Nutrient Composition and In Vitro Anti-carcinogenic Activity of Knotweed (Polygonum cognatum Meissn.) Plant Extracts

Abstract

Various parts of the plants are passed through simple processes and used etno-pharmacologically in folk medicine for treatment of several diseases. Considering the great genetic diversity in plant species worldwide, scientific data about biological effects and impact mechanism of majority of plant extracts are still not sufficient and the interest in pharmaceutical use of plant extracts is continuously increasing. Knotweed (Polygonum cognatum Meissn.) is a perennial herbaceous plant of Polygonaceae family. It commonly grows over the road and field sides especially in Central Anatolia. This study was conducted to determine nutrient concentrations and in vitro anticarcinogenic activity of knotweed plants collected from Sivas province were determined. Knotweed is already used in folk medicine of the province for treatment of various diseases and consumed largely in season for nutritional purposes. Cytotoxic effects of knotweed plants were assessed through mammary cancer cell line (MCF-7) and the effects on healthy cells were compared by using human epithelia cells (HUVEC) . Cell proliferation tests were conducted spectrophotometrically at 450-500 nm by using ETT kit.

Nutrient concentrations of knotweed plants were determined as follows: 3.5% N, 0.259% P, 3.9% K, 0.51% Ca, 0.44% Mg, 144.7 mg/kg Fe, 40.3 mg/kg Zn, 30.1 mg/kg Mn and 7.5 mg/kg Cu. While knotweed plants did not have any cytotoxic impacts on human healthy epithelial cells, they had strong cytotoxic impacts on MCF-7 cells. On the other hand, in-cell antioxidant effects of the plants were also observed.

Keywords

• Anticarcinogenic activity,Nutrients,Knotweed

Madımak (Polygonum cognatum Meissn.) Bitki Özütlerinin Besin Elementleri ve In Vitro Antikanserojen Aktiviteleri Yönünden Değerlendirilmesi

Öz

Bitkilerin çeşitli kısımlarının, basit işlemlerden geçirilerek etnofarmakolojik olarak halk arasında tedavi amacıyla yaygın olarak kullanıldıkları bilinmektedir. Dünya üzerindeki bitkisel çeşitlilik düşünülürse, bitkilerden elde edilen özütlerin çoğunun biyolojik etkileri ve etki mekanizmaları hakkındaki bilimsel veriler hala yetersiz olmakla birlikte, bu konuya olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Madımak (Polygonum cognatum Meissn.), Polygonaceae (Kuzukulağıgiller) ailesinden çok yıllık otsu yabani bir bitkidir ve ülkemizde özellikle Orta Anadolu’da yol ve tarla kenarlarında yetişir. Bu çalışmada, Sivas yöresinden toplanan, halk arasında tıbbi amaçlı olarak çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanıldığı bilinen ve özellikle besin maddesi olarak mevsiminde bol olarak tüketilen Madımak bitkisinin besin elementleri konsantrasyonlarının ve in vitro antikanserojen aktivitelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Araştırmada, Madımak bitkisinin sitotoksik etkileri, meme kanseri hücre hattı (MCF-7) kullanılarak değerlendirilmiş ve sağlıklı hücreler üzerindeki etkileri insan epiteliyal hücreleri (HUVEC) kullanılarak karşılaştırılmıştır. Hücre proliferasyon testleri XTT kiti kullanılarak, 450-500 nm’de spektrofotometrik olarak belirlenmiştir.

Araştırma bulguları besin elementleri konsantrasyonları bakımından değerlendirildiğinde, Madımak bitkisinin %3.5 N, %0.259 P,%3.9 K, %0.51 Ca, %0.44 Mg, 144.7 mg/kg Fe, 40.3 mg/kg Zn, 30.1 mg/kg Mn ve 7.5 mg/kg Cu konsantrasyonlarına sahip olduğu belirlenmiştir.  Ayrıca, Madımak bitkisinin insan sağlıklı epitelyal hücreleri üzerinde sitotoksik etkisi gözlenmezken, MCF-7 hücreleri üzerinde kuvvetli sitotoksik etkileri belirlenmiştir. Diğer taraftan hücre içinde antioksidan aktivitelerinin bulunduğu da tespit edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

• Antikanser aktivite,Besin elementleri

References

1. Bahçeci, Z., 1999. Moleküler Biyoloj, Öğrenci Kitabevi Yayınları, Kırşehir.
2. Baytop, T., 1999. Türkiye'de Bitkilerle Tedavi (İkinci baskı), Nobel Tip Kitap Evleri, İstanbul, 480 p.
3. Benli, M., ve Yiğit, N., 2005. Ülkemizde yaygın kullanımı olan kekik (Thymus vulgaris) bitkisinin antimikrobiyal aktivitesi, Orlab On-Line Mikrobiyoloji Dergisi, 3(8):1-8.
4. Bilgin, A.Ş., ve Kocabağlı, N., 2010. Etlik Piliç Beslemede Esansiyel Yağların Kullanımı, İstanbul Üniv. Vet.Fak.Derg., 36(1):75-82.
5. Bremner, J.M., 1965. Method of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Methods, American Society of Agronomy Inc. Madison, USA, 1149-1178.
6. Cragg, G.M., and Newman D.J., 2005. Plants as a source of anti-cancer agents, J Ethnopharmacol, 100:72-9.
7. Davis, P. H., 1967. Flora of Turkey and the East Aegean Islands, Vol 2, Edinburgh University Press, Edinburgh, 280–289 p.
8. Demir, H., 2006. Erzurum’da Yetişen Madımak, Yemlik ve Kızamık Bitkilerinin Bazı Kimyasal Bileşimi, Bahçe, 35(1-2):55-60.

9. Doyle, A., and Griffiths, J.B., 1998. Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures in Biotechnology, John Wiley&Sons, 57–61:62–6456.
10. Endo, Y., Usuki, R., and Kareda, T., 1985. Antioxidant Effects on Chlorophyll and Pheophytin on the Autoxidation of Oils in the Dark II, J.Am.Oil.Chem.Soc, 62(9):1387-90.
11. Hartwell, J.L., 1982. Plants used against cancer, Lawrence, MA: Quarterman, 438 p.
12. Ho, C. T., Ferraro, T., Chen, Q., Rosen, R. T., and Huang, M.T., 1994. Phytochemical in Teas and Rosemary and Their Cancer-Preventive Properties, ACS Symposium Series 547, American Chemical Society: Washington, DC, 2-9 p.
13. Hsieh, T., Wu, P., Park, S., and Wu, J.M., 2006. Induction of cell cycle changes and modulation of apoptogenic/anti-apoptotic and extracellular signaling regulatory protein expression by water extracts of I'm-Yunity™ (PSP), BMC Complementary and Alternative Medicine, 6: 30.
14. Jain, A., Katewa, S.S., Galav, P.K., and Nag, A., 2007. Unrecorded ethnomedical uses of biodiversity from Tadgarh-Raoli wildlife sanctuary, Rajasthan, India, Acta Botanica Yunnanica, 29 (3): 337-344.
15. Kırbağ, S.,1999. Hypericum perforatum L. ’un Değişik Ekstraktlarının Antimikrobiyal Etkileri, Journal of Qafqaz University, 2(1):102-108.
16. Kökosmanlı, M., ve Keleş, F., 2000. Erzurum' da Yetiştirilen Kızılcık Meyvesinin Marmelat ve Pulpa işlenerek Değerlendirilmesi, Gıda 25(4):289-298.
17. Mata, A. T., Proença, C., Ferreira, A.R., Serralheiro, M.L.M., Nogueira, J.M. F., and Araújo, M.E.M., 2007. Antioxidant and antiacetylcholinesterase activities of five plants used as Portuguese food spices, Food chemistry, 103(3):778-786.
18. Mosman, T., 1983. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays, Journal of Immunological Methods, 65: 55–63.
19. Murphy, J., and Riley, J.P., 1962. A Modified Single Solution for the Determination of Phosphate in Natural Waters, Analtica Chemica Acta, 27:31-36.
20. Nishina, A., Kubota, K., Kameoka, H., and Osawa, T., 1991. Antioxidizingcomponent, Musizin, in Rumex Japonicus Houtt, J. A. Oil. Chem. Soc., 68:735-739.
21. Önde, S., ve Vurdu, H., 1988. Bitki Çeşitliliği ve Unutulan Gen Kaynakları, Tabiat ve İnsan, Ankara, 22(2):27-31.
22. Öztürk, E., Özçimen, A.A., ve Yetkin, D., 2017. Arum dioscoridis Bitki Ekstraktının, Tozasertib ile Birlikte CFPAC-1 Pankreas Adenokarsinoma Hücre Hattı Üzerindeki Sitotoksik ve Apoptotik Etkileri, I Uluslararası Tıbbi ve Aromatik Bitkiler Kongresi, Sözlü Sunum, (Necmettin Erbakan Üniversitesi) Dedeman Hotel.
23. Tatlı, A., 1988. Important Range Plants of Erzurum Province, Food and Agriculture Organisation of the United Nations, Rome, 43 p.
24. Tekin, A., Kaya, E., ve Yazıcı, S., 2012. Kanserle ilgili alternatif tıp içerikli web sitelerinin içerik analizi, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 4(6):14-34.
25. Yalçın, A.S., Yılmaz, A. M., Altundağ, E. M., ve Koçtürk, S., 2017. Kurkumin, Kuersetin ve Çay Kateşinlerinin Anti-kanser Etkileri, Marmara Pharmaceutical Journal, 21:19-29.
26. Yazgan, A., ve Aker, M., 1990. Madımak. Hürsöz, 29 Nisan-8 Mayıs, Tokat.
27. Yıldırım, A., Mavi, A., ve Kara, A.A., 2003. Antioxidant and antimicrobial activities of Polygonum cognatum Meissn. extracts, Journal of the Science of Food and Agriculture, 83(1):64-69.
28. Yue, Z., and Shu, U., 1998. Recent natural products based drug development: a pharmaceutical industry perspective, Journal of Natural Product, 61:1053-1071.
29. Yücel, E., Tapırdamaz, A., Şengün, İ.Y., Yılmaz, G., ve Ak, A. 2011. Kisecik Kasabası (Karaman) ve Çevresinde Bulunan Bazı Yabani Bitkilerin Kullanım Biçimleri ve Besin Öğesi İçeriklerinin Belirlenmesi, Biological Diversity and Conservation (BioDiCon), 4(3):71-82.
30. Zhang, K.Y., Yan, F., Keen, C.A., and Waldroup, P.W., 2005. Evaluation of microencapsulated essential oils and organic acids in diets for broiler chicken, International Journal of Poultry Science, 4(9):612-619.