دوره 13، شماره 49 - ( 10-1401 )
جلد 13 شماره 49 صفحات 54-45 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Reamasouleh F, Arasteh A, Ataei-e Jaliseh S. phytochemical evaluation, antimicrobial and inhibitory effects of Ginger extract on amyloid Nano–fibril production in order to evaluate its application potential against inflammatory and Alzheimer's disease. NCMBJ 2022; 13 (49) :45-54
URL: http://ncmbjpiau.ir/article-1-1533-fa.html
URL: http://ncmbjpiau.ir/article-1-1533-fa.html
رضاماسوله فرزانه، آراسته امیر، عطایی جلیسه سمیه. بررسی خواص فیتوشیمیایی، اثرات ضد میکروبی و مهاری عصاره زنجبیل بر تولید نانو رشتههای آمیلوئیدی به منظور ارزیابی پتانسیل کاربردی آن علیه بیماریهای التهابی و آلزایمر. مجله تازه هاي بيوتكنولوژي سلولي و مولكولي. 1401; 13 (49) :45-54
گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
متن کامل [PDF 581 kb]
(657 دریافت)
| چکیده (HTML) (704 مشاهده)
مقدمه
زنجبیل با نام علمیZingiber officinale گیاهی چند ساله، دارای ریزوم غدهای با برجستگیهای فروان و منشعب بوده و از نظر طعم تند و معطر است [1]. در طب قدیم زنجبیل به عنوان دارو مصرف میشده و این موضوع در متون پزشکی یونان قدیم، رم و عرب ثبت شده است. در آسیا از هزاران سال پیش زنجبیل خشک شده به صورت خیسانده و یا دم کرده (جوشانده) به عنوان دارو در درمان درد معده یا شکم، اسهال و تهوع استفاده می شود [2]. عصاره زنجبیل علاوه بر خواص آنتی اکسیدانی [3]، باعث افزایش شیره های گوارشی شده و در هضم سریع مواد غذایی به خصوص چربی ها مؤثر است [4]. از اثرات زنجبیل میتوان به اثرات ضد التهابی [5]، ضد سرطانی [6]، ضد میکروبی [7]، ضد لخته شدن خون [8] و ضد اسهال و استفراغ اشاره کرد [4]. ریزوم زنجبیل حاوی 1 تا 4 درصد روغن فرار و اولئورزین بوده و با توجه به محل کشت گیاه، تفاوتهایی در ترکیب روغن فرار آن وجود دارد [9]. جینجرول (Gingerol) ، به فرمول C17 H26 O4 و به وزن ملکولی 298 است که طعم تندی دارد و ماده اصلی ریشه زنجبیل می باشد [3]. از میان آنتی اکسیدان های غیرفرار موجود در ریزوم زنجبیل که ساختار فنولی هم دارند، می توان به جینجرول (Gingerols)، شوگائول (Shogaols) و زینجرون (Zingerone) اشاره کرد [10, 11].
آمیلوئیدوز[1]، همان رسوب آمیلوئید‌ها در یک یا چند اندام بدن میباشد. مرگ سلولی به دلیل تجمع فیبریل آمیلوئید و پیش سازهای سمی آنها میتواند به بافت‌ها آسیب زده و در نهایت باعث نارسایی اندام گردد [12]. بیماری آلزایمر یکی از شناخته شده ترین بیماریهای آمیلوئیدی است که در حال حاضر چهارمین عامل مرگ و میر در کشورهای توسعه یافته را به خود اختصاص داده است [13]. ساختارهای آمیلوئیدی رشتههای پروتئنی هستند که از در هم تنیده شدن پیش رشتههایی با ساختار زنجیره بتا به دور هم به وجود آمادهاند [14]. اعتقاد بر این است که عموم پروتئینها توانایی تشکیل فیبرهای آمیلوئیدی را دارند [15]. این رشتهها میتوانند در اندامهای مختلف بدن تجمع یافته و ته نشین یا پلاکهایی تشکیل دهند که با ایجاد انواعی از بیماریها مرتبط است [15]. شرایط مختلفی موجب آغاز یا سرعت یافتن تشکیل فیبریلها میشوند. این عوامل به دو دسته درون زاد و برون زاد تقسیم میشوند. عوامل درونی همان توالیهای خاصی در ساختارهای پروتئین است که آن را مستعد تشکیل رشتههای آمیلوئیدی میکند و از عوامل بیرونی می توان به دمای بالا، pH پائین و حضور حلالها و یونهای فلزی مانند Zn2+، Cu2+ در محیط اشاره کرد [16]. شواهد زیادی وجود دارد که نشان میدهد رشتههای آمیلوئیدی میتوانند بر سلولها تاثیر منفی بگذارند [17]. در صورتیکه ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل بتوانند تولید رشتههای آمیلوئیدی را در محیط InVitro کاهش داده و یا به کلی مهار کنند، آنگاه میتوان گفت که عصاره زنجبیل با مکانیزم مهار تولید نانورشتههای آمیلوئیدی، علایم بیماری آلزایمر را کاهش میدهد. هدف از این تحقیق بررسی خواص ضدمیکروبی و مهاری ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل بر تولید نانورشته های آمیلوئیدی بوده است.
مواد و روشها
مواد
محیط کشت نوترینت آگار، مولر هینتون براث، آنتی بیوتیک های جنتامایسین و تترا سایکلین (شرکت پادتن طب)، پودر آلبومین سرم گاوی (سیگما-آمریکا)، رنگ کنگورد و نمک های معدنی از شرکت مرک (Merck) آلمان تهیه شد. محیط کشت مولر هینتون آگار از برند (Q Lab) تهیه گردید.
عصاره گیری
عصاره آبی
برای تهیه عصاره آبی 10 گرم از پودر خشک شده از زنجبیل داخل بشر ریخته شد و با آب مقطر به حجم 400 میلی لیتر رسانده شد. سپس بر روی دستگاه هیتر استایرر و با استفاده از مگنت، حجم نهایی پس از چند ساعت به 200 میلی لیتر رسید. عصاره حاصله پس از سرد شدن با پارچه تنظیف یا گاز استریل فیلتر شد.
عصاره هیدروالکلی
برای تهیه عصاره هیدروالکلی در یک بشر، 70 میلیلیتر اتانول 70 درصد و 30 میلی لیتر آب مقطر ریخته شد و محلول بههم زده شد. سپس 10 گرم از پودر زنجبیل به آن اضافه شد و در دمای اتاق روی هیتر استایرر با چرخش 100 دور در دقیقه قرار داده شد. این مرحله 4 ساعت به طول انجامید تا نمونه عصاره غلیظ به دست آید. سپس نمونه از پارچه تنظیف عبور داده شد و برای حلال پرانی در دستگاه تقطیر قرار گرفت.
کروماتوگرافی گازی- طیفسنجی جرمی (GC–Mass)
برای شناسایی اجزای سازنده ضروری عصاره زنجبیل روش گازکروکاتوگرافی جرمی (GC-Mass) مورد استفاده قرار گرفت. پس از آمادهسازی، عصارهی مورد نظر آبگیری شد تا کمی غلیظتر گردد و همچنین میزان آب در عصاره به حداقل. مقداری از عصارهی توسط سرنگ GC-MS به درون ستون تزریق شد. دمای آون در 80 درجه سانتی گراد و به مدت 10 دقیقه تنظیم شد و به تدریج با نرخ 5 درجه سانتی گراد/دقیقه تا دمای نهایی 200 درجه سانتی گراد افزایش داده شد. دما در 80 درجه سانتیگراد برای یک دقیقه و در 200 درجه سانتیگراد به مدت 25 دقیقه باقی نگه داشته شد. دمای تزریق 200 درجه سانتیگراد بود. از گاز هلیوم به عنوان گاز حامل با نرخ جریان یک میلی لیتر/ دقیقه استفاده شد [18].
بررسی اثرات ضد میکروبی
روش انتشار در آگار
از سوسپانسیون باکتری با غلظت معادل نیم مک فارلند برای تهیه کشت چمنی روی محیط مولر هینتون آگار مورد استفاده قرار گرفت. سپس با پیپت پاستور استریل چاهکی ایجاد شد و 10 میکرولیتر از عصاره در چاهک ریخته شد. از دیسکهای جنتامایسین و تتراسایکلین بهعنوان استاندارد مقایسهای در کنار چاهک استفاده شد. پلیتها برای 24 ساعت در انکوباتور با دمای 37 درجه سانتیگراد قرار گرفت و سپس میزان هاله عدم رشد اندازهگیری شد [19].
حداقل غلظت مهاری (MIC)
به شش لوله با رقت های 1:2 تا 1:64، به ترتیب هر کدام 2 میلی لیتر از محیط کشت مولر هینتون براث اضافه شد. سپس به هر لوله 200 میکرولیتر از سوسپانسیون میکروبی، معادل لوله نیم مک فارلند، اضافه گردید. شاهد 1 حاوی یک میلیلیتر از عصاره به همراه یک میلیلیتر از محیط کشت مولر هینتون براث و شاهد 2، حاوی یک میلی لیتر از سوسپانسیون میکروبی به همراه یک میلیلیتر از محیط کشت مولر هینتون براث بود. لوله ها برای 24 ساعت در انکوباتور 37 درجه سانتیگراد قرار گرفت و سپس میزان کدورت آنها با هم مقایسه گردید [20].
حداقل غلظت باکتری کشی (MBC)
بعد از انکوباسیون لوله ها به مدت 24 ساعت، محتویات هر لوله به کمک لوپ بر روی محیط کشت مولر هینتون آگار کشت خطی داده شد. پلیتها به مدت 24 ساعت به صورت وارونه در انکوباتور 37 درجه سانتیگراد قرار داده شد و پس از آن از نظر میزان رشد مورد بررسی قرار گرفت [20].
اثرات مهاری بر تولید رشتههای آمیلوئیدی با طیفسنجی کنگورد
برای بررسی اثر مهاری ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل از روش اسپکتروفوتومتری مرئی با استفاده از رنگ کنگورد استفاده شد. رنگ کنگورد با ساختار شیمیایی که دارد میتواند در لابلای زنجیرههای بتا در رشته های آمیلوئیدی قرار گرفته و میزان جذب در طول موج ماکزیمم را در مقایسه با اسکن طول موج رنگ کنگورد خالص بالاتر ببرد. در این مطالعه دستگاه اسپکتروفوتومتر (perkin – Elmer) استفاده شد. برای این منظور، در شش میکروتیوپ 2 میلی لیتری، از عصاره زنجبیل و بافر سیترات-فسفات، مطابق جدول (1)، ریخته شد و فرایند تولید نانو رشته های آمیلوئیدی در حضور عصاره انجام گرفت. در این لوله ها از شماره 1 تا 6 به ترتیب میزان عصاره بیشتر شده و میزان تولید رشته های آمیلوئیدی، بهعنوان تابعی از هیپرکروماسیتی در طول موج ماکزیمم و با انجام یک اسکن طول موج بین 400 تا 600 نانومتر اندازهگیری شد [21].
جدول 1- تهیه رقت متوالی از محلول پروتئین و عصاره
نتایج
نتایج کروماتوگرافی گازی- طیفسنجی جرمی (GC–Mass)
در این شکل یکی از نمودار ها، نمودار اصلی می باشد به طور مثال در این شکل در زمان 394/41 دقیقه نشان داده شده که به احتمال 89 درصد این ماده همان جینجرول می باشد که در جدول (2) به آن اشاره شده است.
شکل 1- کروماتوگرام حاصل از کروماتوگرافی گازی- طیفسنجی جرمی عصاره هیدروالکلی زنجبیل
جدول 2- ترکیبات موجود در عصاره هیدروالکلی زنجبیل
نتایج بررسی اثرات ضد میکروبی
اثر ضدمیکروبی عصاره آبی و هیدروالکلی زنجبیل با سه روش انتشار در آگار (چاهک)، تعیین حداقل غلظت مهاری و حداقل غلظت باکتری کشی بر روی باکتریهای اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس مورد بررسی قرار گرفت. میزان قطر هاله عدم رشد بر حسب میلیمتر در تیمار های مختلف شامل آنتی بیوتیکهای جنتامایسین، تتراسایکلین و عصارههای آبی و هیدروالکلی اندازه گیری و ثبت شد. بیشترین هاله عدم رشد در مورد آنتی بیوتیک جنتامایسین و کمترین آن برای عصاره آبی بود (شکل 2).
شکل 2- قطر هاله عدم رشد بر حسب میلی متر در تیمار های مختلف
جدول 3- جدول مقایسهای تیمارهای ضدمیکروبی عصارههای آبی و هیدروالکلی زنجبیل
برای تعیین حداقل غلظت مهاری، میزان غلظت عصاره هیدروالکلی زنجبیل، وزن یک میلیلیتر از آن، بر حسب میلیگرم بر میلیلیتر و به میزان 800 میلیگرم بر میلیلیتر محاسبه شد. باتوجه به اینکه لوله شماره 4 با رقت یک شانزدهم، هم در استافیلوکوکوس اورئوس و هم در اشریشیا کلی اولین لولهی فاقد رشد میکروبی بوده است، میزان غلظت عصاره در آن برابر 50 میلیگرم بر میلیلیتر بود. این آزمایش 3 بار تکرار شده و میانگین نتایج حاصله در جدول (3) نشان داده شده است. در تعیین حداقل غلظت باکتری کشی، لوله شماره 3 با رقت یک هشتم، هم در استافیلوکوکوس اورئوس و هم در اشریشیا کلی اولین لوله ی فاقد رشد میکروبی بوده است، میزان MBC در آن 100 میلیگرم بر میلیلیتر بود. این آزمایش 3 بار تکرار شد که میانگین نتایج حاصله در جدول (3) نشان داده شده است. در مورد عصاره آبی، مقدار MIC و MBC روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مشابه عصاره هیدروالکلی بود. عصاره آبی روی باکتری اشریشیا کلی اثری نداشت.
نتایج اثرات مهاری بر تولید رشتههای آمیلوئیدی با طیفسنجی کنگورد
نتایج نشان میدهد که میزان طول موج ماکزیمم در اسکن طول موج بین 400 تا 600 نانومتر با افزایش غلظت عصاره در نمونه کاهش می یابد که مبین کاهش میزان تولید رشتههای آمیلوئیدی است (شکل 3). با تقسیم مقادیر طول موج ماکزیمم بر بیشینه مقدار آن، میتوان میزان تولید نانورشتهها را در نمونه محاسبه نمود (شکل 4).
شکل 3- طیفمرئی نمونههای حاوی غلظتهای مختلف از عصاره هیدروالکلی بین 400 تا 600 نانومتر
شکل 4- نمودار درصد تولید نانورشته های آمیلوئیدی در غلظتهای مختلف از عصاره هیدروالکلی
بحث
در این تحقیق، ترکیباتی که از عصاره هیدروالکلی عصاره زنجبیل، ردیابی و شناسایی شد شامل اکتانال (28/2 درصد)، دکانال (8/4 درصد)، بوتانون (18/8 درصد)، فارنسول (15/2 درصد)، میریستیک اسید (43/3 درصد) و جینجرول (77/33 درصد) بود که با نتایج حاصل از تحقیق Hasan و همکاران در سال 2012 مطابقت دارد [10] که میزان جینجرول را به میزان 25 درصد گزارش نموده است. مطالعه Liu و همکاران نیز در سال 2019 میزان جینجرول را در عصاره هیدروالکلی زنجبیل معادل 34 درصد گزارش نمودند [22]. آنها زینجیبرن (5/29 درصد) و سزکوئی فلاندرن (4/18 درصد) را در عصاره ردیابی نمودند. بر اساس رفرانس های مختلف، جینجرول به عنوان مهمترین و فراوانترین ترکیب ردیابی شده در عصاره هیدروالکلی دانه زنجبیل، یک ماده آنتی اکسیدان قوی با خاصیت ضد میکروبی است و می توان اثرات ضد میکروبی مشاهده شده را به این ماده نسبت داد [23]. البته این اثرات میتواند در پژوهش های آینده روی مواد موثره اصلی گیاه نیز مورد آزمایش قرار گیرد. همچنین Mahboubi نیز در سال 2019 به مطالعه ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل پرداخت و ترکیباتی مثل ژرانیول (15 درصد)، زینجیبرن (1/28 درصد) و سزکوئی فلاندرن (4/6 درصد) را در عصاره ردیابی نمود [2].
نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که بیش ترین قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی 15 میلی متر مربوط به باکتری اورئوس می باشد و کمترین قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی 10 میلی متر مربوط به باکتری اشریشیا کلی می باشد.
که با نتایج تحقیق محبوبی و همکاران در سال 2019 مطابقت دارد [2]. در این تحقیق، حداقل غلظت مهار کنندگی عصاره هیدروالکلی زنجبیل ضد باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس 50 میلی گرم بر میلی لیتر و حداقل غلظت کشندگی 100 میلی گرم بر میلی لیتر گزارش شد. همچنین این مقادیر در مورد باکتری اشریشیا نیز به همین میزان گزارش گردید. این مقادیر در تحقیق محبوبی و همکاران برای این باکتریها محاسبه شده است. در این تحقیق میزان MIC برای باکتری استافیلوکوکوس اورئوس 69/8 و برای اشریشیا کلی 84/173 میلی گرم بر میلی لیتر بود [2]. نتایج مربوط به هاله عدم رشد در استافیلوکوکوس اورئوس حساسیت بیشتری را نسبت به اشریشیا کلی نشان می دهد. علاوه براین همه ارگانیسمها نسبت به عصاره هیدروالکلی زنجبیل حساس بودند ولی در برابر عصاره آبی تقریبا مقاوم بودند. با توجه به بررسیهای انجام شده حساسیت آنتی بیوتیکی سوشهای مختلف باکتریها خیلی متنوع است خصوصا باکتری های گرم منفی به اکثر آنتی بیوتیک ها مقاوم هستند. این نتایج نیز با تحقیقات Lopez و همکاران در سال 2017 همخوانی دارد. علت مقاومت بیشتر باکترهای گرم منفی را می توان به ساختار لیپوپلی ساکاریدی غشای آنها نسبت داد [24]. نتایج مطالعات Hasan و همکاران در سال 2012 نیز در ارتباط با اثر ممانعت کنندگی عصاره الکلی زنجبیل بر روی باکتری های فوق تاییدی بر نتایج مطالعه حاضر می باشد. بیش ترین هاله حاصل از عصاره زنجبیل مربوط به باکتری استافیلوکوکوس اورئوس به میزان 17 میلی متر و کمترین آن اشریشیا کلی با 12 میلی متر حاصل شد [10].
در این تحقیق مشاهده شد که با افزایش میزان عصاره بهکار رفته در فرایند، میزان حضور رشتههای آمیلوئیدی بیشتر مهار شده است و این دلیل بر این است که عصاره زنجبیل اثر ضد آلزایمری داشته است. تحقیقات Mathew و همکاران در سال 2014 نشان داد که عصاره زنجبیل به طور موثر از تشکیل الیگومرهای Aβ جلوگیری می کند [25]. همچنین تحقیقات Anwar در سال 2020 نشان داد که عصاره زنجبیل (600 میکروگرم در میلی لیتر) به طور قابل توجهی قهوه ای شدن، تغییرات ساختاری ثانویه، تجمع پروتئینی و تشکیل AGE ها را کاهش می دهد [26]. با توجه به بررسی های انجام شده در صورتی که ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل فرایند تولید رشته های آمیلوئیدی را کم کرده و یا مهار نمایند اثرات ضد آلزایمری آن به عنوان یک گیاه دارویی پرکاربرد مورد تایید قرار می گیرد. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان طول موج ماکزیمم در اسکن طول موج بین 400 تا 600 نانومتر با افزایش غلظت عصاره در نمونه، کاهش مییابد که نشان دهنده کاهش میزان تولید رشتههای آمیلوئیدی است. البته آزمون طیف سنجی کنگورد یک روش غیر اختصاصی برای ردیابی رشته های آمیلوئیدی است که به دلیل آسان و در دسترس بودن و نیز برخی محدودیت های دستگاهی در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است. از اینرو باید در تحقیقات آتی از روش های دیگر نیز مثل روش دورنگ نمایی دورانی و نشر فورسانس ThT جهت بررسی میزان تولید نانورشته ها استفاده شود [27].
نتیجه گیری
هدف از این پژوهش بررسی خاصیت ضدمیکروبی عصاره آبی و هیدروالکلی زنجبیل و بررسی اثر ضد آلزایمری عصاره هیدروالکلی آن به روش مهار تولید نانورشتههای آمیلوئیدی بود. عصاره آبی و هیدروالکلی زنجیل با استفاده از روش خیساندن تهیه و اثرات ضدمیکروبی آن روی اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس با استفاده از روش انتشار در آگار و تعیین MIC و MBC بررسی شد. برای تعیین اثر مهاری عصاره هیدروالکلی بر تولید رشتههای آمیلوئیدی از روش طیفسنجی مرئی استفاده شد. نتایج نشان داد که قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی زنجبیل در روش چاهک برای باکتری استافیلوکوکوس اورئوس 15 و برای اشریشیا کلی 10 میلیمتر بود و میزان MIC و MBC برای هر دو باکتری به ترتیب 50 و 100 میلیگرم بر میلیلیتر تعیین شد. حضور ماده موثره جینجرول (7/34 درصد) مورد تائید قرار گرفت و افزایش غلظت عصاره زنجبیل در نمونه، تولید رشتههای آمیلوئیدی را کاهش داد. عصاره زنجبیل با حضور ترکیبات ضدمیکروبی مثل جینجرول، با کارایی مناسب و عوارض و هزینه کمتر، میتوانند بهعنوان یکی از داروهای مفید برای کاهش عوارض بیماری آلزایمر مورد استفاده قرار گیرد.
سپاسگزاری
نویسندگان از تمام دوستانی که در انجام این پژوهش ما را یاری نمودند، کمال تشکر و قدردانی را دارند.
منابع
[1] Al-Dhahli AS, Al-Hassani FA, Alarjani KM, Yehia HM, Al Lawati WM, Azmi SNH, et al. Essential oil from the rhizomes of the Saudi and Chinese Zingiber officinale cultivars: Comparison of chemical composition, antibacterial and molecular docking studies. Journal of King Saud University-Science. 2020;32(8):3343-50.
[2] Mahboubi M. Zingiber officinale Rosc. essential oil, a review on its composition and bioactivity. Clinical Phytoscience. 2019;5(1):1-12.
[3] Tohma H, Gülçin İ, Bursal E, Gören AC, Alwasel SH, Köksal E. Antioxidant activity and phenolic compounds of ginger (Zingiber officinale Rosc.) determined by HPLC-MS/MS. Journal of food measurement and characterization. 2017;11(2):556-66.
[4] Kumar Gupta S, Sharma A. Medicinal properties of Zingiber officinale Roscoe-A review. J Pharm Biol Sci. 2014;9:124-9.
[5] Ezzat SM, Ezzat MI, Okba MM, Menze ET, Abdel-Naim AB. The hidden mechanism beyond ginger (Zingiber officinale Rosc.) potent in vivo and in vitro anti-inflammatory activity. Journal of ethnopharmacology. 2018;214:113-23.
[6] Dissanayake KGC, Waliwita W, Liyanage R. A review on medicinal uses of Zingiber officinale (ginger). International Journal of Health Sciences and Research. 2020;10(6).
[7] Beristain-Bauza SDC, Hernández-Carranza P, Cid-Pérez TS, Ávila-Sosa R, Ruiz-López II, Ochoa-Velasco CE. Antimicrobial activity of ginger (Zingiber officinale) and its application in food products. Food Reviews International. 2019;35(5):407-26.
[8] Abd El-Hameid AR, El-kheir ZAA, Abdel-Hady M, Helmy WA. Identification of DNA variation in callus derived from Zingiber officinale and anticoagulation activities of ginger rhizome and callus. Bulletin of the National Research Centre. 2020;44(1):1-8.
[9] Varakumar S, Umesh KV, Singhal RS. Enhanced extraction of oleoresin from ginger (Zingiber officinale) rhizome powder using enzyme-assisted three phase partitioning. Food Chemistry. 2017;216:27-36.
[10] Hasan HA, Raauf AMR, Razik B, Hassan BAR. Chemical composition and antimicrobial activity of the crude extracts isolated from Zingiber officinale by different solvents. Pharmaceut Anal Acta. 2012;3(9):1-5.
[11] Sharma PK, Singh V, Ali M. Chemical composition and antimicrobial activity of fresh rhizome essential oil of Zingiber officinale Roscoe. Pharmacognosy Journal. 2016;8(3).
[12] Wechalekar AD, Gillmore JD, Hawkins PN. Systemic amyloidosis. The Lancet. 2016;387(10038):2641-54.
[13] Dobson CM. The amyloid phenomenon and its links with human disease. Cold Spring Harbor perspectives in biology. 2017;9(6):a023648.
[14] Kazman P, Absmeier RM, Engelhardt H, Buchner J. Dissection of the amyloid formation pathway in AL amyloidosis. Nature communications. 2021;12(1):1-10.
[15] Gallardo R, Ranson NA, Radford SE. Amyloid structures: much more than just a cross-β fold. Current opinion in structural biology. 2020;60:7-16.
[16] Milardi D, Gazit E, Radford SE, Xu Y, Gallardo RU, Caflisch A, et al. Proteostasis of islet amyloid polypeptide: a molecular perspective of risk factors and protective strategies for type II diabetes. Chemical Reviews. 2021;121(3):1845-93.
[17] Iadanza MG, Jackson MP, Hewitt EW, Ranson NA, Radford SE. A new era for understanding amyloid structures and disease. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2018;19(12):755-73.
[18] Sasidharan I, Menon AN. Comparative chemical composition and antimicrobial activity fresh & dry ginger oils (Zingiber officinale Roscoe). International Journal of Current Pharmaceutical Research. 2010;2(4):40-3.
[19] Castro JC, Pante GC, Centenaro BM, Almeida RTRD, Pilau EJ, Dias Filho BP, et al. Antifungal and antimycotoxigenic effects of Zingiber officinale, Cinnamomum zeylanicum and Cymbopogon martinii essential oils against Fusarium verticillioides. Food Additives & Contaminants: Part A. 2020;37(9):1531-41.
[20] Aghazadeh M, Bialvaei AZ, Aghazadeh M, Kabiri F, Saliani N, Yousefi M, et al. Survey of the antibiofilm and antimicrobial effects of Zingiber officinale (in vitro study). Jundishapur journal of microbiology. 2016;9(2).
[21] Arasteh A, Habibi-Rezaei M, Ebrahim-Habibi A, Moosavi-Movahedi AA. Response surface methodology for optimizing the bovine serum albumin fibrillation. The protein journal. 2012;31(6):457-65.
[22] Liu Y, Liu J, Zhang Y. Research progress on chemical constituents of Zingiber officinale Roscoe. BioMed research international. 2019;2019.
[23] Chiaramonte M, Bonaventura R, Costa C, Zito F, Russo R. [6]-Gingerol dose-dependent toxicity, its role against lipopolysaccharide insult in sea urchin (Paracentrotus lividus Lamarck), and antimicrobial activity. Food Bioscience. 2021;39:100833.
[24] López EIC, Balcázar MFH, Mendoza JMR, Ortiz ADR, Melo MTO, Parrales RS, et al. Antimicrobial activity of essential oil of Zingiber officinale Roscoe (Zingiberaceae). American Journal of Plant Sciences. 2017;8(7):1511-24.
[25] Mathew M, Subramanian S. In vitro evaluation of anti-Alzheimer effects of dry ginger (Zingiber officinale Roscoe) extract. 2014.
[26] Anwar S, Almatroudi A, Allemailem KS, Jacob Joseph R, Khan AA, Rahmani AH. Protective effects of ginger extract against glycation and oxidative stress-induced health complications: an in vitro study. Processes. 2020;8(4):468.
[27] Kim JE, Shrestha AC, Kim HS, Ham HN, Kim JH, Kim YJ, et al. WS-5 Extract of Curcuma longa, Chaenomeles sinensis, and Zingiber officinale Contains Anti-AChE Compounds and Improves-Amyloid-Induced Memory Impairment in Mice. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2019;2019.
متن کامل: (562 مشاهده)
بررسی خواص فیتوشیمیایی، اثرات ضد میکروبی و مهاری عصاره زنجبیل بر تولید نانو رشتههای آمیلوئیدی به منظور ارزیابی پتانسیل کاربردی آن علیه بیماریهای التهابی و آلزایمر
فرزانه رضاماسوله1، امیر آراسته2*، سمیه عطایی جلیسه2
1 کارشناس ارشد، گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
2 استادیار، گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
*مسؤول مکاتبات: رشت، پل تالشان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، دانشکده ی علوم پایه، گروه زیست شناسی، امیرآراسته، کد پستی: ۴۱۴۷۶۵۴۹۱۹، تلفن: 33423308- 013، فاکس: 33422154 -013 ، آدرس پست الکترونیک: arasteh@iaurasht.ac.ir، کد ارکید: 5500-0434-0003-0000
phytochemical evaluation, antimicrobial and inhibitory effects of Ginger extract on amyloid Nano–fibril production in order to evaluate its application potential against inflammatory and Alzheimer's disease
Farzaneh reamasouleh1, Amir Arasteh2*, Somayeh Ataei-e Jaliseh2
1 M Sc., Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran
2 Assistant Professor, Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran
*Corresponding Author: Amir Arasteh, Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran. Tel: +98-13-33423308, E–mail: arasteh@iaurasht.ac.ir, ORCID ID : 0000-0003-0434-5500
فرزانه رضاماسوله1، امیر آراسته2*، سمیه عطایی جلیسه2
1 کارشناس ارشد، گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
2 استادیار، گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
*مسؤول مکاتبات: رشت، پل تالشان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، دانشکده ی علوم پایه، گروه زیست شناسی، امیرآراسته، کد پستی: ۴۱۴۷۶۵۴۹۱۹، تلفن: 33423308- 013، فاکس: 33422154 -013 ، آدرس پست الکترونیک: arasteh@iaurasht.ac.ir، کد ارکید: 5500-0434-0003-0000
phytochemical evaluation, antimicrobial and inhibitory effects of Ginger extract on amyloid Nano–fibril production in order to evaluate its application potential against inflammatory and Alzheimer's disease
Farzaneh reamasouleh1, Amir Arasteh2*, Somayeh Ataei-e Jaliseh2
1 M Sc., Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran
2 Assistant Professor, Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran
*Corresponding Author: Amir Arasteh, Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran. Tel: +98-13-33423308, E–mail: arasteh@iaurasht.ac.ir, ORCID ID : 0000-0003-0434-5500
بررسی خواص فیتوشیمیایی، اثرات ضد میکروبی و مهاری عصاره زنجبیل بر تولید نانو رشتههای آمیلوئیدی به منظور ارزیابی پتانسیل کاربردی ان علیه بیماریهای التهابی و آلزایمر
چکیده
سابقه و هدف: زنجبیل با نام علمیZingiber officinale حاوی ماده موثره جینجرول (Gingerol) و بسیاری از ترکیبات آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی میباشد. هدف از این پژوهش بررسی خاصیت ضدمیکروبی عصاره آبی و هیدروالکلی زنجبیل و بررسی اثر ضد آلزایمری عصاره هیدروالکلی آن به روش مهار تولید نانورشتههای آمیلوئیدی است.
مواد و روشها: پس از آسیا کردن، عصاره آبی و هیدروالکلی زنجیل با استفاده از روش خیساندن تهیه شد و اثرات ضدمیکروبی آن روی اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس با استفاده از روش انتشار در آگار و تعیین MIC و MBC بررسی گردید. برای تعیین اثر مهاری عصاره هیدروالکلی بر تولید رشتههای آمیلوئیدی از روش طیفسنجی مرئی استفاده شد.
یافتهها: نتایج نشان داد که قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی زنجبیل در روش چاهک برای باکتری استافیلوکوکوس اورئوس 15 و برای اشریشیا کلی 10 میلیمتر بود. میزان MIC و MBC برای هر دو باکتری به ترتیب 50 و 100 میلیگرم بر میلیلیتر بود و عصاره آبی زنجبیل تاثیری روی اشریشیا کلی نداشت. افزایش غلظت عصاره زنجبیل در نمونه، تولید رشتههای آمیلوئیدی را کاهش داد که با کاهش میزان جذب و تغییر مکان قرمز در طیف جذب مرئی کنگورد همراه بود. حضور ماده موثره جینجرول نیز با استفاده از روش گازکروماتوگرافی جرمی (GC–Mass) تا 7/34 درصد مورد تائید قرار گرفت.
نتیجهگیری: عصاره زنجبیل با حضور ترکیبات ضدمیکروبی مثل جینجرول، با کارایی مناسب و عوارض و هزینه کمتر، میتواند به عنوان یک گیاه دارویی موثر در کاهش عوارض بیماریهای التهابی و آلزایمر معرفی گردد.
کلمات کلیدی: زنجبیل، خواص ضدمیکروبی، خواص ضد آلزایمری، آمیلوئید،, Iau Science
چکیده
سابقه و هدف: زنجبیل با نام علمیZingiber officinale حاوی ماده موثره جینجرول (Gingerol) و بسیاری از ترکیبات آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی میباشد. هدف از این پژوهش بررسی خاصیت ضدمیکروبی عصاره آبی و هیدروالکلی زنجبیل و بررسی اثر ضد آلزایمری عصاره هیدروالکلی آن به روش مهار تولید نانورشتههای آمیلوئیدی است.
مواد و روشها: پس از آسیا کردن، عصاره آبی و هیدروالکلی زنجیل با استفاده از روش خیساندن تهیه شد و اثرات ضدمیکروبی آن روی اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس با استفاده از روش انتشار در آگار و تعیین MIC و MBC بررسی گردید. برای تعیین اثر مهاری عصاره هیدروالکلی بر تولید رشتههای آمیلوئیدی از روش طیفسنجی مرئی استفاده شد.
یافتهها: نتایج نشان داد که قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی زنجبیل در روش چاهک برای باکتری استافیلوکوکوس اورئوس 15 و برای اشریشیا کلی 10 میلیمتر بود. میزان MIC و MBC برای هر دو باکتری به ترتیب 50 و 100 میلیگرم بر میلیلیتر بود و عصاره آبی زنجبیل تاثیری روی اشریشیا کلی نداشت. افزایش غلظت عصاره زنجبیل در نمونه، تولید رشتههای آمیلوئیدی را کاهش داد که با کاهش میزان جذب و تغییر مکان قرمز در طیف جذب مرئی کنگورد همراه بود. حضور ماده موثره جینجرول نیز با استفاده از روش گازکروماتوگرافی جرمی (GC–Mass) تا 7/34 درصد مورد تائید قرار گرفت.
نتیجهگیری: عصاره زنجبیل با حضور ترکیبات ضدمیکروبی مثل جینجرول، با کارایی مناسب و عوارض و هزینه کمتر، میتواند به عنوان یک گیاه دارویی موثر در کاهش عوارض بیماریهای التهابی و آلزایمر معرفی گردد.
کلمات کلیدی: زنجبیل، خواص ضدمیکروبی، خواص ضد آلزایمری، آمیلوئید،, Iau Science
phytochemical evaluation, antimicrobial and inhibitory effects of Ginger extract on amyloid Nano–fibril production in order to evaluate its application potential against inflammatory and Alzheimer's disease
Abstract
Aim and Background: Ginger with the scientific name of Zingiber officinale contains the active ingredient Gingerol and many antioxidant and antimicrobial compounds. The aim of this study was to investigate the antimicrobial properties of aqueous and hydro–alcoholic extracts of ginger and to investigate the anti-Alzheimer's effect of its hydro–alcoholic extract by inhibiting the production of amyloid nanofibers.
Materials and Methods: After milling, aqueous and hydro–alcoholic extract of ginger was prepared by soaking method and its antimicrobial effects on Escherichia coli and Staphylococcus aureus were investigated using agar diffusion method and determination of MIC and MBC. Visible spectroscopy was used to determine the inhibitory effect of hydro–alcoholic extract on the production of amyloid filaments.
Results: The results showed that the diameter of the growth inhibition zone due to hydro–alcoholic extract of ginger in the well method was 15 mm for Staphylococcus aureus and 10 mm for Escherichia coli. The MIC and MBC levels for both bacteria were 50 and 100 mg / ml, respectively, and the aqueous extract of ginger had no effect on Escherichia coli. Increasing the concentration of ginger extract in the sample reduced the production of amyloid fibrils, which was associated with decreased absorption and redshift in the visible absorption spectrum of the Congored. The presence of the active ingredient gingerol was confirmed by GC–Mass method up to 34.7%.
Conclusion: Ginger extract with the presence of antimicrobial compounds such as gingerol, with good performance and lower side effects and cost, can be introduced as an effective medicinal plant for reducing the effects of inflammatory and Alzheimer's disease.
Keywords: Ginger, Antimicrobial properties, Anti-Alzheimer's properties, Amyloid, Iau Science.
Abstract
Aim and Background: Ginger with the scientific name of Zingiber officinale contains the active ingredient Gingerol and many antioxidant and antimicrobial compounds. The aim of this study was to investigate the antimicrobial properties of aqueous and hydro–alcoholic extracts of ginger and to investigate the anti-Alzheimer's effect of its hydro–alcoholic extract by inhibiting the production of amyloid nanofibers.
Materials and Methods: After milling, aqueous and hydro–alcoholic extract of ginger was prepared by soaking method and its antimicrobial effects on Escherichia coli and Staphylococcus aureus were investigated using agar diffusion method and determination of MIC and MBC. Visible spectroscopy was used to determine the inhibitory effect of hydro–alcoholic extract on the production of amyloid filaments.
Results: The results showed that the diameter of the growth inhibition zone due to hydro–alcoholic extract of ginger in the well method was 15 mm for Staphylococcus aureus and 10 mm for Escherichia coli. The MIC and MBC levels for both bacteria were 50 and 100 mg / ml, respectively, and the aqueous extract of ginger had no effect on Escherichia coli. Increasing the concentration of ginger extract in the sample reduced the production of amyloid fibrils, which was associated with decreased absorption and redshift in the visible absorption spectrum of the Congored. The presence of the active ingredient gingerol was confirmed by GC–Mass method up to 34.7%.
Conclusion: Ginger extract with the presence of antimicrobial compounds such as gingerol, with good performance and lower side effects and cost, can be introduced as an effective medicinal plant for reducing the effects of inflammatory and Alzheimer's disease.
Keywords: Ginger, Antimicrobial properties, Anti-Alzheimer's properties, Amyloid, Iau Science.
مقدمه
زنجبیل با نام علمیZingiber officinale گیاهی چند ساله، دارای ریزوم غدهای با برجستگیهای فروان و منشعب بوده و از نظر طعم تند و معطر است [1]. در طب قدیم زنجبیل به عنوان دارو مصرف میشده و این موضوع در متون پزشکی یونان قدیم، رم و عرب ثبت شده است. در آسیا از هزاران سال پیش زنجبیل خشک شده به صورت خیسانده و یا دم کرده (جوشانده) به عنوان دارو در درمان درد معده یا شکم، اسهال و تهوع استفاده می شود [2]. عصاره زنجبیل علاوه بر خواص آنتی اکسیدانی [3]، باعث افزایش شیره های گوارشی شده و در هضم سریع مواد غذایی به خصوص چربی ها مؤثر است [4]. از اثرات زنجبیل میتوان به اثرات ضد التهابی [5]، ضد سرطانی [6]، ضد میکروبی [7]، ضد لخته شدن خون [8] و ضد اسهال و استفراغ اشاره کرد [4]. ریزوم زنجبیل حاوی 1 تا 4 درصد روغن فرار و اولئورزین بوده و با توجه به محل کشت گیاه، تفاوتهایی در ترکیب روغن فرار آن وجود دارد [9]. جینجرول (Gingerol) ، به فرمول C17 H26 O4 و به وزن ملکولی 298 است که طعم تندی دارد و ماده اصلی ریشه زنجبیل می باشد [3]. از میان آنتی اکسیدان های غیرفرار موجود در ریزوم زنجبیل که ساختار فنولی هم دارند، می توان به جینجرول (Gingerols)، شوگائول (Shogaols) و زینجرون (Zingerone) اشاره کرد [10, 11].
آمیلوئیدوز[1]، همان رسوب آمیلوئید‌ها در یک یا چند اندام بدن میباشد. مرگ سلولی به دلیل تجمع فیبریل آمیلوئید و پیش سازهای سمی آنها میتواند به بافت‌ها آسیب زده و در نهایت باعث نارسایی اندام گردد [12]. بیماری آلزایمر یکی از شناخته شده ترین بیماریهای آمیلوئیدی است که در حال حاضر چهارمین عامل مرگ و میر در کشورهای توسعه یافته را به خود اختصاص داده است [13]. ساختارهای آمیلوئیدی رشتههای پروتئنی هستند که از در هم تنیده شدن پیش رشتههایی با ساختار زنجیره بتا به دور هم به وجود آمادهاند [14]. اعتقاد بر این است که عموم پروتئینها توانایی تشکیل فیبرهای آمیلوئیدی را دارند [15]. این رشتهها میتوانند در اندامهای مختلف بدن تجمع یافته و ته نشین یا پلاکهایی تشکیل دهند که با ایجاد انواعی از بیماریها مرتبط است [15]. شرایط مختلفی موجب آغاز یا سرعت یافتن تشکیل فیبریلها میشوند. این عوامل به دو دسته درون زاد و برون زاد تقسیم میشوند. عوامل درونی همان توالیهای خاصی در ساختارهای پروتئین است که آن را مستعد تشکیل رشتههای آمیلوئیدی میکند و از عوامل بیرونی می توان به دمای بالا، pH پائین و حضور حلالها و یونهای فلزی مانند Zn2+، Cu2+ در محیط اشاره کرد [16]. شواهد زیادی وجود دارد که نشان میدهد رشتههای آمیلوئیدی میتوانند بر سلولها تاثیر منفی بگذارند [17]. در صورتیکه ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل بتوانند تولید رشتههای آمیلوئیدی را در محیط InVitro کاهش داده و یا به کلی مهار کنند، آنگاه میتوان گفت که عصاره زنجبیل با مکانیزم مهار تولید نانورشتههای آمیلوئیدی، علایم بیماری آلزایمر را کاهش میدهد. هدف از این تحقیق بررسی خواص ضدمیکروبی و مهاری ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل بر تولید نانورشته های آمیلوئیدی بوده است.
مواد و روشها
مواد
محیط کشت نوترینت آگار، مولر هینتون براث، آنتی بیوتیک های جنتامایسین و تترا سایکلین (شرکت پادتن طب)، پودر آلبومین سرم گاوی (سیگما-آمریکا)، رنگ کنگورد و نمک های معدنی از شرکت مرک (Merck) آلمان تهیه شد. محیط کشت مولر هینتون آگار از برند (Q Lab) تهیه گردید.
عصاره گیری
عصاره آبی
برای تهیه عصاره آبی 10 گرم از پودر خشک شده از زنجبیل داخل بشر ریخته شد و با آب مقطر به حجم 400 میلی لیتر رسانده شد. سپس بر روی دستگاه هیتر استایرر و با استفاده از مگنت، حجم نهایی پس از چند ساعت به 200 میلی لیتر رسید. عصاره حاصله پس از سرد شدن با پارچه تنظیف یا گاز استریل فیلتر شد.
عصاره هیدروالکلی
برای تهیه عصاره هیدروالکلی در یک بشر، 70 میلیلیتر اتانول 70 درصد و 30 میلی لیتر آب مقطر ریخته شد و محلول بههم زده شد. سپس 10 گرم از پودر زنجبیل به آن اضافه شد و در دمای اتاق روی هیتر استایرر با چرخش 100 دور در دقیقه قرار داده شد. این مرحله 4 ساعت به طول انجامید تا نمونه عصاره غلیظ به دست آید. سپس نمونه از پارچه تنظیف عبور داده شد و برای حلال پرانی در دستگاه تقطیر قرار گرفت.
کروماتوگرافی گازی- طیفسنجی جرمی (GC–Mass)
برای شناسایی اجزای سازنده ضروری عصاره زنجبیل روش گازکروکاتوگرافی جرمی (GC-Mass) مورد استفاده قرار گرفت. پس از آمادهسازی، عصارهی مورد نظر آبگیری شد تا کمی غلیظتر گردد و همچنین میزان آب در عصاره به حداقل. مقداری از عصارهی توسط سرنگ GC-MS به درون ستون تزریق شد. دمای آون در 80 درجه سانتی گراد و به مدت 10 دقیقه تنظیم شد و به تدریج با نرخ 5 درجه سانتی گراد/دقیقه تا دمای نهایی 200 درجه سانتی گراد افزایش داده شد. دما در 80 درجه سانتیگراد برای یک دقیقه و در 200 درجه سانتیگراد به مدت 25 دقیقه باقی نگه داشته شد. دمای تزریق 200 درجه سانتیگراد بود. از گاز هلیوم به عنوان گاز حامل با نرخ جریان یک میلی لیتر/ دقیقه استفاده شد [18].
بررسی اثرات ضد میکروبی
روش انتشار در آگار
از سوسپانسیون باکتری با غلظت معادل نیم مک فارلند برای تهیه کشت چمنی روی محیط مولر هینتون آگار مورد استفاده قرار گرفت. سپس با پیپت پاستور استریل چاهکی ایجاد شد و 10 میکرولیتر از عصاره در چاهک ریخته شد. از دیسکهای جنتامایسین و تتراسایکلین بهعنوان استاندارد مقایسهای در کنار چاهک استفاده شد. پلیتها برای 24 ساعت در انکوباتور با دمای 37 درجه سانتیگراد قرار گرفت و سپس میزان هاله عدم رشد اندازهگیری شد [19].
حداقل غلظت مهاری (MIC)
به شش لوله با رقت های 1:2 تا 1:64، به ترتیب هر کدام 2 میلی لیتر از محیط کشت مولر هینتون براث اضافه شد. سپس به هر لوله 200 میکرولیتر از سوسپانسیون میکروبی، معادل لوله نیم مک فارلند، اضافه گردید. شاهد 1 حاوی یک میلیلیتر از عصاره به همراه یک میلیلیتر از محیط کشت مولر هینتون براث و شاهد 2، حاوی یک میلی لیتر از سوسپانسیون میکروبی به همراه یک میلیلیتر از محیط کشت مولر هینتون براث بود. لوله ها برای 24 ساعت در انکوباتور 37 درجه سانتیگراد قرار گرفت و سپس میزان کدورت آنها با هم مقایسه گردید [20].
حداقل غلظت باکتری کشی (MBC)
بعد از انکوباسیون لوله ها به مدت 24 ساعت، محتویات هر لوله به کمک لوپ بر روی محیط کشت مولر هینتون آگار کشت خطی داده شد. پلیتها به مدت 24 ساعت به صورت وارونه در انکوباتور 37 درجه سانتیگراد قرار داده شد و پس از آن از نظر میزان رشد مورد بررسی قرار گرفت [20].
اثرات مهاری بر تولید رشتههای آمیلوئیدی با طیفسنجی کنگورد
برای بررسی اثر مهاری ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل از روش اسپکتروفوتومتری مرئی با استفاده از رنگ کنگورد استفاده شد. رنگ کنگورد با ساختار شیمیایی که دارد میتواند در لابلای زنجیرههای بتا در رشته های آمیلوئیدی قرار گرفته و میزان جذب در طول موج ماکزیمم را در مقایسه با اسکن طول موج رنگ کنگورد خالص بالاتر ببرد. در این مطالعه دستگاه اسپکتروفوتومتر (perkin – Elmer) استفاده شد. برای این منظور، در شش میکروتیوپ 2 میلی لیتری، از عصاره زنجبیل و بافر سیترات-فسفات، مطابق جدول (1)، ریخته شد و فرایند تولید نانو رشته های آمیلوئیدی در حضور عصاره انجام گرفت. در این لوله ها از شماره 1 تا 6 به ترتیب میزان عصاره بیشتر شده و میزان تولید رشته های آمیلوئیدی، بهعنوان تابعی از هیپرکروماسیتی در طول موج ماکزیمم و با انجام یک اسکن طول موج بین 400 تا 600 نانومتر اندازهگیری شد [21].
جدول 1- تهیه رقت متوالی از محلول پروتئین و عصاره
نتایج
نتایج کروماتوگرافی گازی- طیفسنجی جرمی (GC–Mass)
در این شکل یکی از نمودار ها، نمودار اصلی می باشد به طور مثال در این شکل در زمان 394/41 دقیقه نشان داده شده که به احتمال 89 درصد این ماده همان جینجرول می باشد که در جدول (2) به آن اشاره شده است.
شکل 1- کروماتوگرام حاصل از کروماتوگرافی گازی- طیفسنجی جرمی عصاره هیدروالکلی زنجبیل
جدول 2- ترکیبات موجود در عصاره هیدروالکلی زنجبیل
نتایج بررسی اثرات ضد میکروبی
اثر ضدمیکروبی عصاره آبی و هیدروالکلی زنجبیل با سه روش انتشار در آگار (چاهک)، تعیین حداقل غلظت مهاری و حداقل غلظت باکتری کشی بر روی باکتریهای اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس مورد بررسی قرار گرفت. میزان قطر هاله عدم رشد بر حسب میلیمتر در تیمار های مختلف شامل آنتی بیوتیکهای جنتامایسین، تتراسایکلین و عصارههای آبی و هیدروالکلی اندازه گیری و ثبت شد. بیشترین هاله عدم رشد در مورد آنتی بیوتیک جنتامایسین و کمترین آن برای عصاره آبی بود (شکل 2).
شکل 2- قطر هاله عدم رشد بر حسب میلی متر در تیمار های مختلف
جدول 3- جدول مقایسهای تیمارهای ضدمیکروبی عصارههای آبی و هیدروالکلی زنجبیل
برای تعیین حداقل غلظت مهاری، میزان غلظت عصاره هیدروالکلی زنجبیل، وزن یک میلیلیتر از آن، بر حسب میلیگرم بر میلیلیتر و به میزان 800 میلیگرم بر میلیلیتر محاسبه شد. باتوجه به اینکه لوله شماره 4 با رقت یک شانزدهم، هم در استافیلوکوکوس اورئوس و هم در اشریشیا کلی اولین لولهی فاقد رشد میکروبی بوده است، میزان غلظت عصاره در آن برابر 50 میلیگرم بر میلیلیتر بود. این آزمایش 3 بار تکرار شده و میانگین نتایج حاصله در جدول (3) نشان داده شده است. در تعیین حداقل غلظت باکتری کشی، لوله شماره 3 با رقت یک هشتم، هم در استافیلوکوکوس اورئوس و هم در اشریشیا کلی اولین لوله ی فاقد رشد میکروبی بوده است، میزان MBC در آن 100 میلیگرم بر میلیلیتر بود. این آزمایش 3 بار تکرار شد که میانگین نتایج حاصله در جدول (3) نشان داده شده است. در مورد عصاره آبی، مقدار MIC و MBC روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مشابه عصاره هیدروالکلی بود. عصاره آبی روی باکتری اشریشیا کلی اثری نداشت.
نتایج اثرات مهاری بر تولید رشتههای آمیلوئیدی با طیفسنجی کنگورد
نتایج نشان میدهد که میزان طول موج ماکزیمم در اسکن طول موج بین 400 تا 600 نانومتر با افزایش غلظت عصاره در نمونه کاهش می یابد که مبین کاهش میزان تولید رشتههای آمیلوئیدی است (شکل 3). با تقسیم مقادیر طول موج ماکزیمم بر بیشینه مقدار آن، میتوان میزان تولید نانورشتهها را در نمونه محاسبه نمود (شکل 4).
شکل 3- طیفمرئی نمونههای حاوی غلظتهای مختلف از عصاره هیدروالکلی بین 400 تا 600 نانومتر
شکل 4- نمودار درصد تولید نانورشته های آمیلوئیدی در غلظتهای مختلف از عصاره هیدروالکلی
بحث
در این تحقیق، ترکیباتی که از عصاره هیدروالکلی عصاره زنجبیل، ردیابی و شناسایی شد شامل اکتانال (28/2 درصد)، دکانال (8/4 درصد)، بوتانون (18/8 درصد)، فارنسول (15/2 درصد)، میریستیک اسید (43/3 درصد) و جینجرول (77/33 درصد) بود که با نتایج حاصل از تحقیق Hasan و همکاران در سال 2012 مطابقت دارد [10] که میزان جینجرول را به میزان 25 درصد گزارش نموده است. مطالعه Liu و همکاران نیز در سال 2019 میزان جینجرول را در عصاره هیدروالکلی زنجبیل معادل 34 درصد گزارش نمودند [22]. آنها زینجیبرن (5/29 درصد) و سزکوئی فلاندرن (4/18 درصد) را در عصاره ردیابی نمودند. بر اساس رفرانس های مختلف، جینجرول به عنوان مهمترین و فراوانترین ترکیب ردیابی شده در عصاره هیدروالکلی دانه زنجبیل، یک ماده آنتی اکسیدان قوی با خاصیت ضد میکروبی است و می توان اثرات ضد میکروبی مشاهده شده را به این ماده نسبت داد [23]. البته این اثرات میتواند در پژوهش های آینده روی مواد موثره اصلی گیاه نیز مورد آزمایش قرار گیرد. همچنین Mahboubi نیز در سال 2019 به مطالعه ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل پرداخت و ترکیباتی مثل ژرانیول (15 درصد)، زینجیبرن (1/28 درصد) و سزکوئی فلاندرن (4/6 درصد) را در عصاره ردیابی نمود [2].
نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که بیش ترین قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی 15 میلی متر مربوط به باکتری اورئوس می باشد و کمترین قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی 10 میلی متر مربوط به باکتری اشریشیا کلی می باشد.
که با نتایج تحقیق محبوبی و همکاران در سال 2019 مطابقت دارد [2]. در این تحقیق، حداقل غلظت مهار کنندگی عصاره هیدروالکلی زنجبیل ضد باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس 50 میلی گرم بر میلی لیتر و حداقل غلظت کشندگی 100 میلی گرم بر میلی لیتر گزارش شد. همچنین این مقادیر در مورد باکتری اشریشیا نیز به همین میزان گزارش گردید. این مقادیر در تحقیق محبوبی و همکاران برای این باکتریها محاسبه شده است. در این تحقیق میزان MIC برای باکتری استافیلوکوکوس اورئوس 69/8 و برای اشریشیا کلی 84/173 میلی گرم بر میلی لیتر بود [2]. نتایج مربوط به هاله عدم رشد در استافیلوکوکوس اورئوس حساسیت بیشتری را نسبت به اشریشیا کلی نشان می دهد. علاوه براین همه ارگانیسمها نسبت به عصاره هیدروالکلی زنجبیل حساس بودند ولی در برابر عصاره آبی تقریبا مقاوم بودند. با توجه به بررسیهای انجام شده حساسیت آنتی بیوتیکی سوشهای مختلف باکتریها خیلی متنوع است خصوصا باکتری های گرم منفی به اکثر آنتی بیوتیک ها مقاوم هستند. این نتایج نیز با تحقیقات Lopez و همکاران در سال 2017 همخوانی دارد. علت مقاومت بیشتر باکترهای گرم منفی را می توان به ساختار لیپوپلی ساکاریدی غشای آنها نسبت داد [24]. نتایج مطالعات Hasan و همکاران در سال 2012 نیز در ارتباط با اثر ممانعت کنندگی عصاره الکلی زنجبیل بر روی باکتری های فوق تاییدی بر نتایج مطالعه حاضر می باشد. بیش ترین هاله حاصل از عصاره زنجبیل مربوط به باکتری استافیلوکوکوس اورئوس به میزان 17 میلی متر و کمترین آن اشریشیا کلی با 12 میلی متر حاصل شد [10].
در این تحقیق مشاهده شد که با افزایش میزان عصاره بهکار رفته در فرایند، میزان حضور رشتههای آمیلوئیدی بیشتر مهار شده است و این دلیل بر این است که عصاره زنجبیل اثر ضد آلزایمری داشته است. تحقیقات Mathew و همکاران در سال 2014 نشان داد که عصاره زنجبیل به طور موثر از تشکیل الیگومرهای Aβ جلوگیری می کند [25]. همچنین تحقیقات Anwar در سال 2020 نشان داد که عصاره زنجبیل (600 میکروگرم در میلی لیتر) به طور قابل توجهی قهوه ای شدن، تغییرات ساختاری ثانویه، تجمع پروتئینی و تشکیل AGE ها را کاهش می دهد [26]. با توجه به بررسی های انجام شده در صورتی که ترکیبات موجود در عصاره زنجبیل فرایند تولید رشته های آمیلوئیدی را کم کرده و یا مهار نمایند اثرات ضد آلزایمری آن به عنوان یک گیاه دارویی پرکاربرد مورد تایید قرار می گیرد. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان طول موج ماکزیمم در اسکن طول موج بین 400 تا 600 نانومتر با افزایش غلظت عصاره در نمونه، کاهش مییابد که نشان دهنده کاهش میزان تولید رشتههای آمیلوئیدی است. البته آزمون طیف سنجی کنگورد یک روش غیر اختصاصی برای ردیابی رشته های آمیلوئیدی است که به دلیل آسان و در دسترس بودن و نیز برخی محدودیت های دستگاهی در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است. از اینرو باید در تحقیقات آتی از روش های دیگر نیز مثل روش دورنگ نمایی دورانی و نشر فورسانس ThT جهت بررسی میزان تولید نانورشته ها استفاده شود [27].
نتیجه گیری
هدف از این پژوهش بررسی خاصیت ضدمیکروبی عصاره آبی و هیدروالکلی زنجبیل و بررسی اثر ضد آلزایمری عصاره هیدروالکلی آن به روش مهار تولید نانورشتههای آمیلوئیدی بود. عصاره آبی و هیدروالکلی زنجیل با استفاده از روش خیساندن تهیه و اثرات ضدمیکروبی آن روی اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس با استفاده از روش انتشار در آگار و تعیین MIC و MBC بررسی شد. برای تعیین اثر مهاری عصاره هیدروالکلی بر تولید رشتههای آمیلوئیدی از روش طیفسنجی مرئی استفاده شد. نتایج نشان داد که قطر هاله عدم رشد ناشی از عصاره هیدروالکلی زنجبیل در روش چاهک برای باکتری استافیلوکوکوس اورئوس 15 و برای اشریشیا کلی 10 میلیمتر بود و میزان MIC و MBC برای هر دو باکتری به ترتیب 50 و 100 میلیگرم بر میلیلیتر تعیین شد. حضور ماده موثره جینجرول (7/34 درصد) مورد تائید قرار گرفت و افزایش غلظت عصاره زنجبیل در نمونه، تولید رشتههای آمیلوئیدی را کاهش داد. عصاره زنجبیل با حضور ترکیبات ضدمیکروبی مثل جینجرول، با کارایی مناسب و عوارض و هزینه کمتر، میتوانند بهعنوان یکی از داروهای مفید برای کاهش عوارض بیماری آلزایمر مورد استفاده قرار گیرد.
سپاسگزاری
نویسندگان از تمام دوستانی که در انجام این پژوهش ما را یاری نمودند، کمال تشکر و قدردانی را دارند.
منابع
[1] Al-Dhahli AS, Al-Hassani FA, Alarjani KM, Yehia HM, Al Lawati WM, Azmi SNH, et al. Essential oil from the rhizomes of the Saudi and Chinese Zingiber officinale cultivars: Comparison of chemical composition, antibacterial and molecular docking studies. Journal of King Saud University-Science. 2020;32(8):3343-50.
[2] Mahboubi M. Zingiber officinale Rosc. essential oil, a review on its composition and bioactivity. Clinical Phytoscience. 2019;5(1):1-12.
[3] Tohma H, Gülçin İ, Bursal E, Gören AC, Alwasel SH, Köksal E. Antioxidant activity and phenolic compounds of ginger (Zingiber officinale Rosc.) determined by HPLC-MS/MS. Journal of food measurement and characterization. 2017;11(2):556-66.
[4] Kumar Gupta S, Sharma A. Medicinal properties of Zingiber officinale Roscoe-A review. J Pharm Biol Sci. 2014;9:124-9.
[5] Ezzat SM, Ezzat MI, Okba MM, Menze ET, Abdel-Naim AB. The hidden mechanism beyond ginger (Zingiber officinale Rosc.) potent in vivo and in vitro anti-inflammatory activity. Journal of ethnopharmacology. 2018;214:113-23.
[6] Dissanayake KGC, Waliwita W, Liyanage R. A review on medicinal uses of Zingiber officinale (ginger). International Journal of Health Sciences and Research. 2020;10(6).
[7] Beristain-Bauza SDC, Hernández-Carranza P, Cid-Pérez TS, Ávila-Sosa R, Ruiz-López II, Ochoa-Velasco CE. Antimicrobial activity of ginger (Zingiber officinale) and its application in food products. Food Reviews International. 2019;35(5):407-26.
[8] Abd El-Hameid AR, El-kheir ZAA, Abdel-Hady M, Helmy WA. Identification of DNA variation in callus derived from Zingiber officinale and anticoagulation activities of ginger rhizome and callus. Bulletin of the National Research Centre. 2020;44(1):1-8.
[9] Varakumar S, Umesh KV, Singhal RS. Enhanced extraction of oleoresin from ginger (Zingiber officinale) rhizome powder using enzyme-assisted three phase partitioning. Food Chemistry. 2017;216:27-36.
[10] Hasan HA, Raauf AMR, Razik B, Hassan BAR. Chemical composition and antimicrobial activity of the crude extracts isolated from Zingiber officinale by different solvents. Pharmaceut Anal Acta. 2012;3(9):1-5.
[11] Sharma PK, Singh V, Ali M. Chemical composition and antimicrobial activity of fresh rhizome essential oil of Zingiber officinale Roscoe. Pharmacognosy Journal. 2016;8(3).
[12] Wechalekar AD, Gillmore JD, Hawkins PN. Systemic amyloidosis. The Lancet. 2016;387(10038):2641-54.
[13] Dobson CM. The amyloid phenomenon and its links with human disease. Cold Spring Harbor perspectives in biology. 2017;9(6):a023648.
[14] Kazman P, Absmeier RM, Engelhardt H, Buchner J. Dissection of the amyloid formation pathway in AL amyloidosis. Nature communications. 2021;12(1):1-10.
[15] Gallardo R, Ranson NA, Radford SE. Amyloid structures: much more than just a cross-β fold. Current opinion in structural biology. 2020;60:7-16.
[16] Milardi D, Gazit E, Radford SE, Xu Y, Gallardo RU, Caflisch A, et al. Proteostasis of islet amyloid polypeptide: a molecular perspective of risk factors and protective strategies for type II diabetes. Chemical Reviews. 2021;121(3):1845-93.
[17] Iadanza MG, Jackson MP, Hewitt EW, Ranson NA, Radford SE. A new era for understanding amyloid structures and disease. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2018;19(12):755-73.
[18] Sasidharan I, Menon AN. Comparative chemical composition and antimicrobial activity fresh & dry ginger oils (Zingiber officinale Roscoe). International Journal of Current Pharmaceutical Research. 2010;2(4):40-3.
[19] Castro JC, Pante GC, Centenaro BM, Almeida RTRD, Pilau EJ, Dias Filho BP, et al. Antifungal and antimycotoxigenic effects of Zingiber officinale, Cinnamomum zeylanicum and Cymbopogon martinii essential oils against Fusarium verticillioides. Food Additives & Contaminants: Part A. 2020;37(9):1531-41.
[20] Aghazadeh M, Bialvaei AZ, Aghazadeh M, Kabiri F, Saliani N, Yousefi M, et al. Survey of the antibiofilm and antimicrobial effects of Zingiber officinale (in vitro study). Jundishapur journal of microbiology. 2016;9(2).
[21] Arasteh A, Habibi-Rezaei M, Ebrahim-Habibi A, Moosavi-Movahedi AA. Response surface methodology for optimizing the bovine serum albumin fibrillation. The protein journal. 2012;31(6):457-65.
[22] Liu Y, Liu J, Zhang Y. Research progress on chemical constituents of Zingiber officinale Roscoe. BioMed research international. 2019;2019.
[23] Chiaramonte M, Bonaventura R, Costa C, Zito F, Russo R. [6]-Gingerol dose-dependent toxicity, its role against lipopolysaccharide insult in sea urchin (Paracentrotus lividus Lamarck), and antimicrobial activity. Food Bioscience. 2021;39:100833.
[24] López EIC, Balcázar MFH, Mendoza JMR, Ortiz ADR, Melo MTO, Parrales RS, et al. Antimicrobial activity of essential oil of Zingiber officinale Roscoe (Zingiberaceae). American Journal of Plant Sciences. 2017;8(7):1511-24.
[25] Mathew M, Subramanian S. In vitro evaluation of anti-Alzheimer effects of dry ginger (Zingiber officinale Roscoe) extract. 2014.
[26] Anwar S, Almatroudi A, Allemailem KS, Jacob Joseph R, Khan AA, Rahmani AH. Protective effects of ginger extract against glycation and oxidative stress-induced health complications: an in vitro study. Processes. 2020;8(4):468.
[27] Kim JE, Shrestha AC, Kim HS, Ham HN, Kim JH, Kim YJ, et al. WS-5 Extract of Curcuma longa, Chaenomeles sinensis, and Zingiber officinale Contains Anti-AChE Compounds and Improves-Amyloid-Induced Memory Impairment in Mice. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2019;2019.
[1]Amyloidosis
نوع مطالعه: مقاله پژوهشی |
موضوع مقاله:
فیزیولوژی
دریافت: 1400/10/30 | پذیرش: 1401/1/10 | انتشار: 1401/10/1
دریافت: 1400/10/30 | پذیرش: 1401/1/10 | انتشار: 1401/10/1
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
