Advances in Clinical and Experimental Medicine

Adv Clin Exp Med
Impact Factor (IF) – 1.227
Index Copernicus (ICV 2018) – 157.72
MNiSW – 40
Average rejection rate – 84.38%
ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download PDF

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2008, vol. 17, nr 6, November-December, p. 615–624

Publication type: original article

Language: English

Creative Commons BY-NC-ND 3.0 Open Access

Antioxidant Activity of Extracts and Different Solvent Fractions of Glechoma hederacea L. and Orthosiphon stamineus (Benth.) Kudo

Aktywność przeciwutleniająca ekstraktów i frakcji Glechoma hederacea L. i Orthosiphon stamineus (Benth.) Kudo

Adam Matkowski1,

1 Department of Pharmaceutical Biology and Botany, Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

Abstract

Background. Orthosiphon stamineus is a popular medicinal plant from tropical Asia consumed in the form of infusions. Glechoma hederacea, once popular as a medicinal plant and as a bitter beer supplement, is a ubiquitous weed growing wild in moderate climates of Eurasia. Both plants belong to the Nepetoideae subfamily and are rich in phenolic antioxidants such as rosmarinic acid and flavonoids. Antioxidant activity can contribute to their traditional uses in phytotherapy as well as to their preventive value in degenerative and life−style diseases.
Objectives. Two medicinal Lamiaceae species were chosen to test their antioxidant potential using three complementary assays. Preliminary screening for total polyphenols and phenolic acids was also performed to find correlations with the activity. Fractionation of the crude extract was carried out to reveal the contributions of compounds of different polarity to total antioxidant status. Interspecific variation was also analyzed.
Material and Methods. Aqueous methanol extracts were prepared by reflux extraction from Orthosiphonis folium and Glechomae herba. The extracts were fractionated using liquid−liquid extraction (LLE) with petroleum ether (PE), dichloromethane (DCM), ethyl acetate (EA), and n−butanol (BuOH). All extracts and fractions were studied for their antioxidant activity using spectrophotometric assays: • DPPH scavenging, phosphomolybdenum reduction, and deoxyribose degradation assay. Polyphenol content was studied by the Folin−Ciocalteu method, Arnow reaction, and Lopez−Arnaldos assay.
Results. Predictably, both species possess remarkable antioxidant capacity, but the relative differences between the species and fractions depended on the applied assay. Varying correlation of total polyphenol content and the amounts of various chemical classes of polyphenols was also observed depending on the mechanism of antioxidant testing. In O. stamineus, partitioning the crude extract led to distribution of the initially very high activity among the DCM, EA, and butanol fractions, whereas in G. hederacea the moderate activity of the methanol extract was greatly enhanced in the EA and butanol fractions, which were the strongest in all assays.
Conclusion. These plants can provide efficient antioxidant protection by complementary mechanisms such as free radical scavenging and metal ion reduction. However, Orthosiphonis herba is more effective as an integral extract due to the synergistic action of its components, while Glechomae herba needs fortification by fractioning the crude extract into polar solvents to increase the proportion of rosmarinic acid, the most active agent in this herb.

Streszczenie

Wprowadzenie. Orthosiphon stamineus to popularna roślina lecznicza pochodząca z Azji tropikalnej i spożywana w postaci naparów, a Glechoma hederacea jest pospolitym i wszędobylskim chwastem strefy umiarkowanej Eurazji, kiedyś popularny jako zioło lecznicze oraz dodatek do piwa. Rośliny te, należące do podrodziny Nepetoideae, są szczególnie bogate w kwas rozmarynowy oraz glikozydy flawonoidowe. Ich aktywność antyoksydacyjna może wpływać na właściwości terapeutyczne w chorobach cywilizacyjnych, a także uzasadniać ich tradycyjne zastosowanie w ziołolecznictwie.
Cel pracy. Zbadanie właściwości antyoksydacyjnych oraz zawartości całkowitych polifenoli, kwasów fenolowych oraz kwasu rozmarynowego w obu gatunkach rodziny Lamiaceae, a także zbadanie wpływu frakcjonowania rozpuszczalnikami o wzrastającej polarności na dystrybucję związków antyoksydacyjnych.
Materiał i metody. Surowce zielarskie Orthosiphonis folium i Glechomae herba poddano ekstrakcji 80% metanolem oraz frakcjonowaniu przez wytrząsanie z eterem naftowym (PE), chlorkiem metylenu (DCM), octanem etylu (EA) i butanolem (BuOH). Właściwości antyrodnikowe i antyoksydacyjne zostały zbadane metodami spektrofotometrycznymi: testem • DPPH, redukcji molibdenianu i ochrony deoksyrybozy przed degradacją oksydacyjną. Wstępna analiza fitochemiczna pod względem związków fenolowych została przeprowadzona metodą Folin−Ciocalteu dla całkowitych polifenoli, Arnowa dla pochodnych hydroksycynamonowych oraz Lopez−Arnaldos dla kwasu rozmarynowego.
Wyniki. Obie badane rośliny mają właściwości antyoksydacyjne in vitro, różnice międzygatunkowe jednak są znaczące, zależnie od badanej frakcji oraz metody analizy. Stwierdzono też różnice w korelacji aktywności do różnych klas polifenoli, w zależności od mechanizmu działania antyoksydacyjnego. U O. stamineus frakcjonowanie ekstraktu metanolowego prowadzi do rozdzielenia pierwotnie bardzo dużej aktywności między frakcje dichlorometanową, octanu etylu i butanolową. U G. hederacea początkowa mniejsza aktywność była znacznie wzmocniona we frakcjach octanu etylu i butanolowej, najsilniejszych we wszystkich testach.
Wnioski. Badane gatunki mogą przyczynić się do ochrony antyoksydacyjnej na drodze uzupełniających się mechanizmów: zmiatania wolnych rodników i redukcji metali przejściowych. Orthosiphonis herba jest aktywniejszy jako cały ekstrakt dzięki synergistycznemu działaniu jego składników, a Glechomae herba wymaga wzmocnienia przez frakcjonowanie ekstraktu metanolowego do polarnych rozpuszczalników w celu zwiększenia udziału kwasu rozmarynowego, który jest najaktywniejszym związkiem czynnym tej rośliny.

Key words

Orthosiphon stamineus, Glechoma hederacea, antioxidant, rosmarinic acid

Słowa kluczowe

Orthosiphon stamineus, Glechoma hederacea, antyoksydant, kwas rozmarynowy

References (28)

  1. Pedersen JA: Distribution and taxonomic implications of some phenolics in the family Lamiaceae determined by ESR spectroscopy. Biochem Syst Ecol 2000, 28, 229–253.
  2. Petersen M, Simmonds MSJ: Rosmarinic acid. Phytochemistry 2003, 62, 121–125.
  3. Tepe B: Antioxidant potentials and rosmarinic acid levels of the methanolic extracts of Salvia virgata (Jacq), Salvia staminea (Montbret & Aucher ex Bentham) and Salvia verbenaca (L.) from Turkey. Biores Tech 2008, 99, 1584–1588.
  4. European Pharmacopoeia 6th Edition (6.2): European Directorate for the Quality of Medicines & HealthCare, Strasbourg 2008.
  5. Olah NK, Radu L, Mogoşan C, Hanganu D, Gocan S: Phytochemical and pharmacological studies on Orthosiphon stamineus Benth. (Lamiaceae) hydroalcoholic extracts. J Pharm Biomed Anal 2003, 33, 117–123.
  6. Akowuah AG, Zhari I, Norhayati I, Sadikun A, and Khamsah SM: Sinensitin, eupatorin, 30−hydroxy−5, 6,7,40−tetramethoxyflavone and rosmarinic acid contents and antioxidative effect of Orthosiphon stamineus from Malaysia. Food Chem 2004, 87, 569–666.
  7. Akowuah AG, Zhari I, Norhayati I, Sadikun A: Radical scavenging activity of methanol leaf extracts of Orthosiphon stamineus. Pharm Biol 2004, 42, 629–635.
  8. Akowuah AG, Ismail Z, Sadikun A: The effects of different extraction solvents of varying polarities on polyphenols of Orthosiphon stamineus and evaluation of the free radical−scavenging activity. Food Chem 2005, 93, 311–317.
  9. Tezuka Y, Stampoulis P, Banskota AH, Awale S, Tran KQ, Saiki I, Kadota S: Constituents of the Vietnamese medicinal plant Orthosiphon stamineus. Chem Pharm Bull 2000, 48, 1711–1719.
  10. Lyckander IM, Malterud KE: Lipophilic flavonoids from Orthosiphon spicatus prevent oxidative inactivation of 15−lipoxygenase. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 1996, 54, 239–246.
  11. Kumarasamy Y, Cox PJ, Jaspars M, Nahar L, Sarker SD: Biological activity of Glechoma hederacea. Fitoterapia 2002, 73, 721–723.
  12. Kikuchi M, Goto J, Noguchi S, Kakuda R, Yaoita Y: Glycosides from whole plants of Glechoma hederacea L. J Nat Med. (Tokyo) 2008, 62, 479–480.
  13. Chevallier A: The Encyclopedia of Medicinal Plants. Dorling Kindersley. London 1996.
  14. Kumarasamy Y, Cox PJ, Jaspars M, Nahar L, Sarker SD: Isolation, structure elucidation and biological activity of hederacine A and B, two unique alkaloids from Glechoma hederacea. Tetrahedron 2003, 59, 6403–6407.
  15. Mockute D, Bernotiene G, Judzentiene A: The essential oil of Ground Ivy (Glechoma hederacea L) growing wild in Eastern Lithuania. J Essent Oil Res 2007, 19, 449–451.
  16. Yamauchi H, Kakuda R, Yaoita Y, Machida K, Kikuchi M: Two new glycosides from the whole plants of Glechoma hederacea L. Chem Pharm Bull (Tokyo) 2007, 55, 346–347.
  17. Zięba J: Isolation and identification of flavonoids from Glechoma hederacea L. Pol J Pharmacol Pharm 1973, 25, 593–597.
  18. An HJ, Jeong HJ, Um JY, Kim HM, Hong SH: Glechoma hederacea inhibits inflammatory mediator release in IFN−gamma and LPS−stimulated mouse peritoneal macrophages. J Ethnopharmacol 2006, 106, 418–424.
  19. Yam MF, Basir R, Asmawi MZ, Ismail Z: Antioxidant and hepatoprotective effects of Orthosiphon stamineus Benth. standardized extract. Am J Chin Med 2007, 35, 115–126.
  20. Halliwell B, Gutteridge JMC: Free radicals in biology and medicine. 6th edition, Oxford University Press, Oxford 2007.
  21. Halliwell B: Are polyphenols antioxidants or pro−oxidants? What do we learn from cell culture and in vivo studies? Arch Biochem Biophys 2008, 476, 107–112.
  22. Brand−Williams W, Cuvelier ME, Berset C: Use of free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensm−WissTechnol 1995, 28, 25–30.
  23. Matkowski A, Zielińska S, Oszmiański J, Lamer−Zarawska E: Antioxidant activity of extracts from leaves and roots of Salvia miltiorrhiza Bunge, S. przewalskii Maxim., and S. verticillata L. Biores Tech 2008, 99, 7892–7896.
  24. Halliwell B, Gutteridge JMC, Aruoma OI: The deoxyribose method: A simple ‘‘test−tube’’ assay for determination of rate constants for reactions of hydroxyl radicals. Anal Biochem 1987, 165, 215–219.
  25. Prieto P, Pineda M, Aguilar M: Spectrophotometric quantitation of antioxidant capacity through the formation of a phosphomolybdenum complex: specific application to the determination of vitamin E. Anal Biochem 1999, 269, 337–341.
  26. Singleton VL, Rossi JA: Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic−phosphotungstic acid reagents. Am J Enol Vitic 1965, 16, 144–153.
  27. Lopez−Arnaldos T, Lopez−Serrano M, Ros Barcelo A, Calderon AA, Zapata JM: Spectrophotometric determination of rosmarinic acid in plant cell cultures by complexation with Fe2+ ions. Fresenius J Anal Chem 1995, 351, 311–314.
  28. Woo ER, Piao MS: Antioxidative constituents from Lycopus lucidus. Arch Pharm Res 2004, 27, 173–176.