Hypoglycemic and Antioxidant Potentials of Purslane, Chard and Chicory Leaves and their Extracts in Diabetic Rats/
التأثير المخفض للسكر والمضاد للأكسدة لأوراق ومستخلصات الرجلةوالسلق والشيكوريا على فئران التجارب المصابة بداء السكرى/
Mohammed Abd El-Hamid Awad Ghaly ; Supervisors: Dr. Shahinaz Ahmed Helmy Mohamed, Dr. Nashwa Fathy Sayed Morsy, Dr. Shahenda Mohamed Mahmoud Elaby.
- 108 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 87-108.
This study investigated the antidiabetic effects of purslane (P), chard (CHA), and chicory (CHI) leaf extracts, either individually or in combination, as well as the leaf powders, on streptozotocin (STZ)- induced type 2 diabetic rats. Polyphenols, flavonoids, the polyphenolic profile of the extracts, and their antioxidant activity were determined. Fasting blood glucose (FBG) and body weight were assessed. Oral glucose tolerance test (OGTT), insulin, insulin resistance, fructosamine, and organs relative weight were determined. Histopathological changes in diabetic rat organs (pancreas and liver) were also observed. The obtained results can be summarized as follows: 1. The TPC content of the leaves of CHA was significantly (p˂0.05) higher than that of CHI and P. Meanwhile, the highest TFC content of the leaves was recorded for CHI extract, followed by that extracted from P and CHA. 2. The major phenolic compounds in the P extract were benzoic acid, ρ-hydroxybenzoic acid, vanillic acid, and ferulic acid. Meanwhile, the abundant phenolic compounds in CHA extract were ρhydroxybenzoic acid, ellagic acid, and o-coumaric acid. The highest phenolic compounds in CHI extract were o-coumaric acid, ρhydroxybenzoic acid, and chlorogenic acid. The predominant flavonoids in the investigated extracts were rosmarinic acid and resveratrol. 83 3. The concentrations of P, CHA, and CHI extracts that inhibited 50% of the DPPH radicals (IC50, µg/mL extract) were 108.01, 166.6, and 131.9 µg/mL ethanol extract, respectively. The low IC50 values indicate greater antioxidant activity. 4. At the beginning of the experiment, the FBG level in all diabetic groups was similar. The FBG in the non-treated diabetic (positive control group) increased significantly (p<0.05) during the first 20 days of the experiment, after which no significant (p>0.05) increase was noticed. 5. Treating diabetic rats with metformin or combined extracts at 250 mg dried extract/kg/day rich in P (2P:1CHA:1CHI, w/w/w) or CHI (1P:1CHA:2CHI, w/w/w) for 30 days caused a reduction in FBG levels (-64.6%, -47.2%, and -48.5%, respectively) instead of the - 39.1% caused by the combined extract rich in CHA (1P:2CHA:1CHI, w/w/w). Meanwhile, the reduction in FBG with P or CHI single extracts, at the same dose, did not exceed -55%, after the same duration. 6. Feeding diabetic rats diets supplemented with the investigated leaf powders at 1% level or treated with the drug at 100 mg/kg/day for 40 days decreased glucose levels not significantly (p<0.05) different from those of the negative control group. 7. The diabetic control group showed a remarkable hyperglycemic response to oral glucose administration compared to all the investigated groups (leaf extracts or leaf powders). This indicated the high efficiency of the extracts as hypoglycemic agents. 84 8. Serum insulin in the diabetic non-treated group was significantly (p<0.05) lower than that of the negative control group. The daily oral administration of the investigated extracts to the diabetic rats for 40 days, caused a significant (p<0.05) increase in insulin levels as compared to the diabetic positive control group except for the diabetic rats treated with a combined extract rich in CHA. In addition, treating diabetic rats with combined extracts rich in P, CHI or P single extract, restored insulin levels to those obtained by the drug (metformin). 9. The insulin level of diabetic rats treated with the drug for 40 days was significantly (p<0.05) higher than that of those fed the experimental diets containing leaf powders. 10.Treating diabetic rats with the investigated extracts or drug for 40 days significantly (p<0.05) decreased fructosamine levels compared to the non-treated diabetic group. At the end of treatment, the combined extracts rich in P or CHI and their single extracts resulted in fructosamine levels that were not significantly (p>0.05) different from those of the non-diabetic control group. 11.Administration of the combined extracts rich in P (50% P extract) or CHI (50% CHI extract), at 250 mg/kg/day for 40 days, reduced FBG, fructosamine, and OGTT in diabetic rats to normal levels. 12.The fructosamine level of diabetic rats treated with a drug or fed a basal diet containing CHI powder for 40 days was not significantly (p<0.05) different from that of the negative control group. However, the fructosamine level of diabetic rats fed P powder was not significantly (p<0.05) different from that of the drug group. 85 Although the fructosamine level of diabetic rats fed a basal diet containing CHA powder was significantly lower than that of the non-treated diabetic group, it was significantly higher than those of the other investigated groups. 13.The HOMA-IR value of the non-treated diabetic group was significantly (p<0.05) higher than that of the normal control group. No significant (p˃0.05) variation in HOMA-IR level between treated diabetic groups and the normal control group was noticed suggesting an improvement in insulin sensitivity. 14.After 40 days of the experiment, there was a significant (p<0.05) increase in body weight in the normal controls, diabetic rats treated with either of metformin, P extract, CHI extract, combined extracts rich in chard or chicory or diabetic rats fed a basal diet containing P leaf powder. On the other hand, a significant (p<0.05) decrease in body weight was noticed in the other diabetic groups. 15.The relative weights of the liver, spleen, and kidney were significantly (p<0.05) higher in the non-treated diabetic group when compared to the normal control group. Meanwhile, the relative weight of pancreas in the diabetic group was significantly (p<0.05) lower than that of normal control group. Treating diabetic rats with the investigated extracts or the drug or feeding basal diet containing the investigated leaf powders changed the relative weights of the organs significantly (p<0.05) towards the normal level. 16.The administration of diabetic rats with P leaf extract or drug reversed the negative effect of diabetes on relative weight of liver, pancreas, and kidney. Feeding diabetic rats, the basal diet 86 containing P powder for 40 days significantly decreased the relative weight of liver, and kidney to the normal level. The ameliorating effect of CHI extract or combined extracts rich in P or CHI on relative weight of liver, spleen and kidney was significantly (p<0.05) greater than that resulted from CHA extract and combined extract rich in CHA. Feeding diabetic rats, the basal diet containing P powder, basal diet containing CHI powder for 40 days significantly alleviated the deleterious effect of diabetes on the relative weight of liver, and kidney. 17.Histopathological examination of liver and pancreas sections from the diabetic group revealed severe pathological alterations. Meanwhile, administration of diabetic rats with either: P extract, combined extracts rich in P extract or CHI extract, metformin or a basal diet containing CHI powder restored the normal histology of the pancreas and liver except for some slight changes in the liver cells. However, treating diabetic rats with CHA extract, CHI extract, a mixture of equal volumes of the investigated extracts, a combined extract rich in CHA or CHA basal diet or CHI basal diet ameliorated the effects of diabetes on liver and pancreas cells. أجريت هذه الدراسة لدراسة التأثيرات المضادة لمرض السكر لمستخلصات أوراق الرجلة والسلق والشيكوريا كل على حدة أو خليط بينهم وكذلك مساحيق الأوراق علي فئران التجارب المصابة بداء السكري من النوع الثانى بواسطة الاستربتوزوتوسين(STZ). تم تقدير البولىفينولات والفلافونيدات وتفريد مكوناتهم وتقدير النشاط المضاد للأكسدة لمستخلصاتهم.كما تم تقييم نسبة الجلوكوز في الدم صائم (FBG)ووزن الجسم ،وتقدير اختبار مدى المقاومةللجلوكوز (OGTT)عن طريق الفم والأنسولين ومقاومة الأنسولين والفركتوزامين والوزن النسبي للأعضاء وملاحظة التغيرات في التركيب التشريحى لأعضاء الفئران المصابة بداء السكري (البنكرياس والكبد). يمكن تلخيص النتائج المتحصل عليها فى النقاط التالية: 1- كان محتوى المركبات الفينولية فى أوراق السلق أعلى معنوياً من أوراق الشيكوريا والرجلة. في حين أن أعلى محتوى منالمركبات الفلافونيدية تم تسجيلها في مستخلص أوراق الشيكوريا ثم مستخلصات الرجلة والسلق. 2- دلت النتائج علي أن المركبات الفينولية الرئيسية في مستخلص الرجلة هى حمض البنزويكوحمض البارا هيدروكسي بنزويك وحمض الفانيليك وحمض الفيروليك، في حين كانت المركبات الفينولية الرئيسية في مستخلص السلق هي حمض البارا هيدروكسي بنزويكوحمض الإيلاجيك وحمض الاورثوكوماريك. كانت أعلى مركبات فينولية في مستخلص الشيكورياهي حمض الاورثوكوماريك وحمض البارا هيدروكسي بنزويك وحمض الكلوروجينيك بينما كانت المركبات الفلافونيدية السائدة في المستخلصات محل الدراسة هي حمض الروزمارينيك والريسفيراترول. 3- كانت تركيزات مستخلصات الرجلة والسلق والشيكوريا التي تثبط 50% من الشقوق الحرة للIC50) DPPH)، ميكروجرام/مل مستخلص) هي 108.01، 166.6، و131.9 ميكروجرام/مل مستخلص إيثانولى، على التوالي. وأشارت قيم IC50 المنخفضة إلى نشاط عالى لمضاد الأكسدة. 4- في بداية التجربة، كان مستوى الجلوكوز في الدم الصائم في جميع المجموعات المصابةبالسكري متشابهًا. زاد مستوى الجلوكوز معنوياً في الدم الصائم في الفئران المصابةبالسكري غير المعاملة (المجموعةالموجبة) خلال العشرين يومًا الأولى من التجربة، وبعد ذلك لم تلاحظ أي زيادة. 5- تسبب علاج الفئران المصابة بداء السكري بالميتفورمين أو خليط من المستخلصات بمعدل 250 مجم من المستخلص المجفف/كجم وزن جسم/يوم الذى يحتوى على نسبة عالية من الرجلة (2 رجلة:1سلق:1شيكوريا،وزن/وزن/وزن) أوالشيكوريا (1رجلة:1سلق:2شيكوريا،وزن/وزن/وزن) لمدة 30 يومًا في انخفاض مستوياتسكر الدم بنسبة -64,6%، -47,2% ،-48,5%، على التوالي بدلاً من -39,1% الناتجة عن مزيج المستخلص الغني بـالسلق(1رجلة:2سلق:1شيكوريا،وزن/وزن/وزن). وفي الوقت نفسه، لم يتجاوزالانخفاض في مستوى الجلوكوز في الدم الصائم مع مستخلصالرجلة أو الشيكوريا منفرداً بنفس الجرعة -55% بعد نفس المدة. 6- أدى تغذية الفئران المصابة بداء السكري بعلائق مضاف إليها مساحيق الأوراق بنسبة 1% أو المعالجة بالدواء بجرعة 100 مجم/كجم وزن جسم/يوم لمدة 40 يوماً إلى انخفاض مستويات الجلوكوز بشكل معنوي لا يختلف عن مستويات المجموعة الضابطة. 7- أظهرت المجموعة الموجبةالمصابةبالسكري ارتفاعا ملحوظافى سكر الدم عند إعطاء الجلوكوز عن طريق الفم مقارنة بجميع مجموعات الدراسة (مستخلصات الأوراق أو مساحيق الأوراق). وهذا يدل على الكفاءة العالية للمستخلصات كعوامل خافضة لسكر الدم. 8- ظهر مستوى الأنسولين في سيرم الدم في المجموعة المصابة بالسكري غير المعالجة منخفضاً معنوياً بشكل ملحوظ عنه في المجموعة الضابطة. أدى تناول المستخلصات عن طريق الفم يوميًا فيالفئران المصابة بداء السكري لمدة 40 يومًا إلى زيادة معنوية في مستويات الأنسولين مقارنة بالمجموعة الموجبةالمصابةبالسكري باستثناء الفئران المصابة بداء السكري التي تم علاجها بمزيج المستخلص الغني بـالسلق. بالإضافة إلى ذلك، فإن علاج الفئران المصابة بالسكري بالمستخلصات المركبة الغنية بالرجلة أوالشيكورياأو بمستخلص الرجلة ، أدى للوصول لنفس مستويات الأنسولين إلى تلك التي تم التحصل عليها بعقار الميتفورمين. 9- كان مستوى الأنسولين في الفئران المصابة بالسكري التي تم علاجها بالدواء لمدة 40 يومًا أعلى معنويا بشكل ملحوظ عن تلك التي تم تغذيتها على العلائق الأساسية المحتوية على مساحيق الأوراق. 10- أدت معالجةالفئران المصابة بالسكري بالمستخلصات أو الدواء لمدة 40 يوماً إلى انخفاض معنوي في مستويات الفركتوزامين مقارنة بالمجموعة المصابة بالسكري غير المعالجة. في نهاية التجربة، أدت مزيج المستخلصات الغنية بالرجلة أوالشيكورياومستخلصاتها الفردية إلى مستويات من الفركتوزامين مشابهة معنوياللمجموعة الضابطة غير المصابة بالسكري. 11- أدى تناول خليط المستخلصات الغنية بـالرجلة(50% مستخلص رجلة) أوالشيكوريا50%)مستخلص شيكوريا) بمعدل 250 مجم/كجم وزن جسم/يوم لمدة 40 يومًا، إلى انخفاض مستوى الجلوكوز في الدموالفركتوزامين واختبار تحمل الجلوكوز عن طريق الفم في الفئران المصابة بالسكري إلى المستويات الطبيعية. 12- مستوى الفركتوزامين في الفئران المصابة بالسكري التي تم معالجتها بدواء أو تم تغذيتها على عليقة أساسيةتحتوي على مسحوقالشيكوريالمدة 40 يومامشابه معنوياًلمستوى المجموعة الضابطة. ومع ذلك، فإن مستوى الفركتوزامين في الفئران المصابة بالسكري التي تم تغذيتها بمسحوق الرجلة لم يكن مختلفًا بشكل ملحوظ عن مستوى مجموعة الدواء على الرغم من أن مستوى الفركتوزامين لدى الفئران المصابة بالسكري التي تغذت على عليقة أساسيةتحتوي على مسحوق السلق كان أقل بكثير من مستوى المجموعة المصابة بالسكري غير المعالجة إلا أنه كان أعلى بكثير من مستوى المجموعات الأخرى. 13- كانت مقاومة الأنسولين للفئران المصابة بالسكريغير المعالجة أعلى بشكل معنوى ملحوظ عن المجموعة الضابطة. كما أنه لم يلاحظ أي اختلاف معنوى في مستوى مقاومة الأنسولين بين المجموعات المصابة بالسكريالمعالجة بالأوراق أو المستخلصاتوالمجموعة الضابطة مما يشير إلى تحسن في حساسية الأنسولين. 14- بعد 40 يوما من التجربة، كانت هناك زيادة معنوية في وزن الجسم في المجموعة الضابطة والفئران المصابة بالسكري المعالجة بكل من الميتفورمين ومستخلص الرجلة ومستخلص الشيكوريا وخليط المستخلصات الغنية بالسلق أو الشيكوريا أو الفئران المصابة بالسكري التي تم تغذيتها على عليقة أساسيةتحتوي على مسحوق أوراق الرجلة. من ناحية أخرى، لوحظ انخفاض معنوي في وزن الجسم لدى مجموعات الفئران الأخرى المصابة بالسكري. 15- كانت الأوزان النسبية للكبد والطحال والكلى أعلى معنوياً في مجموعة الفئران المصابة بالسكريغير المعالجة بالمقارنة مع المجموعة الضابطة. وفي الوقت نفسه، كان الوزن النسبي للبنكرياس في مجموعة الفئران المصابة بالسكري منخفضة معنويا عن المجموعة الضابطة. كما أدى علاج الفئران المصابة بالسكري بالمستخلصات أو الدواء أو التغذية على عليقة أساسية محتوية على مساحيق الأوراق إلى تغير الأوزان النسبية للأعضاء معنوياًنحو المستوى الطبيعي. 16- أدى إعطاء الفئران المصابة بالسكريلمستخلصأوراق الرجلة أو الدواء إلى عكس التأثير السلبي لمرض السكري على الوزن النسبي للكبد والبنكرياس والكلى. كما أدتتغذية الفئران المصابة بالسكري على عليقة أساسيةتحتوي على مسحوق الرجلة لمدة 40 يومًا إلى انخفاض معنوي في الوزن النسبي للكبد والكلى إلى المستوى الطبيعي. كما كانالتأثير الايجابى لمستخلص الشيكوريا أو خليط المستخلصات الغنية بـالرجلة أو الشيكوريا على الوزن النسبي للكبد والطحال والكلى أكبر بشكل معنوي ملحوظ عن مستخلص السلق وخليط المستخلص الغني بـالسلق. كما خفضت تغذية الفئران المصابة بالسكري على عليقة أساسيةتحتوي على مسحوق الرجلةأو مسحوقالشيكوريا لمدة 40 يومًا بشكل معنوى من التأثير الضار لمرض السكري على الوزن النسبي للكبد والكلى. 17- أوضحت نتائج الفحص التشريحي لأنسجة الكبد والبنكرياس فى مجموعة الفئران المصابة بالسكري وجود تغيرات مرضية حادة. وأدت معاملة الفئران المصابة بالسكري بأي من: مستخلص الرجلة،مخلوطالمستخلصات الغني بمستخلص الـرجلة،مخلوط المستخلصات الغني بـمستخلص الشيكوريا، الدواء، أوالتغذية على عليقة تحتوي على مسحوق الشيكوريا إلى استعادة التركيب التشريحى الطبيعى غير المرضى لخلايا البنكرياس والكبد عدا بعض التغيرات الطفيفة في خلايا الكبد. كما تبين أن معاملة الفئران المصابة بالسكري بأي من:مستخلص السلق، مستخلص الشيكوريا،مخلوط من المستخلصات محل الدراسة بكميات متساوية، مخلوط من المستخلصات غني بـمستخلص السلق أو التغذية على عليقة تحتوى على مسحوق السلق أو مسحوق الشيكوريا قد خفف من تأثير الاصابة بالسكري على خلايا الكبد والبنكرياس.