Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 149-167.

The Polygonaceae is a family of flowering plants known informally as the knotweed, smartweed and buckwheat family. It comprises about 46 genera and 1100 species with cosmopolitan distribution especially in north temperate regions. The genus Persicaria comprises about 150 species that is located in temperate and subtropical regions. Among these species Persicaria decipiens (R.Br.) K.L. and Persicaria senegalensis (Meisn.) Sojak that are growing widely in Egypt. Several classes of secondary metabolites such as phenolic glycosides and derivatives, flavonoids (aglycone and glycosides), terpenoids, and numerous fatty acids were identified in this genus. This wide spectrum of active constituents contributes massively in the variation that reported in their biological activities. Persicaria genus is reported to have astringent, antipyretic, styptic, laxative and antibacterial activities. Phytochemical screening, DNA fingerprinting and total phenolics and flavonoids were assessed. The phytochemical screening revealed the presence of flavonoids, tannins, saponins and sterols that reflect the wide spectrum present in this genus. Additionally, antioxidant activity of P. deciepiens and P. senegalensis aerial parts and roots were assessed using DPPH, FRAP and ABTS assays. In DPPH and FRAP assays, the results showed that P. decipiens root possess the strongest antioxidant activity compared to others, while; in ABTS assay the results showed that P. senegalensis aerial parts has the strongest activity. Also, the metabolic profiles of two Persicaria species were characterized using ultra-high performance liquid chromatography coupled to high-resolution Tandem Mass Spectrometry. Multi-variate data analysis was performed including principal component analysis, hierarchical cluster analysis, and Partial Least Squares Discriminant Analysis. 117 compounds were identified in P. decipiens and P. senegalensis aerial parts and roots. These compounds belonged to several chemical classes as phenolic acids, flavonoids, chalcones, stilbenes, sesquiterpenoids, Fatty acids & their derivatives, organic and amino acids. Also, a heatmap was performed to two Persicaria species aerial parts and roots and it showed 4 main clusters, and each cluster revealed the metabolites of the highest abundance. Furthermore, Pearson’s correlation coefficients were used and revealed the relationship between the metabolites abundance and anti-inflammatory potential. The results showed that, the metabolites that were positively and significantly correlated with anti-inflammatory activity were tied to certain chemical classes as flavonoids, phenolic acids, amino acids and fatty acids derivatives. Results demonstrated 6 top metabolites that were characterized to occur with higher abundance in P. senegalensis aerial parts and positively correlated with anti-inflammatory activity. In the term of biological investigations, the anti-osteoarthritic effects of P. decipiens and P. senegalensis were examined using both in-vitro and in-vivo models. In in-vitro assays, MTT and q-RT-PCR that focused on inflammatory mediators were performed. The findings highlighted a high safety margin for both Persicaria species, with decreasing the expression level of COX-2, iNOS, TNF-α and IL-6 especially of the P. senegalensis aerial parts extract. For the in-vivo model, 35 albino rats received intra-articular injections with monosodium iodoacetate in the knee joints. Tissue levels of COMP, HA, IL-1β, MMP-3 and TNF-ɑ were measured using ELISA, while COL1A1, COX-2 and MPO mRNA expression levels were analyzed through RT‐qPCR. Also, the histopathological changes in the joints were assessed. The results showed significant reductions in the mean tissue levels of COMP, HA, IL-1β, TNF-α and MMP-3. Notably, P. senegalensis aerial parts extract led to down-regulation of the mRNA expression level of COX-2 and MPO, alongside an up-regulation in COL1A1. Additionally, a docking study was performed and the results demonstrated that 3-hydroxycinnamic acid, phloretin-2'-O-glucoside and quercetin-3-O-arabinofuranoside had lower energy with -6.8, -7.7 and -8.6 Kcal/mol, respectively, and demonstrated greater stability in ligand confirmation during binding to protein when compared to the other compounds.

العائلة البطباطية هي عائلة من النباتات المزهرة التي تُعرف بشكل غير رسمي باسم عائلة عشبة العقدة، وعشبة الشمندر، وعائلة الحنطة السوداء. و تضم هذه العائلة حوالي 46 جنسًا و1100 نوعًا مع انتشار عالمي خاصة في المناطق المعتدلة الشمالية. وتضم جنس البرسكاريا حوالي 150 نوعا منتشرين في المناطق المعتدلة و شبه الاستوائية و من بين هذه الانواع برسيكاريا سنجلنسز و برسيكاريا دسيبينس التي وجد انها تنمو بشكل موسع في مصر. وقد تم تحديد عدة فئات من المركبات الثانوية التي تم التعرف عليها في هذا الجنس مثل الجلايكوسيدات الفينولية و مشتقاتها، الفلافونيدات و التي تضم الاجليكون و الجليكوسيدات، والتربينويدات، و العديد من الاحماض الدهنية. وقد عكس هذا الطيف الواسع في انواع المركبات الثانوية على التنوع الموجود في الانشطة البيولوجية. وذلك نظرا لأن هذا الجنس معروف بامتلاكه العديد من الخصائص كالخصائص القابضة و الخصائص الخافضة للحرارة و الخصائص القابضة و الخصائص المُلينة و الخصائص المضادة للبكتيريا. و قد تم عمل فحص للفئات الكيميائية الموجودة داخل النباتات المطلوبة بالأضافة الى بصمة الحمض النووي وتركيزالمركبات الفينولية والفلافونويدات. و قد كشف الفحص الكيميائي النباتي عن وجود الفلافونويدات والعفص والسابونين والستيرولات التي تعكس الطيف الواسع الموجود في هذا الجنس. بالإضافة إلى ذلك، قد تم إجراء اختبارات مضادات الاكسدة للأجزاء الهوائية والجذورلكل من برسيكاريا سنجلنسز و برسيكاريا دسيبينس باستخدام اختبارات DPPH و FRAP و ABTS. وقد أظهرت النتائج في اختبارات DPPH وFRAP أن جذور برسيكاريا دسيبينس تمتلك أقوى نشاط مضاد للأكسدة عند مقارنتها بالآخرين، بينما أظهرت النتائج في اختبار ABTS أن الأجزاء الهوائية لـبرسيكاريا سنجلنسز لها أقوى نشاط.
كما تم في هذه الدراسة عمل تحليل كيميائي للمستخلص الأيثانولي للأجزاء الهوائية والجذورلكل من برسيكاريا سنجلنسز و برسيكاريا دسيبينس بواسطة كروماتوغرافيا السائل فائقة الاداء المقترن بمطياف الكتلة الترادفية عالية الدقة ثم أجراء تحليل بيانات متعددة المتغيرات و التي تشتمل على تحليل المكونات الأساسية و تحليل المجموعات الهرمية و تحليل التمييزالجزئي لأقل المربعات. و قد تم التعرف على 117 مركب في الأجزاء الهوائية والجذورلكل من برسيكاريا سنجلنسز و برسيكاريا دسيبينس. وتنتمي هذه المركبات إلى عدة فئات كيميائية مثل الأحماض الفينولية والفلافونويدات والشالكونات والستيلبينات والسيسكويتربينويدات والأحماض الدهنية ومشتقاتها والأحماض العضوية والأمينية.
كما تم عمل خريطة حرارية للأجزاء الهوائية و الجذور لكل من برسيكاريا سنجلنسز و برسيكاريا دسيبينس و قد اظهرت النتائج وجود 4 مجموعات رئيسية و قد أظهرت كل مجموعة المركبات الأعلى تركيز. علاوة على ذلك، تم استخدام معاملات ارتباط بيرسون لكشف الرابط بين وفرة المركبات وعلاقتها بنشاط مضادات الألتهاب. وقد أظهرت النتائج أن المركبات التي ارتبطت بشكل ايجابي و فعال بالنشاط المضاد للألتهاب مرتبطة بفئات كيميائية معينة مثل الفلافونويدات والأحماض الفينولية والأحماض الأمينية ومشتقات الأحماض الدهنية. و بناء على ما تم اثباته أن الجذور الهوائية لبرسيكاريا سنجلنسز تحتل أعلى مرتبة كمضادات للألتهاب فقد تم تحديد المركبات الأعلى تركيزا في هذا النبات ولها أيضا رابط ايجابي و فعال كمضاد للألتهاب و عددهم 6 مركبات.
و فيما يتعلق بالنشاط البيولوجي، لقد تمت مناقشة نشاط التهاب المفاصل للأجزاء الهوائية والجذورلكل من برسيكاريا سنجلنسز و برسيكاريا دسيبينس في نماذج داخل المختبر و أخرى داخل الجسم الحي. و بالنسبة للاختبارات المعملية فقد أجري نوعان هما اختبار قياس لوني لتقييم نشاط الخلية الاستقلابي و تفاعل البوليمراز المتسلسل للنسخ العكسي. و قد اوضحت النتائج بالنسبة لاختبار قياس لوني لتقييم نشاط الخلية الاستقلابي ان كلا من نوعي البرسيكاريا قد حققوا هامش أمان مرتفع مما يؤكد على قوة حيوية الخلية. كما أوضحت النتائج الخاصة بتفاعل البوليمراز المتسلسل للنسخ العكسي أن الأجزاء الهوائية للبرسيكاريا سنجلنسزقد سجلت أعلى نتيجة بالنسبة لوسطاء الالتهاب.
أما بالنسبة للنموذج داخل الجسم الحي فقد تم حقن 35 فأرا مهقا داخل المفصل بيودو أسيتات أحادي الصوديوم في مفاصل الركبة ثم تم قياس مستويات الأنسجة من COMP و HA و IL-1β و MMP-3 و TNF-ɑ باستخدام فحص المقايسة المناعية الأنزيمية و تم قياس ايضا مستويات التعبير عن الرنا المرسال ل COL1A1 و COX-2 و MPO من خلال اختبارتفاعل البوليمرازالمتسلسل للنسخ العكسي، كما تم تقييم التغيرات النسيجية المرضية في المفاصل. وقد أظهرت النتائج انخفاضًا كبيرًا في متوسط مستويات الأنسجة لـ COMP و HA و IL-1β و MMP-3 و TNF-ɑ. والجدير بالذكر أن مستخلص الأجزاء الهوائية من برسيكاريا سنجلنسز أدى إلى انخفاض مستوى التعبير عن الرنا المرسال لـ COX-2 وMPO، إلى جانب زيادة التعبير عن الرنا المرسال لـ COL1A1. وبالإضافة إلى ذلك، قد أجريت دراسة الإرساء وأظهرت النتائج أن حمض 3-هيدروكسي سيناميك وفلوريتين-2'-O-جلوكوزيد وكيرسيتين-3-O-أرابينوفورانوسيد كان لديهم طاقة أقل مع -6.8 و-7.7 و-8.6 كيلو كالوري/مول على التوالي، وقد أظهروا استقرارًا أكبر في تأكيد الربيطة أثناء الارتباط بالبروتين مقارنة بالمركبات الأخرى.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.