Antioxidative und antimikrobielle Wirkung von ätherischen Ölen aus zwei Salvia-Arten mit In-vitro- und In-silico-Analyse, die auf die Proteine ​​1AJ6 und 1R4U abzielen

Jun 26, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 14038 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Der Mittlere Atlas ist ein marokkanisches Gebiet, das als Lebensraum für Pflanzen mit einer unglaublichen Artenvielfalt dient, von denen Aroma- und Heilpflanzen, die seit jeher von volkstümlicher Verwendung sind, einen bedeutenden Anteil darstellen. Ihre effektive Nutzung in der modernen Medizin erfordert jedoch die Charakterisierung ihrer sekundären Pflanzenstoffe, um ihren Einstieg in die Arzneimittelentwicklungspipelines zu erleichtern. Daher zielte diese Studie darauf ab, die antioxidative Aktivität und antimikrobielle Wirkung der ätherischen Öle (EOs) von Salvia lavandulifolia subsp. zu charakterisieren und zu untersuchen. mesatlantica und Salvia officinalis L. mithilfe von In-vitro- und In-silico-Assays. In den EOs von S. lavandulifolia wurden zehn sekundäre Pflanzenstoffe identifiziert, während in S. officinalis zwanzig sekundäre Pflanzenstoffe identifiziert wurden. Kampfer war bei beiden Arten die am häufigsten vorkommende Verbindung und machte 26,70 % bzw. 39,24 % der EOs von S. lavandulifolia und S. officinalis aus. Die EOs beider Pflanzen zeigten eine signifikante DPPH-Aktivität zum Abfangen freier Radikale, wobei S. lavandulifolia und S. officinalis geschätzte Abfangraten von 92,97 % bzw. 75,20 % zeigten. In Bezug auf die Eisenreduzierende Antioxidationskraft (FRAP) wies S. officinalis einen höheren Wert (72,08 %) auf als S. lavandulifolia (64,61 %). Die Bewertung der antimikrobiellen Wirkung der EOs von S. officinalis und S. lavandulifolia gegen Mikroorganismen ergab bakterizide Aktivitäten gegen Proteus mirabilis und Bacillus subtilis in geringen Konzentrationen. Es zeigte bakterizide Wirkung gegen Staphylococcus aureus und Candida albicans in einer relativ höheren Konzentration. Das molekulare Andocken antioxidativer und antimikrobieller Proteine ​​bietet wichtige Einblicke in Ligand-Protein-Wechselwirkungen und erleichtert die Entwicklung innovativer Therapeutika aus der aktuellen Studie. Letztendlich identifizierte diese Studie die phytochemische Zusammensetzung von S. lavandulifolia und S. officinalis und hob ihr Potenzial für therapeutische Entdeckungen hervor.

Seit prähistorischen Zeiten werden therapeutische und aromatische Pflanzen verwendet, um den Geschmack, die Farbe, den Geruch und die Schärfe von Lebensmitteln zu verbessern und um Erkrankungen wie Anticholinesterase-Aktivität, Depressionen und Epilepsie zu heilen1,2. Die Vielfalt und Fülle bioaktiver Chemikalien, die aus organischen, wässrigen und ätherischen Ölextrakten gewonnen werden, steuern diese biologischen und pharmakologischen Aktivitäten3,4.

Die wichtigsten Heil- und Aromapflanzen sind in der Familie der Lamiaceae aufgeführt, die weltweit weit verbreitet ist5,6. Die bekanntesten Beispiele sind Rosmarin, Oregano, Basilikum, Thymian, Minze, Lavendel und Salbei, die häufig als Heil- und Küchenkräuter verwendet werden7,8. Sie wurden von der antiken Bevölkerung in der althergebrachten Medizin und von heutigen Gesellschaften in der modernen Medizin verwendet9. Beispielsweise wurde nachgewiesen, dass 14 Lamiaceae-Pflanzenarten 95 medizinische Anwendungen haben und dazu dienen, 13 unterschiedliche pathologische Ansammlungen in Ostmarokko und Ostandalusien zu heilen10.

Eine der zentralen Gattungen der Familie der Lippenblütengewächse ist die Salvia. Diese Gattung wird sowohl von alten als auch von heutigen Populationen in großem Umfang in der Medizin, der Lebensmittelkonservierung und für ästhetische Zwecke genutzt11,12. Ebenso wurde aus Salvia-Arten zubereiteter Tee von Grieve (1980) als „höchst wirksames stimulierendes Tonikum bei Schwäche des Nervensystems“ definiert13,14,15. Außerdem würden Salvia-Arten die Symptome des prämenstruellen Syndroms lindern und eine östrogene Wirkung als Hormonregulator im weiblichen Urogenitalbereich haben16. Unter den Salvia-Arten ist Salvia lavandulifolia das am häufigsten untersuchte Kraut im Hinblick auf Pharmakologie, Ethnobotanik und biochemische Zusammensetzung13,17,18. Als spasmolytisches, analgetisches, antiseptisches (mit viruzider, bakterizider und fungizider Wirkung), entzündungshemmendes, beruhigendes, anästhetisches Mittel, Östrogen und Anticholinesterase werden Salvia-Arten in der traditionellen Medizin eingesetzt19.

In Marokko wird S. lavandulifolia von der lokalen Bevölkerung als eine der am häufigsten zur Bekämpfung zahlreicher Krankheiten genutzten Pflanzen eingestuft20. Es ist in Gebirgsregionen mit Atlas- und Rif-Ketten verbreitet. Es wird in der Wasserscheide von Bigoudine im westlichen Hohen Atlas21, im Tizi n' Test-Gebiet in der Provinz Taroudant22 und in Oulad Ali20 aufgezeichnet. Dieses Kraut kommt in Höhenlagen zwischen 1 und 2000 m über dem Meeresspiegel vor und die Pflanze gedeiht hauptsächlich auf kalkhaltigen und basischen Böden21. Die lokale Bevölkerung verwendet diese aromatische Pflanze regelmäßig als Volksheilmittel zur Behandlung verschiedener Krankheiten, und zahlreiche dieser pharmazeutischen Eigenschaften wurden in kontrollierten Laboruntersuchungen nachgewiesen23,24. Die Laborstudien zeigten jedoch eine erhebliche Variabilität der chemischen Bestandteile in Abhängigkeit von den Klimabedingungen, dem Boden und dem geografischen Standort der beprobten Pflanze, was vermutlich einen Einfluss auf deren therapeutische Eigenschaften hat17,25.

Darüber hinaus beschränkten sich die Labor- und Felduntersuchungen auf die Artenebene. Es liegen keine Studien vor, die sich mit der Anzahl der Unterarten von S. lavandulifolia in Marokko befassen, und es wird angenommen, dass dies dazu beiträgt, wertvollere Erkenntnisse über Heilpflanzen in diesem Land und im gesamten Nordwestafrika zu gewinnen. Ebenso empfiehlt sich die Untersuchung solcher Unterarten, um neue chemische Bestandteile zu entdecken, die in der modernen Pharmaindustrie, in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden könnten. Eine weitere in Marokko in der Medizin verwendete Pflanze ist Salvia officinalis L.26. Es wird als veraltetes pflanzliches Heilmittel gegen eine Vielzahl von Krankheiten eingesetzt.

Darüber hinaus wird S. officinalis eine breite Palette biologischer Eigenschaften zugeschrieben, wie etwa antibakterielle, antioxidative Eigenschaften, hypoglykämische, fungistatische, entzündungshemmende, virustatische, eupeptische, adstringierende und antihydrotische Wirkung26. Ebenso werden die ätherischen Öle dieser Art gegen eine Vielzahl von Mikroorganismen eingesetzt, darunter Bakterien, Pilze und Viren27,28. Einige Mikroorganismen wie Candida albicans und Pseudomonas aeruginosa waren jedoch resistent gegen die ätherischen Öle von S. officinalis28. Der Reichtum an Heilpflanzen mit einem breiten Spektrum an chemischen Verbindungen wie Flavonoiden und Polyphenolen trug jedoch zu anderen biologischen Aktivitäten bei29,30. Nieto31 erwähnte beispielsweise, dass die ätherischen Öle von drei Lamiaceae-Pflanzen, zu denen Salbei, Thymian und Rosmarin zählen, aufgrund ihrer antimikrobiellen und antioxidativen Eigenschaften vielversprechend für die Konservierung von Lebensmitteln sind.

Ziel dieser Studie war es, die biochemischen Bestandteile ätherischer Öle zu untersuchen, die aus wildem S. lavandulifolia subsp. gewonnen wurden. mesatlantica und S. officinalis L. Ebenso wurde ihre antioxidative Kapazität (DPPH, FRAP und TAC) bewertet und ihre antimikrobielle Aktivität gegen ausgewählte Mikroorganismen mithilfe von In-vitro- und In-silico-Assays getestet.

Salvia lavandulifolia subsp. mesatlantica und S. officinalis L. wurden im Juni 2021 aus Immouzer Kandar geborgen, das auf 1359 m über dem Meeresspiegel im Mittleren Atlas Marokkos liegt32. Insbesondere ist für die Sammlung von S. lavandulifolia subsp. keine Genehmigung erforderlich. mesatlantica und S. officinalis L. in Marokko zu Forschungszwecken.

Nach der Bergung der Pflanzen wurden sie unter identischen Bedingungen in Immouzer aufgezogen, einem mediterranen Klima, das durch kalte und feuchte Winter und heiße und trockene Sommer gekennzeichnet ist. Bemerkenswert ist, dass die durchschnittliche Jahrestemperatur des Gebiets 13,5 °C beträgt und es durchschnittlich etwa 651 mm Niederschlag pro Jahr gibt. Dr. M. Fanane von der Botanikabteilung des wissenschaftlichen Instituts von Rabat identifizierte die Pflanzen anhand der marokkanischen Flora33 und Exemplare wurden im Herbarium des wissenschaftlichen Instituts unter der Referenznummer RAB 112.040 für S. lavandulifolia subsp. platziert. mesatlantica und RAB 111.174 für S. officinalis L. Bemerkenswert: Die Blätter wurden 15 Tage lang im Schatten bei Raumtemperatur getrocknet, dann fein pulverisiert und bis zur weiteren Verwendung bei 4 °C aufbewahrt.

Kurz gesagt, 100 g jeder Pflanze wurden separat einer Hydrodestillation unter Verwendung einer Clevenger-Apparatur für 3 Stunden und 34 Minuten unterzogen. Die EOs wurden bis zur weiteren Analyse bei 4 °C gelagert. Der Ertrag (w/w) wurde in Prozent gemäß der folgenden Formel ausgedrückt: Ertrag (%) = WEO/WP × 100, wobei WEO das Gewicht des ätherischen Öls und WP das Gewicht der extrahierten trockenen Pflanze ist.

Unter Verwendung einer Varian-Kapillarsäule (CP-Sil 5CB, 50 m lang, 0,32 mm Durchmesser und 1,25 m Filmdicke) wurde GC-MS (Trace GC ULTRA, Thermo Fischer, Frankreich) verwendet, um die chemische Zusammensetzung von zu analysieren das aus S. lavandulifolia subsp. gewonnene Öl. mesatlantica und S. officinalis L. Die Säulentemperatur sollte um 5 °C/min von 40 auf 280 °C ansteigen. Einer der Detektoren (FID) hatte eine eingestellte Temperatur von 260 °C, während der Injektor eine feste Temperatur von 250 °C hatte. Die Belastung des Gasvektors wurde für Stickstoff auf 1 ml/min eingestellt. Die injizierten Proben enthielten 0,5 µL verdünntes Öl in einer 10 %igen Hexanlösung. Flächenpeaks wurden verwendet, um die Anteile jeder Komponente im Öl zu berechnen35.

Diese Arbeit verwendete molekulares Docking, um die Bindungsbeziehungen zwischen den antioxidativen Proteinen PDB ID: 1AJ6 und dem antimikrobiellen Protein 1R4U mit verschiedenen Liganden in Pflanzenextrakten zu bewerten, wie in Tabelle 1 gezeigt. Chem Draw Ultra36 produzierte die Liganden und Chem3D Pro37 optimierte ihre Form über Energie Minimierung. Die RCSB-Proteindatenbank (www.rcsb.org) lieferte die 3D-Kristallstrukturen des Antioxidans PDB ID: 1AJ6 und des antimikrobiellen Proteins PDB ID: 1R4U. Durch die Vorverarbeitung wurden Wassermoleküle und nicht bindende Heteroatome aus Proteinstrukturen entfernt. Proteine ​​wurden durch Zugabe von Wasserstoffatomen und Teilladungen protoniert. Um die aktiven Stellen der Proteine ​​1AJ6 und 1R4U wurden Gitterkästen erstellt, wobei die Ligandenbindungsreste als Referenz für die Suche nach Ligandenbindung während Docking-Simulationen genutzt wurden38. Autodock-Tools speicherten optimierte Liganden und Proteinstrukturen im pdbqt-Format39,40. Autodock Vina, ein geeigneter Algorithmus, führte das molekulare Docking durch. Innerhalb von Gitterboxen wurden Liganden flexibel an aktive Proteinzentren angedockt. Docking-Simulationen untersuchten Ligandenkonformationen und -orientierungen, um Bindungsmodi zu bestimmen41. Das Docking-Programm bewertete Ligand-Protein-Komplexe basierend auf der Bindungsenergie. Niedrigere Bindungsenergiewerte deuteten auf stärkere Ligand-Protein-Wechselwirkungen hin. Um die besten Bindungswechselwirkungen zu finden, wurden angedockte Komplexe anhand ihrer Bindungsenergie bewertet40,41.

Die angedockten Komplexe mit den besten Bindungsenergien wurden analysiert, um die Ligand-Protein-Wechselwirkungen zu bestimmen. Das BIOVIA Discovery Studio visualisierte wichtige Bindungsreste und Wechselwirkungen wie Wasserstoffbrückenbindungen, elektrostatische Wechselwirkungen und hydrophobe Wechselwirkungen41.

Das antioxidative Potenzial der EOs in beiden Salvia-Arten wurde anhand ihrer Fähigkeit bewertet, freie Radikale von 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) abzufangen. Die von Tepe et al., Farahpoul et al. und DiCiaulaa et al.42,43,44 beschriebenen Techniken wurden mit geringfügigen Modifikationen verwendet (z. B. wurde DPPH mit 2,5 % in Ethanol hergestellt). 750 µL der DPPH-Lösung wurden mit 50 µL jeder Pflanzenprobe in unterschiedlichen Konzentrationen (zehnfache Serie) gemischt. Die resultierende Mischung wurde 15 s lang gevortext und dann 1 h lang bei Raumtemperatur gehalten. Die Absorption der Mischung wurde mit einem Spektrophotometer gegen eine Blindprobe bei 517 nm aufgezeichnet. Als Referenzantioxidans wurde Ascorbinsäure verwendet, die unter ähnlichen Umständen hergestellt wurde. Die Ergebnisse wurden in Prozent der DPPH-Reduktion anhand der folgenden Gleichung ausgedrückt:

Abscontrol ist die aufgezeichnete Absorption der Kontrollreaktion (bestehend aus allen Komponenten außer EOs) und Abssample ist die aufgezeichnete Absorption für Tests ätherischer Öle. Die lineare Regressionsgleichung wurde verwendet, um grafisch die Konzentration des ätherischen Öls zu berechnen, die fünfzig Prozent der ursprünglichen Konzentration (IC50) von DPPH hemmt;

Die Gesamtantioxidationskapazität (TAC) der ätherischen Öle wurde auf der Grundlage der von Farahpour et al.43 beschriebenen Methode berechnet. Bemerkenswerterweise wurde die Ammoniummolybdatkomponente durch Mischen einer 0,6 M Schwefelsäure- und Natriumphosphatlösung (28 mM) mit Ammoniummolybdat (45 mM) hergestellt. 1 ml dieser Mischung wurde zu 50 µL EOs gegeben, die mit Ethanol zehnfach seriell vorverdünnt wurden. Die resultierende Mischung wurde aufgetragen und 90 Minuten lang in einem Wärmeblock einer Temperatur von 95 °C ausgesetzt. Anschließend wurde die Absorption der resultierenden Mischung mit einem UV-sichtbaren Spektrophotometer bei 695 nm gemessen und dann mit der der Kontrolle verglichen. Die erhaltenen Ergebnisse wurden auf ein Referenzantioxidans, nämlich Ascorbinsäure, bezogen. Ascorbinsäure wurde als reguläre Kalibrierung verwendet und die Ergebnisse wurden in mg Äquivalent Ascorbinsäure pro g Trockenmasse ausgedrückt.

Die Reduktionskraft (FRAP) der ätherischen Öle wurde anhand des von Oyaizu45 beschriebenen Eisenreduktionsschemas geschätzt. Für diese Studie wurden 50 µL der zehnfach seriell verdünnten Probe gemischt und mit 250 µL Natriumphosphatpuffer (0,2 M) (mit einem pH-Wert von 6,6) und 250 µL Kaliumferricyanid (1 %) vermischt. Anschließend wurde die resultierende Mischung verschlossen und im Dunkeln bei 50 °C für 20 Minuten inkubiert. Darüber hinaus wurden 10 % Trichloressigsäure (250 µL) zugegeben. Nach der Zentrifugation (Geschwindigkeit und Zeit) wurden 250 µL des Überstands gewonnen und mit 250 µL destilliertem Wasser und 0,1 % Eisenchlorid (60 µL) gemischt. Abschließend wurde die Absorption bei 700 nm gemessen, wobei Ascorbinsäure als Standard verwendet wurde.

Die aus beiden Pflanzen extrahierten ätherischen Öle wurden gegen eine Reihe pathogener Mikroorganismen getestet, die im bakteriologischen Labor des Hassan II-Krankenhauses in Fes sequestriert und identifiziert wurden. Zu den Mikroorganismen gehören grampositive Bakterien, nämlich Bacillus subtilis DSM 6333 und Staphylococcus aureus ATCC 6633, gramnegative Bakterien, nämlich Proteus mirabilis ATCC 29.906, und ein Pilzstamm, nämlich C. albicans ATCC 10.231. Die Bakterienstämme wurden durch Ausstreichen auf Mueller-Hinton-Agar beimpft, während die Hefe auf Sabouraud-Dextrose-Agar beimpft wurde. Darüber hinaus wurden die Bakterien 18–24 Stunden lang bei 37 °C inkubiert, während Hefe für den gleichen Zeitraum bei 30 °C inkubiert wurde. Drei gut isolierte Kolonien werden gepflückt und mit einem Vortex in 10 ml sterilem, 0,9 % phosphatgepuffertem physiologischem Wasser emulgiert. Es wurden Verdünnungen vorgenommen, um die Bakteriensuspension zu standardisieren und auf 0,5 McFarland einzustellen.

Die antimikrobielle Wirkung von ätherischen Ölen (Eos) wurde mit der Scheibendiffusionsmethode bestimmt, wie in46,47 für Bakterien bzw. Pilze beschrieben. Die Diffusion wurde auf Wattman-Papierscheiben mit 6 mm Durchmesser durchgeführt, sterilisiert und mit einer Rate von 10 µL/Scheibe imprägniert und auf der Oberfläche eines Agarmediums abgelagert, das zuvor mit einer mikrobiellen Suspension des getesteten Mikroorganismus mit einer Rate von 100 µL/Düse bestrichen wurde. 5 ml Mueller-Hinton-Agar (MHA) (Das Agarmedium bei einer Temperatur von 45 °C).

Zwei Kontrollen wurden mit einer Negativkontrolle mit 10 µL sterilem destilliertem Wasser in Gegenwart von 2 % DMSO und einer Antibiotikascheibe als Positivkontrolle durchgeführt. Die Schalen wurden 15–30 Minuten bei Raumtemperatur belassen und dann bei spezifischen Wachstumsbedingungen für Bakterien (37 °C für 18–24 Stunden) und Hefe (30 °C für 48 Stunden) inkubiert. Hemmzonen (IZ) um die Scheiben herum wurden gemessen und in mm aufgezeichnet. Bemerkenswert ist, dass die Durchmesser der Hemmzonen in mm bewertet wurden, und zwar dreifach für jeden Test. Letztendlich wurden die erhaltenen Werte als Mittelwerte ± Standardabweichung der Dreifachbestimmungen ausgedrückt.

Die MHK ist die niedrigste Verdünnung, bei der kein mikrobielles Wachstum beobachtet wird. Um die MHK-Werte der ätherischen Öle zu bestimmen, wurden 50 μl sterilisierte Nährbrühe oder Hirn-Herz-Infusion (BHI) in jede Vertiefung einer Mikroplatte mit 96 Vertiefungen mit einem Inokulum (50 μl) des interessierenden Mikroorganismus zehnfach seriell verteilt verdünnte ätherische Öle. Die Platten wurden 24 Stunden lang bei 37 °C oder 30 °C inkubiert und dann sorgfältig mit 0,015 % Rizasurin untersucht, um das Vorhandensein von Mikroorganismen zu überprüfen. MBC und MFC bezeichnen die Mindestkonzentration, die die Mikroorganismen abtötet; Diese Indizes wurden anhand des MHK-Tests ermittelt und entsprechen der Konzentration von EOs, die das Bakterien-/Pilzwachstum hemmen. Es ist bekannt, dass das MBC/MIC-Verhältnis ≤ 2 als bakterizid und das Verhältnis > 2 als bakteriostatisch (Hemmung) gilt.

Für jeden getesteten Parameter (DPPH, TAC und FRAP) wurden drei unabhängige Messungen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden als Mittelwert ± SD dargestellt und alle untersuchten Parameter wurden auf Normalität und Homogenität der Varianz getestet. Darüber hinaus wurden TAC und FRAP in ätherischen Ölen der analysierten Salvia-Arten mithilfe eines T-Tests (zwei Gruppen) verglichen. Um die Korrelation zwischen Mikroorganismen (n = 4) und hemmenden Wirkungen (IZ, MIC und MBC) der OEs (n = 2) und chemischen Antibiotika (n = 2) zu testen, wurde die Hauptkomponentenanalyse (PCA) verwendet Alle Tests wurden mit der STATGRAPHICS Centurion XII-Software durchgeführt. Für die statistische Signifikanz wurde ein p-Wert von 0,05 herangezogen.

Für die Sammlung von S. lavandulifolia subsp. ist keine Genehmigung erforderlich. mesatlantica und S. officinalis L. in Marokko zu Forschungszwecken.

Die Sammlung von Pflanzenmaterial erfolgt im Einklang mit relevanten institutionellen, nationalen und internationalen Richtlinien und Gesetzen.

Mit der Extraktionsmethode wurde der Ertrag an S. officinalis L. und S. lavandulifolia subsp. mesatlantica EOs betrugen 1,37 ± 0,8 % bzw. 0,86 ± 0,3 %. Ebenso war die EO-Konzentration in beiden Pflanzen unterschiedlich. Bei S. officinalis betrug die Konzentration 750 mg/ml im Vergleich zu 600 mg/ml in EOs von S. lavandulifolia. Für S. officinalis wurden derzeit in Flächenteilen ähnliche Ergebnisse verzeichnet. Hazrati et al.46 untersuchten die Ausbeute an EOs basierend auf Mikrowellengravitation und Hydrodiffusion (MHG) sowie mikrowellenerzeugter Hydrodestillation (MGH) zur Extraktion. Die Ergebnisse zeigten, dass die Ernte von 16:00 bis 18:00 Uhr den maximalen EO-Prozentsatz von schätzungsweise 1,14 % ergab, während die Ernte von 04:00 bis 06:00 Uhr den niedrigsten EO-Prozentsatz von schätzungsweise 0,599 % ergab.

In einer anderen Studie betrug die Ausbeute an ätherischen Ölen aus Blättern von S. officinalis 2,25 % für einundzwanzig Tage lang getrocknetes ätherisches Öl und etwa 1,91 % für sieben Tage28, was im Vergleich zu unseren Ergebnissen schwankt. Daher wird vermutet, dass die Schwankung des Ertrags und der Konzentration ätherischer Öle von S. officinalis zwischen unseren Proben und denen früherer Studien mit den unterschiedlichen verwendeten Extraktionsmethoden, verwendeten Pflanzenteilen und Trocknungstechniken zusammenhängt. Boutebouhart et al.28 untersuchten die Auswirkung von Extraktions- und Trocknungsmethoden auf die Ausbeute ätherischer Öle aus S. officinalis. Die Ausbeute schwankte je nach Extraktionsmethode, Trocknungstechnik und Zeitraum erheblich. Andererseits ist trotz des geringeren Ertrags an S. lavandulifolia subsp. mesatlantica, dies ist die erste Studie, die sich auf die Gewinnung von EOs aus dieser wilden Unterart konzentriert. Daher sind detaillierte Studien erforderlich, um einen tiefen Einblick in die Auswirkungen von Extraktionsmethoden, Lösungsmitteln und Pflanzenteilen auf den Ertrag und die Konzentrationen zu erhalten.

Das wichtige Ergebnis für die Zusammensetzung (das chemische Profil von EOs in beiden Salvia-Arten) ist in Tabelle 1 dargestellt. Die GC/MS-Analyse ergab 20 (Gesamt-%) und 10 (Gesamt-%) chemische Bestandteile in aus S. officinalis destillierten EOs ( Abb. 1) bzw. S. lavandulifolia (Abb. 2). Die Hauptbestandteile in S. officinalis waren Kampfer (26,70 %), β-Thujon (17,14 %) und Eukalyptol (16,96 %). Während in S. lavandulifolia Kampfer (39,24 %), Eukalyptol (22,01 %) und Camphen (9,71 %) die dominierenden Substanzen waren. Beide EOs teilen die Dominanz von Kampfer und Eukalyptol sowie 10 gemeinsamen sekundären Pflanzenstoffen, die die in S. lavandulifolia identifizierte Gesamtmischung darstellen.

Chromatogramm des ätherischen Öls von Salvia officinalis L.

Chromatogramm des ätherischen Öls von Salvia lavandulifolia.

In dieser Studie wurden 20 chemische Bestandteile in EOs von S. officinalis L. erfasst, verglichen mit nur 10 Bestandteilen in S. lavandulifolia subsp. mesatlantica. In S. officinalis waren Kampfer (26,70 %), gefolgt von β-Thujon (17,14 %) und Eukalyptol (16,96 %) die wichtigsten in EOs erfassten Chemikalien. Hazrati et al.46 verzeichneten 32 Komponenten in EOs, die aus Flächenteilen von S. officinalis extrahiert wurden, und die Hauptelemente waren Cis-Thujon (34,38–46,18 %), gefolgt von 1,8-Cineol (8,70–11,07 %) und Kampfer (9,65–14,38 %). In einer anderen Studie verzeichneten Al-Mijalli et al.48 14 Verbindungen in ätherischen Ölen von S. officinalis, die aus wilden Gebieten Marokkos gesammelt wurden. Thujon (33,77 %), gefolgt von Caryophyllen (12,28 %), Humulen (12,19 %) und Kampfer (11,52 %) waren die Hauptelemente. Die geringere Anzahl an Bestandteilen könnte auf die Extraktionsmethode, die Klimabedingungen und/oder die Bodeneigenschaften der untersuchten Standorte zurückzuführen sein.

Maric et al.49 untersuchten den Einfluss von Standorthöhen und Entwicklungsstadien auf die flüchtigen Chemikalien von S. officinalis L. aus Bosnien und Herzegowina. Sie zeigten, dass beide Faktoren die Vielfalt der Chemikalien beeinflussen. Die Qualität der chemischen Zusammensetzung war konstant, während die Menge je nach Höhenlage und Entwicklungsstadium von S. officinalis L. schwankte. In anderen Studien zeigten Boutebouhart et al.28 und Saša Đurović et al.50, dass die Extraktionsmethode die Chemikalie beeinflusst Zusammensetzung ätherischer Öle aus S. officinalis L.

Andererseits erhöht die Vielfalt der bioaktiven Moleküle in den ätherischen Ölen von S. officinalis im Vergleich zu S. lavandulifolia deren biologische Eigenschaften, da diese Verbindungen für die biologischen Aktivitäten ätherischer Öle und Extrakte in Pflanzen verantwortlich sind47,51,52. Darüber hinaus ist dies die erste Studie, die das chemische Profil von S. lavandulifolia in Marokko und im gesamten Mittelmeerraum charakterisiert. Im Vergleich zu anderen Unterarten von S. lavandulifolia verzeichneten Zrira et al.53 34 chemische Bestandteile in ätherischen Ölen von S. lavandulifolia Vahl, die in Marokko gesammelt wurden. Die Hauptbestandteile waren Kampfer (16–31 %), gefolgt von 1,8-Cineol (13–19 %) und β-Pinen (8–13 %). In einer anderen Studie erfasste AENOR54 12 chemische Verbindungen in iberischen Proben (Blättern) von S. lavandulifolia Vahl. Eine Studie von Jordán et al.55 berichtete über ein breites Spektrum an Chemikalien in S. lavandulifolia subsp. vellerea aus Südostspanien. Die wichtigsten Chemikalien waren 1,8-Cineol-Campher (23,9–40,7 %) und 1,8-Cineol-Campher (36,9–31 %). Es wird vermutet, dass die Variation der Qualität und Quantität der Chemikalien in den ätherischen Ölen unserer Proben und denen der S. lavandulifolia Vahl durch die Synthesewege des Sekundärstoffwechsels beider Unterarten bestimmt wird. Allerdings sind weitere Untersuchungen erforderlich, um diese Frage zwischen Unterarten und Arten derselben Gattung zu klären.

Die Wirkung von ätherischen Ölen, die sowohl aus S. officinalis als auch aus S. lavandulifolia extrahiert wurden, auf die DPPH-Hemmung ist in Tabelle 2 zusammengefasst. Ätherische Öle beider Heilpflanzen zeigten eine wichtige Fängerwirkung für freie Radikale (DPPH). Allerdings war der Wert von DPPH (freie Radikale abfangende Wirkung) bei S. lavandulifolia (92,97 %) signifikant höher als bei S. officinalis (75,20 %) (p < 0,001). Andererseits wurde der IC50 von S. lavandulifolia auf 34,55 mg/ml geschätzt, während der IC50 von S. officinalis auf 40,72 mg/ml geschätzt wurde.

Die Ergebnisse der mit der FRAP-Methode gemessenen antioxidativen Aktivität von EOs sind in Abb. 3 dargestellt. Im Allgemeinen zeigte S. officinalis ein höheres Potenzial als S. lavandulifolia. Die FRAP-Aktivität variierte für beide Arten proportional zur Konzentration, wobei die maximalen Hemmwerte (72,08 % ± 0,75 für S. officinalis und 64,61 % ± 1,15 für S. lavandulifolia) bei 1 mg/ml aufgezeichnet wurden. Die statistischen Tests bestätigten den signifikanten Unterschied von FRAP zwischen ätherischen Ölen beider Pflanzen (t = 9,658, df = 4, p = 0,001).

antioxidative Aktivität (FRAP-Assay) von ätherischen Ölen von S. officinalis und S. lavandulifolia.

Ein Vergleich der gesamten antioxidativen Kapazität (TAC) zwischen den ätherischen Ölen von S. officinalis und S. lavandulifolia ist in Tabelle 2 dargestellt. Ätherische Öle beider Pflanzen zeigten eine interessante antioxidative Kapazität. Die höchste antioxidative Gesamtkapazität wurde jedoch bei S. lavandulifolia (49,941 mg EAA/g DW) im Vergleich zu S. officinalis (36,349 mg EAA/g DW) verzeichnet.

Die antioxidative Aktivität wurde für ätherische Öle von S. officinalis im Vergleich zu S. lavandulifolia28,56,57,58 intensiv untersucht. Boutebouhart et al.28 untersuchten die antioxidative Aktivität in ätherischen Ölen aus Blättern von S. officinalis L., die in Algerien kultiviert wurden. Die ätherischen Öle (EOs) wurden durch verschiedene Extraktionstechniken gewonnen: mikrowellenunterstützte Hydrodestillation (MAHD), konventionelle Hydrodestillation (HD) und Wasserdampfdestillation (SD). Bei Sage MAHD lag das Abfangen des freien Radikals DPPH zwischen 7,43 ± 1,06 % und 34,72 ± 0,63 %, bei Sage HD zwischen 9,69 ± 2,12 % und 36,75 ± 1,25 % und bei Sage SD28 zwischen 9,75 ± 1,23 % und 40,25 ± 0,85 %. Derzeit haben Tundis et al.47 die antioxidative Aktivität in drei Proben ätherischer S. officinalis-Öle aus Italien bewertet: Proben von Orsomarso (S1); von Civita (S2) und von Buonvicino (S3). Die Ergebnisse zeigten, dass der IC50 von S1 31,58 %, in S2 35,33 % und in S3 32,52 % betrug. Diese Werte sind im Vergleich zu unseren Ergebnissen schlechter, und es wird vermutet, dass dieser Unterschied durch die Herkunft der verwendeten Materialien verursacht wird. In unserem Fall verwendeten wir wilde S. officinalis, die für ihre höhere antioxidative Wirkung als Kultursorten bekannt sind48,59. Andererseits untersuchten Asensio-S.-Manzanera et al.60 die antioxidative Aktivität in S. lavandulifolia und zwei anderen in Spanien gesammelten Pflanzen Lavandula latifolia und Thymus mastichina. Die abfangende Wirkung auf DPPH lag bei Ährenlavendel zwischen 61 und 89 %. Diese Werte kommen unseren Ergebnissen in der wilden marokkanischen S. lavandulifolia sehr nahe. Die Ähnlichkeit unserer Ergebnisse mit den Studien zu den anderen Unterarten von S. lavandulifolia könnte auf die Ähnlichkeit der Extraktionsmethoden, der verwendeten Protokolle und der Herkunft der Proben zurückzuführen sein (alle Proben stammten aus wilden und bergigen Gebieten).

Tundis et al.47 untersuchten die antioxidative Aktivität in ätherischen Ölen von S. officinalis aus drei Proben in Italien: S. officinalis aus Orsomarso (S1), S. officinalis aus Civita (S2); S. officinalis aus Buonvicino (S3). Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass der FRAP von S1 3,11 ± 1,61 μM Fe (II)/g, 0,73 ± 0,09 μM Fe (II)/g in S2 und 1,56 ± 1,02 μM Fe(II)/g in S3 betrug. Diese Autoren bestätigten, dass die antioxidative Aktivität der untersuchten Arten je nach untersuchtem Gebiet variiert, was auf mögliche Auswirkungen von Klima, Boden und anderen Faktoren schließen lässt. Was die Unterart von S. lavandulifolia (subsp. Mesatlantica) betrifft, stellt unsere Studie die erste Untersuchung ihrer antioxidativen Aktivität dar, die Daten für zukünftige Studien liefern soll.

Die Ergebnisse der Hemmwirkung der ätherischen Öle von S. officinalis und S. lavandulifolia auf die getesteten Mikroorganismen sind in Tabelle 3 dargestellt. Ätherische Öle beider Pflanzen zeigten wichtige und unterschiedliche Hemmwirkungen auf die getesteten Bakterien und Hefen. Die beste antibakterielle Wirkung zeigten das ätherische Öl aus S. officinalis und das ätherische Öl aus S. lavandulifolia, mit den geringsten MHK-Werten gegen P. mirabilis (0,29 mg/ml) sowie gegen B. subtilis und P. mirabilis (jeweils 1,87 mg/ml). Ebenso sind die besten MBC-Werte, die aus ätherischen Ölen von S. officinalis und S. lavandulifolia erzielt werden, gegen P. mirabilis und B. subtilis. Die MHK-Werte von C. albicans lagen zwischen 3,75 und 4,69 mg/ml. Während S. aureus eine noch höhere Konzentration des ätherischen Öls von S. officinalis (18,75 mg/ml) benötigte, um das Bakterienwachstum zu hemmen, waren vom ätherischen Öl von S. lavandulifolia nur 3,75 mg/ml erforderlich. Niedrigere MBC-Werte wurden gegen P. mirabilis mit ätherischem Öl von S. officinalis (1,17 mg/ml) sowie gegen P. mirabilis und B. subtilis mit ätherischem Öl von S. lavandulifolia (3,75 mg/ml) gefunden. Basierend auf dem MHK/MBC-Verhältnis zeigten ätherische Öle beider Salvia-Arten bakterizide Wirkungen gegen alle getesteten Mikroorganismen (Abb. 4) (MBC/MHK-Verhältnis ≤ 2 gilt als bakterizid und > 2 gilt als bakteriostatisch (Hemmung)).

Bakterizide Wirkung von SO- und SL-Proben gegen Bakterien und Hefen getestet. (B = Staphylococcus aureus; D = Proteus mirabilis; C = Bacillus subtilis; E = C. albicans; SO = S. officinalis; SL = S. lavandulifolia subsp. Mesatlantica; AB = Antibiotikum; AF = Antimykotikum; CO = Kontrolle mit Bakterien nur).

Die antimikrobielle Wirkung von Extrakten, die aus verschiedenen Teilen von S. officinalis hergestellt wurden, wurde eingehend untersucht28,61. Boutebouhart et al.28 untersuchten die hemmende Wirkung ätherischer Öle aus Flächenteilen (Blättern) von kultiviertem S. officinalis L. gegen (i) Bakterien wie S. aureus (ATCC 6538P), B. subtilis (ATCC), Escherichia coli (ATCC). 43.300) und P. aeruginosa (ATCC 27.853), (ii) Fadenpilze, darunter Aspergillus carbonarius (M333) und Umbelopsis ramanniana (NRRL 1829), und (iii) Hefe, nämlich C. albicans (ATCC 10.259). Mit Ausnahme von P. aeruginosa (ATCC 27.853) und C. albicans (ATCC 10.259) zeigten ätherische Öle von S. officinalis signifikante Hemmwirkungen mit variablen Hemmzonen. Aćimović et al.61 testeten die hemmende Wirkung von ätherischen Ölen, die aus kultiviertem S. officinalis in Serbien extrahiert wurden, gegen S. aureus (8684), P. aeruginosa (8762), Enterobacter cloacae (8923), C. albicans (8937), E. coli (8965), Klebsiella oxytoca (8929) und Blutkulturen Klebsiella pneumoniae (H2807) und S. aureus (H2846). In einer anderen Studie zeigten ätherische Öle von S. officinalis geschätzte MHK-Werte von 191,83 gegen E. coli, 383,00 gegen K. pneumonia, > 512 gegen E. faecalis und 96,05 gegen S. aureus7. Alle getesteten Mikroorganismen reagierten empfindlich auf ätherische Öle von S. officinalis. Diese Ergebnisse bestätigen das große antimikrobielle Spektrum der ätherischen Öle von S. officinalis gegen Bakterien, Pilze und Hefen. Diese biologischen Aktivitäten werden direkt durch die Vielfalt und Fülle bioaktiver Moleküle in ätherischen Ölen von S. officinalis61,62 unterstützt.

Soweit unsere Literaturrecherche ergeben konnte, gibt es keine veröffentlichten Daten zur antimikrobiellen Aktivität von S. lavandulifolia subsp. mesatlantica. Die für alle getesteten Bakterien und Pilze ermittelten Hemmungsraten (MIC und MBC) sind im Vergleich zu denen für S. officinalis deutlich geringer. Zum Vergleich untersuchten frühere Studien7,63 die Zusammensetzung ätherischer Öle in vier Salvia-Arten, darunter S. lavandulifolia, S. sclarea, S. officinalis und S. triloba. Die Technik der minimalen hemmenden Konzentration (MIC) und die Scheibendiffusionsmethode wurden verwendet, um ihre antibakterielle Aktivität gegen 10 Krankheitserreger zu untersuchen. Grampositive Mikroorganismen zeigten eine größere Anfälligkeit gegenüber ätherischen Ölen. Bemerkenswerterweise betrug die MHK der ätherischen Öle von S. lavandulifolia gegen S. aureus 2,31 mg mL-1, während die MHK gegen Shigella flexneri mit 9,25 mg mL-1 ermittelt wurde. Die Hauptverbindungen hinter dieser antimikrobiellen Aktivität waren α–β-Thujon, Kampfer und 1,8-Cineol7,63. Diese Elemente sind in den ätherischen Ölen unserer Proben reichlich vorhanden.

Die Ergebnisse der Hemmzonen gegen getestete Mikroorganismen sind in (Abb. 5, Tabelle 4) dargestellt. Die Hemmzonen waren je nach verwendeten ätherischen Ölen und getesteten Mikroorganismen unterschiedlich. In SA waren die IZ hinsichtlich der ätherischen Öle SO und TH im Vergleich zu SL deutlich überlegen. Bei PM war die IZ bei TH deutlich überlegen, während sie bei ätherischen Ölen von SL und SO ähnlich war. Bei BS war die IZ bei ätherischen Ölen sowohl von SL als auch von SO im Vergleich zu TH deutlich überlegen. Gegenüber CA war die IZ bei ätherischen Ölen von SO deutlich überlegen, während sie bei ätherischen Ölen von SL und FL ähnlich war.

PCA-Diagramm, das die Wirksamkeit getesteter ätherischer Öle beider Pflanzen (Salvia officinalis und S. lavandulifolia) und kommerzieller antimikrobieller Mittel zeigt.

Beim Vergleich zwischen den Mikroorganismen für dieselben ätherischen Öle war auch die IZ unterschiedlich. Für SO wurde der höchste IZ gegenüber ST verzeichnet, gefolgt von CA, während er zwischen PM und BS ähnlich war. Im Gegensatz dazu war die IZ des ätherischen Öls aus der SL bei allen Mikroorganismen ähnlich.

Das PCA-Diagramm bestätigt die Wirksamkeit jedes ätherischen Öls gegen getestete Mikroorganismen. Ätherische Öle von SO wirken gegen SA, während ätherische Öle von SL gegen PM wirksam sind.

In Nordafrika testeten Hayouni et al.64 die hemmende Wirkung ätherischer Öle aus tunesischem S. officinalis L. gegen Salmonellen, die in gehacktes Rindfleisch geimpft wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Hemmzone zwischen 9 und 36 mm variierte, was mit unseren Ergebnissen übereinstimmt. Dies ist logisch, da unsere Proben und die von Tinisia aus ähnlichen Kontexten stammen, einschließlich des Klimas (dh beide aus Nordafrika), der verwendeten Teile (Blätter) und der Extraktionsmethoden. Ähnliche Ergebnisse wurden auch in SO-Proben aus Agadir im Süden Marokkos mit einer Hemmzone zwischen 5 und 35 mm65 aufgezeichnet, die unseren Ergebnissen für SO ähneln.

Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse des molekularen Andockens verschiedener Liganden an das antioxidative Zielprotein 1AJ6. Die Tabelle enthält Informationen zur Bindungsaffinität, wasserstoffbindenden Wechselwirkung, hydrophoben Wechselwirkung und elektrostatischen Wechselwirkung mit Abständen in Angström für jeden Liganden. Die Bindungsaffinität, dargestellt durch die ΔG-Werte (kcal/mol), gibt die Stärke der Liganden- und Proteinwechselwirkung an. Ein niedrigerer ΔG-Wert weist auf eine stärkere Bindungsaffinität zwischen Ligand und Protein hin. Basierend auf der Tabelle weist der Ligand „Iso-Aromadrenepoxid“ mit einem ΔG-Wert von − 6,4 kcal/mol die stärkste Bindungsaffinität auf. Die Tabelle enthält auch Informationen über die Art der Wechselwirkungen, die zwischen den Liganden und dem Proteinziel auftreten. Wasserstoffbrückenbindungen, hydrophobe und elektrostatische Wechselwirkungen gelten als die wichtigsten Arten von Wechselwirkungen in molekularen Docking-Studien.

Der Rest und der Abstand zwischen Ligand und Proteinziel zeigen die wasserstoffbindende Wechselwirkung. Wasserstoffbrückenbindungen sind intermolekulare Kräfte zwischen einem Wasserstoffatom im Liganden und einem elektronegativen Atom im Protein. Der Abstand zwischen dem Wasserstoffatom und dem elektronegativen Atom ist entscheidend, und ein kürzerer Abstand weist auf eine stärkere Wasserstoffbindung hin. Beispielsweise bildet der Ligand „13-Epimanool“ Wasserstoffbrückenbindungen mit ASP45-, ARG190- und PHE41-Resten mit Abständen von 2,18 Å, 2,98 Å bzw. 2,169 Å. Der Rest und der Abstand zwischen Ligand und Proteinziel zeigen hydrophobe Wechselwirkungen. Hydrophobe Wechselwirkungen treten auf, wenn unpolare Teile des Liganden und des Proteins in Kontakt kommen. Ein kleinerer Abstand zwischen den unpolaren Teilen weist auf eine stärkere hydrophobe Wechselwirkung hin. Beispielsweise bildet der Ligand „β-Myrcen“ hydrophobe Wechselwirkungen mit ALA47-, VAL71- und ILE78-Resten mit Abständen von 4,30 Å, 4,00 Å bzw. 4,94 Å. Der Rest und der Abstand zwischen Ligand und Proteinziel zeigen ebenfalls die elektrostatische Wechselwirkung. Zwischen geladenen Atomen im Liganden und im Protein treten elektrostatische Wechselwirkungen auf. Ein kleinerer Abstand zwischen geladenen Atomen weist auf eine stärkere elektrostatische Wechselwirkung hin. Beispielsweise bildet der Ligand „β-Thujon“ elektrostatische Wechselwirkungen mit ARG76-, GLY77- und ILE78-Resten mit Abständen von 3,05 Å, 1,90 Å bzw. 5,05 Å. Alle Wechselwirkungen sind auch in Abb. 6 dargestellt.

Der mutmaßliche 2D- und 3D-Bindungsmodus der untersuchten Verbindungen mit 1AJ6. (A) Bindungstaschenoberfläche, (B) 3D-Bindungsinteraktionen mit Protein, (C) 3D-Bindungsinteraktionen mit Protein.

In ähnlicher Weise enthält Tabelle 6 die Ergebnisse molekularer Docking-Simulationen verschiedener Liganden mit einem antimikrobiellen Proteinziel, 1R4U. Für jeden Liganden werden der Docking-Score, Wasserstoffbrückenbindungen, hydrophobe und elektrostatische Wechselwirkungen mit ihren jeweiligen Abständen in Angström angegeben. Die Bindungsaffinität oder der ΔG-Wert, der die Stärke der Wechselwirkung zwischen dem Liganden und dem Protein angibt, liegt im Bereich von −7,2 bis −4,6 kcal/mol. Ein niedrigerer ΔG-Wert weist auf eine stärkere Bindungsaffinität zwischen Ligand und Protein hin. Wasserstoffbrückenbindungen sind eine wichtige Wechselwirkung zwischen Liganden und Proteinresten. Diese Tabelle zeigt den Rest und die Entfernung der mit jedem Liganden gebildeten Wasserstoffbindung. Hydrophobe Wechselwirkungen und elektrostatische Wechselwirkungen sind ebenfalls wichtige Faktoren, die die Ligand-Protein-Bindung beeinflussen. In dieser Tabelle sind die an diesen Wechselwirkungen beteiligten Reste und ihre jeweiligen Abstände aufgeführt.

Die Liganden können anhand ihrer Bindungsaffinitäten und der Art der Wechselwirkungen mit den Proteinresten verglichen werden. Liganden wie Humulenol-II und Iso-Aromadrenepoxid zeigen die stärksten Bindungsaffinitäten mit ΔG-Werten von −7,0 bzw. −7,2 kcal/mol. Beide Liganden bilden außerdem Wasserstoffbrückenbindungen mit den Proteinresten TRP106 bzw. HIS104. Im Gegensatz dazu weisen Liganden wie β-Myrcen und α-Humulen schwächere Bindungsaffinitäten mit ΔG-Werten von −4,6 kcal/mol bzw. −4,8 kcal/mol auf. β-Myrcen geht mehrere hydrophobe Wechselwirkungen mit verschiedenen Proteinresten ein, während α-Humulen nur eine hydrophobe Wechselwirkung mit PHE41 eingeht. Abbildung 7 stellt zur Verdeutlichung alle Liganden in interaktiver 2D- und 3D-Form dar.

Der mutmaßliche 2D- und 3D-Bindungsmodus der untersuchten Verbindungen mit 1R4U. (A) Bindungstaschenoberfläche, (B) 3D-Bindungsinteraktionen mit Protein, (C) 3D-Bindungsinteraktionen mit Protein.

Im Vergleich dazu legen die molekularen Docking-Ergebnisse in den Tabellen 5 und 6 nahe, dass einige der getesteten Liganden starke Bindungsaffinitäten und günstige Wechselwirkungen mit den antioxidativen und antimikrobiellen Proteinzielen aufweisen. Diese Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Verbindungen mit potenzieller antioxidativer und antimikrobieller Aktivität. Es wurde festgestellt, dass der Ligand „Iso-Aromadrenepoxid“ die stärkste Bindungsaffinität zum antioxidativen Zielprotein 1AJ6 aufweist. Im Gegensatz dazu zeigten die Liganden „Humulenol-II“ und „Iso-Aromadrenepoxid“ die stärksten Bindungsaffinitäten mit dem antimikrobiellen Zielprotein 1R4U. Interessanterweise wurde festgestellt, dass „Iso-Aromadrenepoxid“ eine starke Bindungsaffinität zu beiden Proteinzielen aufweist, was auf sein Potenzial als Medikamentenkandidat mit mehreren Zielen hinweist.

Darüber hinaus liefert die Analyse der Wechselwirkungen zwischen Liganden und Proteinresten Einblicke in die spezifischen Mechanismen der Ligand-Protein-Bindung. Diese Erkenntnisse können als Leitfaden für die rationale Entwicklung und Optimierung neuer Verbindungen mit verbesserter antioxidativer und antimikrobieller Aktivität genutzt werden. Insgesamt sind die Ergebnisse dieser molekularen Docking-Simulationen vielversprechend und bieten einen Ausgangspunkt für die weitere experimentelle Validierung der identifizierten Liganden.

Diese Studie wurde durchgeführt, um die phytochemische Zusammensetzung, antioxidative Aktivität und antimikrobielle Wirkung ätherischer Öle von S. lavandulifolia subsp. zu bestimmen. mesatlantica und S. officinalis L. Unsere Ergebnisse zeigten 10 bzw. 20 Chemikalien in ätherischen Ölen von S. officinalis und S lavandulifolia, die hinsichtlich der Typen unterschiedlich sind, im Vergleich zu früheren Studien jedoch weniger. Die erfassten Inhaltsstoffe waren bei S. officinalis im Vergleich zu S. lavandulifolia signifikant höher. Diese chemischen Verbindungen unterstützen eine interessante antioxidative Wirkung in den analysierten ätherischen Ölen beider Salvia-Arten. Das Abfangen des freien Radikals DPPH war bei S. officinalis deutlich besser, während die Gesamtantioxidationskapazität (TAC) bei S. lavandulifolia höher war.

Andererseits zeigten ätherische Öle beider Salvia-Arten eine interessante antimikrobielle Aktivität gegen Bakterien und Hefen. Die höchsten Hemmungsraten wurden für S. officinalis im Vergleich zu S. lavandulifolia verzeichnet. Die Ergebnisse liefern relevante Belege für die phytochemische Zusammensetzung von S. officinalis und S. lavandulifolia in Marokko, die ersten Daten zu Heilpflanzen in diesem nordafrikanischen Land. Ebenso ist die aufgezeichnete antimikrobielle Aktivität die erste für S. lavandulifolia weltweit. Daher wird diese Studie anderen vergleichenden Studien zum gleichen Thema zugute kommen. Allerdings sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die phytochemischen Bestandteile einheimischer und kommerzialisierter Varianten dieser Pflanzen zu bewerten. Angenommen, ihre Zusammensetzung wäre ähnlich (einheimisch und kultiviert). In diesem Fall werden sie die umfassende Nutzung von Kulturmaterial und den Schutz wildlebender Arten fördern, was sich vermutlich positiv auf den Schutz wildlebender Pflanzen auswirkt. Informationen zu Ligand-Protein-Wechselwirkungen für antioxidative und antimikrobielle Proteine ​​lieferten wertvolle Details zu Bindungsaffinitäten und erzeugten Wechselwirkungen, die als erster Schritt der Arzneimittelentwicklung von großem Nutzen sein können. Die Entwicklung neuer Behandlungen kann von der Untersuchung der Bindungsaffinitäten und der vielen Arten von Wechselwirkungen profitieren.

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel enthalten.

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Die Autoren möchten dem Researchers Supporting Project, King Saud University, Riad, Saudi-Arabien, ihren aufrichtigen Dank für die Finanzierung dieser Arbeit unter der Projektnummer (RSP-2023R437) aussprechen.

Diese Arbeit wird finanziell unterstützt von der Researchers Supporting Project Number (RSP-2023R437), King Saud University, Riad, Saudi-Arabien,

Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Latifa Zbadi und Asmae El Ghouizi.

Labor für Naturstoffe, Pharmakologie, Umwelt, Modellierung, Gesundheit und Lebensqualität (SNAMOPEQ), Fakultät für Naturwissenschaften Dhar El Mehraz, USMBA, Fes, Marokko

Souad Maache, Asmae El Ghouizi, Najoua Soulo, Badiaa Lyoussi und Ilham Elarabi

Laboratorien für öffentliche Gesundheit in der Präfekturdelegation Tanger Assilah, Tanger, Marokko

Latifa Zabadi

Abteilung für Biotechnologie, Institut für Natur- und Angewandte Wissenschaften, Çukurova-Universität, 01250, Balcalı, Adana, Türkei

Hamza Saghrouchni

Abteilung für Pharmazeutische Chemie, Fakultät für Pharmazie, Bahauddin Zakariya University, Multan, 60800, Pakistan

Farhan Siddique

Abteilung für Biologie, Universität Bahir Dar, Postfach 79, Bahir Dar, Äthiopien

Sie gingen nach Sitotaw

Abteilung für Lebensmittelwissenschaft und Ernährung, Hochschule für Lebensmittel- und Agrarwissenschaften, King Saud University, 11, PO Box 2460, 11451, Riad, Saudi-Arabien

Ahmad Muhammad Salamatullah

Abteilung für Lebensmittelwissenschaft, Fakultät für Agrar- und Lebensmittelwissenschaften, Laval University, 2325, Quebec City, QC, G1V 0A6, Kanada

Hiba-Allah Nafidi

Labor für Chemie und Biochemie, Fakultät für Medizin und Pharmazie, Ibn-Zohr-Universität, 70000, Laayoune, Marokko

Mohammed Bourhia

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Konzeptualisierung, SM und BL; Methodik, LZ- und AE-Software, Validierung, formale Analyse, HS, FS, SM, AEIE und NS; Verfassen des Originalentwurfs, formale Analyse, Untersuchungen, Schreiben – Vorbereitung des Originalentwurfs, SM, BL; HN, AMS, MB, IE; Schreiben – Überprüfung und Bearbeitung des Manuskripts, SM, NS, BS und BL

Korrespondenz mit Baye Sitotaw oder Mohammed Bourhia.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Maache, S., Zbadi, L., Ghouizi, AE et al. Antioxidative und antimikrobielle Wirkung von ätherischen Ölen aus zwei Salvia-Arten mit In-vitro- und In-silico-Analyse, die auf die Proteine ​​1AJ6 und 1R4U abzielen. Sci Rep 13, 14038 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-41178-2

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Eingegangen: 19. Mai 2023

Angenommen: 23. August 2023

Veröffentlicht: 28. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-41178-2

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