Medicinal Importance of Ajuga Species in Iran: Ethnobotanical and Traditional Applications, Phytochemical, and Pharmacological Studies

Context: Five species of the genus Ajuga (Lamiaceae) having the common name of "bugle" are found in Iran. In Persian medicine (PM), the genus Ajuga (Kamaphytus) is used for treating jaundice, joint pain, gout, amenorrhea, sciatica, and wound healing. This study aimed to review the ethnobotanical, phytochemical, and biological activities of Ajuga species that grow in Iran to determine their therapeutic potentials and suggest further studies on the healing properties of this genus in Iran. Evidence Acquisition: Electronic databases such as PubMed, Scopus, and Google Scholar were comprehensively searched for studies on Ajuga species in Iran, including "Ajuga austro-iranica," "Ajuga chamaecistus," "Ajuga comata" (Syn.: "Ajuga Chia," "Ajuga chamaepitys subsp. Chia"), "Ajuga orientalis," and "Ajuga reptans." The search period was from 1966 to February 2021. The related articles were selected according to the inclusion and exclusion criteria of the current study. Results: Several ethnobotanical and pharmacologic reports have verified the traditional uses of the genus Ajuga for anti-inflammatory, hypoglycemic, hypolipidemic, analgesic, anabolic, anti-arthritis, antipyretic, and hepatoprotective activities. Numerous phytochemicals have been identified from Ajuga species involving phytoecdysteroids, neo-clerodane-diterpenes, iridoids, flavonoids, withanolides, phenylethyl glycoside, and essential oils. Conclusions: Due to the beneficial therapeutic effects of Ajuga genus, it can be considered in future clinical studies as a source of natural antioxidants, dietary supplements in the pharmaceutical industry, and stabilizing food against oxidative deterioration.

Consequences of pharmacophagous uptake from plants and conspecifics in a sawfly elucidated using chemical and molecular techniques

Pharmacophagy involves the sequestration of specialised plant metabolites for non-nutritive purposes and commonly occurs in insects. Here we investigate pharmacophagy in the turnip sawfly, Athalia rosae, where adults not only collect specialised metabolites (clerodanoids) from a plant (Ajuga reptans), but also from the exterior of conspecifics via fighting. Using behavioural assays, chemical analytics, and RNAseq we show that when individuals nibble on conspecifics that have already acquired clerodanoids from A. reptans leaves, this nibbling results in the transfer of compounds between individuals. Furthermore, unlike other pharmacophagous insects, the acquisition of clerodanoids by A. rosae from the leaves of A. reptans does not induce the upregulation of known detoxification or sequestration genes and pathways. In contrast, pharmacophagous nibbling on conspecifics results in the upregulation of metabolic pathways associated with elevated metabolic rates and increased energy consumption. It therefore seems that individuals attack conspecifics to acquire clerodanoids despite the apparent metabolic costs of this form of pharmacophagy compared to clerodanoid uptake from a plant. Changes in the metabolic phenotype of A.rosae individuals consequently has profound consequences for social interactions with possible ramifications for their social niche.Summary statementThe turnip sawfly (Athalia rosae) gains potentially beneficial compounds from the leaf surface of non-food plants (e.g. Ajuga reptans), but can also steal these compounds from conspecifics via aggressive nibbling.

ДОСЛІДЖЕННЯ АНТИМІКРОБНОЇ АКТИВНОСТІ ВОДНО-ЕТАНОЛЬНИХ ВИТЯГІВ іЗ ТРАВИ ГОРЛЯНКИ ПОВЗУЧОЇ (AJUGA REPTANS L.)

Мета роботи. Визначення мікробіологічної чистоти трави горлянки повзучої та антимікробної активності водно-етанольних витягів трави горлянки повзучої відносно клінічних штамів умовно-патогенних бактерій та дріжджоподібних грибів. Матеріали і методи. Об’єктом дослідження була антимікробна активність водно-етанольних витягів із трави горлянки повзучої, заготовленої в період масового цвітіння. Дослідження антимікробної активності екстрактів виконано на клінічних ізолятах антибіотикочутливих і антибіотикорезистентних мікроорганізмів. Бактеріальні культури ідентифікували за допомогою біохімічних мікротестів «STAPHYtest 16», «ENTEROtest 24», «NEFERMENTtest 24» (Lachema, Чехія), а також із врахуванням комплексу морфологічних і культуральних властивостей згідно з рекомендаціями 9-го видання «Визначника бактерій Берджі». Культури дріжджоподібних грибів ідентифікували на основі 40 біохімічних тестів за допомогою системи VITEK 2 з використанням VITEK 2 YST ID card (Biomerieux, Франція). Антимікробну дію витягів вивчали мікрометодом дифузії в агар. Результати й обговорення. Проведено скринінг протимікробних властивостей для водно-етанольних витягів (40 %, 50 %, 70 %, 90 % об/об) трави горлянки повзучої та досліджено мікробіологічну чистоту рослинних витягів на 25 тест-штамах мікроорганізмів. Висновки. Враховуючи результати досліджень, вважаємо перспективним детальніше вивчення витягів із трави горлянки повзучої на можливу антимікробну дію та проведення мікробіологічних досліджень для розширення асортименту антимікробних лікарських рослинних засобів.

Study on Ajuga reptans Extract: A Natural Antioxidant in Microencapsulated Powder Form as an Active Ingredient for Nutraceutical or Pharmaceutical Purposes

The administration of natural antioxidants is considered to be a prevention strategy for chronic diseases and a useful tool for the healthcare system to reduce the administration of expensive and often not effective treatments. The chemical characterization of a methanolic extract (AJ) of Ajuga reptans L. was performed, and its antioxidant activity was evaluated. AJ and the major compounds, characterized by chromatographic techniques as phenylpropanoids and iridoids, were able to reduce the Reactive Oxygen Species levels in cancer cell lines (melanoma, A375, cervical cancer, HeLa, and alveolar adenocarcinoma, A549), stimulated by E. coli lipopolysaccharide. However, a clinical translation of these results encountered a significant limitation represented by the poor water solubility and bioavailability of the extract and compounds. Consequently, a hydro-soluble powder system (AJEP3) was developed by spray-drying encapsulating AJ into a multi-component solid matrix that is based on L-proline and hydroxyethylcellulose as loading and coating agents, and lecithin as solubility enhancer. The technological approach led to a satisfactory process yield (71.5%), encapsulation efficiency (99.9%), and stability. The in vitro water dissolution rate of the bioactive compounds appeared to be improved with respect to the extract, suggesting higher feasibility in the manufacturing and administration; even the in vitro biological activity of the produced multi-component AJEP3 was clearly enhanced.

ДОСЛІДЖЕННЯ СТЕРОЇДНИХ СПОЛУК ГОРЛЯНКИ ПОВЗУЧОЇ (AJUGA REPTANS L.) ТРАВИ

Вступ. На даний час актуальним є вивчення рослин, які широко розповсюджені не тільки в Україні, але й на всій земній кулі. До таких рослин належить горлянка повзуча. Відомо, що в народній медицині її застосовують при лікуванні запальних захворювань шлунково-кишкового тракту. Стероїди належать до класу біологічно активних сполук, що проявляють протизапальну дію. У літературних джерелах немає даних щодо вмісту стероїдів у горлянки повзучої траві. Тому перспективним є вивчення цієї групи сполук. Мета дослідження – провести дослідження з ідентифікації і визначення кількісного та якісного вмісту стероїдних сполук у горлянки повзучої (Ajuga reptans L.) траві методом газової хроматографії/мас-спектрометрії. Методи дослідження. Об’єктом дослідження була горлянки повзучої (Ajuga reptans L.) трава, заготовлена в період цвітіння у с. Гута Богородчанського району в 2017–2018 рр. Методом газової хромато-мас-спектрометрії досліджено вміст стероїдних сполук у горлянки повзучої траві. Дослідження проводили на хроматографі Agilent Technologies 6890 із мас-спектрометричним детектором 5973 з капілярною колонкою HP-5 ms (діаметром 0,25 мм, довжиною 30 м). Отримані дані фіксували за допомогою рисунків і таблиць. Результати й обговоренння. Дані дослідження свідчать про наявність 54 речовин, з яких ідентифіковано 9 сполук: стигмастерол; прегна-5,17-дієн-3-ол; ергостерол; 3β-стеарилокси-ерс-12-ен; стигмаста-5,22-дієн-3-ол, ацетат; β-ситостерол; олеан-12-ен; 3β-метокси-5-холестен; сліди холестеролу. Встановлено, що найбільшу концентрацію має стигмастерол, вміст якого становить 1546,20 мг/кг сировини, або 44,28 % від усіх стероїдів цього дослідження. Виявлено значний вміст прегна-5,17-дієн-3-олу – 843,91 мг/кг, або 24,17 % від усіх стероїдів горлянки повзучої. Загальний вміст стероїдів у траві цієї рослини становить 3491,96 мг/кг. Висновки. Методом газової хроматографії/мас-спектрометрії визначено якісний склад та кількісний вміст стероїдів у горлянки повзучої траві. Аналіз отриманих результатів показує, що стероїдний комплекс трави рослини представлений 54 стероїдами, 9 з яких було ідентифіковано та встановлено їх кількісний вміст. Ці дані буде враховано під час подальшого одержання фітозасобів на основі горлянки повзучої трави, а також як параметри стандартизації сировини.

Dietary Biotechnological Ajuga reptans Extract in Post Weaning Piglets: Effects on Growth Performance, Oxidative Status and Immune Parameters

The effect of dietary supplementation with a biotechnological extract of Ajuga reptans on growth performance, oxidative status and immune parameters was evaluated in post weaning piglets. At weaning, 120 piglets with an average live weight of 8.1±1.3 kg, were assigned to one of three experimental groups. The first group was fed a control diet (C). The second and third groups were fed the same diet supplemented with 5 mg (T1) and 10 mg (T2) of teupolioside/kg feed from a biotechnological plant extract. Growth performances were recorded and blood samples were collected at the beginning, at 14 days, and at the end of the trial (56 days). Serum biochemical parameters, oxidative status and immunoglobulin titres were determined. Average daily gain tended to be higher (P=0.057) and live weight was higher in piglets (P<0.05) fed with different amounts of plant extract (T1 and T2) than the controls. The production of reactive oxygen metabolites (ROMs) was higher (P<0.05) in the control group than in the groups receiving teupolioside (T1 and T2). Concentration of serum immunoglobulin of class G improved (P<0.001) in piglets fed the T1 and T2 diets than the controls. Overall, the results suggested that the biotechnological extract of Ajuga reptans containing teupolioside has an antioxidant and immunomodulant effect.