The Chemical Composition, In Vitro, In Vivo, And In Silico Studies Of The Essential Oil Of The Pimpinella Anisum L Plant Found In Regions Of Algeria

Abstract

This study aims to comprehensively evaluate the chemical composition and biological activities of the essential oil extracted from the seeds of Algerian anise (Pimpinella anisum L.). The essential oil was isolated via hydrodistillation with a yield of 0.96%. Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) analysis revealed the presence of 31 chemical compounds, with an absolute dominance of trans-anethole (74.4%), followed by estragole (6.3%) and caryophyllene oxide (4.3%). In vitro assays demonstrated outstanding antioxidant activity, with an half-maximal inhibitory concentration (IC50) value of 4.38 mg/mL in the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical scavenging assay, and a high inhibitory capacity against the α-Amylase enzyme, reaching 85.54% at a concentration of 10 mg/mL. Furthermore, the oil exhibited notable anti-inflammatory activity by preventing bovine serum albumin (BSA) denaturation, along with potent antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus, while proving its biosafety and non-toxicity toward human erythrocytes at therapeutic concentrations. In the in vivo study, oral administration of the essential oil (100 mg/kg) to diabetic mice led to a significant reduction in fasting blood glucose levels (from 1.12 to 0.45 g/L) and glycated hemoglobin (HbA1c) (from 14.10 to 6.91 mmol/mol), while successfully restoring liver functions by lowering ALT and AST enzyme levels. The in silico molecular docking simulation further supported these findings, revealing that caryophyllene oxide exhibited a binding energy (–5.88 kcal/mol) that outperforms the standard drug metformin in inhibiting the α-Amylase enzyme, alongside confirming ideal pharmacokinetic profiles (ADMET) for the major compounds. In conclusion, this study demonstrates that Algerian anise represents a promising natural source for developing multi-target therapeutic agents for diabetesتهدف هذه الدراسة إلى التقييم الشامل للتركيب الكيميائي والفعالية البيولوجية للزيت الأساسي المستخلص من بذور نبات اليانسون الجزائري (Pimpinella anisum L). تم استخلاص الزيت عن طريق التقطير المائي بمردود قدره 0.96%، وكشف التحليل بواسطة تقنية كروماتوغرافيا الغاز المقترنة بمطيافية الكتلة عن وجود 31 مركباً كيميائياً، مع هيمنة مطلقة لمركب Anethole (74.4%)، يليه Estragole (6.3%)، Caryophyllene oxide (4.3%). أظهرت نتائج الاختبارات المخبرية (In vitro) نشاطاً متميزاً لمضادات الأكسدة حيث بلغت قيمة التركيز المثبط النصفي 4.38 ملغ/مل في اختبار (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)، وقدرة تثبيطيه عالية لإنزيم α-Amylase وصلت إلى 85.54% عند تركيز 10 ملغ/مل. كما أبدى الزيت فعالية مضادة للالتهاب من خلال منع تمسخ بروتين ألبومين المصل البقري ، ونشاطاً مضاداً لبكتيريا E. coli و S. aureus، مع إثبات أمانه الحيوي وعدم سميته تجاه كريات الدم الحمراء البشرية عند التركيزات العلاجية. وفي الدراسة الحيوية (In vivo)، أدى التجريع الفموي للزيت (100 ملغ/كغ) للفئران المصابة بالسكري إلى انخفاض جوهري في مستوى سكر الدم الصائم (من 1.12 إلى 0.45 غ/ل( والهيموغلوبين السكري (من 14.10 إلى 6.91 ممول/مول( ، مع استعادة وظائف الكبد (خفض إنزيمي ALT و .(AST وعززت دراسة المحاكاة الحاسوبية (In silico) هذه النتائج، حيث أظهر مركب Caryophyllene oxide طاقة ارتباط (5.88- كيلو كالوري/مول) تتفوق على دواء الميتفورمين في تثبيط إنزيم α-Amylase ، مع تأكيد الخصائص الحركية الدوائية المثالية (ADMET) للمركبات الرئيسية. تخلص الدراسة إلى أن اليانسون الجزائري يمثل مصدراً طبيعياً واعداً لتطوير عوامل علاجية متعددة الأهداف لمرض السكري.