Biologically active compounds in the extracts from the Speranskia tuberculata (Bunge) Baill herb and their effect on the viability of cancer cells of five different lines

Abstract

To identify the most considerable bioactive compounds in the Speranskia tuberculata (Bunge) Baill extracts and study their effect on the viability of cancer cells of various origins. The extracts from the Speranskia tuberculata herb were prepared using ethyl acetate and petroleum ether in the 12.5-75 μg/mL concentration range. The presence of compounds in the extracts was investigated by the tandem high-performance liquid chromatography-mass spectroscopy (LC/MS) method. The MTT cytotoxicity test was used to evaluate the effectiveness of extracts on five commercially available cell lines: A549 (human lung adenocarcinoma), HEPG2 (human hepatocellular carcinoma of the liver), A375 (human malignant melanoma), HELA (human pancreatic carcinoma), and RAW264.7 (macrophage like cell line from mice transformed with Abelson's leukemia virus). The peaks of about 300 compounds were identified in the mass spectra. Fifty-six compounds with the largest peaks were investigated from the point of view of manifestations of anticancer, antitumor, antioxidant and anti-inflammatory activity known from the scientific literature. Only 35 of the 56 compounds have a documented effect on the listed diseases; another 15 compounds are active on other diseases, and 6 showed no pharmacological activity. Of the 35 compounds belonging to 10 chemical classes, alkaloids, lipids, and polyphenols dominate. Chemical reactions for phytochemical screening of chemical classes found in extracts are presented. In MTT tests, the viability during treatment of 4 out of 5 cell lines significantly decreases with increasing concentration of extracts. Only RAW264.7 cells were stable – their viability did not fall below 75-85 %. Ethyl acetate extracts were the most effective. They maximally reduce viability to 18 %, and the IC50 of this extract for all cell lines varied between 49-53 μg/mL. For petroleum ether, the IC50 of three lines was 65–74 μg/mL (for A375, the approximate value reached 114 μg/mL). Several hundred compounds were identified in the extracts from the Speranskia tuberculata herb using LC/MS. It was found in the scientific literature that certain compounds possess anticancer, antitumour, antioxidant, and anti-inflammatory effects. The MTT tests showed that the studied extracts significantly reduced the viability of cancer cells in four lines.

Мета роботи – ідентифікація основних біоактивних речовин в екстрактах трави Speranskia tuberculata та дослідження їхнього впливу на життєздатність ракових клітин різного походження. Матеріали і методи – екстракти трави Speranskia tuberculate, виготовлені з використанням етилацетату та петролейного ефіру в інтервалі концентрацій 12,5-75 мкг/мл. Ідентифікацію сполук в отриманих екстрактах проведено за допомогою тандемного методу високоефективної рідинної хроматографії із мас-спектрометрією. MTT-тест на цитотоксичність використано для оцінки ефективності дії екстрактів на п’ять комерційно доступних клітинних ліній: A549 (аденокарцинома легенів людини), HEPG2 (гепатоцелюлярна карцинома печінки людини), A375 (злоякісна меланома людини), Hela (карцинома підшлункової залози людини) та RAW264.7 (макрофагоподібна лінія клітин від мишей, трансформована вірусом лейкемії Абельсона). У мас-спектрах ідентифіковано піки 300 речовин, серед яких 56 сполук з найбільшими піками було досліджено з точки зору відомих із літератури проявів протиракової, протипухлинної, антиоксидантної та протизапальної активностей. Лише 35 з 56 сполук мають задокументований вплив на перераховані захворювання, ще 15 речовин активні щодо інших хвороб, і ще 6 не мають доведеної біологічної активності. Виявлені 35 речовин з доведеною терапевтичною активністю належать до 10 різних хімічних класів, серед яких домінують алкалоїди, ліпіди та поліфеноли. Наведено хімічні реакції для фітохімічного скринінгу сполук із тих хімічних класів, які були виявлені в екстрактах. В МТТ-тестах при обробці 4 із 5 клітинних ліній суттєво знижувалась життєздатність при підвищенні концентрації екстрактів. Лише клітини лінії RAW264.7 виявилися стійкими, оскільки їхня життєздатність не падала нижче за 75-85 %. Етилацетатні екстракти виявилися найбільш ефективними, оскільки вони максимально знижували життєздатність (до 18 %), а ІС50 цього екстракту для усіх клітинних ліній варіював у межах 49-53 мкг/мл. Для петролейного ефіру ІС50 трьох ліній становив 65-74 мкг/мл (для А375 апроксимована величина сягнула 114 мкг/мл). За допомогою методу ВЕРХ-МС в екстрактах трави Speranskia tuberculate було ідентифіковано кілька сотень сполук. Серед 56 найбільш інтенсивних піків виявлено 35 сполук, які, за даними наукової літератури, мають протиракову, протипухлинну, антиоксидантну та протизапальну дії. МТТ-тести показали, що вивчені екстракти суттєво зменшують життєздатність ракових клітин чотирьох із п’яти вивчених ліній.