Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Exploration of Antimicrobial, Antioxidant, Anticancer and Biosafety of Selected Medicinal Plants
Authors: SalwaIbraheimAhmeida Abdulla
Keywords: Anticancer
Issue Date: 2018
Publisher: Neelain University
Abstract: ABSTRACT The use of plants for treating diseases is well clear and even if their chemical constituents are not completely known but their use is well observed as widely disseminate. This is due to its clear efficacy which attributed to the disclosure of their therapeutic properties. This study was aimed to screen the antimicrobial activity of the chloroform, methanol, ethanol and aqueous extracts of nine Libyan medicinal plants (Myrtuscommunis, Pistacialentiscus, Capparisspinosa, Salvia fruticosa, Artmesiaherba Alba, Juniperusphonicea, Rosmarinusofficinalis, Citrus aurantiumandMarrubiumvulgare) against standard Gram positive bacteria (Bacillus subtilis NCTC 8236, Staphylococcus aureus ATCC 25923) and Gram negative bacteria (Escherichia coli ATCC25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853) and fungi (Cadidaalbicans ATCC7596, Aspirogellusniger ATCC9763 ), the activities of these plants extracts were compared with commonly used antibiotics. Some of these plants were further screened for their antimicrobial activity against clinically isolated bacteria (methicillin resistant Staphylococcus aureus, Echerichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae, Acinetobacterbaumanii and Klebsiellapneumoniae). In vivo investigation in rats for healing of wound that infected with either Staphylococcus aureus or Pseudomonas aeruginosa was done using the methanol leaves extract of the Myrtuscommunis . Phytochemical screening, study of the antioxidant activity, study of the cytotoxicity (Antitumor), study of the safety of the most promising biologically active plants extracts were done. Screening of the methanol extracts of leaves of Myrtuscommunis, Capparisspinosa and fruits of Pistacialentiscus for their toxicity (acute and sub-acute) through evaluation of liver function, kidney function, blood glucose, lipid profile, hematology parameters and histopathology profile via rat animal model was done. Screening of pharmacological effect of the three tested extracts on animal isolated vital organs (rabbit aortic strip, rabbit jejunum, rat uterus and frog abdominal muscle) were done with use of standard methods. Disk diffusion method was used to determine the susceptibility of the tested microorganisms towards plant extracts. The minimum inhibitory concentration of the most active plants against standard bacteria was determined using the agar plate dilution method, the extract was tested on three types of wounded experimental rats, comparison was made between standard antibiotics treated wounds (3% Tetracycline for Pseudomonas aeruginosa infected wounds and 2% Fucidin for infected Staphylococcus aureus wounds). Standard basic phytochemical analysis and Gas chromatography/Mass Specrta, DPPH Scavenging assay and Sulfo-Rhodamine-B (SRB) assays were methods used in this study to identify the constituents and evaluate the antioxidant and antitumor activities of methanol extracts of leaves of Myrtuscommunis ,Capparisspinosa and fruits of Pistacialenticus. HEPG2 (human liver cell carcinoma), HCT (human colon cell carcinoma), MCF7 (human breast carcinoma) and PC3 (human prostatic cell carcinoma) cells lines were used to examine the antitumor activities of the tested extracts. Fifty eight (72.5%) of these extracts showed antimicrobial activity against one or more of the tested organisms. Out of 80 investigated extracts 92% showed active inhibition of the growth against standards Gram positive bacteria, 56.2% against Gram negative bacteria and 35% against the fungi. Bacillus subtilis NCTC 8236, Staphylococcus aureusATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosaATCC 27853 and Candida albicansATCC 7596 were inhibited with percentages of 47.5%, 45%, 27.5%, 28.75% and 35% respectively. The highest growth inhibition activity against Bacillus subtilisand Staphylococcus aureus was showed with chloroform and methanol extracts of Myrtuscommunis leaves and the highest growth inhibition activity against Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa shown with methanol and ethanol extracts of Myrtuscommunis leaves respectively. The highest growth inhibition activity against Candida albicansshown in this study was observed with ethanol extract of Capparisspinosa bark and methanol extracts of Salvia fruitosa bark and Myrtuscommunis leaves, while the highest inhibition activity against the Aspergillusnigerwas shown with methanol extract of Pistacialentiscus fruits. The minimum inhibitory concentration shown in this study was 3.125 mg/ml from methanol extract of Myrtuscommunis leaves against Pseudomonas aeruginosa followed by 6.25 mg/ml by methanol extract of fruits of Pistacialentiscusagainst Candida albicans and methanol extract of leaves of Myrtuscommunis against Staphylococcus aureus and Candida albicans. 12.5 mg/mlwas the minimum inhibition concentration against Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa in this study seen with methanol extract of bark of Salvia fruticosa. Other remained extracts showed minimum inhibitory concentrations ranged 50 – 100 mg/ml. Among the clinical bacterial isolates the results revealed that the methanol extracts of Myrtuscommunis leaves, Pistacislentiscus fruits and Salvia fruticosa bark showed antibacterial activity against all tested isolates. The methanol extract of Capparisspinosa leaves in this study showed clear antibacterial activity against both standard Staphylococcus aureus and clinically isolated methicillin resistant Staphylococcus aureus. The antibacterial activity of six reference antibiotics was determined against clinical isolates and their activities were compared with the activity of plants extracts. This screening clarified that except of Ciprofloxacin 30µg, Myrtuscommunis considered the best more active choice followed with Salvia fruticosa for treating infection caused by methicillin resistant Staphylococcus aureus, Enterobacter cloacae, Escherichia coli, and Pseudomonas aeruginosa compared to other tested antibiotics. Furthermore, Methanol extracts of Myrtuscommunis leaves, Pistacialentiscus fruits and Salvia frutisoa bark in this study had clear activity against clinical Acinetobacterbaumanii isolates compared with all tested antibiotics. Also the chloroform bark extract of Capparisspinosa in this study ranks the fourth level among the tested extracts and appeared as the only one inhibited the growth of methicillin resistant Staphylococcus aureus compared with tested extended beta-lactam antibiotics (Ceftazidime 30µg, Ceftriaxone 30µg). The results proved that Myrtuscommunis leaves extract accelerating wound healing process without any significant differences between the action of the extract and the action of the used antibiotic, the result showed highly significant difference in wound healing period in rats with wound only and in rats treated either with the antibiotic or the extract. The results showed presence of phenols, polyphenols (flavonoids as the abundant), saponins and tannins in the plants extracts. Also in this study results showed high antioxidant activity of methanol extracts of leaves of Myrtuscommunis , Capparisspinosa and fruits of Pistacialenticus, and also showed varied antitumor activities (moderate and active) against tested HEPG2 liver tumor cell line, HCT-166 colon tumor cell line, MCF-7 breast tumor cell line and PC3 prostate tumor cell line. Also this study proved that methanol extracts of leaves of Myrtuscommunis, bark of Salvia fruticosa and fruits of Pistacialentiscushad very high antioxidant activity than that of the control used(Propyl gallate), while leaves of Capparisspinosa showed antioxidant activity lower than the control Propyl gallate. Also with sub-acute toxicity assay, no significant differences were shown in this study compared with to the control group in the function biomarkers of liver (ALT, AST, GGT) and kidney functions biomarkers (creatinine, urea) and in blood function biomarker (hemoglobin, platelets, total white blood cells, total red blood cells). The study proved that methanol extracts of Myrtuscommunis leaves and Pistacialentiscus fruits showed significant lowering effect on blood glucose level while methanol extract of Capparisspinosa leaves showed lowering effect in blood glucose level but with no significant difference compared with the control group. In this study methanol extracts of leaves of both Myrtuscommunis and Capparisspinosa showed cholinergic effect on the tested isolated rabbit jejunum and showed nor-epinephrine antagonistic effect on tested isolated rabbit aortic strip, while Pistacialenticus methanol fruits extract showed relaxant effect on isolated rabbit jejunum and showed nor-epinephrine potentiating effect on isolated rabbit aortic strip. Also the methanol extract of Capparisspinosa leaves showed relaxant effect on rat isolated uterus and Myrtuscommunis leaves extract showed absence of action up to 400 mg/ml but at high dose of 1000 mg/ml the extract had relaxed the uterus. No effect was shown from Pistacialentiscus extract on the isolated rat uterus. Also this study revealed that no one of the three tested extract showed activity on the tested isolated frog rectus abdominal muscle. Necrosis and degeneration of renal tubules, hepatocellular, necrosis, congestion and haemorrhage of rats,s liver treated with the methanol leaves extract of Myrtuscommunis, methanol extract of fruits of Pistacialentiscus and methanol leaves extract of Capparisspinoswere detected.. On the other hand the three extracts showed fibrosis and necrosis of the rat uterus tissues and cells. In conclusion, this study assumed that the bioactive substances including the flavonoids, alkaloids, terpenoids, tannins, fatty acids and steroids found within these extracts constituents are attributed factors to the proved biological activities of the extracts of leaves of Capparisspinosaand Myrtuscommunis and fruits of Pistacialentiscus. According to this assumption this study introduced these plant extracts as promising therapeutic agents that have extensive biological activities support human health including antimicrobial, antioxidant and anti-tumor activities. ملخص الأطروحة إن استخدام النباتات لعلاج الأمراض واضح تمامًا ، وحتى إذا لم يتم التعرف على مكوناته الكيميائية تمامًا ، إلا أن استخدامها ملاحظ بشكل جيد على نطاق واسع. ويرجع ذلك إلى فعاليتها الواضحة التي تنسب إلى خصائصها العلاجية المقترنة. هدفت هذه الدراسة إلى فحص النشاط المضاد للميكروبات لمركبات الكلوروفورم والميثانول والإيثانول والمستخلصات المائية لتسعة نباتات طبية ليبية (الميرسين، البطوم، القبار، تفاح الشاي، الشيح، العرعار، أكليل الجبل، البرتقال المر، ونبات الروبيا) ضد البكتيرياالمعيارية موجبة الجرام (العصوية الرقيقة إن تي سي تي 8236، العنقودية الذهبية آي تي سي سي 25922)والبكتيريا المعيارية سالبة الجرام (الإيشريشية القولونية آي تي سي سي 25923، الزائفة الزنجارية آي تي سي سي27853) والفطريات المعيارية (المبيضة البيضاء آي تي سي سي 7596، الرشاشية السوداء آي تي سي سي 9763)، وفعالية هذه المستخلصات قد تمت مقارنتها بالمضاات الحيوية الأكثر إستخداما. تم إجراء فحص إضافي لبعض هذه النباتات لنشاطها المضاد للميكروبات ضد البكتيريا المعزولة سريرياً (المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين ، الإيشريشية القولونية ، الزائفة الزنجارية ، التقلبية الرائعة ، الإمعائية المذرقية ، الراكدة البومائية ، والكليبسييلا الرئوية. فحص في جسم حي لجرذان لشفاء جرح أصيب إما المكورات العنقودية الذهبية أو الزائفة الزنجارية تم القيام به باستخدام مستخلص أوراق الميثانول لنبات الميرسين. تم القيام بالفحص الكيميائي النباتي ، دراسة نشاط مضادات الأكسدة ، دراسة السمية الخلوية (مضادات الأورام) و دراسة سلامة المستخلصات النباتية الواعدة بيولوجياً. تم فحص مستخلصات الميثانول لورق نبات الميرسين والقبار ولثمار نبات البطوم من أجل سُميتهم (الحادة وتحت الحادة) من خلال تقييم وظائف الكبد ، وظائف الكلى ، مستوى الجلوكوز في الدم ، مظهر الدهون ومعلمات أمراض الدم والمظهر الجانبي للأنسجة عن طريق نموذج الحيوان ، الجرذان. تم إجراء فحص التأثير الدوائي للمستخلصات الثلاثة المختبرة على الأعضاء الحيوية الحيوانية المعزولة (شريط الأبهر الأرانب ، أرنب الصائم ، الفئران الرحمية والعضلة البطنية الضفيرة للضفدع) باستخدام طرق قياسية. تم استخدام طريقة انتشار القرص لتحديد حساسية الكائنات الدقيقة المختبرة نحو المستخلصات النباتية. تم تحديد الحد الأدنى من تركيز المثبط من النباتات الأكثر نشاطا ضد البكتيريا القياسية باستخدام طريقة تخفيف بالآجار. تم اختبار المستخلص على ثلاثة أنواع من جروح الجرذان التجريبية المصابة ، وتم إجراء مقارنة بين الجرذان المصابة المعالجة بالمضادات الحيوية القياسية ( مرهم تيتراسيكلين 3% للجروح المصابة بالزائفة الزنجارية و مرهم فيوسيدين 2% للجروح المصابة بالمكورات العنقودية الذهبية). التحليل الكيميائي القياسي ، تحليل الغاز الكروماتوجرافي / طيف الكتلة ، دي بي بي إتش و السلفورودامين- بي (إس آر بي) هى طرق استخدمت في هذه الدراسة لتعريف المكونات وتقييم الأنشطة المضادة للأكسدة و الأنشطة المضادة الأورام لمستخلصات الميثانول من أوراق الميرسين والقبار وثمار البطوم. الخلايا البشرية (هيب تجي 2) خلايا سرطان سرطان الكبد، (إتش سي تي) خلايا سرطان القولون ، (إم سي إف 7) خلايا سرطان الثدي و (بي سي 3) خلايا سرطان البروستا تم استخدامها لفحص النشاط المضاد للأورام للمستخلصات المختبرة. أظهر ثمانية وخمسون (72.5 ٪) من هذه المستخلصات نشاط مضاد للميكروبات ضد واحد أو أكثر من الكائنات الحية التي تم اختبارها. من بين 80 مستخلص تم فحصه أظهر 92٪ تثبيط فعال للنمو ضد البكتيريا المعيارية إيجابية الغرام ، 56.2٪ ضد البكتيريا سالبة الجرام و 35٪ ضد الفطريات. العصوية الرقيقة إن تي سي تي 8236 ، العنقودية الذهبية آي تي سي سي 25922 ، الإيشريشية القولونية آي تي سي سي 25923 ، الزائفة الزنجارية آي تي سي سي27853 تم كبحها بنسبة 47.5 ٪ ، 45 ٪ ، 27.5 ٪ ، 28.75 ٪ و 35 ٪ على التوالي. تم إظهار أعلى نشاط تثبيط للنمو ضد بكتريا العصوية الرقيقة و العنقودية الذهبية مع الكلوروفورم ومستخلصات الميثانول من أوراق الميرسين وأعلى نشاط تثبيط للنمو ضد الإيشريشية القولونية و الزائفة الزنجارية يظهر مع الميثانول ومستخلصات الإيثانول من أوراق الميرسين على التوالي. لوحظ أعلى نشاط تثبيط للنمو ضد المبيضة البيضاءمن مستخلص الإيثانول لحاء القبار ومستخلصات الميثانول من تفاح الشاي وأوراق الميرسين ، بينما أظهر نشاط التثبيط الأعلى ضد الرشاشية السوداء مع مستخلص الميثانول لثمار البطوم. كان الحد الأدنى للتركيز المثبط الموضح في هذه الدراسة هو 3.125 ملليجرام / مل من مستخلص الميثانول من أوراق الميرسين ضد الزائفة الزنجارية متبوعًا بـ 6.25 مجم / مل بواسطة مستخلص الميثانول لثمار البطوم ضد المبيضة البيضاء ومستخلص الميثانول لأوراق الميرسين ضد العنقودية الذهبية و المبيضة البيضاء. 12.5 ملغم / مل كان تركيز التثبيط الأدنى ضد الإشريشية القولونية والزائفة الزنجارية في هذه الدراسة شوهد مع مستخلص الميثانول للحاء تفاح الشاي. وأظهرت باقي المستخلصات تثبيط بحد أدنى بين 50 و 100 ملغم / مل. بين العزلات البكتيرية السريرية كشفت النتائج أن مستخلصات الميثانول لأوراق الميرسين ، ثمار البطوم و لحاء تفاح الشاي أظهرت نشاط مضاد للجراثيم ضد جميع العزلات المختبرة. أظهر مستخلص الميثانول من أوراق القبار في هذه الدراسة نشاط مضاد للجراثيم واضح ضد كل من المكورات العنقودية الذهبية القياسية ومكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين المعزولة سريريًا. تم تحديد النشاط المضاد للجراثيم لستة مضادات حيوية مرجعية ضد العزلات الإكلينيكية وتمت مقارنة أنشطتها مع نشاط مستخلصات النباتات. أوضح هذا الفحص أنه باستثناء السيبروفلوكساسين 30ميكروجرام/مل ، اعتبر الميرسين أفضل خيار نشط يتبعه تفاح الشاي لعلاج العدوى التي تسببها بكتريا العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين ، الإمعائية المذرقية ، الإشريكية القولونية والزائفة الزنجارية مقارنة بالمضادات الحيوية المختبرة الأخرى. وعلاوة على ذلك ، فإن مستخلصات الميثانول من أوراق الميرسين ، ثمار البطوم و لحاء تفاح الشاي في هذه الدراسة كان لديها نشاط واضح ضد عزلات الراكدة البومائية مقارنة مع جميع المضادات الحيوية التي تم اختبارها. كما أن مستخلص الكلوروفورم للحاء القبار في هذه الدراسة يصنف بالمستوى الرابع بين المستخلصات المختبرة وظهر أنه الوحيد الذي يمنع نمو البكتيريا العنقودية المقاومة للميثيسيلين مقارنة مع المضادات الحيوية البيتا لاكتام الممتدة المختبرة ( سيفتازيديم 30 ميكروجرام/مل و سيفترياكسون 30 ميكروجرام/مل). أثبتت النتائج أن أوراق الميرسين أدت إلى تسريع عملية التئام الجرح دون أي فروق ذات دلالة إحصائية بين تأثير المستخلص وتأثيرالمضاد الحيوي المستخدم ، أظهرت النتيجة اختلاف كبير في فترة التئام الجروح في الجرذان مع الجرح فقط وفي الجرذان التي عولجت بالمضاد الحيوي أو بالمستخلص. وأظهرت النتائج وجود الفينول ، بوليفينول (الفلافونويد بوفرة) ، والصابونين والتانينات في مستخلصات النباتات. أيضا في هذه الدراسة أظهرت النتائج وجود نشاط مضاد للأكسدة عالي لمستخلصات الميثانول من أوراق الميرسين والقبار وثمار البطوم وأظهرت أيضا أنشطة مضادة للورم متنوعة (معتدلة وفعالة) ضد (هيب تجي 2) خلايا سرطان سرطان الكبد، (إتش سي تي) خلايا سرطان القولون ، (إم سي إف 7) خلايا سرطان الثدي و (بي سي 3) خلايا سرطان البروستاتا. أيضا هذه الدراسة أثبتت أن مستخلصات الميثانول لورق الميسرين ولحاء تفاح الشاي وثمار البطوم كان لها نشاط مضاد للأكسدة عالي جدا وأعلى من المقياس المستخدم (بروبايل قاللات) بينما أوراق نبات القبار اظهرت نشاط مضاد للأكسدة أقل من البروبايل قاللات. أيضا مع اختبار السمية دون الحاد ، لم تظهر فروق ذات دلالة إحصائية في هذه الدراسة مقارنة مع مجموعة التحكم في المؤشرات الحيوية لوظيفة الكبد (آي إل تي ، آي إس تي ، تجي تجي تي) والعلامات الحيوية لوظائف الكلى (الكرياتينين واليوريا) والعلامات الحيوية في لوظيفة الدم ( الهيموغلوبين ، والصفائح الدموية ، وخلايا الدم البيضاء الكلية ، وإجمالي خلايا الدم الحمراء). أثبتت الدراسة أن مستخلصات الميتانول من أوراق الميرسين وثمار البطوم أظهرت تأثير انخفاض كبير على مستوى السكر في الدم بينما أظهر مستخلص الميثانول من أوراق القبار تأثيرًا منخفضًا في مستوى الجلوكوز في الدم ولكن مع عدم وجود فرق معنوي مقارنة معمجموعة التحكم. في هذه الدراسة ، أظهرت مستخلصات الميثانول من أوراق كل من الميرسين والقبار تأثير كوليني على الصائم المعزول الذي تم اختباره وأظهرت تأثير مضاد للأ أدرينالين على شريان أبهر الأرنب المعزول بالمختبر ، بينما أظهر مستخلص ثمار الميثانول للبطوم تأثيرًا إنبساطي على صائم الأرانب المعزول وأظهرت تأثير معززا للأ أدرينالين على الشريان الأبهر للأرانب. كما أظهر مستخلص الميثانول من أوراق القبار تأثير مرخي على رحم الجرذان المعزول وأظهرت خلاصة أوراق الميرسين غياب التأثير حتى جرعة يصل إلى 400 ملجم / مل ولكن عند جرعة عالية من 1000 ملغم / مل كان المستخلص قد أظهر تاثير مرخي للرحم. لم يظهر أي تأثير من مستخلص البطوم على رحم الجرذان المعزول. كما كشفت هذه الدراسة أن لا أحد من المستخلصات الثلاثة التي تم اختبارها أظهر نشاطا على عضلات البطن الضفيرة المستقيمة المعزولة المختبرة. النخر وانحطاط النبيبات الكلوية ، تنخر الخلايا الكبدية ، إحتقان ونزيف شوهدت بنسيج كبد وكلى الجرذان التي عولجت بمستخلصات الميثانول لورق الميرسين والقبار وثمار البطوم. من ناحية أخرى ، أظهرت المستخلصات الثلاثة تليفًا ونخرًا في أنسجة وخلايا رحم الجرذان. في الختام ، افترضت هذه الدراسة أن المواد النشطة بيولوجياً بما في ذلك الفلافونيدات ، القلويدات ، التيربيندات ، التانينات ، الأحماض الدهنية والستيرويدات الموجودة داخل هذه المستخلصات هي عوامل تعزى إلى الأنشطة البيولوجية المثبتة لمستخلصات أوراق القبار والميرسين وثمار البطوم. ووفقاً لهذا الافتراض ، هذه الدراسة تقدم هذه المستخلصات النباتية كعوامل علاجية واعدة لها أنشطة بيولوجية واسعة تدعم صحة الإنسان بما في ذلك أنشطة مضادات الميكروبات ومضادات الأكسدة ومكافحة الأورام.
Description: A Thesis Submitted for full requirement for the Degree of Doctor of Philosophy in Pharmacy
Appears in Collections:PHD theses : Pharmacy

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Final collection 7.1.2019.pdf5.63 MBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.