Comparative phytochemical profiling and bioactivities of wild Thymus species from Mount Ida (Kazdağı)

Technische Samenvatting: Vergelijkende fytochemische profilering en bioactiviteiten van wilde Thymus-soorten van de berg Ida (Kazdağ)

Probleemstelling
Wilde Thymus-soorten die groeien in de Kazdağları-regio van Turkije bezitten rijke fytochemische profielen en biologische effecten die nog niet volledig zijn gekarakteriseerd. Hoewel Thymus vulgaris en Thymus serpyllum goed gedocumenteerd zijn, is er een gebrek aan geïntegreerde gegevens met betrekking tot vier specifieke wilde soorten die inheems zijn in deze biodiversiteitshotspot: Thymus bornmuelleri (Paarse tijm), Thymus citriodorus (Citroentijm), Thymus longicaulis (Bergtijm) en Thymus sibthorpii (Bal-tijm). Deze studie adresseert het gat in het begrip van de specifieke fytochemische samenstelling en het bijbehorende antioxidant-, antimicrobiële en anticarcinogene potentieel van deze specifieke lokale variëteiten.

Methodologie
De studie maakte gebruik van een veelzijdige analytische benadering met behulp van gedroogde bovengrondse delen van de vier Thymus-soorten, verzameld op een commerciële markt in Edremit, Balıkesir, in augustus 2024. De botanische identificatie werd geverifieerd door een docent medische diensten vanwege de verwerkte aard van de monsters.

• Extractie: De monsters werden geëxtraheerd met 80% methanol via schudden gedurende 2 uur.
• Fytochemische Analyse:
  • Totaal Fenolgehalte (TPC) & Radical Scavenging Activity (RSA): Bepaald via spectrofotometrie met de Folin-Ciocalteu-methode (uitgedrukt als Galluszuur-equivalenten) en de DPPH-assay (uitgedrukt als Trolox-equivalenten), respectievelijk.
  • Fenolische Verbindingen: Gekwantificeerd met High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) met een C18-kolom, waarbij de focus lag op verbindingen zoals rozerinezuur, catechine en diverse fenolische zuren.
  • Vluchtige Componenten: Geïdentificeerd en gekwantificeerd met Gaschromatografie-Massaspectrometrie (GC-MS) gekoppeld aan Headspace Solid-Phase Microextraction (HS-SPME). In totaal werden 143 vluchtige verbindingen geanalyseerd.
• Biologische Activiteitsassays:
  • Antimicrobiële Activiteit: Geëvalueerd tegen Staphylococcus aureus (Gram-positief), Pseudomonas aeruginosa (Gram-negatief) en Candida albicans (gist) met behulp van de diskdiffusiemethode bij concentraties variërend van 10 tot 100 µg/mL.
  • Cytotoxiciteit: Beoordeeld tegen de HT29 humane colorectale adenocarcinoom cellijn met behulp van de WST-1 assay over een periode van 72 uur binnen een concentratiegradiënt van 31,25 tot 2000 µg/mL.
• Statistische Analyse: De gegevens werden geanalyseerd met behulp van One-way ANOVA, Tukey post-hoc testen en Principal Component Analysis (PCA) om variantie en correlaties tussen fytochemische profielen en biologische activiteiten te bepalen.

Belangrijkste Resultaten

• Fytochemische Samenstelling:

  • Fenolen: Thymus citriodorus (TC) vertoonde het hoogste Totaal Fenolgehalte (94,08 mg GAE/g DW) en Radical Scavenging Activity (440,05 mg TE/g DW). Rozerinezuur was het dominante fenolische zuur in alle monsters, variërend van 5,89 tot 9,23 mg/g, met de hoogste concentratie gevonden in TC (9,239 mg/g).
  • Vluchtige stoffen: In totaal werden 143 vluchtige verbindingen geïdentificeerd. Thymol was de primaire vluchtige component, met de hoogste concentratie in Thymus sibthorpii (TSB) met 31,12 mg/kg, gevolgd door Thymus bornmuelleri (TBV) met 26,43 mg/kg. PCA gaf aan dat 11 verbindingen, waaronder alfa-pineen, o-cymeen en thymol, meer dan 50% van de variantie in de monsters verklaarden.

• Antimicrobiële Activiteit:

  • Alle extracten vertoonden een dosisafhankelijke antimicrobiële activiteit.
  • Tegen S. aureus: TBV en TSB vertoonden de grootste inhibitiezones (10,2 mm en 10,0 mm, respectievelijk) bij 80 µg/mL.
  • Tegen P. aeruginosa: TLC vertoonde de sterkste activiteit (10,2 mm), hoewel de algehele inhibitie lager was vergeleken met Gram-positieve bacteriën, wat consistent is met intrinsieke resistentiemechanismen.
  • Tegen C. albicans: TSB vertoonde de hoogste inhibitie (8,9 mm), hoewel de antifungale activiteit over het algemeen matig was voor alle soorten.
  • De studie merkte een correlatie op tussen een hoog thymolgehalte en sterke antibacteriële activiteit tegen S. aureus.

• Cytotoxische Activiteit (HT29 Cellen):

  • Alle vier de extracten verminderden de levensvatbaarheid van HT29-cellen op een concentratieafhankelijke wijze.
  • TBV en TC vertoonden de meest potente cytotoxiciteit, waarbij de cellevensvatbaarheid werd teruggebracht tot ongeveer respectievelijk 11,37% en 10,15% bij de hoogste concentratie (2000 µg/mL). Significante cytotoxiciteit voor deze soorten werd waargenomen bij concentraties zo laag als 62,5 µg/mL (TBV) en 250 µg/mL (TC).
  • TSB vertoonde intermediaire activiteit, terwijl TLC de minst cytotoxische was, waarbij de levensvatbaarheid boven de 90% bleef tot concentraties 500 µg/mL bereikten.
  • De superieure cytotoxiciteit van TBV en TC werd toegeschreven aan de synergetische effecten van hun specifieke fytochemische profielen, inclusief thymol, rozerinezuur, carvotaceton en bèta-caryofylleen.

Betekenis en Claims
De auteurs beweren dat deze studie de eerste geïntegreerde fytochemische karakterisering en meervoudige biologische activiteitsbeoordeling vormt van deze vier specifieke wilde Thymus-soorten uit de Kazdağları-regio.

• Nieuwigheid: Het artikel benadrukt dat geen eerdere studies de antimicrobiële activiteit van methanolische extracten specifiek voor T. bornmuelleri, T. citriodorus of T. sibthorpii hebben gerapporteerd.
• Waarde van de hulpbron: De bevindingen vestigen deze taxa als waardevolle fytochemische bronnen met potentiële toepassingen in de farmaceutica, voedselconservering en nutraceuticals.
• Specifieke Bijdragen:
  • Identificatie van T. citriodorus als een superieure bron van antioxidanten en rozerinezuur.
  • Bevestiging van T. bornmuelleri en T. sibthorpii als potente antibacteriële agentia, waarschijnlijk gedreven door een hoog thymolgehalte.
  • Demonstratie van aanzienlijk cytotoxisch potentieel tegen colorectale kankercellen, met name voor T. bornmuelleri en T. citriodorus, wat wijst op een rol voor deze soorten in toekomstig anticarcinog even onderzoek.

De studie concludeert dat hoewel alle vier de soorten gunstige biologische effecten bezitten, hun specifieke fytochemische dominantie varieert, wat suggereert dat ze verschillend geprioriteerd moeten worden afhankelijk van de beoogde toepassing (bijv. antioxidant versus antimicrobieel versus anticarcinoog).