلين بنسبة 10.94% في م. هيرسوتا. من الجدير بالذكر أن السكوالين كان موجودًا بكميات مرتفعة نسبيًا عبر جميع الأنواع، بتركيز 34.45%.
أدى التحليل الإضافي باستخدام كروماتوغرافيا الغاز-الكشف عن الأيونات اللهبية (GC-FID) إلى تحديد كميات ميتراجينين، 7-هيدروكسي ميتراجينين، ميترافيلين، ورينكوفيلين في كل من مستخلصات الإيثانول والهكسان. تم الكشف عن ميتراجينين، 7-هيدروكسي ميتراجينين، وميترافيلين في جميع الأنواع الأربعة، بينما كان رينكوفيلين حصريًا لم. روتونديفوليا. أظهرت منحنيات المعايرة لكل مركب خطية عالية، مع معاملات تحديد (R²) تتراوح من 0.998 إلى 0.999. تم حساب تركيزات هذه المواد المستهدفة وتفصيلها في الجدول 4، مما يوفر نظرة شاملة على الملفات الكيميائية النباتية للأنواع المدروسة من ميتراجينا.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على إعداد وتحليل مستخلصات من أربعة أنواع من ميتراجينا، مع التركيز على تركيبها الكيميائي النباتي، السمية، وتأثيراتها على التعبير الجيني للأفيون. تم إعداد المستخلصات باستخدام مذيبات الإيثانول والهكسان، تلاها فحص كيميائي نباتي من خلال كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) وكروماتوغرافيا الغاز-الكشف عن الأيونات اللهبية (GC-FID). من الجدير بالذكر أن هذه الدراسة هي الأولى التي تحدد رينكوفيلين وميترافيلين في م. روتونديفوليا و م. ديفيرسيفوليا، إلى جانب المركبات المعروفة سابقًا مثل ميتراجينين و7-هيدروكسي ميتراجينين. تشير النتائج إلى أن هذه المركبات تظهر تقاربًا للربط لمستقبلات أفيونية مختلفة، لا سيما مستقبل µ-الأفيون (MOR)، حيث أظهرت م. سبيسيوزا أعلى تعبير جيني نسبي (89.54) عند تركيز 1.923 ملغ/مل.
أظهرت اختبارات السمية أنه بينما لم تتسبب معظم المستخلصات في تلف الحمض النووي بشكل ملحوظ، إلا أن مستخلص الهكسان من م. هيرسوتا أظهر تأثيرات ملحوظة. تصنف قيم الجرعة القاتلة المتوقعة (LD50) لم. روتونديفوليا وI. aquatica على أنها معتدلة إلى خطيرة قليلاً، مما يشير إلى أن الاستهلاك بكميات كبيرة قد يكون سامًا. ومع ذلك، أظهرت مجموعة م. روتونديفوليا وI. aquatica تعبيرًا جينيًا نسبيًا مرتفعًا لمستقبل MOR (71.01) دون سمية خلوية ملحوظة، مما يشير إلى فوائد علاجية محتملة لحالات مثل الأرق والضغط. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من البحث في سلامة وفعالية هذه المستخلصات النباتية، لا سيما في البيئات السريرية، لاستغلال خصائصها الطبية مع تقليل المخاطر المرتبطة بتنشيط مستقبلات الأفيون.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-89715-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39966542
Publication Date: 2025-02-18
Author(s): Runglawan Sudmoon et al.
Primary Topic: Alkaloids: synthesis and pharmacology
Overview
This study investigates the phytochemical profiles, cytotoxicity, genotoxicity, and biological activities of four Mitragyna species: Mitragyna speciosa (Ms), M. diversifolia (Md), M. hirsuta (Mh), and M. rotundifolia (Mr). Utilizing gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID), the research identifies key opioid compounds, including mitragynine, 7-hydroxymitragynine, and mitraphylline, present in all species. Notably, rhynchophylline was detected in Mr for the first time, and mitraphylline was also found in Md, Mh, and Mr.
Cytotoxicity and genotoxicity assessments conducted via MTT and comet assays indicated that the ethanol and hexane leaf extracts of these species exhibited no significant cytotoxic effects on peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), except for Mh’s hexane extract, which caused notable DNA damage. Furthermore, the biological activity of the ethanolic extracts demonstrated varying binding affinities to the µ-opioid receptor (MOR), with Ms and Md showing the highest gene expression levels. The combination of Mr and Ipomoea aquatica (Ia) extracts yielded enhanced MOR gene expression, suggesting potential for innovative medicinal applications. The findings support further clinical investigations into these compounds for therapeutic development.
Methods
In this study, four species of Mitragyna leaves—M. speciosa, M. rotundifolia, M. hirsuta, and M. diversifolia—along with Ipomoea aquatica, were collected in Thailand for experimentation. The collection of M. speciosa was sourced from a legal herb farm in Khon Kaen province, while the other species were gathered from private areas in early 2022. The identification of these plant materials was conducted by Prof. Dr. Arunrat Chaveerach, and all procedures adhered to relevant guidelines and legislation concerning plant experimentation.
The collected specimens were preserved at the herbarium of the Department of Biology, Faculty of Science, Khon Kaen University, with specific collector numbers assigned to each species. Following collection, the leaves underwent a washing process and were air-dried at room temperature or dried in an oven at 60 °C. Once dried, they were stored in a low-humidity environment until further use in the study.
Results
The results of the study on four Mitragyna species—M. speciosa, M. diversifolia, M. hirsuta, and M. rotundifolia—revealed significant phytochemical constituents through Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) analysis. The major opioid compounds identified include mitragynine at 36.89% in the ethanolic extract of M. speciosa and 18.38% in M. diversifolia, rhynchophylline at 34.75% in M. rotundifolia, and mitraphylline at 10.94% in M. hirsuta. Notably, squalene was present in relatively high quantities across all species, with a concentration of 34.45%.
Further analysis using Gas Chromatography-Flame Ionization Detection (GC-FID) quantified mitragynine, 7-hydroxymitragynine, mitraphylline, and rhynchophylline in both ethanol and hexane extracts. Mitragynine, 7-hydroxymitragynine, and mitraphylline were detected in all four species, while rhynchophylline was exclusive to M. rotundifolia. Calibration curves for each compound demonstrated high linearity, with coefficients of determination (R²) ranging from 0.998 to 0.999. The concentrations of these targeted substances were calculated and are detailed in Table 4, providing a comprehensive overview of the phytochemical profiles of the studied Mitragyna species.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the preparation and analysis of extracts from four Mitragyna species, focusing on their phytochemical composition, toxicity, and effects on opioid gene expression. The extracts were prepared using ethanol and hexane solvents, followed by phytochemical screening through gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID). Notably, this study is the first to identify rhynchophylline and mitraphylline in M. rotundifolia and M. diversifolia, alongside previously recognized compounds such as mitragynine and 7-hydroxymitragynine. The findings indicate that these compounds exhibit binding affinities to various opioid receptors, particularly the mu-opioid receptor (MOR), with M. speciosa showing the highest relative gene expression (89.54) at a concentration of 1.923 mg/ml.
Toxicity testing revealed that while most extracts did not induce significant DNA damage, M. hirsuta’s hexane extract did show notable effects. The predicted lethal dose (LD50) values for M. rotundifolia and I. aquatica categorize them as moderately to slightly hazardous, suggesting that consumption at high doses could be toxic. However, the combination of M. rotundifolia and I. aquatica demonstrated a high relative gene expression for MOR (71.01) without significant cytotoxicity, indicating potential therapeutic benefits for conditions such as insomnia and stress. Overall, the study emphasizes the need for further research into the safety and efficacy of these plant extracts, particularly in clinical settings, to harness their medicinal properties while mitigating risks associated with opioid receptor activation.