Essential Oil and Crude Extracts of Pulicaria arabica (L.) Cass. Aerial Parts: Chemical Composition, Antioxidant Effect, α-Glucosidase, Acetylcholinesterase, and Butyrylcholinesterase Inhibitory Activities

Huile essentielle et extraits bruts des parties aériennes de Pulicaria arabica (L.) Cass : composition chimique, effet antioxydant, activités inhibitrices de l’α-glucosidase, de l’acétylcholinestérase et de la butyrylcholinestérase

¹ Department of Natural and Life Sciences, Faculty of Exact and Natural and Life Sciences, Larbi-Tebessi University, Tebessa 12000, Algeria
² Department of Natural and Life Sciences, Faculty of Exact and Natural and Life Sciences, Larbi-Ben-M’hidi University, Oum-El-Bouaghi 04000, Algeria
³ Mohamed-Boudiaf University, 2800 M’sila, Algeria
⁴ Laboratory of Agro-Biotechnology and nutrition in arid and semi-arid zones. Ibn Khaldoun University, Tiaret, 14000, Algeria
⁵ University of Dr-Moulay-Tahar, Department of Biology, Faculty of Sciences, Laboratory of Biotoxicology, Pharmacognosy and Biological Valorization of Plants (LBPVBP), 20000 Saida, Algeria
⁶ Ahmed-Zabana University of Relizane, 48000 Relizane Algeria
⁷ Department of Chemistry, Faculty of Science and Literature, University Tokat Gaziosmanpasa, Tokat 60250, Turkey

^* e-mail : nad.biochimie@yahoo.com

Abstract

Plants have been an important source of bioactive compounds since ancient times and have recently attracted much attention from researchers and consumers due to the toxic effects of synthetic drugs. Our work aimed to study the chemical composition and some biological activities of the essential oil (EO) and the crude extracts of an endemic plant from Algeria: Pulicaria arabica (L.) Cass. Gas chromatographymass spectrometry (GC/MS) analysis of the EO is conducted for the identification of eight compounds representing 99.6% of the total content. The main compounds were α-Cadinol (35.0%), δ-Cadinene (22.5%), τ-Muurolol (12.6%), and τ-Cadinol (11.7%). The highest contents of total phenolics and flavonoids of the crude extracts were recorded with the methanol extract (185.91 ± 3.11 μg GAE/mg and 62.86 ± 1.98 μg QE/mg of extract, respectively). The antioxidant activity of the EO and the crude extracts was evaluated using six different methods: DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) scavenging activity, ABTS (2,2’-azinobis(3-ethylbenzothiazoline)-6-sulfonic)) scavenging activity, the ferric reducing ability of plasma (FRAP), iron chelation, β-carotene bleaching inhibition, and cupric reducing antioxidant capacity (CUPRAC). Acetone and methanol extracts exhibited the highest antioxidant capacity, which can be attributed to their high phenol content. On the contrary, the EO and the hydro-methanolic extract exhibited the highest α-glucosidase inhibitory activity (IC₅₀: 39.74 ± 1.91 and 42.45 ± 4.67 μg/mL, respectively). All the tested extracts were found to be inactive against acetylcholinesterase (AChE) while they showed an interesting inhibitory effect against butyrylcholinesterase (BChE). These findings showed that Pulicaria arabica EO and extracts have important biological activities and might be used in the treatment of diabetes and Alzheimer's disease with antioxidant properties.

Résumé

Les plantes ont été une source importante de composés bioactifs depuis les temps anciens et ont récemment attiré l'attention des chercheurs et des consommateurs en raison des effets toxiques des médicaments synthétiques. Notre travail visait à étudier la composition chimique et certaines activités biologiques de l'huile essentielle (HE) et des extraits bruts d'une plante endémique de l'Algérie : Pulicaria arabica (L.) Cass. L'analyse GC/MS de l'HE a conduit à l'identification de huit composés représentant 99,6 % du contenu total. Les principaux composés étaient l'α-Cadinol (35,0 %), le δ-Cadinène (22,5 %), le τ-Muurolol (12,6 %) et le τ-Cadinol (11,7 %). Les teneurs les plus élevées en phénoliques totaux et en flavonoïdes des extraits bruts ont été enregistrées avec l'extrait de méthanol (185,91 ± 3,11 μg GAE/mg et 62,86 ± 1,98 μg QE/mg d'extrait, respectivement). L'activité antioxydante de l'HE et des extraits bruts a été évaluée en utilisant six méthodes différentes (activité de piégeage du DPPH, activité de piégeage de l'ABTS, FRAP, chélation du fer, inhibition du blanchiment du β-carotène et CUPRAC). Les extraits d'acétone et de méthanol ont présenté la plus grande capacité antioxydante, ce qui peut être attribué à leur teneur élevée en phénols. Par ailleurs, l'HE et l'extrait hydrométhanolique ont présenté la plus forte activité inhibitrice de l'α-glucosidase (IC 50 : 39,74 ± 1,91 μg/ ml et 42,45 ± 4,67 μg/ml, respectivement). Tous les extraits testés se sont révélés inactifs contre l'AChE alors qu'ils ont montré un effet inhibiteur intéressant contre la BChE. Ces résultats montrent que l'HE et les extraits de Pulicaria arabica ont des activités biologiques importantes et pourraient être utilisés dans le traitement du diabète et de la maladie d'Alzheimer grâce à leurs propriétés antioxydantes.