Bioactive compounds and biological activities of some medicinal plants from central Nepal

Date

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Considerable attempts have been made globally to validate the traditional use of  plants  in  phytomedicine.  Phytomedicine  can  counter  the  challenge  posed  by  drug  resistance  and  toxicity by continuous search for novel drugs. This study focuses on the estimation of  total  phenolic  content,  total  flavonoid  content,  examination  of  antioxidant  activities,  GC‐MS  identification of bioactive compounds, observation of antimicrobial, cytotoxic, and anticancer  effects. Twelve medicinal plants with some history of use as traditional medicine have been  selected  for  the  purpose.  They  include  Loxogramme  involuta,  Hydrocotyle  javanica,  Phyllanthus  emblica,  Chrysopogan  aciculatus,  Rhododendron  lepidotum,  Geranium  wallichianum,  Tsuga  dumosa,  Anemone  rivularis,  Scurrula  elata,  Terminalia  bellerica,  Ranunculus scleratus, and Symplocos lucida.  Total  phenolic  content  was  determined  by  the  Folin‐Ciocalteu  method,  total  flavonoid  content by aluminium chloride colorimetric method. Antioxidant activity was tested by their  capacity to scavenge DPPH (2,2‐diphenyl‐1‐picrylhydrazyl) free radicals. GC‐MS analysis was  performed to identify the bioactive compounds. The antimicrobial efficacy was tested against  Staphylococcus  aureus,  methicillin‐resistant Staphylococcus  aureus,  Klebsiella  pneumoniae,  Salmonella  Typhi,  Saccharomyces  cerevisiae  and  Pichia  sp.  by  agar  well  diffusion  method.  Cytotoxicity was determined by brine shrimp bioassay. Anticancer  activity  was determined  by MTT assay on HeLa and MDCK cell lines.  P. emblica (55.66 ± 0.84 mgGAE/g) possessed the highest amount of total phenolic content.  Higher amount of TPC was also observed in G. wallichianum (54.99 ± 0.74 mgGAE/g), S. elata  (54.71 ± 0.68 mgGAE/g),  T.  bellerica (54.69 ± 0.77 mgGAE/g), and T.  dumosa (54.19 ± 0.93  mgGAE/g). The lowest amount of  TPC was observed  in R. scleratus (6.74 ± 0.62 mgGAE/g).  The  highest  amount  of  total  flavonoid  content  was  observed  in  P.  emblica  (25.65  ±  0.77  mgQE/g). The lowest amount of TFC was observed in T. bellerica (7.51 ± 0.54 mgQE/g). TFC  for other plant extracts locate within the short range between these two values. T. dumosa  (4.54 ± 0.18 µg/ml) showed the highest antioxidant activity with the lowest IC 50  value – lower  than that observed in ascorbic acid (4.57 ± 00 µg/ml). Higher antioxidant  activity  was  also  observed in P. emblica (6.64 ± 0.71 µg/ml), G. wallichianum (7.24 ± 0.48 µg/ml), T. bellerica  (12.08 ± 0.76  µg/ml),  and  S. elata (14.20 ± 0.94  µg/ml).  R.  scleratus (195.55 ± 2.45  µg/ml)  showed the lowest antioxidant activity. A significant Pearson’s correlation between TPC and  IC 50    of DPPH RSA (r = ‐0.9684) attributed phenolic compounds to be the main contributor of  antioxidant  activity  in  plants.  GC‐MS  analysis  showed  the  presence  of  a  wide  range  of  bioactive compounds such as fatty acids, esters, sugars, steroidal, phenolic, and heterocyclic  xiv  compounds. Maximum  inhibition  of  S.  aureus and MRSA both were shown by T.  bellerica.  Highest inhibition of S. Typhi was caused by T. dumosa. Minimum number of plants inhibited  K.  pneumoniae  on  which  L.  involuta exerted the highest effect. Ten of the twelve plants  inhibited at least three of the six organisms. Eight of them inhibited at least four organisms.  G. wallichianum inhibited five of the six organisms. S. elata and T. bellerica both inhibited all  of them. Plants showed higher effects on gram positive bacteria.  Nine of  the twelve plants  showed significant toxicity to brine shrimps (LC 50  <500µg/ml) of which three were found to  be  highly  toxic  (LC 50   <100  µg/ml)  which  includes  A.  rivularis,  L.  involuta  and  T.  bellerica.  Maximum number of  plants  showed  higher  inhibition  of  HeLa  cell  line  than  of  MDCK.  The  highest inhibition of HeLa cell was shown by S. lucida (52.22 μg/ml) which precedes other ten  with EC 50    value less than 1000 μg/ml. T. bellerica (1048 μg/ml) showed the lowest inhibition.  Highest inhibition of MDCK cell was shown by L. involuta (240 μg/ml) followed by T. dumosa  (305 μg/ml), A. rivularis (407.7 μg/ml), S. elata (751.1 μg/ml), and P. emblica (925.3 μg/ml).  Other showed less inhibition with EC50 value more than 1000 μg/ml.  The results provide justification for traditional use of medicinal plants in treatment of various  diseases. The  biological  activities  of  medicinal  plants  may have  been attributed due  to  the  presence  of  bioactive  compounds  identified.  These  plants  can  be  the  candidates  as  the  potential source of high valued phytopharmaceuticals. Further meticulous analysis of plants  might lead to isolation, identification and characterization of biologically active substances.  Keywords:  medicinal  plants,  phenolic,  flavonoid,  antioxidant,  bioactive  compounds,  antimicrobial, cytotoxicity, anticancer

Description

Citation

Collections