Anti-inflammatory and antioxidant potential of extract from cooked orange fleshed sweet potato (Ipomoea Batatas (L.) Lam) in Lipopolysaccharide (LPS)-stimulated murine macrophage cell line

Abstract

Orange fleshed sweet potato (OFSP) is an excellent source of various bioactive compounds such as β-carotene, polyphenols and flavonoids, which have demonstrated anti-inflammatory and antioxidant potential. Bioactive compounds rich dietary plants have increasingly attracted interest for use in prevention or alleviation of severity of inflammatory and oxidative stress-related chronic diseases. Thus, this study aimed to assess the inhibitory effect of ethanol extract from steamed OFSP on lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation and oxidative stress in murine macrophage cell line (RAW264.7 cells). The β-carotene, total polyphenols and total flavonoids of OFSP were measured by HPLC, Folin-Ciocalteu assay and aluminum chloride colorimetric method, respectively. RAW264.7 cell monolayers were pretreated with 0.5-2.0 mg/mL ethanol extract from steamed OFSP prior to co-incubation with or without LPS for 24 h. Culture medium and cell lysate were collected to measure nitric oxide, interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor-α, IL-1β, inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, mitogen-activated protein kinases (MAPKs), inhibitory kappa B (IkB), reactive oxygen species (ROS), glutathione (GSH), heme oxygenase-1 (HO-1) and malondialdehyde (MDA). The ethanol extract from steamed OFSP contained β-carotene (226 μg/g DW), total polyphenols (2.13 mg GAE/g DW) and flavonoids contents (0.24 mg QE/g DW). The ethanol extract from steamed OFSP significantly suppressed the production of pro-inflammatory mediators by inhibiting IkB activation and MAPKs phosphorylation. In addition, antioxidant activity of the extract was observed to have decreased the LPS-induced ROS formation in RAW264.7 cells. Moreover, the extract also decreased MDA content, but enhanced GSH content and HO-1 expression in RAW264.7 cells. These finding demonstrate that OFSP extract consists of various bioactive compounds exerting significant anti-inflammatory and antioxidant potential.

มันเทศเนื้อสีส้มเป็นแหล่งของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลากหลายชนิด เช่น เบต้าแคโรทีน, โพลีฟีนอล และฟลาโวนอยด์ ซึ่งสารเหล่านี้มีศักยภาพในการต้านการอักเสบและต้านอนุมูลอิสระ พืชอาหารที่อุดมไป ด้วยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเหล่านี้กำลังได้รับความสนใจมากขึ้นเพื่อใช้ป้องกันหรือบรรเทาความรุนแรงของโรคไม่ติดต่อเรื้อรังที่สัมพันธ์กับการอักเสบและภาวะเครียดออกซิเดชัน การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินประสิทธิภาพการต้านการอักเสบและต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดเอทานอลจากมันเทศเนื้อสีส้มนึ่งในเซลล์เม็ดเลือดขาวหนูที่เหนี่ยวนำให้เกิดการอักเสบและภาวะเครียดจากออกซิเดชันด้วยสารไลโปโพลิแซคคาไรด์ ทำการวัดปริมาณเบต้าแคโรทีน, ปริมาณโพลีฟีนอลทั้งหมด และปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมดของมันเทศเนื้อสีส้มนึ่งโดยวิธี HPLC, Folin-Ciocalteu และ aluminium chloride colorimetric ตามลำดับ จากนั้นนำสารสกัดเอทานอลจากมันเทศเนื้อสีส้มนึ่งที่ความเข้มข้น 0.5-2.0 มิลลิกรัม/มิลลิลิตร เลี้ยงร่วมกับเซลล์เม็ดเลือดขาวหนูเป็นเวลา 1 ชั่วโมงก่อนที่จะกระตุ้นหรือไม่กระตุ้นด้วยไลโปโพลิแซคคาไรด์ เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นเก็บน้ำเลี้ยงเซลล์และเซลล์มาตรวจวัดตัวชี้วัดต่าง ๆ ได้แก่ nitric oxide, interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor-α, IL-1β, inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, mitogen-activated protein kinases (MAPKs), inhibitory kappa B (IkB),reactive oxygen species (ROS), glutathione (GSH), heme oxygenase-1 (HO-1) และ malondialdehyde (MDA) ผลการศึกษาพบว่าสารสกัดเอทานอลจากมันเทศเนื้อสีส้มนึ่งมีส่วนประกอบของเบต้าแคโรทีน (226 μg/g DW), โพลีฟีนอลทั้งหมด (2.13 mg GAE/g DW) และฟลาโวนอยด์ทั้งหมด (0.24 mg QE/g DW) ซึ่งสารสกัดนี้สามารถลดการผลิต pro-inflammatory mediators เหล่านี้ได้ในเซลล์ที่กระตุ้นด้วยสารไลโปโพลิแซคคาไรด์อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติโดยผ่านการยับยั้งการกระตุ้น IkB และ MAPKs นอกจากนี้สารสกัดยังมีฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระโดยลดการเกิด ROS ในเซลล์ที่กระตุ้นด้วยสารไลโปโพลิแซคคาไรด์ ยิ่งไปกว่านั้นสารสกัดยังช่วยลดปริมาณ MDA, เพิ่มปริมาณ GSH และเพิ่มการแสดงออกของโปรตีน HO-1 ในเซลล์ที่ไม่ถูกกระตุ้นด้วยสารไลโปโพลิแซคคาไรด์จากผลการศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าสารสกัดจากมันเทศเนื้อสีส้มอุดมไปด้วยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพชนิดต่าง ๆ ซึ่งมีศักยภาพในการต้านการอักเสบและต้านอนุมูลอิสระได้ดี