Trapa natans L.: prospects of use in medical and pharmaceutical practice

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This review analyzes data from 43 Russian and foreign literature sources devoted to the analysis of the possibilities of using Trapa natans, as well as its subspecies, in medicine and pharmacy. All sources are hosted in eLibrary and PubMed open databases.

Species of the genus Trapa (water chestnut, water caltrop, devil’s nut, chilim) are relict annual aquatic plants belonging to family Lythraceae. This plant has been introduced into culture in different countries of the world and has been used for food purposes since ancient times. The application of water chestnut in herbal medicine is promising.

An analysis of the literature data has shown the possibility of medical use such parts of the plant as leaves, roots, fruit kernels, but the fruit rind gains special importance. Water chestnut exhibits various types of pharmacological activity such as antioxidant, hepatoprotective, anti-inflammatory, anticancer, antifungal, antibacterial effects. A considerable number of studies prove the hypoglycemic activity of different parts of the plant and the possibility of using it as a dietary supplement for natural therapy of hyperglycemia or as a drug for diabetes mellitus. The potential of the plant in the treatment of infertility is presented by reducing the level of glycation end products with the application of water chestnut fruit shell extract. The antimicrobial potential of water chestnut against P. aeruginosa, methicillin-resistant S. aureus, pathogenic fungal species of Candida genus was demonstrated, which confirms the possibility of using this plant against microbial infections. A number of researchers attribute the antiproliferative effect of the plant to phenolic compounds. The effectiveness of extracts and isolated groups of substances from various parts of Trapa sp. against colon cancer, breast cancer, cervical cancer, human hepatocellular carcinoma, gastric adenocarcinoma, and glioma has been shown.

This review will help to assess the prospects for further study of representatives of the genus Trapa as a source of valuable biologically active substances and its therapeutic potential.

About the authors

Elena V. Mikhailova

Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko

Author for correspondence.
Email: milenok2007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1862-065X

Cand. Sci. (Biology), Associate professor of the Department of Organization of Pharmaceutical Business, Clinical Pharmacy and Pharmacognosy

Russian Federation, Voronezh

Sergei S. Popov

Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko

Email: popov-endo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4438-9201

Dr. Sci. (Medicine), Associate professor, Head of the Department of Organization of Pharmaceutical Business, Clinical Pharmacy and Pharmacognosy

Russian Federation, Voronezh

Tatyana A. Bredikhina

Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko

Email: bredichina-tat@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2300-0313

Associate professor of the Department of Organization of Pharmaceutical Business, Clinical Pharmacy and Pharmacognosy

Russian Federation, Voronezh

References

  1. Chupina IS, Silant’eva MM, Kurepina NYu. Distribution of Trapa natans L. S.L. (Lythraceae) in Altai krai: historical data and new locations. Flora and Vegetation of Asian Russia. 2021;14(2):151-161. [Чупина И.С., Силантьева М.М., Курепина Н.Ю. О распространении Trapa natans L. S.L. (Lythraceae) в Алтайском крае: исторические данные и новые местонахождения. Растительный мир Азиатской России. 2021;14(2):151-161]. doi: 10.15372/RMAR20210205
  2. Arbuzova GA, Gorbunova AI, Chepinoga VV. The water chestnut (Trapa natans L., Lythraceae) in Irkutsk region. BSU bulletin. Biology, geography. 2019;1:29-36. [Арбузова Г.А., Горбунова А.И., Чепинога В.В. Рогульник плавающий (Trapa natans L., Lythraceae) в Иркутской области. Вестник Бурятского государственного университета. Биология, география. 2019;1:29-36]. doi: 10.18101/2587-7143-2019-1-29-36
  3. Lu H, Zuo Y, Meng X, et al. Phenolic profiles, antioxidant activity and inhibition of digestive enzymes of water caltrop pericarps. J Sci Food Agric. 2022;102(6):2342-2351. doi: 10.1002/jsfa.11572
  4. Wang CC, Chen HF, Wu JY, et al. Stability of Principal Hydrolysable Tannins from Trapa taiwanensis Hulls. Molecules. 2019;24(2):365. doi: 10.3390/molecules24020365
  5. Yasuda M, Yasutake K, Hino M, et al. Inhibitory effects of polyphenols from water chestnut (Trapa japonica) husk on glycolytic enzymes and postprandial blood glucose elevation in mice. Food Chem. 2014;165:42-49. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.05.083
  6. Banu WZ, Dasgupta D, Hazarika I, et al. Trapa natans L.: A Journey from Traditional to Contemporary Therapies – A Review. The Natural Products Journal. 2023;13(8):e300323215263. doi: 10.2174/2210315513666230330182909
  7. Mikhailova EV, Artyukhin AE, Zul’karnaeva ESh, et al. Water chestnut – the plant of the future. In: Fiziologiya rastenii – osnova sozdaniya rastenii budushchego. Kazan, 2019:292. (In Russ.). [Михайлова Е.В., Артюхин А.Е., Зулькарнаева Е.Ш., и др. Водяной орех – растение будущего. В кн.: Физиология растений – основа создания растений будущего. Казань, 2019:292]. doi: 10.26907/978-5-00130-204-9-2019-292
  8. Chupina IS, Silant’eva MM. Fruits polymorphism of European water chestnut populations in the Altai Krai. Acta Biologica Sibirica. 2019;5(4):66-72. [Чупина И.С., Силантьева М.М. Полиморфизм плодов популяций Trapa natans L. на территории Алтайского края. Acta Biologica Sibirica. 2019;5(4): 66-72]. doi: 10.14258/abs.v5.i4.7058
  9. Kuluev BR, Artyukhin AE, Shevchenko AM, et al. Water chestnut Trapa L.: biology, habitat and the study of its isolated populations in the lakes of Nurimanovsky district in the Republic of Bashkortostan. Biomics. 2017;9(2):101-118. (In Russ.). [Кулуев Б.Р., Артюхин А.Е., Шевченко А.М., и др. Водяной орех плавающий Trapa L.: биология, ареал распространения и исследование его изолированных популяций в озерах Нуримановского района Республики Башкортостан. Биомика. 2017;9(2):101-118].
  10. Alfasane MA, Moniruzzaman K, Rahman MM. Biochemical composition of the fruits of water chestnut (Trapa bispinosa Roxb.). Dhaka University Journal of Biological Sciences. 2011;20(1):95-98. doi: 10.3329/dujbs.v20i1.8879
  11. Radojevic ID, Vasic SM, Dekic MS, et al. Antimicrobial and antibiofilm effects of extracts from Trapa natans L., evaluation of total phenolic and flavonoid contents and GC-MS analysis. Acta Pol Pharm. 2016;73(6):1565-1574. PMID: 29634111
  12. Aleksic I, Ristivojevic P, Pavic A, et al. Anti-quorum sensing activity, toxicity in zebrafish (Danio rerio) embryos and phytochemical characterization of Trapa natans leaf extracts. J Ethnopharmacol. 2018;222:148-158. doi: 10.1016/j.jep.2018.05.005
  13. Kharbanda C, Sarwar Alam M, Hamid H, et al. Trapa natans L. root extract suppresses hyperglycemic and hepatotoxic effects in STZ-induced diabetic rat model. J Ethnopharmacol. 2014; 151(2): 931-936. doi: 10.1016/j.jep.2013.12.007
  14. Raza A, Li F, Xu X, et al. Optimization of ultrasonic-assisted extraction of antioxidant polysaccharides from the stem of Trapa quadrispinosa using response surface methodology. Int J Biol Macromol. 2017;94(Pt A):335-344. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2016.10.033
  15. Li F, Mao YD, Wang YF, et al. Optimization of Ultrasonic-Assisted Enzymatic Extraction Conditions for Improving Total Phenolic Content, Antioxidant and Antitumor Activities In Vitro from Trapa quadrispinosa Roxb. Residues. Molecules. 2017;22(3):396. doi: 10.3390/molecules22030396
  16. Gani A, Rasool N, Shah A, et al. DNA scission inhibition, antioxidant, and antiproliferative activities of water chestnut (Trapa natans) extracted in different solvents. CyTA – Journal of Food. 2015;13(3):415-419. doi: 10.1080/19476337.2014.992967
  17. Hussain T, Gehad MS, Firdous H. Hepatoprotective Evaluation of Trapa natans against Drug-induced Hepatotoxicity of Antitubercular Agents in Rats. Pharmacognosy Magazine. 2018;14(54):180-185. doi: 10.4103/pm.pm_237_17
  18. Lu Han, Jian Tun-yu, Ding Xiao-qin, et al. Trapa natans pericarp extract ameliorates hyperglycemia and hyperlipidemia in type 2 diabetic mice. Revista Brasileira de Farmacognosia. 2019;29(5):631-636. doi: 10.1016/j.bjp.2019.04.011
  19. Lu Han , Meng Xiuhua, Ding Xiaoqin, et al. Gallotannin, Isolated from Pericarp of Water Caltrop Ameliorates High-Fat Diet-Induced Nonalcoholic Fatty Liver Disease in Mice. J Agric Food Chem. 2023;71(18):7046-7057. doi: 10.1021/acs.jafc.3c01099
  20. Wang L, Yin D, Fan Y, et al. Molecular mechanism of the anti-gastric cancer activity of 1,2,3,6-tetra-O-galloyl-β-D-glucose isolated from Trapa bispinosa Roxb. shell in vitro. PLoS One. 2022;17(6):e0269013. doi: 10.1371/journal.pone.0269013
  21. Yasuda M, Ikeoka M, Kondo S-I. Skin-related enzyme inhibitory activity by hydrolyzable polyphenols in water chestnut (Trapa natans) husk. Biosci Biotechnol Biochem. 2021;85(3):666-674. doi: 10.1093/bbb/zbaa076
  22. Malviya N, Jain S, Jain A, et al. Evaluation of in vitro antioxidant potential of aqueous extract of Trapa natans L. fruits. Acta Pol Pharm. 2010;67(4):391-396. PMID: 20635535.
  23. Sun X, Lei Q, Chen Q, et al. Biphasic Fermentation of Trapa bispinosa Shells by Ganoderma sinense and Characterization of Its Polysaccharides and Alcoholic Extract and Analysis of Their Bioactivity. Molecules. 2024;29(6):1238. doi: 10.3390/molecules29061238
  24. Jinno M, Nagai R, Takeuchi M, et al. Trapa bispinosa Roxb. extract lowers advanced glycation end-products and increases live births in older patients with assisted reproductive technology: a randomized controlled trial. Reprod Biol Endocrinol. 2021;19(1):149. doi: 10.1186/s12958-021-00832-y
  25. Chang YW, Huang WC, Lin CY, et al. Tellimagrandin II, A Type of Plant Polyphenol Extracted from Trapa bispinosa Inhibits Antibiotic Resistance of Drug-Resistant Staphylococcus aureus. Int J Mol Sci. 2019;20(22):5790. doi: 10.3390/ijms20225790
  26. Kuluev BR, Zulkarnaeva ESh, Artyukhin AE, et al. Antibacterial activity of alcohol extract of the water caltrop endocarps. Ecobiotech. 2018;1(1):45-51. [Кулуев Б.Р., Зулькарнаева Е.Ш., Артюхин А.Е., и др. Антибактериальная активность спиртового экстракта эндокарпиев водяного ореха Trapa sibirica Fler. Экобиотех.2018;1(1):45-51]. doi: 10.31163/2618-964X-2018-1-1-45-51
  27. Wang SH, Kao MY, Wu SC, et al. Oral administration of Trapa taiwanensis Nakai fruit skin extracts conferring hepatoprotection from CCl4-caused injury. J Agric Food Chem. 2011;59(8):3686-3692. doi: 10.1021/jf1048386
  28. Mondal M, Bhattacharya S, Biswas M. Hepatoprotective activity of Trapa natans fruit peel extracts against paracetamol-induced liver damage in rats. Elixir Pharmacy. 2013;60:16461-16463.
  29. Iwaoka Y, Suzuki S, Kato N, et al. Characterization and Identification of Bioactive Polyphenols in the Trapa bispinosa Roxb. Pericarp Extract. Molecules. 2021;26(19):5802. doi: 10.3390/molecules26195802
  30. Hui-Chi Huang, Chien-Liang Chao, Chia-Ching Liaw, et al. Hypoglycemic Constituents Isolated from Trapa natans L. Pericarps. J Agric Food Chem. 2016;64(19):3794-3803. doi: 10.1021/acs.jafc.6b01208
  31. Ahmad N, Sharma AK, Sharma S, et al. Biosynthesized composites of Au-Ag nanoparticles using Trapa peel extract induced ROS-mediated p53 independent apoptosis in cancer cells. Drug and Chemical Toxicology. 2019;1:43-53. doi: 10.1080/01480545.2018.1463241
  32. Mandal SM, Migliolo L, Franco OL, et al. Identification of an antifungal peptide from Trapa natans fruits with inhibitory effects on Candida tropicalis biofilm formation. Peptides. 2011;32(8):1741-1747. doi: 10.1016/j.peptides.2011.06.020
  33. Kim YS, Hwang JW, Han YK, et al. Antioxidant activity and protective effects of Trapa japonica pericarp extracts against tert-butylhydroperoxide-induced oxidative damage in Chang cells. Food Chem Toxicol. 2014;64:49-56. doi: 10.1016/j.fct.2013.11.018
  34. Singh S, Kumar V, Kumar N, et al. Protective and Modulatory Effects of Trapa bispinosa and Trigonella foenum-graecum on Neuroblastoma Cells Through Neuronal Nitric Oxide Synthase. Assay Drug Dev Technol. 2020;18(1):64-74. doi: 10.1089/adt.2018.912
  35. Ishida H, Shibata T, Shibata S, et al. Lutein plus Water Chestnut (Trapa bispinosa Roxb.) Extract Inhibits the Development of Cataracts and Induces Antioxidant Gene Expression in Lens Epithelial Cells. Biomed Res Int. 2020;2020:9204620. doi: 10.1155/2020/9204620
  36. Ambikar DB, Harle UN, Khandare RA, et al. Neuroprotective effect of hydroalcoholic extract of dried fruits of Trapa bispinosa Roxb. on lipofuscinogenesis and fluorescence product in brain of D-galactose induced ageing accelerated mice. Indian J Exp Biol. 2010;48(4):378-382. PMID: 20726336
  37. Kim Y-S, Hwang JW, Jang JH, et al. Trapa japonica Pericarp Extract Reduces LPS-Induced Inflammation in Macrophages and Acute Lung Injury in Mice. Molecules. 2016;21(3):392. doi: 10.3390/molecules21030392
  38. Li F, Liu X, Yu X, et al. Optimization of the extraction, preliminary characterization, and anti-inflammatory activity of crude polysaccharides from the stems of Trapa quadrispinosa. RSC Adv. 2019;9(39):22540-22550. doi: 10.1039/c8ra09994d
  39. Nam GH, Kawk HW, Kim SY, et al. Solvent fractions of fermented Trapa japonica fruit extract stimulate collagen synthesis through TGF-β1/GSK-3β/β-catenin pathway in human dermal fibroblasts. J Cosmet Dermatol. 2020;19(1):226-233. doi: 10.1111/jocd.13253
  40. Nam GH, Jo KJ, Park YS, et al. The peptide AC 2 isolated from Bacillus-treated Trapa japonica fruit extract rescues DHT (dihydrotestosterone)-treated human dermal papilla cells and mediates mTORC1 signaling for autophagy and apoptosis suppression. Sci Rep. 2019;9(1):16903. doi: 10.1038/s41598-019-53347-3
  41. Nam GH, Jo KJ, Park YS, et al. Bacillus/Trapa japonica Fruit Extract Ferment Filtrate enhances human hair follicle dermal papilla cell proliferation via the Akt/ERK/GSK-3β signaling pathway. BMC Complement Altern Med. 2019;19(1):104. doi: 10.1186/s12906-019-2514-8
  42. Naseem S, Bhat SU, Gani A, et al. Starch exploration in Nelumbo nucifera and Trapa natans: Understanding physicochemical and functional variations for future perspectives Int J Biol Macromol. 2024;274(2):133077. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.133077
  43. Dularia C, Sinhmar A, Thory R, et al. Development of starch nanoparticles based composite films from non-conventional source – Water chestnut (Trapa bispinosa). Int J Biol Macromol. 2019;136:1161-1168. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.06.169

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Mikhailova E.V., Popov S.S., Bredikhina T.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».