Contribution to the biological characterization of bioactive compounds from Juniperus communis and Artemisia herba-alba with stimulating effect on Bacillus safensis probiotic

Abstract

Incorporating probiotics within a plant matrix is still being thought of as a crucial element for improving probiotic strain activity. In this regard, the main objective of this study is the evaluation of the in vitro and in vivo effects of aqueous and hydroethanolic extracts obtained from common plant species used to treat gastrointestinal diseases by traditional healers (Artemesia herba-alba, Juniperus communis) on probiotic bacteria properties isolated from camel milk in El-Oued region. A series of surveys were carried out in the study area among traditional healers with the aim of acquiring the maximum amount of information on medicinal plants used for gastrointestinal disorders treatment. Standard operating protocols were applied for the extraction of phenolic components and for quantitative and qualitative analysis. However, HPLC analysis was used to identify and quantify each unique phenolic component. The probiotic properties were evaluated in vitro and in vivo with Artemesia herba-alba and Juniperus comminus extracts, after isolating strains from camel milk and identifying them using 16s rRNA gene sequencing. Based on an ethnobotanical survey, the most often used species by traditional healers in Oued Souf region are Juniperus communis (UV value = 0.75) and Artemisia herba-alba (UV value = 0.85). The HPLC analysis revealed that quercetin makes up the majority of the compounds in the hydroethanolic extract and the crude extracts of Juniperus communis. The quantitative estimation of total polyphenols of Artemisia herba-alba indicated that hydroethanolic extract exhibited a high content of polyphenols with 104.54 ± 0.35 mg GAE/g AHE compared to aqueous extract (58.89 ± 0.22 mg GAE/g AAE). Whereas Juniperus communis aqueous extract demonstrated a greater polyphenol value (103.80±0.30 mg GAE/g JAE) than the hydroethanolic extract (78.11±0.27 mg GAE/g JHE). Regarding the total flavonoid content, the aqueous and hydroethanolic extracts of Artemisia herba-alba showed lower content (4.88±0,075 mg QE/g AAE and 2.06±0,03 mg QE/g AHE, respectively). But Juniperus communis hydroethanolic extract had the highest amounts of total flavonoids (17.05±0.13 mg QE/g JHE) than aqueous extract (15.85±0.80 mg QE/g JAE). The isolates lactic acid bactria are related to strains of Bacillus pumilus and Bacillus safensis, according to sequencing and phylogenetic analysis. In vitro results of the effect of different extracts of Artemisia herba-alba and Juniperus communis on the bacterial probiotic properties showed an increase in the growth of bacteria and their resistance to antibiotics with their inability to resist pathogenic strains, due to the strong resistance of the latter to dairy strains. The combination restored the healthy intestinal wall structure and returned the blood's biochemical properties to normal levels. Additionally it reduces the symptoms of intestinal inflammation by lowering the erythrocyte sedimentation rate and C-reactive protein levels. Finally, the aqueous and hydroethanolic extracts of Artemisia herba-alba and Juniperus communis have a positive effect on Bacillus safensis properties, which contribute to the use of medicinal products for improving the nutritional value of dairy products. لا يزال يُنظر إلى دمج البروبيوتيك مع النباتات الطبية كعنصر فعال لتحسين نشاط سلالة البروبيوتيك .إن الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تقييم التأثيرات في المختبر وفي الجسم الحي للمستخلصات المائية والإيثانولية التي تم الحصول عليها من الأنواع النباتية الشائعة المستخدمة لعلاج أمراض الجهاز الهضمي من قبل المعالجين التقليديين (Artemesia herba-alba ، Juniperus communis) على خصائص البروبيوتيك للبكتيريا المعزولة من حليب الإبل بمنطقة الوادي. تم إجراء سلسلة من الدراسات الاستقصائية في منطقة الدراسة بين المعالجين التقليديين بهدف الحصول على أكبر قدر ممكن من المعلومات عن النباتات الطبية المستخدمة لعلاج اضطرابات الجهاز الهضمي. تم تطبيق البروتوكولات القياسية لاستخلاص المكونات النشطة بيولوجيا وللتحليل الكمي والنوعي. ومع ذلك، تم استخدام تحليل HPLC لتحديد وقياس كل مكون فينولي فريد من نوعه. تم تقييم خصائص البروبيوتيك في المختبر وفي الجسم الحي باستخدام مستخلصات Artemesia herba-alba وJuniperus communis، بعد عزل السلالات من حليب الإبل وتحديدها باستخدام التسلسل الجيني ARNr 16s. استنادا إلى المسح العرقي النباتي، فإن الأنواع الأكثر استخداما من قبل المعالجين التقليديين في منطقة واد سوف هي نبات العرعار (UV= 0.75) و نبات الشيح (UV= 0.85). كشفت نتائج تحليل HPLC أن الكيرسيتين يشكل غالبية المركبات الموجودة في المستخلص الهيدروإيثانولي والمستخلصات الخام ل communis Juniperus. أشار التقدير الكمي لإجمالي البوليفينول في Artimisia herba-alba إلى أن المستخلص الهيدروإيثانولي أظهر محتوى عاليًا من البوليفينول )104.54 ± 0.35 مغ من حمض الغاليك مكافئ / غ من المستخلص (مقارنة بالمستخلص المائي (58.89 ± 0.22 مغ من حمض الغاليك مكافئ / غ من المستخلص). في حين أظهر المستخلص المائي ل Juniperus communis قيمة بوليفينول أكبر (103.80 ± 0.30 مغ من حمض الغاليك مكافئ / غ من المستخلص) من المستخلص الهيدروإيثانولي (78.11 ± 0.27 مغ من حمض الغاليك مكافئ / غ من المستخلص). فيما يتعلق بمحتوى الفلافونويد الإجمالي، أظهرت المستخلصات المائية والهيدروإيثانولية لعشبة Artemisia herba-alba محتوى أقل (4.88±0,075 و2.06±0,03 مغ من الكرستين مكافئ / غ من المستخلص ، على التوالي). لكن مستخلص Juniperus communis الهيدروإيثانولي يحتوي على أعلى كميات من إجمالي مركبات الفلافونويد (17.05±0.13 مغ من الكرستين مكافئ / غ من المستخلص) مقارنة بالمستخلص المائي (15.85±0.80 مغ من الكرستين مكافئ / غ من المستخلص). وترتبط العزلات بسلالات Bacillus pumilus وBacillus Safensis، وفقًا للتحليل التسلسلي والتطوري. أظهرت النتائج المخبرية لتأثير مستخلصات مختلفة من نبات Artemisia herba-alba وJuniperus Communis على خواص البروبيوتيك البكتيرية زيادة في نمو البكتيريا ومقاومتها للمضادات الحيوية مع عدم قدرتها على مقاومة السلالات المسببة للأمراض. تم إرجاع الخصائص البيوكيميائية للدم إلى قيمها الطبيعية من خلال هذا المزيج، مما أدى أيضًا إلى إصلاح بنية جدار الأمعاء الصحي. وخفض أعراض عدوى الأمعاء عن طريق خفض مستويات بروتين Cالتفاعلي ومعدل ترسيب كرات الدم الحمراء. و في الاخير، فإن المستخلصات المائية والهيدروإيثانولية لنبات Artemisia herba-alba وJuniperus communis لها تأثير إيجابي على خصائص Bacillus Safensis، مما يساهم في استخدام المنتجات الطبية لتحسين القيمة الغذائية لمنتجات الحليب.