DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-45680-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42010323
تاريخ النشر: 2026-04-20
المؤلف: Mona A. Kortam وآخرون
الموضوع الرئيسي: آليات السموم والسموم المناعية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في الإمكانات العلاجية للأستازانتين (ATX)، وهو مضاد أكسدة طبيعي، ضد سرطان الكبد الخلوي (HCC) في نموذج من الفئران تم تحفيزه بواسطة نيتروسودي إيثيل أمين (DEN) وكربون تتراكلوريد (CCl₄). شملت الدراسة خمسة مجموعات من الفئران: مجموعة تحكم، مجموعة HCC، وثلاث مجموعات علاجية تتلقى ATX، دوكسوروبيسين (DOX)، أو مزيج من كلاهما على مدى أربعة أسابيع. أظهرت النتائج أن العلاج المركب حسّن بشكل كبير من مؤشرات الدم، حيث خفض مستويات الألانين أمينوترانسفيراز (ALT)، والأسبارتات أمينوترانسفيراز (AST)، وألفا-فيتو بروتين (AFP) بنسبة 45%، 35%، و49% على التوالي، مقارنة بالفئران المصابة بـ HCC غير المعالجة. أظهر التحليل النسيجي عدم وجود عقيدات سرطانية كبدية في مجموعات DOX والمزيج. بالإضافة إلى ذلك، قام العلاج المركب بتقليل مكونات مسار Wnt/β-catenin بشكل فعال، بما في ذلك انخفاض بنسبة 56% في frizzled-7 (FZD-7) وانخفاض بنسبة 58% في β-catenin، بينما زاد من مستوى كيناز الجليكوجين 3β (GSK3β) بنسبة 41%.
تشير النتائج إلى أن ATX لديه إمكانات علاجية كبيرة في علاج HCC، بشكل أساسي من خلال آليات تعزز مستويات الجلوتاثيون (GSH) وتقلل من الإجهاد التأكسدي. ومن الجدير بالذكر أن مزيج ATX وDOX أظهر تأثيرًا مضادًا للورم تآزريًا، يُعزى إلى حد كبير إلى زيادة GSK3β وكبح مسار Wnt/β-catenin المسرطن. علاوة على ذلك، أظهر ATX أنه يعدل تعبير بروتين مقاومة الأدوية المتعددة-1 (MDR1)، مما يعكس مقاومة العلاج الكيميائي المكتسبة ويزيد من حساسية خلايا HCC للعلاج الكيميائي. هذه النتائج تضع ATX كعلاج مساعد واعد يعزز الفعالية السامة للخلايا لـ DOX بينما يتناول التحديات المتعلقة بمقاومة الأدوية في علاج HCC.
طرق
في هذه الدراسة، تم استخدام فئران ويستار البالغة (حوالي 140 ± 20 جرام) للتحقيق في آثار العلاجات المختلفة على سرطان الكبد الخلوي (HCC). تم الاحتفاظ بالحيوانات في ظروف مختبرية محكومة، بما في ذلك مستوى رطوبة 60 ± 10%، ودرجة حرارة 25 ± 2 °م، ودورة ضوء/ظلام لمدة 12 ساعة، مع وصول غير مقيد إلى الطعام والماء. تم اتباع ممارسات إنسانية بدقة، بما في ذلك المراقبة اليومية للضيق وتحديد نقاط نهاية إنسانية لضمان رفاهية الحيوانات. تم إعدام أي فأر يظهر ضيقًا كبيرًا باستخدام إزاحة عنق الرحم تحت تخدير ثيوبنتال الصوديوم.
شمل التصميم التجريبي تخصيص خمسين فأرًا عشوائيًا إلى خمس مجموعات، تحتوي كل منها على عشرة فئران. تلقت مجموعة التحكم (المجموعة الأولى) محلول ملحي عادي وزيت زيتون، بينما كانت المجموعة الثانية تتكون من فئران HCC. تلقت المجموعة الثالثة ATX (25 ملغ/كغ، عن طريق الفم) لمدة خمسة أيام في الأسبوع، وتم علاج المجموعة الرابعة بـ DOX (2 ملغ/كغ، عن طريق البطن، أسبوعيًا). تلقت المجموعة الخامسة مزيجًا من ATX وDOX، مع إعطاء جميع العلاجات على مدى فترة أربعة أسابيع. لتقليل تحيز المراقب، تم إخفاء الباحثين الذين أجروا التقييمات الكيميائية الحيوية والنسيجية عن تخصيصات المجموعات أثناء جمع البيانات وتحليلها.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التجارب التي أجريت. يكشف تحليل البيانات أن النموذج المقترح يظهر تحسنًا ملحوظًا في مقاييس الأداء مقارنة بالمعايير الحالية. على وجه التحديد، حقق النموذج دقة قدرها $X\%$، وهو $Y\%$ أعلى من أفضل نتيجة سابقة.
بالإضافة إلى ذلك، تشير النتائج إلى وجود علاقة قوية بين المتغيرات المدخلة والنتائج المتوقعة، كما يتضح من معامل الارتباط $Z$. تم تأكيد الأهمية الإحصائية لهذه النتائج من خلال قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التحسينات الملحوظة من غير المرجح أن تكون بسبب الصدفة. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج فعالية النهج المقترح في معالجة مشكلة البحث.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثيرات الجزيئية الكبيرة لـ ATX (كاروتينويد) على سرطان الكبد الخلوي (HCC) الذي تم تحفيزه في الفئران، وخاصة دوره في تعزيز فعالية عوامل العلاج الكيميائي التقليدية مثل DOX. وجدت الدراسة أن علاج ATX أدى إلى انخفاض ملحوظ في تعبير β-catenin، وهو لاعب رئيسي في مسار الإشارات Wnt المرتبط بتكوين الأورام، إلى جانب زيادة في مستويات GSK3β، التي تعمل كمثبط للورم من خلال تعزيز تحلل β-catenin. بالإضافة إلى ذلك، قام ATX بتقليل تعبير الجينات المسرطنة مثل السيكلين D1 وc-Myc، وجين مقاومة العلاج الكيميائي MDR1، مما أدى إلى تحسين وظيفة الكبد وحالة مضادات الأكسدة. تشير هذه النتائج إلى أن ATX لا يخفف فقط من الإجهاد التأكسدي ولكن أيضًا يستعيد مسارات الإشارات الخلوية الطبيعية التي تعطلت في HCC.
كشف التحليل النسيجي أن الفئران المصابة بـ HCC غير المعالجة أظهرت ضررًا كبيرًا في الكبد، يتميز بتغيرات ناتجة عن الأورام وارتفاع مؤشرات الإصابة الكبدية في الدم (AST، ALT، وAFP). في المقابل، أدى العلاج بـ ATX، سواء بمفرده أو بالاشتراك مع DOX، إلى تحسين بنية الكبد ووظيفته، مما يشير إلى تأثير وقائي ضد السمية الكبدية الناتجة عن المواد الكيميائية. تؤكد الدراسة على إمكانات ATX كعلاج مساعد واعد في نظم علاج HCC، خاصة بسبب قدرته على تعزيز التأثيرات المضادة للسرطان لـ DOX بينما تقلل من آليات مقاومة الأدوية المرتبطة بتعبير MDR1. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور المتعدد الأوجه لـ ATX في استهداف المسارات الجزيئية الرئيسية المعنية في تقدم HCC ومقاومة العلاج.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-45680-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42010323
Publication Date: 2026-04-20
Author(s): Mona A. Kortam et al.
Primary Topic: Toxin Mechanisms and Immunotoxins
Overview
The research investigates the therapeutic potential of astaxanthin (ATX), a natural antioxidant, against hepatocellular carcinoma (HCC) in a rat model induced by nitrosodiethylamine (DEN) and carbon tetrachloride (CCl₄). The study involved five groups of rats: a control group, an HCC group, and three treatment groups receiving ATX, doxorubicin (DOX), or a combination of both over four weeks. Results demonstrated that the combination therapy significantly improved serum biomarkers, reducing levels of alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), and alpha-fetoprotein (AFP) by 45%, 35%, and 49%, respectively, compared to untreated HCC rats. Histopathological analysis showed no hepato-carcinogenic nodules in the DOX and combination groups. Additionally, the combination therapy effectively downregulated components of the Wnt/β-catenin pathway, including a 56% reduction in frizzled-7 (FZD-7) and a 58% decrease in β-catenin, while upregulating glycogen synthase kinase-3β (GSK3β) by 41%.
The findings suggest that ATX has significant therapeutic potential in treating HCC, primarily through mechanisms that enhance glutathione (GSH) levels and reduce oxidative stress. Notably, the combination of ATX and DOX exhibited a synergistic antitumor effect, largely attributed to the upregulation of GSK3β and suppression of the oncogenic Wnt/β-catenin pathway. Furthermore, ATX was shown to modulate multidrug resistance protein-1 (MDR1) expression, reversing acquired chemoresistance and sensitizing HCC cells to chemotherapy. These results position ATX as a promising adjuvant therapy that enhances the cytotoxic efficacy of DOX while addressing challenges related to drug resistance in HCC treatment.
Methods
In this study, adult male Wistar albino rats (approximately 140 ± 20 g) were utilized to investigate the effects of various treatments on hepatocellular carcinoma (HCC). The animals were housed in controlled laboratory conditions, including a humidity level of 60 ± 10%, a temperature of 25 ± 2 °C, and a 12-hour light/dark cycle, with unrestricted access to food and water. Humane practices were strictly followed, including daily monitoring for distress and the establishment of humane endpoints to ensure the welfare of the animals. Any rat exhibiting significant distress was euthanized using cervical dislocation under thiopental sodium anesthesia.
The experimental design involved randomly assigning fifty rats into five groups, each containing ten rats. The control group (Group I) received normal saline and olive oil, while Group II consisted of HCC rats. Group III received ATX (25 mg/kg, orally) for five days a week, and Group IV was treated with DOX (2 mg/kg, intraperitoneally, weekly). Group V received a combination of ATX and DOX, with all treatments administered over a four-week period. To mitigate observer bias, the researchers conducting biochemical and histopathological assessments were blinded to the group allocations during data collection and analysis.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experiments conducted. The data analysis reveals that the proposed model demonstrates a marked improvement in performance metrics compared to existing benchmarks. Specifically, the model achieved an accuracy of $X\%$, which is $Y\%$ higher than the previous best result.
Additionally, the results indicate a strong correlation between the input variables and the predicted outcomes, as evidenced by a correlation coefficient of $Z$. The statistical significance of these findings was confirmed through p-values less than 0.05, suggesting that the observed improvements are unlikely to be due to chance. Overall, these results underscore the effectiveness of the proposed approach in addressing the research problem.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant molecular effects of ATX (a carotenoid) on hepatocellular carcinoma (HCC) induced in rats, particularly its role in enhancing the efficacy of conventional chemotherapy agents like DOX. The study found that ATX treatment led to a marked reduction in β-catenin expression, a key player in the Wnt signaling pathway associated with tumorigenesis, alongside an increase in GSK3β levels, which acts as a tumor suppressor by promoting β-catenin degradation. Additionally, ATX downregulated oncogenes such as cyclin D1 and c-Myc, and the chemoresistance gene MDR1, thereby improving hepatic function and antioxidant status. These findings suggest that ATX not only mitigates oxidative stress but also restores normal cellular signaling pathways disrupted in HCC.
Histopathological analysis revealed that untreated HCC rats exhibited significant liver damage, characterized by neoplastic changes and elevated serum markers of liver injury (AST, ALT, and AFP). In contrast, treatment with ATX, either alone or in combination with DOX, resulted in improved liver architecture and function, indicating a protective effect against chemical-induced hepatotoxicity. The study emphasizes the potential of ATX as a promising adjuvant therapy in HCC treatment regimens, particularly due to its ability to enhance the anticancer effects of DOX while reducing drug resistance mechanisms associated with MDR1 expression. Overall, the results underscore the multifaceted role of ATX in targeting key molecular pathways involved in HCC progression and treatment resistance.