Metabolomics approach revealing metabolic signatures and mechanism associated with antidiabetic effects of durian belanda (Annona muricata LINN.) leaves

Abstract

Penggunaan tumbuhan herba sebagai salah satu alternatif rawatan penyakit diabetes semakin menjadi perhatian masyarakat, menyebabkan peningkatan permintaan terhadap terapi alternatif yang berasaskan tumbuhan herba. Tumbuhan herba memainkan peranan penting dalam pengurusan penyakit diabetes, khususnya, di negara-negara kurang membangun yang mempunyai akses terhad kepada rawatan kontemporari. Annona muricata, yang turut dikenali sebagai “Durian belanda” di beberapa negara, merupakan sejenis tumbuhan herba yang mempunyai pelbagai manfaat. Namun begitu, kajian terdahulu berkenaan sifat anti-diabetes tumbuhan ini adalah masih kurang. Kajian ini bertujuan untuk mengenalpasti profil metabolit daun A. muricata dan sifat anti-diabetesnya menggunakan pendekatan berasaskan metabolomik untuk memahami interaksi antara sebatian bioaktif dengan model diabetes. Metabolit dalam ekstrak 80% etanol daun A. muricata dikenalpasti dan dikuantifikasi menggunakan instrumen kromatografi cecair berprestasi tinggi ultraspektrometri jisim berganda (UHPLC-MS/MS). Kajian toksisiti akut telah dijalankan dengan pemberian satu dos tunggal 2000 mg/kg ekstrak 80% etanol daun A. muricata sepanjang 14 hari untuk penilaian keamanan ekstrak dengan menggunakan pendekatan analisis metabolik berdasarkan spektroskopi resonans magnet nukleus (1H-NMR). Kesan antihiperglisemik diuji pada model tikus diabetes yang diaruh oleh suntikan aloksan (Ax) dan nikotinamida (NA) selama 28 hari pada dos 200 dan 300 mg/kg, dengan perubahan dalam metabolit serum dan air kencing dianalisis melalui 1H-NMR. Sebanyak 43 metabolit dikenalpasti dalam ekstrak menggunakan UHPLC-MS/MS. Kemudian, 8 metabolit dengan aktiviti antidiabetes yang diketahui telah dipilih untuk kuantifikasi mutlak, dengan kuersetin 3-rutinosida (rutin), asid sinamik, dan kaempferol 3-glukosida (astragalin) adalah metabolit yang paling banyak kandungannya di dalm ekstrak. Hasil kajian toksisiti akut menunjukkan bahawa ekstrak ini selamat digunakan pada dos melebihi 2000 mg/kg, dengan tiada metabolit toksik yang ketara yang dapat dikesan, yang mana telah disahkan melalui analisis 1H-NMR bagi sampel air kencing dan serum, pemerhatian fizikal dan tingkah laku, berat badan, ujian fungsi ginjal, dan ujian fungsi hati. Tikus diabetes berjaya diaruh menggunakan Ax-NA, seperti yang disahkan oleh analisis 1H-NMR sampel air kencing, rekod berat badan, bacaan paras gula dalam darah dan analisis biokimia. Selepas rawatan diabetes menggunakan ekstrak daun A. muricata, keputusan paras gula dalam darah menunjukkan bahawa bacaannya menurun berbanding tikus diabetes. Ekstrak pada dos 200 mg/kg didapati paling berkesan dalam memulihkan homeostasis glukosa dan menormalkan laluan metabolik utama, termasuk kitaran asid trikarboksilik (TCA), piruvat, dan glikolisis/glukoneogenesis, dengan kesan yang setanding dengan metformin. Kajian ini memberikan pandangan berharga tentang potensi terapeutik A. muricata dalam pengurusan diabetes. Penemuan ini menonjolkan keselamatan, keberkesanan, dan potensinya sebagai calon untuk saringan pra-klinikal, menyumbang kepada pembangunan produk farmakologi dan makanan berfungsi.