Effect of Pelargonium sidoides root extracts on sarcoma osteogenic cells

Pelargonium Sidoides Root Extract (PSRE) contains many active substances with proven antibacterial, anti-inflammatory, antioxidant and anti-cancer properties. Hence, PSRE has been used in natural medicine for centuries. Currently, it is considered to be used as an ingredient of special dressings intended for tissue regeneration, including periodontal tissues, so it is important to determine the effect of PSRE on stem cells. The aim of the study was therefore to evaluate the cytotoxicity of PSRE and three coumarin derivatives - scopoletin, fraxin and umckaline, which are abundant in PSRE. The effect of PSRE on bone differentiation of the osteosarcoma line, Saos-2, was determined. Thus, the cell viability/proliferation test was performed, the activity of alkaline phosphatase was measured, the mineralization of the extracellular matrix and the expression of osteoblastic genes - osterix, osteocalcin and sialoprotein were determined. The results show that PSRE at the highest concentration tested (100 µg/ml) during the long 14-day treatment of cells reduces their viability. This effect was not observed at lower PSRE concentrations, nor in samples treated up to 24 hours. When the cells were cultured in the presence of coumarin derivatives, no cytotoxic signs were also not found. Maintaining cells under differentiating conditions significantly reduces their proliferative capacity, but increases the degree of extracellular matrix mineralization, with a simultaneous lower level of alkaline phosphatase activity in comparison to cells maintained under non-differentiation conditions. Treatment with Saos-2 stimulated to differentiate with 100 µg/ml PSRE markedly increased the expression of the osterix and sialoprotein genes, further increasing the activity of ALP compared to untreated PSRE cells. There was no effect of stimulating cells to differentiate or of PSRE treatment on the expression of the osteocalcin gene. On the basis of the obtained results, it can be assumed that the presence of PSRE in the environment of differentiating stem cells may accelerate the process of tissue regeneration, while making use of the anti-inflammatory and antibacterial properties of the extract.

Ekstrakt z korzenia Pelargonium sidoides (ang. Pelargonium Sidoides Root Extract; PSRE) zawiera wiele substancji aktywnych o udowodnionych właściwościach przeciwbakteryjnych, przeciwzapalnych, przeciwutleniających i antynowotworowych. Toteż PSRE jest od wieków wykorzystywany w medycynie naturalnej. Obecnie rozważa się zastosowanie go jako elementu specjalnych opatrunków przeznaczonych do regeneracji tkanek, również tkanek przyzębia, więc istotne jest określenie wpływu PSRE na komórki macierzyste. Celem pracy była więc ocena cytotoksyczności PSRE oraz trzech pochodnych kumaryny – skopoletyny, fraksyny i umckaliny, które w dużej ilości występują w PSRE. Oznaczono wpływ PSRE na różnicowanie komórek linii osteosarkomy, Saos-2 w kierunku kostnym. Wykonano więc test żywotności/proliferacji komórek, zmierzono aktywność zasadowej fosfatazy, określono mineralizację macierzy zewnątrzkomórkowej oraz ekspresję genów osteoblastycznych – osterix, osteokalcyny i sialoproteiny. Wyniki wskazują, że PSRE w najwyższym badanym stężeniu (100 µg/ml) podczas długiego, 14-dniowego traktowania komórek obniża ich żywotność. Nie zaobserwowano owego efektu przy mniejszych stężeniach PSRE oraz w czasie do 24 godzin traktowania. Również w przypadku hodowli komórek w obecności pochodnych kumaryny nie wykazano oznak cytotoksycznych. Utrzymywanie komórek w warunkach różnicujących istotnie obniża ich zdolności proliferacyjne, ale zwiększa stopień mineralizacji macierzy zewnątrzkomórkowej, przy równoczesnym niższym poziomie aktywności zasadowej fosfatazy w porównaniu do komórek utrzymywanych w warunkach nieróżnicujących. Traktowanie Saos-2 stymulowanych do różnicowania 100 µg/ml PSRE wyraźnie zwiększa ekspresję genów osterix i sialoproteiny, co więcej zwiększa aktywność ALP w porównaniu do komórek nietraktowanych PSRE. Nie zauważono wpływu stymulowania komórek do różnicowania, ani traktowania PSRE, na ekspresję genu osteokalcyny. Na podstawie otrzymanych wyników można przypuszczać, że obecność PSRE w środowisku różnicujących komórek macierzystych może przyspieszać proces regeneracji tkanek, przy równoczesnym wykorzystaniu przeciwzapalnych i przeciwbakteryjnych właściwości ekstraktu.