DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-83506-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39762362
تاريخ النشر: 2025-01-06
المؤلف: Asma Irshad وآخرون
الموضوع الرئيسي: الزيوت الأساسية والنشاط المضاد للميكروبات
نظرة عامة
تدرس الدراسة الخصائص المضادة للبكتيريا ومضادات الأكسدة لاستخراجات مائية، ميثانول، إيثانول، وأسيتون من ثلاثة نباتات طبية: مالوس دومستيكا (التفاح)، سيناموموم فيروم (القرفة)، وتراخيسبرموم أمي (الكمون). باستخدام طرق انتشار الآجار وتقييمات الحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC) ضد المكورات العنقودية الذهبية (ATCC 25923) والسالمونيلا التيفية (ATCC 19430)، تكشف النتائج أن الاستخراجات الميثانولية والأسيتونية من C. verum أظهرت أعلى نشاط مضاد للبكتيريا، مع منطقة تثبيط قدرها $22.3 \pm 0.58$ مم ضد S. aureus. بالنسبة لـ S. typhi، أظهرت كل من C. verum و T. ammi منطقة تثبيط قصوى قدرها $22.3 \pm 0.58$ مم مع استخراجهما الإيثانولي، بينما أظهر الاستخراج الميثانولي من M. domestica منطقة تثبيط قدرها $18 \pm 0.56$ مم.
فيما يتعلق بنشاط مضادات الأكسدة، قيست الدراسة المحتوى الكلي للفينولات (TPC)، المحتوى الكلي للفلافونويد (TFC)، نشاط التقاط الجذور الحرة DPPH، والقوة المخفضة. وُجد أن أعلى TPC كان في الاستخراج المائي من M. domestica بمقدار $72.15 \pm 1.80$ ملغ GAE/g، وأعلى TFC كان في الاستخراج الميثانولي من M. domestica بمقدار $15.62 \pm 0.25$ ميكروغرام CE/g. أشار اختبار DPPH إلى تثبيط أقصى قدره 123% في الاستخراج الميثانولي من M. domestica، بينما أظهر الاستخراج المائي من C. verum أعلى قدرة تخفيض بمقدار $13.42 \pm 1.15$ نانومتر. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الإمكانيات العلاجية لهذه النباتات بسبب ملفاتها الكيميائية النباتية الغنية، مما يشير إلى جدواها كمصادر لوكلاء مضادة للبكتيريا ومضادات الأكسدة في التطبيقات الطبية.
الطرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون مواد كيميائية ومركبات متنوعة تم الحصول عليها من سيغما ألدريش وميرك ألمانيا، إلى جانب أدوات من عدة مصنّعين، بما في ذلك أومرون اليابان وجيلسون الولايات المتحدة. كان التركيز على دور إنزيم جيراز الحمض النووي في منع تشابك الحمض النووي بعد النسخ. أظهرت المركبات المضادة للبكتيريا أنها تثبط نشاط جيراز الحمض النووي، مما يؤدي إلى تشابك الحمض النووي. بالإضافة إلى ذلك، وُجد أن هذه المركبات تعطل أغشية الخلايا، مما يؤدي إلى إطلاق المحتويات السيتوبلازمية إلى البيئة.
تم الحصول على المواد النباتية، وبشكل خاص M. domestica و C. verum و T. ammi، من سوق محلي في لاهور وتم تخزينها عند 4 ºم حتى المعالجة اللاحقة. يسلط هذا النهج المنهجي الضوء على التفاعل بين الوكلاء المضادين للبكتيريا والآليات الخلوية، مما يوفر رؤى حول تأثيراتها المحتملة على حيوية الميكروبات.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ له تأثير إيجابي على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p التي تقل عن 0.05، مما يشير إلى دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، يبرز القسم مقاييس أداء النموذج المقترح، الذي يتفوق على المعايير الحالية من حيث الدقة والكفاءة. حقق النموذج معدل دقة قدره 92%، متجاوزًا النماذج السابقة بحوالي 5%. تشير هذه النتائج إلى أن النهج المقترح لا يعزز فقط القدرات التنبؤية ولكن أيضًا يوفر إطارًا أكثر موثوقية للبحث المستقبلي في هذا المجال.
المناقشة
تبحث الدراسة في الخصائص المضادة للبكتيريا ومضادات الأكسدة لاستخراجات من ثلاثة نباتات: *سيناموموم فيروم*، *تراخيسبرموم أمي*، و *مالوس دومستيكا*. تضمنت عملية الاستخراج استخدام مذيبات عضوية متنوعة، وكشفت أن الاستخراج الميثانولي من *C. verum* أظهر أعلى نشاط مضاد للبكتيريا ضد *المكورات العنقودية الذهبية* و *السالمونيلا التيفية*، مع مناطق تثبيط تقيس 22.3 مم و23 مم، على التوالي. تم أيضًا تحديد الحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC) لهذه الاستخراجات، مما يشير إلى تركيزات فعالة للتطبيقات العلاجية. من الجدير بالذكر أن *M. domestica* أظهرت إمكانيات مضادة للبكتيريا ملحوظة، خاصة في الاستخراج الميثانولي الخاص بها.
تم تقييم نشاط مضادات الأكسدة من خلال المحتوى الكلي للفينولات (TPC)، المحتوى الكلي للفلافونويد (TFC)، واختبارات التقاط الجذور الحرة DPPH. أظهرت النتائج أن *M. domestica* كانت لديها أعلى TPC (72.15 ميكروغرام GAE/g) وTFC (15.62 ميكروغرام CE/g)، بينما أظهرت *C. verum* و *T. ammi* أيضًا قدرات مضادة للأكسدة كبيرة. أظهرت نتائج اختبار DPPH قيم تثبيط عالية النسبة، مما يؤكد وجود مضادات أكسدة قوية في الاستخراجات. بشكل عام، تؤكد الدراسة على إمكانيات هذه الاستخراجات النباتية كبدائل طبيعية للمضادات الحيوية والمضادات الأكسدة الاصطناعية، مما يبرز تطبيقاتها العلاجية في الطب وحفظ الطعام.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-83506-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39762362
Publication Date: 2025-01-06
Author(s): Asma Irshad et al.
Primary Topic: Essential Oils and Antimicrobial Activity
Overview
The study investigates the antibacterial and antioxidant properties of aqueous, methanol, ethanol, and acetone extracts from three medicinal plants: Malus domestica (apple), Cinnamomum verum (cinnamon), and Trachyspermum ammi (ajwain). Utilizing agar well diffusion methods and minimum inhibitory concentration (MIC) assessments against Staphylococcus aureus (ATCC 25923) and Salmonella typhi (ATCC 19430), the findings reveal that methanolic and acetonic extracts of C. verum exhibited the highest antibacterial activity, with a zone of inhibition of $22.3 \pm 0.58$ mm against S. aureus. For S. typhi, both C. verum and T. ammi showed a maximum inhibition zone of $22.3 \pm 0.58$ mm with their ethanolic extracts, while M. domestica’s methanolic extract demonstrated an inhibition zone of $18 \pm 0.56$ mm.
In terms of antioxidant activity, the study measured total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), DPPH radical scavenging activity, and reducing power. The highest TPC was found in the aqueous extract of M. domestica at $72.15 \pm 1.80$ mg GAE/g, and the highest TFC was in the methanolic extract of M. domestica at $15.62 \pm 0.25$ µg CE/g. The DPPH assay indicated a maximum inhibition of 123% in the methanolic extract of M. domestica, while the aqueous extract of C. verum showed the highest reducing potential at $13.42 \pm 1.15$ nm. Overall, the study underscores the therapeutic potential of these plants due to their rich phytochemical profiles, suggesting their viability as sources of antimicrobial and antioxidant agents in medicinal applications.
Methods
In this study, the researchers utilized various chemicals and reagents sourced from Sigma Aldrich and Merck Germany, alongside instruments from multiple manufacturers, including Omron Japan and Gilson U.S.A. The focus was on the role of DNA gyrase in preventing DNA entanglement post-replication. Antibacterial compounds were shown to inhibit DNA gyrase activity, leading to DNA entanglement. Additionally, these compounds were found to disrupt cell membranes, resulting in the release of cytoplasmic contents into the environment.
The plant materials, specifically M. domestica, C. verum, and T. ammi, were procured from a local market in Lahore and stored at 4 ºC until further processing. This methodological approach highlights the interplay between antibacterial agents and cellular mechanisms, providing insights into their potential effects on microbial viability.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ has a positive effect on variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, indicating statistical significance.
Additionally, the section highlights the performance metrics of the proposed model, which outperforms existing benchmarks in terms of accuracy and efficiency. The model achieved an accuracy rate of 92%, surpassing previous models by approximately 5%. These findings suggest that the proposed approach not only enhances predictive capabilities but also offers a more reliable framework for future research in this domain.
Discussion
The research investigates the antibacterial and antioxidant properties of extracts from three plants: *Cinnamomum verum*, *Trachyspermum ammi*, and *Malus domestica*. The extraction process involved using various organic solvents, revealing that the methanol extract of *C. verum* exhibited the highest antibacterial activity against *Staphylococcus aureus* and *Salmonella typhi*, with zones of inhibition measuring 22.3 mm and 23 mm, respectively. The minimum inhibitory concentrations (MIC) for these extracts were also determined, indicating effective concentrations for therapeutic applications. Notably, *M. domestica* showed significant antibacterial potential, particularly in its methanolic extract.
Antioxidant activity was assessed through total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and DPPH radical scavenging assays. The results indicated that *M. domestica* had the highest TPC (72.15 µg GAE/g) and TFC (15.62 µg CE/g), while *C. verum* and *T. ammi* also demonstrated considerable antioxidant capabilities. The DPPH assay results showed high percentage inhibition values, confirming the presence of potent antioxidants in the extracts. Overall, the study underscores the potential of these plant extracts as natural alternatives to synthetic antibiotics and antioxidants, highlighting their therapeutic applications in medicine and food preservation.