Συγκριτική μελέτη διαφόρων ειδών Hypericum ως προς τη χημική τους σύσταση, το ολικό φαινολικό περιεχόμενο, την αντιοξειδωτική ικανότητα και την αντιμικροβιακή τους δράση

Abstract

Τα βότανα του γένους Hypericum αποτελούν μονοετείς ή πολυετείς πόες και εμφανίζουν ερευνητικό ενδιαφέρον, τόσο για τις διαφοροποιήσεις στη φυτοχημεία τους όσο και για τη βιοδραστικότητά τους. Το H. perforatum είναι το πιο μελετημένο είδος για την επουλωτική, αντιική, αντιβακτηριακή, αντικαταθλιπτική, αντικαρκινική και άλλες δράσεις του, που έχουν αποδοθεί στη χημική σύσταση του φυτού και ιδιαιτέρως στην περιεκτικότητά του σε φαινολικές ενώσεις (ναφθοδιανθρόνες, φλωρογλυκινόλες, φλαβονοειδή). Στην παρούσα μελέτη, τα υδρομεθανολικά εκχυλίσματα τεσσάρων ειδών Hypericum (H. perforatum, H. cycladicum, H. rumeliacum ssp. apollinis, H. perfoliatum), αναλύθηκαν με υγρή χρωματογραφία (LC-DAD-MS). Επίσης, εκτιμήθηκε το ολικό φαινολικό τους περιεχόμενο με τη μέθοδο Folin-Ciocalteu, η αντιοξειδωτική τους ικανότητα με τις δοκιμασίες DPPH και ABTS, και η αντιβακτηριδιακή τους δράση με τη μέθοδο διάχυσης από βοθρίο σε άγαρ και τη δοκιμασία μικροαραίωσης σε ζωμό με ρεσαζουρίνη (ως δείκτης της μεταβολικής δραστηριότητας). Τα χρωματογραφήματα LC-DAD-MS των τεσσάρων ειδών Hypericum φανέρωσαν ορισμένες διαφοροποιήσεις μεταξύ των χημικών προφίλ των ειδών, με το H. perfoliatum να εμφανίζει τις περισσότερες διαφορές σε ποιοτικό επίπεδο. Η κύρια κορυφή που ταυτοποιήθηκε στα χρωματογραφήματα των H. perforatum και H. perfoliatum αποδόθηκε στην χημική ένωση 3-β-D-γλυκοζίτη της κερκετίνης, ενώ για τα H. cycladicum και H. rumeliacum ssp. apolliinis στην χημική ένωση μυρικιτρίνη. Από τα αποτελέσματα των δύο αντιοξειδωτικών δοκιμασιών, φάνηκε ότι τα εκχυλίσματα H. perforatum και H. perfoliatum είχαν ισχυρότερη αντιοξειδωτική ικανότητα από τα δείγματα H. cycladicum και H. rumeliacum ssp. apollinis. Όσον αφορά τα αποτελέσματα της μεθόδου Folin-Ciocalteu, την μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ολικές φαινολικές ενώσεις είχε το εκχύλισμα H. perforatum (17,22 mg/mL) και τη χαμηλότερη το H. perfoliatum (7,30 mg/mL). Κατά τον έλεγχο της αντιβακτηριδιακής δράσης των εκχυλισμάτων με τη μέθοδο διάχυσης από βοθρίο σε άγαρ, δεν παρατηρήθηκε ανασταλτική δράση στα αρνητικά κατά Gram βακτήρια. Αντίθετα, με τη μέθοδο μικροαραίωσης σε ζωμό με ρεσαζουρίνη η ανάπτυξη του στελέχους DFSN_B77 (E.coli O157:H7, Gram-) παρεμποδίστηκε από όλα τα εκχυλίσματα σε συγκέντρωση 50 mg/mL. Μάλιστα παρατηρήθηκε πληθυσμιακή μείωση μεγαλύτερη από 99,9% από τον αρχικό πληθυσμό, με εξαίρεση το δείγμα H. rumeliacum ssp. apollinis. Σε συμφωνία των δύο μεθόδων, το δείγμα H. perforatum ήταν το πιο δραστικό εκχύλισμα στη χαμηλότερη συγκέντρωση που εξετάσθηκε με την εκάστοτε μέθοδο, όσον αφορά τα θετικά κατά Gram στελέχη. Αντίθετα, το δείγμα H. rumeliacum ssp. apollinis παρουσίασε την πιο ασθενή αντιβακτηριακή δράση. Το στέλεχος DFSN_B98 (S. mutans) παρουσίασε τη μεγαλύτερη ανθεκτικότητα στα εκχυλίσματα και ιδιαιτέρως στο εκχύλισμα H. rumeliacum ssp. apollinis. Ωστόσο, για τη μείωση του αρχικού πληθυσμού του DFSN_B98 κατά 99,9% (MBC) με εκχύλισμα H. perfoliatum απαιτήθηκε η ίδια συγκέντρωση με αυτή του H. rumeliacum ssp. apollinis. Από τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης φαίνεται να υπάρχει μία θετική συσχέτιση της ποσότητας αλλά κι της ποιότητας των φαινολικών συστατικών με την αντιοξειδωτική και την αντιμικροβιακή δράση, καθώς το H. perforatum που περιείχε σε μεγαλύτερη αφθονία τον 3-β-D-γλυκοζίτη της κερκετίνης και υψηλότερο ολικό φαινολικό περιεχόμενο από τα υπόλοιπα είδη Hypericum, ήταν και αυτό που παρουσίασε την ισχυρότερη αντιοξειδωτική και αντιβακτηριδιακή δράση.

Herbs of the genus Hypericum are annual or perennial plants and show a great research interest, both for their diversities in phytochemistry and bioactivity. H. perforatum is the most widely studied species for its healing, antiviral, antibacterial, antidepressant, anti-cancer and other functions, which have been attributed to the chemical composition of the plant and specifically its phenolic compounds content (naphthodianthrones, phloroglucinols, flavonoids). In the present study, the hydromethanolic extracts of four Hypericum species (H. perforatum, H. cycladicum, H. rumeliacum ssp. apollinis, H. perfoliatum) were analyzed through liquid chromatography (LC-DAD-MS). Their total phenolic content was also evaluated with the Folin-Ciocalteu method, the antioxidant capacity with the DPPH and ABTS assays, and antibacterial activity with agar well diffusion method and broth microdilution assay with resazurin (as metabolic activity indicator). LC-DAD-MS chromatograms of the four Hypericum species revealed some variations among the chemical profiles of the species, with H. perfoliatum presenting the biggest quality differences. The major peak identified in H. perforatum and H. perfoliatum chromatograms was attributed to the quercetin-3-β-D-glucoside compound, while the major peak identified in H. cycladicum and H. rumeliacum ssp. apolliinis was attributed to myricitrin. The results of the two antioxidant tests showed that the extracts of H. perforatum and H. perfoliatum had stronger antioxidant capacity than H. cycladicum and H. rumeliacum ssp. apollinis. Regarding the results of Folin-Ciocalteu method, the highest content of total phenolic compounds was in H. perforatum extract (17,22 mg / mL) and the lowest was in H. perfoliatum (7,30 mg / mL). Durin testing the antibacterial activity of the extracts by agar well diffusion method, no inhibitory effect was observed on Gram-negative bacteria. On the contrary, by broth microdilution assay with resazurin the growth of strain DFSN_B77 (E.coli O157: H7, Gram-) was inhibited by all extracts at a concentration of 50 mg / mL. In fact, a population decrease of more than 99.9% was observed compared to the initial population, with the exception of the sample H. rumeliacum ssp. apollinis. In agreement of the two methods, H. perforatum was the most active extract at the lowest concentration tested by the respective method, in terms of Gram-positive strains. On the contrary, H. rumeliacum ssp. apollinis showed the weakest antibacterial activity. Strain DFSN_B98 (S. mutans) showed the highest resistance to all extracts and especially to H. rumeliacum ssp. apollinis. However, in order to reduce the initial population of DFSN_B98 by 99.9% (MBC) with H. perfoliatum extract, the same concentration as H. rumeliacum ssp. apollinis was required. From the results of this study there seems to be a positive correlation of the quantity but also the quality of the phenolic components with the antioxidant and antimicrobial activity, as H. perforatum which contained in greater abundance the quercetin-3-β-D-glucoside and higher total phenolic content than other Hypericum species was also the one that showed the strongest antioxidant and antibacterial activity.