Determination of Antioxidant Capacity and Cytotoxic Effects of Astragalus Davisii (Erek Geveni) and Astragalus Gymnalopecias (Müküs Geveni) Plant Extracts on Cancer Cell Lines

Abstract

Astragalus cinsi, tıbbi etkileri olan ve kullanımı 2000 yılı aşkın bir süre öncesine dayanan, Fabaceae (Baklagil) ailesindeki çiçekli bitkilerin en büyük cinslerinden biridir. Literatürde Astragalus cinsinin çeşitli türlerinin, antioksidan, antikanser, antidiyabetik, antiviral, immünomodülatör, kardiyoprotektif, hepatoprotektif gibi özellikleri bildirilmiştir. Astragalus davisii (Erek geveni) ve Astragalus gymnalopecias (Müküs geveni), Van İli'nde yayılış gösteren endemik türlerdendir ve Van ilinde bu türlerin potansiyel tedavi edici etkilerinin araştırıldığı herhangi bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu çalışmada, A. davisii ve A. gymnalopecias türlerinin çeşitli organlarından (kök, yaprak, çiçek) elde edilen hidrometanollü özütlerinin antioksidan potansiyellerini belirlemek ve bu özütlerin, kanserli hücre hatları üzerinde sitotoksik etkilerini açığa kavuşturmak amaçlanmıştır. A. davisii ve A. gymnalopecias bitki özütlerinin antioksidan aktivitelerinin belirlenmesinde, iki raikal süpürme deneyi (DPPH ve ABTS), toplam fenolik ve toplam flavonoid madde miktarlarının belirlenmesi ve metal şelatlama aktivitesi deneyleri uygulanmıştır. Ayrıca özütlerin potansiyel sitotoksik etkileri, MCF-7 (meme kanser hücresi) ve HT-29 (kolon kanser hücresi) hücreleri üzerinde değerlendirilmiş ve bunun için XTT deneyleri yapılmıştır. Özütlerin DPPH. ve ABTS.+ radikallerini süpürme aktiviteleri göz önünde bulundurulduğunda, konsantrasyona bağlı artış görülmüştür. Ayrıca en düşük IC50 değeri DPPH için A. gymnalopecias yaprağında (5.58±0.22 mg/ml), ABTS.+ için ise A. davisii yaprağında (5.54±1.06 mg/ml) bulunmuştur. En yüksek toplam fenolik içerik, A. davisii'nin çiçek özütünde (217.97±2.82 μg gallik asit eşdeğeri /mg özüt) görülmüştür. En yüksek toplam flavonoid içerik, yine A. davisii'nin çiçek özütünde (1303.47±20.13 μg kuersetin eşdeğeri/mg özüt) bulunmuştur. Metal şelatlama aktivitesi göz önünde bulundurulduğunda, en düşük IC50 değeri A. gymnalopaecias çiçeğinde (2.80±1.39 mg/ml) tespit edilmiştir. MCF-7 ve HT-29 üzerindeki sitotoksik aktivitelerin incelenmesinde A. davisii ve A. gymnalopecias bitkilerinin hidrometanol çiçek özütleri kullanılmıştır. Bitki özütlerinin MCF-7 hücreleri üzerindeki sitotoksik etkisinin, uygulanan doza ve inkübasyon süresine bağlı olarak arttığı ve kanser hücrelerinin canlılığını düşürdüğü tespit edilmiştir. En düşük IC50 değeri, 72 saatlik inkübasyon süresi ve maksimum konsantrasyon (12.5 mg/ml) ile A. davisii'de (6.49±0.53 mg/ml) görülmüş olup, A. davisii'nin en yüksek sitotoksik etkiye sahip olduğu bulunmuştur. Özütlerin HT-29 hücreleri üzerindeki sitotoksik etkisi 24 saatlik uygulama süresinde ve yine A. davisii'de (IC50, 3.93±0.51 mg/ml) yüksek bulunmuştur. ii Bu çalışmada elde edilen verilere göre çalışılan konsantrasyonlarda A. davisii ve A. gymnalopecias özütlerinin, yüksek antioksidan ve sitotoksik aktivite gösterdiği ve tamamlayıcı tedaviye katkı sağlayabilecek potansiyele sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: Antioksidan, Astragalus davisii, Astragalus gymnalopecias, Sitotoksisite, Toplam fenol, Toplam flavon

Astragalus is one of the largest genera of flowering plants in the Fabaceae (Legume) family, with medicinal effects and usage dating back more than 2000 years. In the literature, antioxidant, anticancer, antidiabetic, antiviral, immunomodulatory, cardioprotective, hepatoprotective properties of various species of the Astragalus genus have been reported. Astragalus davisii (Erek geveni) and Astragalus gymnalopecias (Müküs geveni) are endemic species distributed in Van Province, and no study investigating the potential therapeutic effects of these species has been found in Van Province. In this study, it was aimed to determine the antioxidant potentials of hydromethanolic extracts obtained from various organs (root, leaf, flower) of A. davisii and A. gymnalopecias species and to elucidate the cytotoxic effects of these extracts on cancer cell lines. To determine the antioxidant activities of A. davisii and A. gymnalopecias plant extracts, two radical scavenging assays (DPPH and ABTS), determination of total phenolic and total flavonoid contents and metal chelating activity assays were applied. In addition, the potential cytotoxic effects of the extracts were evaluated on MCF-7 (breast cancer cell) and HT-29 (colon cancer cell) cells and for this purpose XTT experiments were performed. When the DPPH and ABTS+ radical scavenging activities of the extracts were considered, a concentration-dependent increase was observed. In addition, the lowest IC50 value was found in A. gymnalopecias leaf (5.58±0.22) for DPPH and in A. davisii leaf (5.54±1.06 mg/ml) for ABTS+. The highest total phenolic content was observed in A. davisii flower extract (217.97±2.82 μg gallic acid equivalent/mg extract). The highest total flavonoid content was found in the flower extract of A. davisii (1303.47±20.13 μg quercetin equivalent/mg extract). Considering the metal chelating activity, the lowest IC50 value was determined in the flower of A. gymnalopaecias (2.80±1.39 mg/ml). In the investigation of cytotoxic activities on MCF-7 and HT-29, hydromethanol flower extracts of A. davisii and A. gymnalopecias were used. It was found that the cytotoxic effect of the plant extracts on MCF-7 cells increased depending on the applied dose and incubation time and reduced the viability of cancer cells. The lowest IC50 value was seen in A. davisii (6.49 ± 0.53 mg/ml) with 72 h incubation time and maximum concentration (12.5 mg/ml) and A. davisii was found to have the highest cytotoxic effect. The cytotoxic effect of the extracts on HT-29 cells was found to be highest at 24 h application time and in A. davisii (IC50, 3.93±0.51 mg/ml). According to the data obtained in this study, it was concluded that A. davisii and A. gymnalopecias extracts at the studied concentrations showed high antioxidant and cytotoxic activity and have the potential to contribute to complementary therapy. iv Keywords: Antioxidant, Astragalus davisii, Astragalus gymnalopecias, Cytotoxicity, Total flavone, Total phenol.