Investigation of the Anti-Leishmanial Effects of Prangos ferulacea and Ferula orientalis Extracts Collected from Sirnak Province Against Leishmania tropica Isolated in Turkey

Abstract

Leishmaniasis is a vector-borne disease that is caused by the protozoa of Leishmania genus. Leishmaniasis is endemic in tropical, subtropical, and large areas of the Mediterranean basin, and covers a total of 98 countries worldwide. It is estimated, according to the World Health Organization (WHO) data, that approximately 350 million people are at risk in these areas, and approximately 12 million people are infected. Increased drug resistance has been documented lately, in the treatment of leishmaniasis which causes almost 1.2 million new cases annually. Thus, interest in plant-derived active substances has increased in recent years, and new anti-leishmanial agents are investigated with in vitro studies. The aim of the present study was to investigate the anti-leishmanial effects of Prangos ferulacea and Ferula orientalis plant extracts collected from the rural areas of Sirnak province against Leishmania tropica. The water, chloroform, and ethanol extracts of the roots, stems, and fruits of P.ferulaceae and F.orientalis plants were obtained, and the cytotoxic activity tests of the extracts were performed. L.tropica isolate obtained from the Parasite Bank in Manisa Celal Bayar University in Turkey (MHOM/TR/2012/CBCL-LT) was grown on NNN and RPMI 1640 broth medium. The cytotoxicity of each extract on the L.tropica isolate was evaluated with the XTT test. Amphotericin B (AmpB) was used as the positive control, and the IC50 values were determined. The lowest IC50 values of the plant extracts were found to be as follows: P.ferulaceae root chloroform extract 36 mu g/ml and fruit chloroform extract 20 mu g/ml, F.orientalis root ethanol extract 2.5 mu g/ml, and fruit ethanol extract 48 mu g/ml, stem chloroform extract 24 mu g/ml, and fruit chloroform extract 3.1 mu g/ml. It was also determined in our study that only P.ferulaceae root ethanol extract showed cytotoxic activity on the WI-38 fetal lung fibroblast cell line at 65.19 mu g/ml at 72 hours. This is the first study that assessed the anti-leishmanial activities of P.ferulaceae and F.orientalis plants that grow in high altitude areas of our country. It was determined that P.ferulaceae root ethanol extract and fruit chloroform extract had the lowest IC50 values among the 18 plant extracts that we examined for their anti-leishmanial activities. The outcomes of this study will be useful in further studies for the determination of active compounds in P.ferulaceae and F.orientalis plant extracts.

Leishmaniasis, Leishmania cinsi protozoonların neden olduğu vektör kaynaklı bir hastalıktır. Leishmaniasis dünya genelinde tropik, subtropik alanlarda bulunan 98 ülkede/bölgede görülen bir hastalıklar grubudur. Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) verilerine göre bu bölgelerde yaklaşık 350 milyon insanın risk altında olduğu ve yaklaşık 12 milyon insanın da enfekte olduğu tahmin edilmektedir. Leishmaniasisin üç ana klinik formuna bağlı yılda yaklaşık 1.2 milyon yeni olgunun görülmekte ve tedavisinde son yıllarda endemik bölgelere göre giderek artan ilaç direncine rastlanmaktadır. Bu nedenle bitki kaynaklı etken maddelere ilgi son yıllarda artmakta ve in vitro çalışmalarda yeni anti-leishmanial ilaçlar araştırılmaktadır. Bu çalışmada, yeni bir tedavi ilacı olarak Şırnak kırsalından toplanan Prangos ferulacea ve Ferula orientalis bitkilerinden elde edilen ekstrelerin Leishmania tropica’ya karşı anti-leishmanial etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. P.ferulaceae ve F.orientalis bitkilerinin kök, gövde ve meyve kısımlarının su, kloroform ve etanol ekstreleri elde edilerek sitotoksik aktivite testleri yapılmıştır. Manisa Celal Bayar Üniversitesi Parazit Bankasından temin edilen L.tropica promastigotları (MHOM/TR/2012/CBCL-LT) RPMI 1640 besiyerinde çoğaltılmıştır. Her bir ekstrenin farklı oranlarda hazırlanan konsantrasyonları kullanılarak L.tropica promastigotları ile in vitro testleri yapılmış ve etkinliği XTT testi ile değerlendirilerek IC50 değerleri belirlenmiştir. Pozitif kontrol olarak amfoterisin B (AmpB), sitotoksisite testi için de WI-38 fetal akciğer fibroblast hücre hattı kullanılmıştır. Bitki ekstrelerinin en düşük IC50 değerleri; P.ferulaceae bitkisinin kök kloroform ekstresi 36 µg/ml, meyve kloroform ekstresi 20 µg/ml; F.orientalis bitkisinin kök etanol ekstresi 2.5 µg/ml, meyve etanol ekstresi 48 µg/ml, gövde kloroform ekstresi 24 µg/ ml ve meyve kloroform ekstresi 3.1 µg/ml olarak bulunmuştur. Ayrıca çalışmamızda sadece P.ferulaceae kök etanol ekstresinin WI-38 fetal akciğer fibroblast hücre hattı üzerine 72. saate 65.19 µg/ml’de sitotoksik aktivite gösterdiği saptanmıştır. Ülkemizde yüksek rakımlı bölgelerinde yetişen P.ferulaceae ve F.orientalis bitkilerinin L.tropica’ya karşı potansiyel anti-leishmanial aktivitesi ilk kez çalışılmıştır. Anti-leishmanial aktivitelerini incelediğimiz 18 bitki ekstresi arasında en düşük IC50 değerine sahip olanların P.ferulaceae kök etanol ekstresi ve meyve kloroform ekstresi olduğu belirlenmiştir. Bu araştırmada elde edilen verilerin P.ferulaceae ve F.orientalis bitkilerinin anti-leishmanial aktiviteleri konusunda etken madde saptanması açısından yararlı olacağı düşünülmektedir