DOI: https://doi.org/10.3389/fmolb.2025.1686436
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41562115
تاريخ النشر: 2026-01-05
المؤلف: Ruilin Hou وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الثوم والبصل
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في التأثيرات الوقائية لزيت الثوم (GO) النانوديسك (GO-nanodisks) ضد إصابة الرئة الحادة الناتجة عن الليببوليسكاريد (LPS) في نماذج الفئران. تعتبر إصابة الرئة الحادة (ALI) ومتلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS) حالات خطيرة ذات معدل مرضي ووفيات مرتفع، وخيارات العلاج الحالية محدودة. طورت الدراسة تركيبة جديدة من GO-nanodisks لتعزيز التوافر البيولوجي وفعالية GO، المعروف بخصائصه المضادة للالتهابات ومضادات الأكسدة ولكنه يعاني من ضعف الذوبان. كشفت الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ GO-nanodisks عن متوسط قطر الجسيمات يبلغ 148 ± 3 نانومتر وكفاءة تغليف تبلغ 55.26% ± 0.04%.
أظهرت التجارب الحية أن GO-nanodisks قللت بشكل كبير من تلف أنسجة الرئة، ومستويات السيتوكينات الالتهابية (بما في ذلك TNF-α وIL-6 وIL-4 وIL-10)، وحسنت علامات الإجهاد التأكسدي مقارنة بمجموعة التحكم الإيجابية. ومن الجدير بالذكر أن GO-nanodisks نشطت مسار الإشارة Keap1/Nrf2 بينما منعت مسار NF-κB، مما يشير إلى تأثيرات علاجية معززة مقارنة بـ GO التقليدي. تشير هذه النتائج إلى أن GO-nanodisks المطورة تمثل نهج نانو طبي واعد لعلاج ALI، مما يوفر أساسًا نظريًا للبحث المستقبلي في العلاجات القائمة على المنتجات الطبيعية لإصابات الرئة.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث القضايا الصحية الحرجة التي تطرحها إصابة الرئة الحادة (ALI) ومتلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS)، والتي يمكن أن تؤدي إلى فشل تنفسي شديد ومعدلات وفيات مرتفعة إذا لم تتم إدارتها بشكل فعال. تتميز هذه الحالات بأعراض مثل ضيق التنفس، ونقص الأكسجين المقاوم، ووذمة رئوية، مع أسباب رئوية وغير رئوية متنوعة، بما في ذلك الالتهاب الرئوي والاستجابات الالتهابية الجهازية. على الرغم من الأبحاث الواسعة على مدار الخمسين عامًا الماضية، لا تزال نسبة حدوث ALI/ARDS كبيرة، حيث تؤثر على حوالي 3 ملايين فرد على مستوى العالم كل عام، مع معدل وفيات ملحوظ يبلغ 46.3% بين المرضى المشخصين. لقد زادت جائحة COVID-19 الحالية من تعقيد النتائج السريرية للمرضى الأكبر سنًا، مما يبرز الحاجة الملحة لاستراتيجيات علاجية محسنة.
يتم التأكيد على إمكانيات زيت الثوم (GO) كعامل علاجي للأمراض الرئوية، نظرًا لخصائصه النشطة بيولوجيًا، بما في ذلك تثبيط السيتوكينات المسببة للالتهابات وقدراته المضادة للأكسدة التي تحمي أنسجة الرئة من التلف التأكسدي. لقد جذبت قدرة GO على تعزيز الاستجابات المناعية وكبح تكاثر الفيروسات الانتباه، خاصة خلال جائحة COVID-19. ومع ذلك، فإن التحديات مثل تقلب GO وانخفاض توافره البيولوجي تتطلب طرق توصيل مبتكرة. تناقش المقدمة تطوير نانوديسك ثنائية الطبقة مستقرة بواسطة PEG كنظام توصيل دوائي جديد لـ GO، بهدف تحسين استقراره وفعاليته في علاج ALI الناتجة عن LPS. تسعى هذه الدراسة إلى تصنيف هذه النانوديسك واستكشاف إمكانياتها لتعزيز التأثيرات الوقائية لـ GO، وبالتالي المساهمة في إدارة إصابة الرئة الحادة.
نقاش
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في إعداد وتصنيف نانوديسك ثنائية الطبقة المستقرة بواسطة PEG المحملة بزيت الثوم (GO-nanodisks) وفعاليتها العلاجية في نموذج إصابة الرئة الحادة الناتجة عن الليببوليسكاريد (LPS) في الفئران. تم تصنيع GO-nanodisks باستخدام طريقة انتشار الفيلم الرقيق، محققين متوسط حجم جسيم يبلغ 148 نانومتر وكفاءة تغليف تبلغ 55.26%. أكدت تقنيات التصنيف، بما في ذلك المجهر الإلكتروني الناقل والتشتت الضوئي الديناميكي، التكوين الناجح لهذه الهياكل النانوية. أشارت النتائج إلى أن GO-nanodisks حسنت بشكل كبير من ALI الناتجة عن LPS، كما يتضح من انخفاض تسلل الخلايا الالتهابية، وتحسين نسب الوزن الرطب/الجاف للرئة، وانخفاض مستويات البروتين في سائل غسل القصبات الهوائية (BALF) مقارنة بمجموعة التحكم الإيجابية.
علاوة على ذلك، أظهرت GO-nanodisks خصائص مضادة للأكسدة قوية، حيث قللت بشكل فعال من مستويات الأنواع التفاعلية للأكسجين (ROS) وزادت من نشاط إنزيمات مضادات الأكسدة مثل سوبر أكسيد ديسموتاز (SOD) وكاتالاز (CAT). كما أدى العلاج إلى انخفاض كبير في السيتوكينات المسببة للالتهابات (TNF-α وIL-6) وزيادة في السيتوكينات المضادة للالتهابات، مما يبرز دورها في تعديل الاستجابة الالتهابية. من الناحية الميكانيكية، كانت التأثيرات الوقائية لـ GO-nanodisks مرتبطة بتنشيط مسار إشارة Keap1-Nrf2 ومنع مسار NF-κB، وهما أمران حاسمان في تنظيم الإجهاد التأكسدي والالتهاب. تشير هذه النتائج إلى أن GO-nanodisks تمثل استراتيجية علاجية واعدة لإدارة ALI، خاصة في سياق الحالات التي تفاقمت بسبب الإجهاد التأكسدي والالتهاب، مثل ARDS المرتبطة بـ COVID-19.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmolb.2025.1686436
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41562115
Publication Date: 2026-01-05
Author(s): Ruilin Hou et al.
Primary Topic: Garlic and Onion Studies
Overview
This research investigates the protective effects of garlic oil (GO) nanodisks (GO-nanodisks) against lipopolysaccharide (LPS)-induced acute lung injury (ALI) in murine models. ALI and acute respiratory distress syndrome (ARDS) are serious conditions with high morbidity and mortality, and current treatment options are limited. The study developed a novel formulation of GO-nanodisks to enhance the bioavailability and efficacy of GO, which is known for its anti-inflammatory and antioxidant properties but suffers from poor solubility. The physicochemical characterization of the GO-nanodisks revealed a mean particle diameter of 148 ± 3 nm and an encapsulation efficiency of 55.26% ± 0.04%.
In vivo experiments demonstrated that the GO-nanodisks significantly reduced lung tissue damage, inflammatory cytokine levels (including TNF-α, IL-6, IL-4, and IL-10), and improved oxidative stress markers compared to the positive control group. Notably, the GO-nanodisks activated the Keap1/Nrf2 signaling pathway while inhibiting the NF-κB pathway, indicating enhanced therapeutic effects over conventional GO. These findings suggest that the developed GO-nanodisks represent a promising nanomedicine approach for treating ALI, providing a theoretical foundation for future research into natural product-based therapies for lung injuries.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the critical health issues posed by acute lung injury (ALI) and acute respiratory distress syndrome (ARDS), which can lead to severe respiratory failure and high mortality rates if not managed effectively. These conditions are characterized by symptoms such as dyspnoea, refractory hypoxemia, and pulmonary oedema, with various pulmonary and extrapulmonary causes, including pneumonia and systemic inflammatory responses. Despite extensive research over the past fifty years, the incidence of ALI/ARDS remains significant, affecting approximately 3 million individuals globally each year, with a notable mortality rate of 46.3% among diagnosed patients. The ongoing COVID-19 pandemic has further complicated the clinical outcomes for older patients, highlighting the urgent need for improved therapeutic strategies.
The potential of garlic oil (GO) as a therapeutic agent for pulmonary diseases is emphasized, given its bioactive properties, including the inhibition of proinflammatory cytokines and antioxidant capabilities that protect lung tissue from oxidative damage. GO’s ability to enhance immune responses and suppress viral replication has garnered attention, particularly during the COVID-19 pandemic. However, challenges such as GO’s volatility and low bioavailability necessitate innovative delivery methods. The introduction discusses the development of PEG-stabilized bilayer nanodisks as a novel drug delivery system for GO, aiming to improve its stability and efficacy in treating LPS-induced ALI. This study seeks to characterize these nanodisks and explore their potential to enhance the protective effects of GO, thereby contributing to the management of acute lung injury.
Discussion
In this study, the authors investigated the preparation and characterization of garlic oil-loaded PEG-stabilized bilayer nanodisks (GO-nanodisks) and their therapeutic efficacy in a lipopolysaccharide (LPS)-induced acute lung injury (ALI) model in mice. The GO-nanodisks were synthesized using a thin-film dispersion method, achieving a mean particle size of 148 nm and an encapsulation efficiency of 55.26%. Characterization techniques, including transmission electron microscopy and dynamic light scattering, confirmed the successful formation of these nanostructures. The results indicated that GO-nanodisks significantly ameliorated LPS-induced ALI, as evidenced by reduced inflammatory cell infiltration, improved lung wet/dry weight ratios, and decreased protein levels in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) compared to the positive control group.
Furthermore, the GO-nanodisks exhibited potent antioxidant properties, effectively reducing reactive oxygen species (ROS) levels and enhancing the activity of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT). The treatment also led to a significant decrease in pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-6) and an increase in anti-inflammatory cytokines, highlighting their role in modulating the inflammatory response. Mechanistically, the protective effects of GO-nanodisks were associated with the activation of the Keap1-Nrf2 signaling pathway and inhibition of the NF-κB pathway, which are crucial in regulating oxidative stress and inflammation. These findings suggest that GO-nanodisks represent a promising therapeutic strategy for managing ALI, particularly in the context of conditions exacerbated by oxidative stress and inflammation, such as COVID-19-related ARDS.