DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-73958-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39900941
تاريخ النشر: 2025-02-03
المؤلف: Mark James Horgan وآخرون
الموضوع الرئيسي: عدوى الديدان الطفيلية والسيطرة عليها
نظرة عامة
تبحث الدراسة في الخصائص المضادة للديدان للنبات الجبلي Cicerbita alpina (L.) Wallr.، الذي يُستهلك تقليديًا ك delicacy طهي. تكشف الدراسة أن الفصائل السائلة المستخلصة من مستخلص ميثانولي تظهر نشاطًا كبيرًا ضد أجنة ديدان Ascaridia galli وديدان Caenorhabditis elegans البالغة، حيث أظهرت الفصائل الأكثر قطبية (بيوتانول وأستات الإيثيل) أعلى فعالية. ومن الجدير بالذكر أن فصيلة البيوتانول لم تكن سامة للخلايا البشرية، مما يشير إلى ملف أمان مواتٍ. حددت التحليلات الإضافية مركبين نشطين، 11-β،13-ديهيدرو لاكتوسين ولوتولين، اللذان أظهرا نشاطًا حيويًا قابلًا للمقارنة مع الدواء المرجعي فلبندازول، خاصة في تثبيط فقس البيض وتطور الأجنة.
تشير النتائج إلى أن هذه المواد الكيميائية النباتية قد تستهدف استقرار الأنابيب الدقيقة، كما يتضح من آثارها على بوليمرة التوبولين عند تركيز 50 ميكرومتر. تدعم الدراسات الحاسوبية هذه الآلية، مما يشير إلى تفاعلات محتملة في موقع ارتباط التاكسين. تدعو الدراسة إلى التطبيق الصيدلاني لمستخلصات C. alpina في تطوير العلاجات العشبية ضد الديدان الطفيلية، التي تشكل تهديدًا كبيرًا للصحة العالمية. ستركز الأعمال المستقبلية على تحسين ممارسات الزراعة لزيادة إنتاجية المستقلبات المفيدة، مما يحسن فعالية هذه المستخلصات للاستخدامات الوقائية أو ضد الديدان في كل من الماشية والبشر.
الطرق
يستعرض قسم “الطرق” المواد والإجراءات المستخدمة في البحث. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية أو معدات أو عينات بيولوجية، ويصف تصميم التجربة والبروتوكولات المتبعة. يتم تقديم المنهجيات بطريقة منهجية، مما يضمن إمكانية إعادة الإنتاج والوضوح للدراسات المستقبلية.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم تحليلات إحصائية تم إجراؤها لتفسير البيانات، مع تحديد أي برامج أو أدوات تم استخدامها. إن صرامة الطرق أمر حاسم للتحقق من النتائج وضمان أن تكون النتائج موثوقة وقابلة للتطبيق في السياق الأوسع لمجال البحث.
النتائج
تضمنت نتائج الدراسة حول النشاط المضاد للديدان لـ *C. alpina* سلسلة من التجارب البيولوجية، بما في ذلك تطوير الأجنة، حركة الديدان، والسُمية الخلوية، إلى جانب تحليل كيميائي نباتي للفصائل المستخلصة. حددت التحقيقات أكثر الفصائل نشاطًا حيويًا، والتي تم تنقيتها لاحقًا من خلال كروماتوغرافيا العمود السريع (FCC) وكروماتوغرافيا الفصل بالحجم (SEC) للحصول على فصائل غنية ومركبات نقية. ثم تم إخضاع هذه الفصائل لتجارب حيوية مضادة للديدان وتوصيف كيميائي لتقييم فعاليتها.
لإيضاح الآلية وراء تثبيط الأجنة الملحوظ الناتج عن المواد الكيميائية النباتية من *C. alpina*، استخدمت الدراسة اختبار بوليمرة التوبولين. تم إجراء هذا الاختبار لتحديد ما إذا كانت آلية التثبيط مشابهة لتلك الخاصة بمراقبات البنزيميدازول، المعروفة بتأثيراتها المزعزعة لاستقرار التوبولين. تعتبر النتائج من هذه الاختبارات حاسمة لفهم إمكانية *C. alpina* كمصدر لوكلاء مضادين للديدان جدد.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تفصيل استخراج وفصل *C. alpina* بدقة، بدءًا من زراعة النبات وفقًا للوائح المحلية. شمل عملية الاستخراج إزالة الدهون من الأجزاء الهوائية المجففة باستخدام الإيثر البترولي تلاها استخراج الميثانول، مما أسفر عن مستخلص خام لزج. أنتجت عملية الفصل السائل-السائل فصائل متنوعة، بما في ذلك الإيثر البترولي، والديكلوروميثان، وأستات الإيثيل، والبيوتانول، كل منها مع عوائد مميزة. ومن الجدير بالذكر أن فصيلة البيوتانول أظهرت أكبر نشاط حيوي في التجارب اللاحقة، خاصة في تثبيط حركة *C. elegans* وإظهار خصائص مضادة للديدان مزدوجة محتملة.
استخدم التحليل الكيميائي النباتي كروماتوغرافيا السائل عالية الأداء (HPLC) وقياس الطيف الكتلي (MS) لتوصيف الفصائل النشطة حيويًا. كما قيمت الدراسة السُمية الخلوية للمستخلصات ضد خطوط خلايا السرطان البشرية، كاشفة أن فصيلة البيوتانول أظهرت سمية خلوية منخفضة، مما يجعلها مرشحًا واعدًا لمزيد من التحقيق. تشير النتائج إلى أن فصيلة البيوتانول من *C. alpina* يمكن أن تعمل كعامل مضاد للديدان ذو تأثير مزدوج، مع تطبيقات محتملة في علاج العدوى الطفيلية مع تقليل الآثار السلبية على الكائنات غير المستهدفة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-73958-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39900941
Publication Date: 2025-02-03
Author(s): Mark James Horgan et al.
Primary Topic: Helminth infection and control
Overview
The research investigates the anthelmintic properties of the alpine plant Cicerbita alpina (L.) Wallr., traditionally consumed as a culinary delicacy. The study reveals that liquid-liquid fractions derived from a methanolic extract exhibit significant activity against the embryos of Ascaridia galli and adult Caenorhabditis elegans worms, with the more polar fractions (butanol and ethyl acetate) showing the highest efficacy. Notably, the butanol fraction was non-cytotoxic to human cell lines, indicating a favorable safety profile. Further analysis identified two active compounds, 11-β,13-dihydrolactucin and luteolin, which demonstrated bioactivity comparable to the control drug flubendazole, particularly in inhibiting egg hatching and embryo development.
The findings suggest that these phytochemicals may target microtubule stabilization, as evidenced by their effects on tubulin polymerization at a concentration of 50 µM. In silico studies support this mechanism, indicating potential interactions at the taxane binding site. The research advocates for the pharmacological application of C. alpina extracts in developing herbal therapeutics against parasitic helminths, which pose a significant global health threat. Future work will focus on optimizing cultivation practices to enhance the yield of beneficial metabolites, thereby improving the efficacy of these extracts for prophylactic or deworming applications in both livestock and humans.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and procedures employed in the research. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, or biological samples, and describes the experimental design and protocols followed. The methodologies are presented in a systematic manner, ensuring reproducibility and clarity for future studies.
Additionally, the section may include statistical analyses performed to interpret the data, specifying any software or tools utilized. The rigor of the methods is crucial for validating the findings and ensuring that the results are reliable and applicable to the broader context of the research field.
Results
The results of the study on the anthelmintic activity of *C. alpina* involved a series of biological assays, including embryo development, worm motility, and cytotoxicity, alongside a phytochemical analysis of the derived subfractions. The investigation identified the most bioactive fractions, which were subsequently purified through flash column chromatography (FCC) and size-exclusion chromatography (SEC) to yield enriched subfractions and pure compounds. These were then subjected to anthelmintic bioassays and chemical characterization to evaluate their efficacy.
To further elucidate the mechanism behind the observed embryo inhibition caused by the phytochemicals from *C. alpina*, the study employed a tubulin polymerization assay. This was conducted to determine whether the inhibition mechanism was similar to that of benzimidazole controls, known for their tubulin destabilizing effects. The findings from these assays are critical for understanding the potential of *C. alpina* as a source of novel anthelmintic agents.
Discussion
In this study, the extraction and fractionation of *C. alpina* were meticulously detailed, beginning with the cultivation of the plant in compliance with local regulations. The extraction process involved defatting the dried aerial parts with petroleum ether followed by methanol extraction, yielding a viscous crude extract. Subsequent liquid-liquid fractionation produced various fractions, including petroleum ether, dichloromethane, ethyl acetate, and butanol, each with distinct yields. Notably, the butanol fraction exhibited the most significant bioactivity in subsequent assays, particularly in inhibiting the motility of *C. elegans* and demonstrating potential dual anthelmintic properties.
The phytochemical analysis employed high-performance liquid chromatography (HPLC) and mass spectrometry (MS) to characterize the bioactive fractions. The study also evaluated the cytotoxicity of the extracts against human cancer cell lines, revealing that the butanol fraction exhibited low cytotoxicity, making it a promising candidate for further investigation. The findings suggest that the butanol fraction of *C. alpina* could serve as a dual-action anthelmintic agent, with potential applications in treating helminth infections while minimizing adverse effects on non-target organisms.