GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes
المخلص: أهداف البحث: تم الإبلاغ عن تثبيط إنزيمات هضم الكربوهيدرات (ألفا أميلاز وألفا غلوكوزيداز) في الدراسات كنهج علاجي تجاه التحكم أو علاج السكري من النمط ٢ بسبب قدرته على خفض ارتفاع السكر في الدم بعد الأكل. أثبتت الدراسات السابقة احتمالية مكافحة السكري باستخدام الثوم ضد السكري. لذلك، في هذه الدرا...
| Main Authors: | , , , , , , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Elsevier
2023-04-01
|
| Series: | Journal of Taibah University Medical Sciences |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1658361222001809 |
| _version_ | 1797851296336707584 |
|---|---|
| author | Temitope I. Adelusi, PhD Ibrahim D. Boyenle Ajao Tolulope Jonathan Adebisi, MSc John O. Fatoki, PhD Chiamaka D. Ukachi Abdul-Quddus K. Oyedele Ashiru M. Ayoola, MSc Akinniyi A. Timothy |
| author_facet | Temitope I. Adelusi, PhD Ibrahim D. Boyenle Ajao Tolulope Jonathan Adebisi, MSc John O. Fatoki, PhD Chiamaka D. Ukachi Abdul-Quddus K. Oyedele Ashiru M. Ayoola, MSc Akinniyi A. Timothy |
| author_sort | Temitope I. Adelusi, PhD |
| collection | DOAJ |
| description | المخلص: أهداف البحث: تم الإبلاغ عن تثبيط إنزيمات هضم الكربوهيدرات (ألفا أميلاز وألفا غلوكوزيداز) في الدراسات كنهج علاجي تجاه التحكم أو علاج السكري من النمط ٢ بسبب قدرته على خفض ارتفاع السكر في الدم بعد الأكل. أثبتت الدراسات السابقة احتمالية مكافحة السكري باستخدام الثوم ضد السكري. لذلك، في هذه الدراسة، قمنا بتقييم الإمكانات المضادة لمرض السكر للثوم عند مقرن فحص الإنزيم في المختبر واكتشاف الأدوية الحاسوبية. طرق البحث: استخدمنا في المختبر اختبار تثبيط ألفا أميلاز وألفا غلوكوزيداز لتقييم احتمالية مكافحة السكري وبعد ذلك تم استخدام التحليل الطيفي الكتلي للغاز، لتحديد وقياس المركبات المنشطة حيويا للمستخلص النباتي. بالإضافة إلى ذلك، تم توجيه المركبات المنشطة حيويا المحددة إلى الالتحام وتقييم الحرائك الدوائية. النتائج: تظهر نتائجنا أن المستخلص الفينولي للثوم له إمكانات مثبطة عالية لألفا أميلاز وألفا غلوكوزيداز ذات دلالة إحصائية معتبرة وبطريقة تعتمد على الجرعة. ومن المثير للاهتمام، أن المستخلص ثبط ألفا غلوكوزيداز إلى نصف التركيز المثبط الأقصى من ٥٣.٧٥ ميكروغرام/مل وهو أعلى مما تم الحصول عليه للأكاربوز القياسي. كشفت محاكاة الالتحام عن موريلينول (قيم تقارب متوسطة تبلغ −٧.٣ كيلو كالوري/مول) وفينتولامين (قيم تقارب متوسطة تبلغ −٧.١ كيلو كالوري/مول) كأفضل روابط ألفا غلوكوزيداز. لم يكن لهذه المركبات تقارب جيد مع بقايا الموقع النشط للإنزيم فحسب، بل لها أيضا خصائص ممتازة تشبه الأدوية والحرائك الدوائية التي يمكن أن تستخدم في العيادة. الاستنتاجات: يؤكد بحثنا على احتمالية الثوم كغذاء وظيفي للتحكم بالسكري من النمط الثاني ويحث على النظر في موريلينول وفينتولامين لتطوير الأدوية. Abstract: Objectives: Inhibition of carbohydrate digestion enzymes (α-amylase and α-glucosidase) has been reported in studies as a therapeutic approach for the management or treatment of type 2 diabetes mellitus, owing to its potential to decrease postprandial hyperglycemia. The anti-diabetic potential of Allium sativum (also known as garlic) against diabetes mellitus has been established. Therefore, in this study, we assessed the antidiabetic potential of A. sativum using in vitro enzyme assays after which we explored computational modelling approach using the quantified GC-MS identities to unravel the key bioactive compounds responsible for the anti-diabetic potential. Methods: We used in vitro enzyme inhibition assays (α-amylase and α-glucosidase) to evaluate antidiabetic potential and subsequently performed gas chromatography–mass spectroscopy (GC-MS) to identify and quantify the bioactive compounds of the plant extract. The identified bioactive compounds were subjected to in silico docking and pharmacokinetic assessment. Results: A. sativum phenolic extract showed high dose-dependent inhibition of α-amylase and α-glucosidase (p < 0.05). Interestingly, the extract inhibited α-glucosidase with a half maximal inhibitory concentration of 53.75 μg/mL, a value higher than that obtained for the standard acarbose. Docking simulation revealed that morellinol and phentolamine were the best binders of α-glucosidase, with mean affinity values of −7.3 and −7.1 kcal/mol, respectively. These compounds had good affinity toward active site residues of the enzyme, and excellent drug-like and pharmacokinetic properties supporting clinical applications. Conclusions: Our research reveals the potential of A. sativum as a functional food for the management of type 2 diabetes, and suggests that morellinol and phentolamine may be the most active compounds responsible for this anti-diabetic prowess. Therefore these compounds require further clinical asessment to demonstrate their potential for drug development. |
| first_indexed | 2024-04-09T19:15:36Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-4c4c71df7ef641daa2d7422e60cb730c |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 1658-3612 |
| language | English |
| last_indexed | 2024-04-09T19:15:36Z |
| publishDate | 2023-04-01 |
| publisher | Elsevier |
| record_format | Article |
| series | Journal of Taibah University Medical Sciences |
| spelling | doaj.art-4c4c71df7ef641daa2d7422e60cb730c2023-04-06T06:10:36ZengElsevierJournal of Taibah University Medical Sciences1658-36122023-04-01182337347GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetesTemitope I. Adelusi, PhD0Ibrahim D. Boyenle1Ajao Tolulope2Jonathan Adebisi, MSc3John O. Fatoki, PhD4Chiamaka D. Ukachi5Abdul-Quddus K. Oyedele6Ashiru M. Ayoola, MSc7Akinniyi A. Timothy8Computational Biology/Drug Discovery Laboratory, Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Ogbomoso, Nigeria; Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Nigeria; Corresponding address: Computational Biology/Drug Discovery Laboratory, Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Ogbomoso, Nigeria.Computational Biology/Drug Discovery Laboratory, Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Ogbomoso, Nigeria; College of Health Sciences, Crescent University, Abeokuta, NigeriaComputational Biology/Drug Discovery Laboratory, Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Ogbomoso, NigeriaDepartment of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, NigeriaDepartment of Medical Biochemistry, Faculty of Basic Medical Sciences, Osogbo, Osun State, NigeriaComputational Biology/Drug Discovery Laboratory, Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Ogbomoso, NigeriaComputational Biology/Drug Discovery Laboratory, Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Ogbomoso, Nigeria; Nigerian Institute of Medical Research, Lagos, NigeriaDepartment of Chemical Sciences, Biochemistry Unit, College of Natural and Applied Sciences, Fountain University, Osogbo, NigeriaComputational Biology/Drug Discovery Laboratory, Department of Biochemistry, Ladoke Akintola University of Technology, Ogbomoso, Nigeriaالمخلص: أهداف البحث: تم الإبلاغ عن تثبيط إنزيمات هضم الكربوهيدرات (ألفا أميلاز وألفا غلوكوزيداز) في الدراسات كنهج علاجي تجاه التحكم أو علاج السكري من النمط ٢ بسبب قدرته على خفض ارتفاع السكر في الدم بعد الأكل. أثبتت الدراسات السابقة احتمالية مكافحة السكري باستخدام الثوم ضد السكري. لذلك، في هذه الدراسة، قمنا بتقييم الإمكانات المضادة لمرض السكر للثوم عند مقرن فحص الإنزيم في المختبر واكتشاف الأدوية الحاسوبية. طرق البحث: استخدمنا في المختبر اختبار تثبيط ألفا أميلاز وألفا غلوكوزيداز لتقييم احتمالية مكافحة السكري وبعد ذلك تم استخدام التحليل الطيفي الكتلي للغاز، لتحديد وقياس المركبات المنشطة حيويا للمستخلص النباتي. بالإضافة إلى ذلك، تم توجيه المركبات المنشطة حيويا المحددة إلى الالتحام وتقييم الحرائك الدوائية. النتائج: تظهر نتائجنا أن المستخلص الفينولي للثوم له إمكانات مثبطة عالية لألفا أميلاز وألفا غلوكوزيداز ذات دلالة إحصائية معتبرة وبطريقة تعتمد على الجرعة. ومن المثير للاهتمام، أن المستخلص ثبط ألفا غلوكوزيداز إلى نصف التركيز المثبط الأقصى من ٥٣.٧٥ ميكروغرام/مل وهو أعلى مما تم الحصول عليه للأكاربوز القياسي. كشفت محاكاة الالتحام عن موريلينول (قيم تقارب متوسطة تبلغ −٧.٣ كيلو كالوري/مول) وفينتولامين (قيم تقارب متوسطة تبلغ −٧.١ كيلو كالوري/مول) كأفضل روابط ألفا غلوكوزيداز. لم يكن لهذه المركبات تقارب جيد مع بقايا الموقع النشط للإنزيم فحسب، بل لها أيضا خصائص ممتازة تشبه الأدوية والحرائك الدوائية التي يمكن أن تستخدم في العيادة. الاستنتاجات: يؤكد بحثنا على احتمالية الثوم كغذاء وظيفي للتحكم بالسكري من النمط الثاني ويحث على النظر في موريلينول وفينتولامين لتطوير الأدوية. Abstract: Objectives: Inhibition of carbohydrate digestion enzymes (α-amylase and α-glucosidase) has been reported in studies as a therapeutic approach for the management or treatment of type 2 diabetes mellitus, owing to its potential to decrease postprandial hyperglycemia. The anti-diabetic potential of Allium sativum (also known as garlic) against diabetes mellitus has been established. Therefore, in this study, we assessed the antidiabetic potential of A. sativum using in vitro enzyme assays after which we explored computational modelling approach using the quantified GC-MS identities to unravel the key bioactive compounds responsible for the anti-diabetic potential. Methods: We used in vitro enzyme inhibition assays (α-amylase and α-glucosidase) to evaluate antidiabetic potential and subsequently performed gas chromatography–mass spectroscopy (GC-MS) to identify and quantify the bioactive compounds of the plant extract. The identified bioactive compounds were subjected to in silico docking and pharmacokinetic assessment. Results: A. sativum phenolic extract showed high dose-dependent inhibition of α-amylase and α-glucosidase (p < 0.05). Interestingly, the extract inhibited α-glucosidase with a half maximal inhibitory concentration of 53.75 μg/mL, a value higher than that obtained for the standard acarbose. Docking simulation revealed that morellinol and phentolamine were the best binders of α-glucosidase, with mean affinity values of −7.3 and −7.1 kcal/mol, respectively. These compounds had good affinity toward active site residues of the enzyme, and excellent drug-like and pharmacokinetic properties supporting clinical applications. Conclusions: Our research reveals the potential of A. sativum as a functional food for the management of type 2 diabetes, and suggests that morellinol and phentolamine may be the most active compounds responsible for this anti-diabetic prowess. Therefore these compounds require further clinical asessment to demonstrate their potential for drug development.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1658361222001809Allium sativumα-AmylaseGarlicα-GlucosidaseMorellinolType 2 diabetes |
| spellingShingle | Temitope I. Adelusi, PhD Ibrahim D. Boyenle Ajao Tolulope Jonathan Adebisi, MSc John O. Fatoki, PhD Chiamaka D. Ukachi Abdul-Quddus K. Oyedele Ashiru M. Ayoola, MSc Akinniyi A. Timothy GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes Journal of Taibah University Medical Sciences Allium sativum α-Amylase Garlic α-Glucosidase Morellinol Type 2 diabetes |
| title | GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes |
| title_full | GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes |
| title_fullStr | GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes |
| title_full_unstemmed | GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes |
| title_short | GCMS fingerprints and phenolic extracts of Allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes |
| title_sort | gcms fingerprints and phenolic extracts of allium sativum inhibit key enzymes associated with type 2 diabetes |
| topic | Allium sativum α-Amylase Garlic α-Glucosidase Morellinol Type 2 diabetes |
| url | http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1658361222001809 |
| work_keys_str_mv | AT temitopeiadelusiphd gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT ibrahimdboyenle gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT ajaotolulope gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT jonathanadebisimsc gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT johnofatokiphd gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT chiamakadukachi gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT abdulqudduskoyedele gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT ashirumayoolamsc gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes AT akinniyiatimothy gcmsfingerprintsandphenolicextractsofalliumsativuminhibitkeyenzymesassociatedwithtype2diabetes |