Bazı lılıaceae familyası üyelerinin antimikrobiyal, antibiyofilm, antioksidan, antimutajenik ve sitotoksik aktiviteleri

Abstract

Liliaceae familyasına ait Allium ampeloprasum L., Asparagus acutifolius L., Muscari armeniacum Leichtlinex Bakerin Gard, Ornithogalum sigmoideum Freyn & Sint. ve Gagea graeca L. türleri Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Kampüsünden 2012 yılı Nisan-Haziran ayları arasında toplanmıştır. Bitki materyalleri toprak altı ve toprak üstü kısımlarına ayrılmış, çözücü solvent olarak etanol kullanılarak ekstrakte edilmiştir. Ekstrakte edilen örneklerin antimikrobiyal, antibiyofilm, antioksidan, sitotoksik ve antimutajenik aktiviteleri tespit edilmiştir.Ekstraktların antimikrobiyal aktivitelerinin belirlenmesinde disk difüzyon ve mikrodilüsyon metotları kullanılmıştır. Antimikrobiyal aktivite tayini amacıyla Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Kültür Koleksiyonu (MUKK)?ndan alınan Escherichia coli ATCC 25922, Bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 ve Candida albicans ATCC 10239 olmak üzere toplam 5 adet mikroorganizma kullanılmıştır. Antimikrobiyal aktivite sonuçlarına göre ekstraktların genellikle Gram pozitif test suşlarına etkili olduğu, Gram negatif test suşlarına karşı antimikrobiyal aktivite göstermedikleri tespit edilmiştir. Bitki ekstraktlarının antibiyofilm aktiviteleri mikroplaka biyofilm metodu kullanılarak tespit edilmiştir. Antibiyofilm aktivite testlerinde antimikrobiyal aktivitede kullanılan mikroorganizmalar kullanılmıştır. Antibiyofilm aktivite sonuçlarına göre en yüksek aktivite A. ampeloprasum toprak altı ekstraktında 15 mg/ml konsantrasyonda elde edilmiş olup, bu konsantrasyonda ekstrakt C. albicans biyofilm oluşumunu % 49.43 oranında indirgemiştir. S. aureus biyofilm oluşumuna karşı çalışılan bitki ekstraktlarının içerisinde doza bağlı olmakla birlikte en yüksek indirgenme A. ampeloprasum toprak altı ve toprak üstü ekstraktlarında tespit edilmiştir. Bu bitkinin toprak altı ve toprak üstü ekstraktlarının sırasıyla 20 mg/ml konsantrasyonda % 40.17 ile % 44.16, 15 mg/ml konsantrasyonda ise % 30.81 ile % 19.81 indirgenme sağladığı tespit edilmiştir. E. coli ve P. aeruginosa suşlarının biyofilm oluşumuna karşı çalışılan bitki ekstraktlarının sadece 20 ve 15 mg/ml konsantrasyonda inhibisyona neden olduğu görülmüştür. Çalışılan bitki türleri içerisinde G. graeca toprak altı ve toprak üstü ekstraktlarının test bakterilerinin biyofilm oluşumuna karşı hiçbir inhibisyon aktivitesine rastlanılmamıştır. Bitki ekstraktlarının antioksidan aktivite tayininde 1,1-difenil-2-pikrildihidrazil (DPPH) ve ß-karoten-linoleik asit metotları kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan bitki türleri içerisinde en yüksek antioksidan aktivite; DPPH serbest radikal giderim yönteminde 11.24 mg/ml IC50 değeri ile O. sigmoideum toprak altı ve ß-karoten-linoleik asit yönteminde ise % 97.40 indirgenme oranı ile G. graeca toprak üstü ekstraktında görülmüştür. Bitki ekstraktlarının sitotoksik aktivitesinin belirlenmesinde Brine Shrimp Toksisite Analiz metodu kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre en yüksek LC50 değeri A. acutifolius toprak altı ekstraktında tespit edilirken en düşük LC50 değeri A. ampeloprasum toprak altı ekstraktında tespit edilmiştir. Brayn (1997) tarafından yapılan toksisite derecelendirmesine göre çalışmada A. acutifolius toprak altı ekstraktının toksik olmadığı, A. ampeloprasum ve O. sigmoideum toprak altı ile G. graeca toprak üstü ekstraktlarının toksik, diğer bitki ekstraktlarının ise zararlı olduğu tespit edilmiştir. Bitki ekstraktlarının antimutajenik aktivite çalışmasına başlamadan önce mutajenik etki taşıyıp taşımadıkları kontrol edilmiş ve hiçbir bitki ekstraktının mutajenik etki taşımadığı tespit edilmiştir. Bitki ekstraktlarının antimutajenik aktivite tayininde AMES/Salmonella mikrozomal test sistemi kullanılmıştır. Çalışılan bitki ekstraktları içerisinde en yüksek antimutajenik aktivite S. typhimurium TA 98 suşu için % 86.36 inhibisyon ile 10 mg/petri konsantrasyonun da O. sigmoideum toprak üstü ekstraktında ve S. typhimurium TA 100 suşu için ise % 66.29 inhibisyon ile 5 mg/petri konsantrasyonda A. ampeloprasum toprak altı ekstraktında tespit edilmiştir. Bu çalışmada bitki ekstraktlarının en yüksek antimikrobiyal ve antibiyofilm aktiviteleri Gram pozitif bakterilere karşı tespit edilmiştir. Buna bağlı olarak bu bitki ekstraktları tıbbi malzeme, gıda işletmeleri ve şebeke suları gibi alanlarda oluşan enfeksiyonların tedavilerinde ve biyofilm gideriminde alternatif drog kaynağı oluşturabileceklerdir. Ayrıca A. ampeloprasum ve O. sigmoideum ekstraktlarının doza bağlı olarak doğal birer antioksidan kaynağı olabileceği ve sahip oldukları güçlü antimutajenik aktivitelerle kanser oluşumunda rol alan mutasyonları engelleyebilen etken madde eldesinde kullanılabilecekleri sonucuna varılmıştır.

Allium ampeloprasum L., Asparagus acutifolius L., Muscari armeniacum Leichtlinex Bakerin Gard, Ornithogalum sigmoideum Freyn&Sint. and Gagea graeca L. (Liliaceae) were collected from Mugla Sitki Kocman University area during April-June of 2012. The underground and aerial plant materials were seperated and extracted with ethanol. Antimicrobial, antibiofilm, antioxidant, cytotoxic and antimutagenic activities were screened for the extracts. Disc diffusion and microdilution methods were used to detect the antimicrobial acivity of the extracts. Totally 5 different microorganisms from Mugla Sitki Kocman University Culture Collection (MUKK); Escherichia coli ATCC 25922, Bacillus subtilis ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 and Candida albicans ATCC 10239 were used to screen the antimicrobial activity. According to the antimicrobial activity test results, extracts were found to be effective for Gram positive strains but not effective for the Gram negative strains. The antibiofilm activity of the plant extracts was assessed by microplate biofilm method. The same microorganisms were used in both antimicrobial and antibiofilm activities. The highest antibiofilm activity were screened for A. ampeloprasum underground part extract with 15 mg/mL concentration. This concentration also reduced the C. albicans biofilm formation by 49.43 %. The highest reduction activity for S. aureus biofilm formation was exhibited by A. ampeloprasum aerial and underground part extracts depending on the dose. 20 mg/mL concentration of underground and aerial part extracts of A. ampeloprasum exhibited 40.17 % and 44.16 % reduction, respectively. Reduction rates were 30.81 % and 19.81 % for 15 mg/mL extracts of underground and aerial parts, respectively. Biofilm formation of E. coli and P. aeruginosa were only inhibited by 20 and 15 mg/mL concentrations of studied plant extracts. G.graeca underground and aerial part extracts did not show any inhibition activities for biofilm formation of test bacteria. Antioxidant activity were detected by DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) free radical scavenging activity and ß-carotene-linoleic acid methods. The highest antioxidant activity of DPPH free radical scavenging activity was exhibited by O. sigmoideum underground part extract with 11.24 mg/ml IC50. For ß-carotene-linoleic acid method, the highest reduction rate was 97.40 % for G. graeca aerial part extract. The plant extracts were also screened for cytotoxic activity using the brine-shrimp lethality bioassay method. The highest LC50 value was for A. acutifolius underground extract while the lowest value was for A. acutifolius underground extract. According to the toxicity classification by Bryan (1997); A. acutifolius underground part extract was found to be non-toxic, A. ampeloprasum and O. sigmoideum underground part extract and G. graeca aerial part extract were found to be toxic and other plant extracts were found to be hazardous.AMES Salmonella microzome test was used to investigate the antimutagenic activity of the plant extracts. The highest antimutagenic activity was detected for O. sigmoideum underground part extract against S. typhimurium TA 98 strain with 86.36 % inhibition rate for 10 mg/plate. The highest antimutagenic activity was detected for A. ampeloprasum underground part extract against S. typhimurium TA 100 strain with 66.29 % inhibition rate for 5 mg/plate.In this study, the highest antimicrobial and antibiofilm activities were detected against Gram positive bacteria. According to the results, those plant extracts may be suggested as an alternative drug source for the treatments of infections caused by medical equipments, food industries and city water. Plant extracts were found to be natural antioxidant agents and they can be used for gaining active substances against cancer causing mutagens with regard to their potential antimutagenic activity.