STACHYS OFFICINALIS (L.) TREVISAN SUBSP. BALCANICA (P.W. BALL) R. BHATTACHARJEE UÇUCU YAĞININ KİMYASAL BİLEŞİMİ VE ANTİKANSER AKTİVİTESİNİN ARAŞTIRILMASI

Öz

Amaç: Bu çalışma, Stachys officinalis (L.) Trevisan subsp. balcanica (P.W. Ball) R. Bhattacharjee bitkisinin uçucu yağının fitokimyasal bileşimini belirlemek ve kolon kanserine karşı potansiyel antiproliferatif ve sitotoksik etkilerini değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Gereç ve Yöntem: Bitki örnekleri Türkiye’nin Bolu ilinden toplanmış, teşhis edilmiş ve herbaryum tekniklerine uygun şekilde saklanmıştır. Uçucu yağ, Clevenger düzeneği kullanılarak hidrodistilasyon yöntemiyle elde edilmiştir. Bileşikler önce ince tabaka kromatografisi ile ön analize tabi tutulmuş, ardından gaz kromatografisi ve gaz kromatografisi-kütle spektrometresi ile tanımlanmıştır. Antiproliferatif ve sitotoksik aktiviteler, Caco-2 kolon kanseri hücreleri ve Vero normal hücreleri üzerinde MTT testi ile değerlendirilmiştir. Sonuç ve Tartışma: Uçucu yağda toplam %82.7’yi oluşturan 32 bileşen belirlenmiştir. Başlıca bileşenler α-selinen (%12.1), β-selinen (%11.4) ve β-karyofillen (%7.2) olarak tespit edilmiştir. Caco-2 hücrelerinde 5 μg/ml SOBEO uygulaması, 48 saat sonunda %41.56 oranında büyüme inhibisyonu sağlamıştır. Vero hücrelerinde anlamlı düzeyde toksisite gözlenmemiştir. Bazı bileşenlerin diğer Stachys türlerinde tipik olarak bulunmaması, tür içi kemovaryetal çeşitliliğe işaret etmiştir. S. officinalis subsp. balcanica uçucu yağının seçici antikanser aktivite gösterdiği ve kimyasal bileşim açısından özgün özellikler taşıdığı belirlenmiştir. Bulgular, bu alttürün hem fitokimyasal yapısına hem de biyolojik aktivitesine yönelik ilk kapsamlı verileri sunmaktadır. Konu ile ilgili daha ileri çalışmalar, aktif bileşenlerin izolasyonu ve mekanizma temelli aktivite çalışmaları ile desteklenmelidir.

Anahtar Kelimeler

• Antikanser aktivite
• gaz kromatografisi
• Stachys officinalis subsp. balcanica
• uçucu yağlar

INVESTIGATION OF CHEMICAL COMPOSITION AND ANTICANCER ACTIVITY OF STACHYS OFFICINALIS (L.) TREVISAN SUBSP. BALCANICA (P.W. BALL) R. BHATTACHARJEE ESSENTIAL OIL

Öz

Objective: This study focuses on Stachys officinalis (L.) Trevisan subsp. balcanica (P.W. Ball) R. Bhattacharjee aiming to elucidate its essential oil's chemical composition and evaluate its potential in cancer treatment. Material and Method: In this study, plant specimens were collected from Bolu province, Turkey. The collected plant material was authenticated and prepared according to herbarium techniques. The essential oil was obtained by hydrodistillation using a Clevenger apparatus. Thin layer chromatography was employed for preliminary analysis of the essential oil's compound groups. For further chemical component separation and identification, gas chromatography and gas chromatography-mass spectrometry were used. Antiproliferative and cytotoxic activities were assessed via the MTT assay on Caco-2 colon cancer cells and Vero normal cells. Result and Discussion: Phytochemical analysis of S. officinalis subsp. balcanica essential oil (SOBEO) identified 32 compounds, representing 82.7% of the oil, with α-selinene (12.1%), β-selinene (11.4%), and β-caryophyllene (7.2%) as the major constituents. Several components uncommon in other Stachys species suggest chemovarietal diversity. SOBEO (5 μg/ml) inhibited Caco-2 colon cancer cell growth by 41.56% at 48 h, while showing no significant cytotoxicity toward Vero cells. This study provides the first comprehensive characterization of the chemical profile and anticancer potential of this subspecies, addressing a key gap in current knowledge.

Anahtar Kelimeler

• Anticancer activity
• essential oils
• gas chromatography
• Stachys officinalis subsp. balcanica

Kaynakça

1. 1. Gossell-Williams, M., Simon, R.E., West, M.E. (2006). The past and present use of plants for medicines. West Indian Medical Journal, 55(4), 217-218. [CrossRef]
2. 2. Michalak, M. (2018). Aromatherapy and methods of applying essential oils. Archives of Physiotherapy and Global Researches, 22(2), 25-31.
3. 3. Babar, A., Al-Wabel, N.A., Shams, S., Ahamad, A., Alam Khan, S.H., Anwar, F. (2015). Essential oils used in aromatherapy: A systematicreview. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 5(8), 601-611. [CrossRef]
4. 4. Ostad, S.N., Vazirian, M., Manayi, A., Hadjiakhoondi, A., Khanavi, M. (2014). Comparison of cytotoxic activity of some Iranian Stachys spp. extracts on different cancer cell lines. Research Journal of Pharmacognosy, 1(2), 23-28.
5. 5. Ferlay, J., Ervik, M., Lam, F., Laversanne, M., Colombet, M., Mery, L., Piñeros, M., Znaor, A., Soerjomataram, I., Bray, F. (2024). Global Cancer Observatory: Cancer Today (version 1). Lyon, France: International Agency for Research on Cancer. Available from: https://gco.iarc.who.int/today. Accessed date: 13.03.2024.
6. 6. Abou Baker, D.H., Al-Moghazy, M., ElSayed, A.A.A. (2020). The in vitro cytotoxicity, antioxidant and antibacterial potential of Satureja hortensis L. essential oil cultivated in Egypt. Bioorganic Chemistry, 95, 103559. [CrossRef]
7. 7. Khazraei, H., Shamsdin, S.A., Zamani, M. (2022). In vitro cytotoxicity and apoptotic assay of Eucalyptus globulus essential oil in colon and liver cancer cell lines. Journal of Gastrointestinal Cancer, 53(2), 363-369. [CrossRef]
8. 8. Silva, W.M.F., Bona, N.P., Pedra, N.S., Cunha, K.D., Fiorentini, A.M., Stefanello, F.M., Dias, A.R.G. (2022). Risk assessment of in vitro cytotoxicity, antioxidant and antimicrobial activities of Mentha piperita L. essential oil. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 85(6), 230-242. [CrossRef]

9. 9. Tanker, N., Koyuncu, M., Coşkun, M. (1993). Farmasötik Botanik, Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayınları, Ankara No. 70. p.: 380-381.
10. 10. Tomou, E.M., Barda, C., Skaltsa, H. (2020). Genus Stachys: A review of traditional uses, phytochemistry and bioactivity. Medicines, 7(10), 63. [CrossRef]
11. 11. Goren, A.C. (2014). Use of Stachys species (Mountain Tea) as herbal tea and food. Records of Natural Products, 8(2), 71.
12. 12. Erkan, D.T., Dülger, B. (2016). Stachys thirkei bitkisinin antimikrobiyal aktivitesi üzerine araştırmalar. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4(3).
13. 13. Tundis, R., Peruzzi, L., Menichini, F. (2014). Phytochemical and biological studies of Stachys species in relation to chemotaxonomy: A review. Phytochemistry, 102, 7-39. [CrossRef]
14. 14. Goren, A.C., Piozzi, F., Akcicek, E., Kılıç, T., Çarıkçı, S., Mozioğlu, E., Setzer, W.N. (2011). Essential oil composition of twenty-two Stachys species (mountain tea) and their biological activities. Phytochemistry Letters, 4(4), 448-453. [CrossRef]
15. 15. Bilušić Vundać, V. (2019). Taxonomical and phytochemical characterisation of 10 Stachys taxa recorded in the Balkan Peninsula flora: A review. Plants, 8(2), 32. [CrossRef]
16. 16. Háznagy-Radnai, E., Czigle, S., Janicsák, G., Máthé, I. (2006). Iridoids of Stachys, species growing in Hungary. Journal of Planar Chromatography-Modern TLC, 19, 187-190. [CrossRef]
17. 17. Khanavi, M., Manayi, A., Lotfi, M., Abbasi, R., Majdzadeh, M., Ostad, S.N. (2012). Investigation of cytotoxic activity in four Stachys species from Iran. Iranian Journal of Pharmaceutical Research, 11(2), 589.