Chemical Composition, Antioxidant, and Anticancer Effect of Ruta chalepensis’s Extracts against Human Leukemic Cells

Composition chimique, activité antioxydante et anticancéreuse des extraits de Ruta chalepensis sur des lignées de cellules leucémiques humaines

¹ Laboratoire de biotechnologies végétales et d’ethnobotanique, faculté des sciences de la nature et de la vie, université de Bejaia, 06000 Bejaia, Algérie
² Inserm U1085, University of Rennes-I, 2, avenue du Professeur Léon-Bernard, F-35043 Rennes, France
³ Inserm ERL440-OSS (Oncogenesis Stress and Signaling), centre Eugène-Marquis, University of Rennes-I, rue bataille Flandre-Dunkerque, F-35042 Rennes, France
⁴ University of Athens, Department of Pharmacy, Division of Pharmacognosy and Chemistry of Natural Products, Panepistimioupolis Zografou 15771, Athens, Greece

^* e-mail : terkmane.chahinez@gmail.com

Abstract

Ruta chalepensis is a native herb of the Mediterranean region used in the traditional medicine of many countries. Phytochemical screening has shown the presence of bioactive molecules that are responsible for its pharmacological properties. The present study aimed at investigating the in vitro antioxidant and cytotoxic effect of volatile, ethanol and aqueous extracts of R. chalepensis collected from Bejaia, a region in Algeria. The phenolic compounds composition of the extracts was analyzed by HPLC-UV (High Performance Liquid Chromatography with UV detector) and the essential oil composition was analyzed by GC–MS (Hewlett Packard 5973-6890 GC-MS system) analysis. The antioxidant activity was assessed by the scavenging activity of DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) and the cytotoxic effect of MTT assay against cancerous cells (T-leukemic cells and B lymphoblasts) and normal blood cells (PBLs: stimuled peripheral blood cells by PHA/IL2). Ethanol extract of R. chalepensis presented the highest amount of total phenolics (72 08 ± 1.94 mg GAE/g DW (Milligrammes of Galic Acid per Grammes of Dry Weight), flavonoids (31.90 ± 2.12 mg QE/g DW (Milligrammes of Quercetin Equivalent per Grammes of DryWeight), and flavonols (13.22 ± 0.86 mg QE/g DW) compared to the aqueous extract, which presented a total phenolics of 39.71 ± 0.22 mg GAE/g DW, flavonoids of 1.96 ± 0.12 mg QE/g DW, and flavonols of 3.00 ± 0.2586 mg QE/g DW. Ethanol extract also showed a potent antioxidant activity (IC50= 51.18 ± 1, 14 μg/ml) and a high reducing power (IC50 = 660 ± 8, 3 μg/ml). Moreover, we establish herein that ethanol extract exerts a strong cytotoxicity against T-leukemic cells (CEM, H9, Jurkat, and CEM-IRCs) and B lymphoblast cells (SKW 6.4) without affecting normal blood cells (PBL and PBLs).This study showed that Ruta chalepensis can be used as promising source of natural antioxidant and anticancer agents. The encouraging results obtained on anticancer activity suggest further investigations can be undertaken to isolate the bioactive phenolic compounds and to understand their mechanism of cytotoxicity.

Résumé

Ruta chalepensis est une plante aromatique médicinale largement répandue en méditerranée et encore utilisée dans la médecine traditionnelle de nombreux pays. Des screening phytochimiques ont mis en évidence la présence de biomolécules responsables de ses propriétés thérapeutiques. La présente étude a porté sur l’évaluation in vitro de l’activité antiradicalaire et anticancéreuse des extraits volatil, éthanolique et aqueux de Ruta chalepensis provenant de Bejaia, région d’Algérie. L’analyse de la composition chimique des extraits a été également rapportée dans cette étude, et deux méthodes ont été utilisées à cette fin, la chromatographie en phase liquide HPLC pour l’identification des composés phénoliques et la chromatographie en phase gazeuse GC/MS pour l’huile essentielle. L’activité antiradicalaire des extraits de Ruta chalepensis a été réalisée par les tests du DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) et de chélation du fer et du pouvoir réducteur et l’effet anticancéreux par la mesure de viabilité cellulaire en utilisant le sel de tétrazolium MTT testé sur sept lignées de cellules leucémiques (lymphoblastes de type B et lymphocytes T) et notamment sur des cellules sanguines saines (PBLs). Les résultats obtenus ont montré que l’extrait éthanolique présentait un taux élevé de polyphénols totaux (72,08 ± 1,94 mg GAE/g DW), de flavonoïdes (31,90 ± 2,12 mg QE/g DW) et de flavonoles (13,22 ± 0,86 mg QE/g DW), comparé à l’extrait aqueux avec un total polyphénol (39,71 ± 0,22 mg GAE/g DW), flavonoïdes (1,96 ± 0,12 mg QE/g DW) et flavonoles (3,00 ± 0,2586 mg QE/g DW). L’extrait éthanolique exerçait également une forte activité antiradicalaire contre le radical libre DPPH (IC50 = 51,18 ± 1,14 μg/ml) et une bonne activité chélatrice (IC50 = 660 ± 8,3 μg/ml). En outre, les résultats obtenus sur l’activité anticancéreuse indiquent que le traitement des sept lignées de cellules cancéreuses (CEM, H9, Jurkat, Skw 6.4 et CEM-IRCs) et des cellules sanguines saines (PBLs) par différentes concentrations des extraits éthanolique, aqueux et huiles essentielles induit sélectivement la mort des cellules cancéreuses de manière dosedépendante. L’huile essentielle et l’extrait éthanolique ont montré une forte cytotoxicité sur les cellules cancéreuses testées sans affecter les cellules saines. Ces résultats encourageants montrent que Ruta chalpensis est considérée comme source considérable d’agents anticancéreux et antioxydants.