DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-07297-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40594597
تاريخ النشر: 2025-07-01
المؤلف: Saliha Kesti Usta وآخرون
الموضوع الرئيسي: الآثار الدوائية للمركبات الطبيعية
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة تحليلًا شاملاً للتكوين الفيتوكيميائي والأنشطة البيولوجية لاستخراج أنيثوم غرافيولنس (الشبت)، باستخدام تقنيات تحليلية متقدمة مثل LC-MS/MS وGC-MS. حدد التحليل المركبات الفينولية الرئيسية، بما في ذلك بروتوكاتيشويك ألدهيد، وحمض الكافيين، والروتين، والكيرسيتين، بالإضافة إلى الزيوت الأساسية مثل γ-تيربينين والليمونين. أظهر المستخلص نشاطًا كبيرًا في التخلص من الجذور الحرة، حيث تراوحت معدلات التخلص من DPPH والأنيون الفائق من 15.9% إلى 80.8% و11.5% إلى 69.9%، على التوالي. ومن الجدير بالذكر أن المستخلص أظهر نشاطًا مضادًا للميكروبات واسع الطيف، خاصة ضد البكتيريا إيجابية الجرام، مع منطقة تثبيط تبلغ 15.2 ± 0.4 مم ضد E. coli، مما يشير إلى تأثير تآزري بين مكوناته.
تسلط الدراسة الضوء أيضًا على الخصائص المضادة للسموم لـ A. graveolens، حيث أظهرت تقليلًا في التشوهات الكروموسومية الناتجة عن الصوديوم أزيد (NaN3) بنسبة تصل إلى 73.3% عند معالجتها بالمستخلص. في دراسات الربط الجزيئي، وُجد أن المكونات الرئيسية تتفاعل مع البروتينات البكتيرية، مما قد يعطل الأيض الميكروبي ويعزز الفعالية المضادة للميكروبات. تشير النتائج إلى أن A. graveolens تمتلك إمكانات علاجية كبيرة، حيث تظهر مكوناتها النشطة تأثيرات تآزرية وتضادية في أنشطة بيولوجية متنوعة. يدعو المؤلفون إلى مزيد من البحث لعزل المركبات النشطة وتقييم آثارها الدوائية في البيئات السريرية، مع التأكيد على الحاجة إلى مزيد من الدراسات حول الخصائص البيولوجية لمجموعة متنوعة من الأنواع النباتية.
طرق
في هذه الدراسة، تم جمع نوع النبات *A. graveolens* من جيرسون، تركيا، في مايو 2022، مع الحصول على إذن مناسب من قسم علم النبات. تم تأكيد هوية العينة من قبل البروفيسور الدكتور ظافر تركمان في جامعة جيرسون، وتم إيداع عينة مرجعية (BIO-A.gra/2022) في حديقة الجامعة النباتية. استخدمت الدراسة أجزاء أوراق صحية وسليمة فقط، بينما تم التخلص من أقسام الجذور.
تم تجفيف العينات المجمعة عند 35 درجة مئوية، وطحنها إلى مسحوق، ثم استخراجها باستخدام الإيثانول، والميثانول، والهكسان، والكلوروفورم. شمل كل استخراج 2 جرام من *A. graveolens* في 100 مل من المذيب، وتم ذلك في حاضنة مهتزة لمدة 24 ساعة. بعد الطرد المركزي عند 10,000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق لإزالة الرواسب الصلبة، تم تبخير الطبقة العليا من المصفاة باستخدام مبخر دوار. تم تخزين المستخلصات النهائية في زجاجات زجاجية لمزيد من التحليل. التزمت الدراسة بجميع الإرشادات المؤسسية والوطنية والدولية ذات الصلة بشأن استخدام المواد النباتية.
نتائج
في دراسة كفاءة استخراج *A. graveolens* باستخدام مذيبات مختلفة، أظهر الإيثانول أعلى كفاءة استخراج بنسبة 11.2%، يليه الكلوروفورم (9.4%)، والميثانول (9.1%)، والهكسان (7.6%). كما أن مستخلص الإيثانول حقق أعلى محتوى إجمالي من الفينولات، حيث تم قياسه عند 29.6 ± 3.9 ملغ GAE/جرام، بينما كان محتوى الفلافونويد الإجمالي أقل عند 20.3 ± 2.6 ملغ QE/جرام. هذه المركبات مهمة بسبب خصائصها المضادة للأكسدة وتأثيراتها البيولوجية المتنوعة، بما في ذلك الأنشطة المضادة للسرطان، والمضادة للبكتيريا، والمضادة للالتهابات.
تشير الأدبيات المقارنة إلى تباين في محتوى الفينولات والفلافونويد عبر دراسات مختلفة. على سبيل المثال، أفاد أيك وآخرون بمحتويات الفينولات والفلافونويد لمستخلصات الأسيتون من *A. graveolens* في قونية بأنها 173.49 ± 4.91 ميكروغرام GAE/ملغ و72.81 ± 1.15 ميكروغرام QE/ملغ، على التوالي، بينما وجد جادهف وبافار 16.91 ملغ GAE/جرام و18.76 ملغ QE/جرام في المستخلصات الإيثانولية من بوني. قد تُعزى هذه التباينات في القيم المبلغ عنها إلى العوامل البيئية التي تؤثر على إنتاج المستقلبات الثانوية للنبات.
مناقشة
في هذا القسم، يكشف التحليل الفيتوكيميائي لـ *Anethum graveolens* (A. graveolens) عن نتائج مهمة تتعلق بمحتوى الفلافونويد والفينولات الإجمالي، بالإضافة إلى أنشطته المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات. تم قياس محتوى الفلافونويد الإجمالي باستخدام طريقة الطيف الضوئي، مع التعبير عن النتائج بوحدات ملغ من مكافئ الكيرسيتين (QE) لكل جرام. تم تقييم المحتوى الفينولي عبر طريقة فولين-سيوكالتو، مما أسفر عن نتائج بوحدات مكافئ حمض الغاليك (GAE). ومن الجدير بالذكر أن تحليلات LC-MS/MS وGC-MS حددت المركبات الفينولية الرئيسية، بما في ذلك الروتين وحمض الكافيين، المرتبطة بأنشطة بيولوجية متنوعة مثل الأنشطة المضادة للأكسدة، والمضادة للالتهابات، وتأثيرات محتملة مضادة للسرطان. تم تقييم القدرة المضادة للأكسدة من خلال اختبارات التخلص من DPPH والأنيون الفائق، مما يظهر زيادة تعتمد على الجرعة في نشاط التخلص من الجذور الحرة، على الرغم من أن مضاد الأكسدة الاصطناعي BHT أظهر فعالية أعلى.
تم تقييم النشاط المضاد للميكروبات لـ A. graveolens باستخدام طريقة انتشار القرص ضد مجموعة من السلالات البكتيرية والفطرية. أظهر المستخلص أعلى نشاط ضد *Bacillus subtilis*، بينما لوحظ نشاط أقل ضد الفطريات، مما يُعزى إلى الاختلافات الهيكلية في جدران الخلايا الميكروبية. أشارت قيم التركيز المثبط الأدنى (MIC) والتركيز القاتل الأدنى (MBC) إلى أن التأثيرات المضادة للميكروبات للمستخلص كانت أقوى من تلك الخاصة بمكوناته الفردية، مما يشير إلى تأثير تآزري بين الفيتوكيميائيات الموجودة. بالإضافة إلى ذلك، قدمت دراسات الربط الجزيئي في الحاسوب رؤى حول تفاعلات المركبات الرئيسية مع البروتينات المستهدفة مثل الأكوابورين وDnaK، مما يدعم التأثيرات المضادة للميكروبات الملاحظة. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج على إمكانات A. graveolens كمصدر لمركبات نشطة بيولوجيًا ذات خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للميكروبات كبيرة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-07297-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40594597
Publication Date: 2025-07-01
Author(s): Saliha Kesti Usta et al.
Primary Topic: Pharmacological Effects of Natural Compounds
Overview
This study presents a comprehensive analysis of the phytochemical composition and biological activities of Anethum graveolens (dill) extract, employing advanced analytical techniques such as LC-MS/MS and GC-MS. The analysis identified key phenolic compounds, including protecatechuic aldehyde, caffeic acid, rutin, and quercetin, as well as essential oils like γ-terpinene and limonene. The extract demonstrated significant radical scavenging activity, with DPPH and superoxide anion scavenging rates ranging from 15.9% to 80.8% and 11.5% to 69.9%, respectively. Notably, the extract exhibited broad-spectrum antimicrobial activity, particularly against gram-positive bacteria, with an inhibition zone of 15.2 ± 0.4 mm against E. coli, indicating a synergistic effect among its components.
The study also highlights the antigenotoxic properties of A. graveolens, showing a reduction in chromosomal aberrations induced by sodium azide (NaN3) by up to 73.3% when treated with the extract. In molecular docking studies, the major components were found to interact with bacterial proteins, potentially disrupting microbial metabolism and enhancing antimicrobial efficacy. The findings suggest that A. graveolens possesses significant therapeutic potential, with its active components exhibiting both synergistic and antagonistic effects in various biological activities. The authors advocate for further research to isolate active compounds and evaluate their pharmacological effects in clinical settings, emphasizing the need for more studies on the biological properties of diverse plant species.
Methods
In this study, the plant species *A. graveolens* was collected from Giresun, Turkey, in May 2022, with proper authorization from the Department of Botany. The identification of the specimen was confirmed by Professor Dr. Zafer Türkmen at Giresun University, and a voucher specimen (BIO-A.gra/2022) was deposited in the university’s herbarium. The research utilized only healthy, intact leaf parts, while the root sections were discarded.
The collected samples were dried at 35 °C, ground into a powder, and subsequently extracted using ethanol, methanol, hexane, and chloroform. Each extraction involved 2 g of *A. graveolens* in 100 mL of solvent, conducted in a shaking incubator for 24 hours. After centrifugation at 10,000 rpm for 10 minutes to remove solid residues, the upper layer of the filtrate was evaporated using a rotary evaporator. The final extracts were stored in glass bottles for further analysis. The study adhered to all relevant institutional, national, and international guidelines regarding the use of plant materials.
Results
In the study of extraction efficiency of *A. graveolens* using various solvents, ethanol demonstrated the highest extraction efficiency at 11.2%, followed by chloroform (9.4%), methanol (9.1%), and hexane (7.6%). The ethanol extract also yielded the highest total phenol content, measured at 29.6 ± 3.9 mg GAE/g, while the total flavonoid content was lower at 20.3 ± 2.6 mg QE/g. These compounds are significant due to their antioxidant properties and various biological effects, including anticancer, antibacterial, and anti-inflammatory activities.
Comparative literature indicates variability in phenolic and flavonoid content across different studies. For instance, Ayık et al. reported phenolic and flavonoid contents of acetone extracts from *A. graveolens* in Konya as 173.49 ± 4.91 µg GAE/mg and 72.81 ± 1.15 µg QE/mg, respectively, while Jadhav and Pawar found 16.91 mg GAE/g and 18.76 mg QE/g in ethanolic extracts from Pune. These discrepancies in reported values may be attributed to environmental factors influencing the plant’s secondary metabolite production.
Discussion
In this section, the phytochemical analysis of *Anethum graveolens* (A. graveolens) reveals significant findings regarding its total flavonoid and phenolic content, as well as its antioxidant and antimicrobial activities. The total flavonoid content was quantified using a spectrophotometric method, with results expressed as milligrams of quercetin equivalent (QE) per gram. The phenolic content was assessed via the Folin-Ciocalteau method, yielding results in terms of gallic acid equivalent (GAE). Notably, LC-MS/MS and GC-MS analyses identified key phenolic compounds, including rutin and caffeic acid, which are associated with various biological activities such as antioxidant, anti-inflammatory, and potential anticancer effects. The antioxidant capacity was evaluated through DPPH and superoxide anion scavenging assays, demonstrating a dose-dependent increase in radical scavenging activity, although the synthetic antioxidant BHT exhibited superior efficacy.
The antimicrobial activity of A. graveolens was assessed using the disk diffusion method against a range of bacterial and fungal strains. The extract showed the highest activity against *Bacillus subtilis*, while lower activity was noted against fungi, attributed to structural differences in microbial cell walls. The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) values indicated that the extract’s antimicrobial effects were stronger than those of its individual components, suggesting a synergistic action among the phytochemicals present. Additionally, in-silico molecular docking studies provided insights into the interactions of major compounds with target proteins such as aquaporin and DnaK, supporting the observed antimicrobial effects. Overall, these findings underscore the potential of A. graveolens as a source of bioactive compounds with significant antioxidant and antimicrobial properties.