Phytochemical study and evaluation of the biological activities of a medicinal plant from the Lamiaceae family

Abstract

This study aims to evaluate the chemical composition and biological activities of Salvia microphylla kunth leaves through sequential extraction using four solvents of varying polarity (n-hexane, dichloromethane, ethyl acetate, and 80% methanol), in addition to essential oil extraction via hydrodistillation. The investigation included assessment of extraction yields, total phenolic and flavonoid contents, chemical analysis of the methanolic and ethyl acetate extracts using LC-MS/MS, and analysis of the essential oil components using GC-MS. Biological activities were evaluated through antioxidant assays (DPPH, FRAP, ABTS, TAC), antibacterial testing using the agar well diffusion method and MIC determination, cytotoxicity assays on Vero cells, and antiviral activity assessment against HSV-2 and CVB-3. The results revealed variations in extraction yields depending on the solvent type, with the methanolic extract exhibiting the highest yield (22%), while the essential oil yield reached 0.37%. Methanolic and ethyl acetate extracts showed elevated phenolic and flavonoid contents, with the highest levels recorded in the methanolic extract (TPC = 191.47 ± 3.06 mg GAE/g DW; TFC = 592 ± 4.61 mg QE/g DW). LC-MS/MS analysis revealed the presence of bioactive compounds such as catechin, vitexin, oleanolic acid, caffeic acid, and rutin, while GC-MS analysis of the essential oil identified 27 volatile components accounting for 99.70% of the oil composition, mainly α-pinene (51.26%) and 1,8-cineole (28.74%). Antioxidant assays showed clear differences in activity among the extracts depending on the test. The methanolic extract exhibited strong activity in the DPPH (IC₅₀ = 22.24 ± 0.68 µg/mL) and FRAP (EC₅₀ = 283.04 ± 1.8 µg/mL) assays, while the hexane extract demonstrated superior performance in the ABTS assay (IC₅₀ = 52.65 ± 0.053 µg/mL) and had the highest TAC value (379.90 ± 0.43 mg AAE/g DW). All extracts exhibited antibacterial activity, with inhibition zone diameters ranging from 9 to 25 mm, and MIC values between 0.1 and 2.5 mg/mL. Regarding cytotoxicity, the methanolic extract was the least toxic (CC₅₀ = 208.35 µg/mL), while the hexane extract showed the highest cytotoxicity (CC₅₀ = 23.62 µg/mL). As for antiviral activity, no significant inhibition against HSV-2 and CVB-3 was observed under the tested experimental conditions. These findings indicate that Salvia microphylla is a promising natural source of bioactive compounds, particularly as antioxidants and antibacterials, and further research is needed to evaluate its antiviral potential under different experimental settings or using isolated compounds. ------------------------------------------------------------------------- تهدف هذه الدراسة إلى تقييم التركيب الكيميائي والأنشطة البيولوجية لأوراق نبات السالفيا ميكروفيلا (Salvia microphylla)، من خلال عملية استخلاص متسلسل باستخدام أربعة مذيبات ذات قطبية متدرجة، وهي: الهكسان، ثنائي كلور الميثان، أسيتات الإيثيل، وميثانول بتركيز 80%، بالإضافة إلى استخراج الزيت العطري بواسطة التقطير المائي. تم في هذا العمل تقييم مردود الاستخلاص، والمحتوى الكلي من الفينولات والفلافونويدات، والتحليل الكيميائي للمستخلصين الميثانولي والأسيتاتي باستخدام تقنية كروماتوغرافيا السائل المقترنة بمطياف الكتلة (LC-MS/MS)، كما تم تحديد مكونات الزيت العطري باستخدام كروماتوغرافيا الغاز المقترنة بمطياف الكتلة (GC-MS). وتم كذلك تقييم الفعالية البيولوجية للمستخلصات والزيت العطري من خلال اختبارات مضادة للأكسدة DPPH، FRAP، ABTS، TAC، ومضادة للبكتيريا بطريقة الحفر في وسط الآغار وتحديد التركيز المثبط الأدنى (MIC)، بالإضافة إلى اختبار السمية الخلوية على خلايا "فيرو" واختبار النشاط المضاد للفيروسات ضد فيروسي الهربس البسيط النوع الثاني (HSV-2) وفيروس كوكساكي B3 (CVB-3). كشفت النتائج عن تباين في مردود الاستخلاص حسب نوع المذيب، حيث سجّل المستخلص الميثانولي أعلى مردود (22%)، بينما بلغ مردود الزيت العطري 0.37%. كما أظهرت المستخلصات الميثانولية والأسيتاتية أعلى محتوى من المركبات الفينولية والفلافونويدية، خاصة المستخلص الميثانولي الذي سجل أعلى القيم، حيث بلغ المحتوى الكلي من الفينولات 191.47 ± 3.06 مغ مكافئ حمض الغاليك لكل غ من وزن المستخلص الجاف، وبلغ محتوى الفلافونويدات الكلية 592 ± 4.61 مغ مكافئ كيرسيتين لكل غ من وزن المستخلص الجاف. أما التحليل الكيميائي بتقنية LC-MS/MS، فقد كشف عن وجود عدة مركبات نشطة بيولوجيًا مثل الكاتيشين، الفيتكسين، حمض الأوليانات، حمض الكافيين، والروتين، في حين أظهر تحليل GC-MS وجود 27 مركبًا طيارًا في الزيت العطري شكّلت نسبة 99.70% من تركيبه الكلي، وكان من أبرزها ألفا-بينين (51.26%) و1،8-سينيول (28.74%). أظهرت اختبارات مضادات الأكسدة تباينًا في الفعالية بين المستخلصات حسب طبيعة الاختبار؛ حيث سجل المستخلص الميثانولي أقوى فعالية في اختبار DPPH قيمة IC₅₀ بلغت 22.24 ± 0.68 مكغ/مل، وكذلك في اختبار FRAP قيمة EC₅₀ بلغت 283.04 ± 1.8 مكغ/مل، بينما أظهر مستخلص الهكسان أعلى فعالية في اختبار ABTS قيمة IC₅₀ بلغت 52.65 ± 0.053 مكغ/مل، وأعلى قدرة اختزال كلية في اختبار TAC بقيمة 379.90 ± 0.43 مغ مكافئ حمض الأسكوربيك/غ من وزن المستخلص الجاف. أما من حيث الفعالية المضادة للبكتيريا، فقد أظهرت جميع المستخلصات فعالية معتبرة، حيث تراوحت أقطار مناطق التثبيط بين 9 و25 مم، وتم تسجيل قيم MIC تتراوح بين 0.1 و2.5 مغ/مل. وأظهرت نتائج اختبار السمية الخلوية أن المستخلص الميثانولي هو الأقل سمية بقيمةCC₅₀ مقدرة بـ 208.35 مكغ/مل في حين كان مستخلص الهكسان الأعلى سمية بقيمة 23.62 مكغ/مل. أما بالنسبة لاختبار الفعالية المضادة للفيروسات، لم تُسجّل أي فعالية ضد فيروسي HSV-2 و CVB-3 ضمن الشروط التجريبية المعتمدة، ما قد يُعزى إلى نوع الخلايا المستخدمة أو إلى التركيزات المختبرة. تشير مجمل هذه النتائج إلى أن السالفيا ميكروفيلا تُعد مصدرًا واعدًا للمركبات الطبيعية النشطة حيويًا، خاصة تلك ذات الخصائص المضادة للأكسدة والمضادة للبكتيريا. وتوصى بأبحاث مستقبلية أكثر توسعًا لدراسة الإمكانات العلاجية لهذا النبات، بما في ذلك نشاطه المحتمل ضد الفيروسات في نماذج خلوية مختلفة أو باستخدام مركبات نقية معزولة. ------------------------------------------------------------------------------- Cette étude vise à évaluer la composition chimique et les activités biologiques des feuilles de Salvia microphylla à travers une extraction séquentielle utilisant quatre solvants de polarités différentes (hexane, dichlorométhane, acétate d’éthyle et méthanol à 80 %), ainsi que l’extraction de l’huile essentielle par hydrodistillation. Le travail a porté sur l’évaluation des rendements d’extraction, des teneurs totales en composés phénoliques et flavonoïdes, l’analyse chimique des extraits méthanolique et l’acétate d’éthyle par LC-MS/MS, et l’analyse de l’huile essentielle par GC-MS. Les activités biologiques ont été évaluées à l’aide de tests antioxydants (DPPH, FRAP, ABTS, TAC), antibactériens (méthode des puits en gélose et détermination des MIC), de cytotoxicité sur cellules Vero, ainsi que de l’activité antivirale contre HSV-2 et CVB-3. Les résultats ont révélé des variations dans les rendements d’extraction selon le type de solvant, avec un rendement maximal obtenu pour l’extrait méthanolique (22 %), tandis que le rendement en huile essentielle a atteint 0,37 %. Les extraits méthanolique et à l’acétate d’éthyle ont montré des teneurs élevées en composés phénoliques et en flavonoïdes, les niveaux les plus élevés ayant été enregistrés dans l’extrait méthanolique (TPC = 191,47 ± 3,06 mg GAE/g ES ; TFC = 592 ± 4,61 mg QE/g ES). L’analyse LC-MS/MS a mis en évidence la présence de composés bioactifs tels que la catéchine, la vitexine, l’acide oléanolique, l’acide caféique et la rutine. L’analyse GC-MS a identifié 27 composés volatils dans l’huile essentielle représentant 99,70 % de sa composition, dominés par l’α-pinène (51,26 %) et le 1,8-cinéole (28,74 %). Les tests antioxydants ont montré des variations d’efficacité entre les extraits selon le type de test. L’extrait méthanolique a présenté la meilleure activité dans les essais DPPH (IC₅₀ = 22,24 ± 0,68 µg/ml) et FRAP (EC₅₀ = 283,04 ± 1,8 µg/ml), tandis que l’extrait hexanique a montré la meilleure performance dans le test ABTS (IC₅₀ = 52,65 ± 0,053 µg/ml) et la plus haute valeur TAC (379,90 ± 0,43 mg AAE/g ES). Tous les extraits ont montré une activité antibactérienne, avec des zones d’inhibition allant de 9 à 25 mm, et des MIC comprises entre 0,1 et 2,5 mg/ml. L’essai de cytotoxicité a révélé une toxicité minimale pour l’extrait méthanolique (CC₅₀ = 208,35 µg/ml) et maximale pour l’extrait hexanique (CC₅₀ = 23,62 µg/ml). Aucune activité antivirale significative n’a été observée contre HSV-2 et CVB-3 dans les conditions expérimentales adoptées. Ces résultats suggèrent que Salvia microphylla constitue une source prometteuse de composés bioactifs, notamment pour leurs propriétés antioxydantes et antibactériennes, tout en appelant à des études complémentaires pour explorer son potentiel antiviral dans d’autres conditions expérimentales.