Contribution to the phytochemical study and evaluation of the biological potential of Salsola tetragona Delile. growing in Oued Souf region.

Abstract

This study was conducted on the plant Salsola tetragona Delile, which is a medicinal desert plant belonging to the Amaranthaceae family, spreading in the saline areas located in the northeast of the Oued Souf region. The aim was to determine its nutritional value and assess the secondary metabolite products, as well as understand the chemical composition of this plant and try to determine the extent of biological effectiveness that characterizes it. This is in order to verify what has been mentioned regarding its use in traditional medicine, as well as an attempt to exploit it in the pharmaceutical field. Chemical analyses of the nutritional value showed that the biomass of the aerial part of S.tetragona plant is characterized by a considerable mineral content, distinguished by the abundance of most elements, as it contains an important moisture content indicating its ability to withstand harsh desert growing conditions. It also contains average rates of carbohydrates, lipids and proteins. The qualitative phytochemical examination of the crude extract of the aerial part of the S. tetragona plant, showed that it contains most secondary metabolites including alkaloids, coumarins, mucilages, phenols, saponins, sterols and terpenes. Quantitatively, the quantitative estimation of the crude extract and the five fractions derived from it, which are the n-hexane, dichloromethane, ethyl acetate, n-butanol and the remaining aqueous fractions, showed the presence of considerable amounts of phenols, flavonoids, tannins and terpenes which were relatively close in all fractions. Meanwhile, LC-HR/MS analysis of the crude hydromethanolic extract of S. tetragona plant revealed the presence of 16 phenolic compounds, 11 of which appear for the first time in the Salsola genus, including salicylic acid, ascorbic acid and naringenin as the most abundant elements. While GC/MS analysis of the n-hexane fraction revealed the presence of 7 compounds, 5 of which appear for the first time in this genus, 3 compounds were distinguished by the highest abundance which are hexadecanoic acid methyl ester (23.48%), bis-(2-ethylhexyl) phthalate (21.98%), 8,11-octadecadienoic acid methyl ester (18.49%). The antioxidant capacity was evaluated using DPPH•, FRAP, ABTS•+, CUPRAC, anti-hemolysis and metal chelating assays. The dichloromethane fraction showed superiority in the DPPH• and ABTS•+ assays, while the ethyl acetate fraction was superior in the CUPRAC assay. The hexane fraction had the greatest ability to chelate Fe2+ ions in the metal chelating assay, and also had the highest ability to protect red blood cells from hemolysis in the anti-hemolysis assay. In the anti-inflammatory assay, the ethyl acetate fraction showed strong inhibitory activity against inflammatory protein denaturation, with an IC50 value of 13 ±5 μg/mL, superior to that of the standard Aspirin®. Regarding the fractions' activity in inhibiting bacterial growth, all fractions showed moderate antibacterial activity against both Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae strains. For antidiabetic activity, the ethyl acetate and n-butanol fractions showed strong inhibition of α-amylase and α-glucosidase enzymes, with an IC50 of 70 μg/ml for both, indicating good potential for developing this plant for treating type 2 diabetes. For acetylcholinesterase enzyme inhibition related to Alzheimer's disease, the n-butanol fraction showed the highest inhibitory activity with an IC50 of 30 ± 0.30 μg/ml, suggesting its potential for alleviating symptoms of this disease. Regarding cytotoxicity testing against MCF7 breast cancer cells, the dichloromethane fraction showed high efficacy, outperforming the other fractions with the highest inhibition value of IC50 = 98 μg/mL. It and the ethyl acetate fraction also showed significant activity in the anti-SARS-CoV2 assay. الملخص: أجريت هذه الدراسة على نبات Salsola tetragona Delile وهو نبات، طبي صحراوي ينتمي الى العائلة القُطَيفية (Amaranthaceae) ينتشر في المناطق المالحة الواقعة في الشمال الشرقي لمنطقة واد سوف، وذلك قصد تحديد القيمة الغذائية وتثمين نواتج الأيض الثانوي ومعرفة التركيب الكيميائي لهذا النبات ومحاولة تحديد مدى الفعالية البيولوجية التي يتميز بها وذلك في إطار التحقق من صحة ما جاء في استخدامه في الطب التقليدي وكذا محاولة استغلاله في المجال الصيدلاني. أظهرت التحاليل الكيميائية للقيمة الغذائية أن الكتلة الحيوية للجزء الهوائي لنبات S.tetragona تتميز بمحتوى معدني معتبر، مُميز بوفرة أغلب العناصر ، كما تحتوي على منسوب رطوبة مهم يدلّ عن قدرتها على تحمّل ظروف نموها الصحراوية القاسية. كما تحتوي على نسب متوسطة من الكربوهيدرات واللبيدات والبروتينات. أسفر الفحص الفيتوكيميائي النوعي للمستخلص الخام للجزء الهوائي لنبات S. tetragona، احتوائه على أغلب نواتج الأيض الثانوي بما فيها القلويدات، الكومارينات، الصمغ، الفينولات، الصابونينات، الستيرولات والتربينات. أما كميا، فقد أفاد التقدير الكمي للمستخلص الخام والكسور الخمسة المشتقة منه وهم كسر الهكسان وثنائي كلو الميثان وكسر أسيتات الإثيل والبوتانول والكسر المائي المتبقي عن وجود كميات معتبرة من الفينولات والفلافونويدات والتانينات والتي كانت متقاربة عند جميع الكسور تقريبا. في حين أسفر تحليل LC-HR/MS للمستخلص الهيدروميثانولي الخام لنبات S. tetragona عن وجود 16 مركب فينولي 11 مركب منها تظهر لأول مرة في جنس Salsola منها حمض الساليسيليك وحمض الأسكوربيك والنارنجين كأكثر العناصر وفرة. في حين كشف تحليل الـ GC/MS لكسر الهكسان عن وجود 7 مركبات، 5 منها تظهر لأول مرة في هذا الجنس حيث تميزت 3 مركبات بأكثر نسبة وفرة وهيhexadecanoic acid methyl ester (23.48%)، bis-(2-ethylhexyl) phthalate (21.98%) , 8,11-octadecadienoic acid methyl ester (18.49%). تم تقييم القدرة المضادة للأكسدة باستخدام الاختبارات التالية: DPPH•، FRAP، ABTS•+، CUPRAC ، Anti-hemolysis و Metal chelating assays حيث أظهر كسر ثنائي كلور الميثان تفوقه في كل من اختبار كسح الجذر الحر • DPPHو •+ABTS في حين تفوق كسر أسيتات الإثيل في اختبار اختزال أيون النحاس الثنائي (CUPRAC) وكان لكسر الهكسان قدرة الخلب الكبرى لجزيئات الحديد الثنائي Fe+2 الحرة في اختبار Metal chelating assays كما كانت له أعلى قدرة في حماية كريات الدم الحمراء من التحلل في اختبار Anti-hemolysis.ومن خلال اختبار مضادات الالتهاب أظهرت كسر أسيتات الإثيل نشاطًا تثبيطيا قويا لتمسخ البروتين الالتهابي، بقيمة بلغت IC50 :13 ±5 µg/mL، متفوقا بذلك على الشاهد ® Aspirin .أما عن دراسة نشاط الكسور في تثبيط نمو البكتيريا، فقد كان لجميع الكسور نشاطية مضادة للبكتيريا متوسطة ضد كل من سلالة Escherichia, Staphylococcus aureus, coli Pseudomonas aeruginosa وKlebsiella pneumoniae . وفيما يخص النّشاط المضاد للسكري فقد أظهر كسر أسيتات الإثيل وكسر البوتانول تثبيطًا قويًا لانزيم α-amylase وα-glucosidase بقيمة IC50 :70 μg/ml لكل منهما في كلا الاختبارين مما ينبئ جيّدا بإمكانية تطوير استخدام هذا النبات في علاج داء السكري من النوع الثاني. أما عن نشاط تثبيط إنزيم الـ Acetylcholinesterase المتعلق بمرض الزهايمر فقد أظهر كسر البوتانول أعلى نشاط تثبيطي بقيمة μg/ml IC50 :30  0.30 مما يفيد بإمكانية استغلاله في تخفيف الأعراض المتعلقة بهذا المرض. وفيما يخص اختبار السمية الخلوية ضد خط خلايا سرطان الثدي MCF7، فقد كان لكسر ثنائي كلورالميثان فعالية عالية حيث أظهر تفوقًه على بقية الكسور الأخرى مسجل أعلى قيمة تثبيط قدرت بـ IC50 :98 µg/mL كما أظهر الأخير مع كسر أسيتات الإثيل نشاطا مهما في اختبار anti-SARS-CoV2.