DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2026.1782734
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42064794
تاريخ النشر: 2026-04-15
المؤلف: Khaled M. Alam-ElDein وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في التأثيرات العصبية الواقية للروتين، سيلينيت الصوديوم ($\text{Na}_2\text{SeO}_3$)، وجزيئات السيلينيوم النانوية المرتبطة بالروتين (RUT-SeNPs) في نموذج الفئران لعزل اجتماعي (SI)، والذي يحاكي التغيرات السلوكية والعصبية البيولوجية الشبيهة بالفصام. استخدمت الدراسة منهجية شاملة، بما في ذلك التحليلات الحاسوبية، التقييمات السلوكية، التقييمات الكيميائية الحيوية، والفحوصات النسيجية عبر ست مجموعات من الفئران البيضاء الذكور: مجموعة التحكم، مجموعة SI، ومجموعات تم علاجها بالأولانزابين، الروتين، سيلينيت الصوديوم، وRUT-SeNPs.
أشارت النتائج إلى أن SI أثر بشكل كبير على الحركة، تفضيل السكروز، التفاعل الاجتماعي، وقدرة مضادات الأكسدة، بينما زاد من الإجهاد التأكسدي وعلامات الالتهاب (P < 0.05). على الرغم من أن الأولانزابين، الروتين، وسيلينيت الصوديوم قدموا تأثيرات عصبية واقية جزئية، إلا أن RUT-SeNPs أظهرت تحسينات كبيرة عبر معايير مختلفة. تشير هذه النتائج إلى أن التركيبة النانوية للسيلينيوم والروتين قد تعزز الفعالية العلاجية، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آلياتها المحددة وحرائكها الدوائية.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث الفصام (SCH)، وهو اضطراب نفسي معقد يظهر عادة في أواخر المراهقة أو أوائل البلوغ، ويؤثر على حوالي 1% من السكان العالميين. يتميز الاضطراب بأسباب متعددة العوامل تشمل العوامل الوراثية، العصبية التطورية، والبيئية التي تعطل الوظيفة الطبيعية للدماغ، مما يؤدي إلى إعاقات وظيفية كبيرة وزيادة في المرض. من الجدير بالذكر أن العزل الاجتماعي (SI) يُبرز كونه نتيجة وعامل خطر محتمل للفصام، حيث تشير الدراسات إلى أن الأفراد المعزولين اجتماعيًا يظهرون خطرًا أعلى لتطوير الاضطراب. تشمل الاضطرابات العصبية البيولوجية المرتبطة بـ SI عدم التنظيم في الإشارات الدوبامينية وعدم توازن أوسع في الناقلات العصبية، إلى جانب الإجهاد التأكسدي والالتهاب العصبي، مما يساهم في العجز المعرفي والعاطفي الملحوظ في الفصام.
تستكشف المقدمة أيضًا الإمكانات العلاجية للمركبات الطبيعية النشطة بيولوجيًا، وخاصة الروتين والسيلينيوم، في معالجة الاضطرابات العصبية البيولوجية المرتبطة بالفصام. يُلاحظ أن الروتين له خصائص عصبية واقية من خلال تعديل محور Nrf2/HO-1 وتقليل الالتهاب العصبي، بينما يلعب السيلينيوم دورًا حاسمًا في الحفاظ على توازن الأكسدة. تقترح الدراسة استخدام جزيئات السيلينيوم النانوية المرتبطة بالروتين (RUT-SeNPs) كنهج علاجي جديد، مستفيدة من الفوائد المشتركة لكلا المركبين لتعزيز التوافر البيولوجي والفعالية العصبية الواقية. تهدف هذه التقييمات المقارنة إلى تقييم المزايا الوظيفية لـ RUT-SeNPs مقابل الروتين الحر والسيلينيوم الأيوني ضمن نموذج العزل الاجتماعي، مما قد يقدم رؤى حول علاجات أكثر أمانًا وفعالية للفصام.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميمًا تجريبيًا محكمًا شمل 42 فأرًا أبيض ذكرًا صحيًا، تتراوح أعمارهم بين 21-23 يومًا ويزنون 70-80 جرامًا، تم الحصول عليهم من جامعة حلوان، القاهرة. تم إيواء الفئران في ظروف قياسية مع دورة ضوء/ظلام 12:12 ساعة، maintained at 22 °C ± 3 °C، وتم توفير الوصول الحر إلى فرشة معقمة، علف مختبري، وماء عذب. تم اتباع الإرشادات الأخلاقية لرعاية الحيوانات بدقة، مع الحصول على موافقة من لجنة أخلاقيات البحث بجامعة سيناء (SU. REC.2025. 78 A).
تم تقسيم الفئران إلى ست مجموعات من سبعة، بما في ذلك مجموعة التحكم (CONT) التي تلقت 0.9% NaCl لمدة 15 يومًا بدءًا من اليوم 45، وخمس مجموعات تجريبية خضعت لبروتوكول إجهاد الانفصال لمدة 60 يومًا. شملت هذه المجموعات: مجموعة الانفصال (SI)، مجموعة SI المعالجة بالأولانزابين (SI&OLA)، مجموعة SI المعالجة بالروتين (SI&RUT)، مجموعة SI المعالجة بسيلينيت الصوديوم (SI&Na₂SeO₃)، ومجموعة SI المعالجة بجزيئات السيلينيوم النانوية الحيوية باستخدام الروتين (SI&RUT-SeNPs). أظهرت الملاحظات أنه بينما حافظت مجموعة التحكم على نشاط طبيعي وزيادة في الوزن، أظهرت مجموعة الانفصال إجهادًا فسيولوجيًا خفيفًا. ومع ذلك، أدى العلاج بالمركبات المدروسة إلى استعادة السلوك الطبيعي وزيادة الوزن، دون الإبلاغ عن وفيات أو آثار جانبية شديدة طوال مدة الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي أجريت. يوضح النتائج الناتجة عن اختبارات مختلفة، مع تسليط الضوء على الارتباطات الإحصائية الهامة والأنماط الملحوظة في البيانات. غالبًا ما يتم توضيح النتائج من خلال الجداول والأشكال، التي توفر تمثيلًا بصريًا للنتائج، مما يسهل التفسير.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم نتائج عددية محددة، مثل المتوسطات، والانحرافات المعيارية، وقيم p، التي تدعم الاستنتاجات المستخلصة من البحث. يتم وضع النتائج في سياق الأدبيات الموجودة، مما يوضح كيف تساهم في الفهم الأوسع للموضوع. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتأكيد الفرضيات المطروحة في الدراسة ويضع الأساس للمناقشات والتداعيات اللاحقة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم الخصائص الفيزيائية الكيميائية والحرائك الدوائية للروتين باستخدام أدوات حاسوبية، ADMETLab 3.0 وProTox-3.0، مما كشف عن خصائص واعدة مثل الذوبان الكبير في الماء ونفاذية جيدة للغشاء. كانت التوافر البيولوجي المتوقع للروتين أقل من 50%، مع حجم توزيع ملحوظ (VDss) يبلغ 0.87 L/kg. أشارت توقعات السمية إلى احتمال السمية الكلوية، لكن تم تقييم الروتين على أنه غير سام للكبد، وغير سام عصبي، وغير سام للقلب، دون وجود دليل على السمية السرطانية أو الطفرية. أبرزت محاكاة الربط الجزيئي تآثرات الروتين مع أهداف مختلفة مرتبطة بالعزل الاجتماعي (SI)، والإجهاد التأكسدي، والالتهاب، مع ملاحظات محددة عند مستقبل 5-HT2A، مما يشير إلى دور محتمل كعكس للمنبه.
تدعم نتائج الربط، على الرغم من كونها حسابية، الجدوى البيولوجية لتأثيرات الروتين العلاجية. استخدمت الدراسة منهجيات صارمة، بما في ذلك إعداد البروتين وال ligand، وضبط معلمات الشبكة، والتحقق من خلال حسابات RMSD، لضمان موثوقية توقعات الربط. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانات الروتين كعامل علاجي، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في تأثيراته البيولوجية وآليات عمله في سياق SI والاعتلالات ذات الصلة.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تؤثر على تفسير نتائجها. من الجدير بالذكر أن غياب التحليلات المتعلقة بالحرائك الدوائية والتوزيع الحيوي يحد من القدرة على إثبات المزايا الخاصة بالنانو للجزيئات النانوية المدروسة. بالإضافة إلى ذلك، فإن نقص التقييمات المتعلقة بالاستقرار الفسيولوجي، والتحقق العنصري، وتباين الدفعات يقلل من قوة النتائج، حيث كانت التحليلات محصورة في تقنيات أساسية مثل تشتت الضوء الديناميكي (DLS)، قياسات الجهد الزتاوي، المجهر الإلكتروني الناقل (TEM)، وطيف تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR).
علاوة على ذلك، كانت نتائج الربط الجزيئي، على الرغم من تقديمها لرؤى ميكانيكية حول التفاعل المحتمل مع الأهداف، استكشافية بطبيعتها وافتقرت إلى التحقق التجريبي. وبالتالي، يجب تفسير هذه النتائج بحذر، حيث إنها لا تشكل دليلًا قاطعًا على التفاعل مع الأهداف، بل تشير إلى تفاعلات محتملة تستدعي مزيدًا من التحقيق.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2026.1782734
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42064794
Publication Date: 2026-04-15
Author(s): Khaled M. Alam-ElDein et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
The research investigates the neuroprotective effects of rutin, sodium selenite ($\text{Na}_2\text{SeO}_3$), and rutin-conjugated selenium nanoparticles (RUT-SeNPs) in a rat model of social isolation (SI), which simulates schizophrenia-like behavioral and neurobiological changes. The study employed a comprehensive methodology, including in silico analyses, behavioral assessments, biochemical evaluations, and histopathological examinations across six groups of male albino rats: a control group, an SI group, and groups treated with olanzapine, rutin, sodium selenite, and RUT-SeNPs.
Results indicated that SI significantly impaired locomotion, sucrose preference, social interaction, and antioxidant capacity, while increasing oxidative stress and inflammatory markers (P < 0.05). Although olanzapine, rutin, and sodium selenite provided partial neuroprotective effects, RUT-SeNPs exhibited the most substantial improvements across various parameters. These findings suggest that the nano-formulation of selenium and rutin may enhance therapeutic efficacy, warranting further investigation into its specific mechanisms and pharmacokinetics.
Introduction
The introduction of the research paper addresses schizophrenia (SCH), a complex mental disorder that typically emerges in late adolescence or early adulthood, affecting approximately 1% of the global population. The disorder is characterized by a multifactorial etiology involving genetic, neurodevelopmental, and environmental factors that disrupt normal brain function, leading to significant functional impairments and increased morbidity. Notably, social isolation (SI) is highlighted as both a consequence and potential risk factor for SCH, with studies indicating that socially isolated individuals exhibit a higher risk of developing the disorder. Neurobiological disturbances associated with SI include dysregulation in dopaminergic signaling and broader neurotransmitter imbalances, alongside oxidative stress and neuroinflammation, which contribute to the cognitive and emotional deficits observed in schizophrenia.
The introduction further explores the therapeutic potential of natural bioactive compounds, particularly rutin and selenium, in addressing the neurobiological dysfunctions associated with SCH. Rutin is noted for its neuroprotective properties through the modulation of the Nrf2/HO-1 axis and reduction of neuroinflammation, while selenium plays a crucial role in maintaining redox balance. The study proposes the use of rutin-conjugated selenium nanoparticles (RUT-SeNPs) as a novel therapeutic approach, leveraging the combined benefits of both compounds to enhance bioavailability and neuroprotective efficacy. This comparative evaluation aims to assess the functional advantages of RUT-SeNPs against free rutin and ionic selenium within a social isolation model, potentially offering insights into safer and more effective treatments for schizophrenia.
Methods
The study employed a controlled experimental design involving 42 healthy male albino rats, aged 21-23 days and weighing 70-80 g, sourced from Helwan University, Cairo. The rats were housed in standard conditions with a 12:12 h light/dark cycle, maintained at 22 °C ± 3 °C, and provided with ad libitum access to sterilized bedding, laboratory chow, and fresh water. Ethical guidelines for animal care were strictly followed, with approval from the Sinai University Research Ethics Committee (SU. REC.2025. 78 A).
The rats were divided into six groups of seven, including a control group (CONT) that received 0.9% NaCl for 15 days starting on day 45, and five experimental groups subjected to a 60-day separation stress protocol. These groups included: the separation-induced group (SI), the SI group treated with Olanzapine (SI&OLA), the SI group treated with Rutin (SI&RUT), the SI group treated with sodium selenite (SI&Na₂SeO₃), and the SI group treated with biosynthesized selenium nanoparticles using Rutin (SI&RUT-SeNPs). Observations indicated that while the control group maintained normal activity and weight gain, the separation-induced group exhibited mild physiological stress. However, treatment with the investigated compounds led to a restoration of normal behavior and weight gain, with no reported mortality or severe adverse effects throughout the study.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of various tests, highlighting significant statistical correlations and patterns observed in the data. The results are often illustrated through tables and figures, which provide visual representation of the findings, facilitating easier interpretation.
Additionally, the section may include specific numerical results, such as means, standard deviations, and p-values, which support the conclusions drawn from the research. The findings are contextualized within the framework of existing literature, demonstrating how they contribute to the broader understanding of the topic. Overall, this section serves to validate the hypotheses posed in the study and lays the groundwork for subsequent discussions and implications.
Discussion
In this study, the physicochemical and pharmacokinetic properties of Rutin were evaluated using in silico tools, ADMETLab 3.0 and ProTox-3.0, revealing promising characteristics such as significant water solubility and good membrane permeability. Rutin’s predicted bioavailability was less than 50%, with a notable volume of distribution (VDss) of 0.87 L/kg. Toxicity predictions indicated potential nephrotoxicity, but Rutin was assessed as non-hepatotoxic, non-neurotoxic, and non-cardiotoxic, with no evidence of carcinogenicity or mutagenicity. The molecular docking simulations highlighted Rutin’s binding affinities to various targets related to social isolation (SI), oxidative stress, and inflammation, with specific interactions noted at the 5-HT2A receptor, suggesting a potential inverse agonist role.
The docking results, while computational, support the biological plausibility of Rutin’s therapeutic effects. The study employed rigorous methodologies, including protein and ligand preparation, grid parameter settings, and validation through RMSD calculations, to ensure the reliability of the docking predictions. Overall, the findings underscore Rutin’s potential as a therapeutic agent, warranting further investigation into its biological effects and mechanisms of action in the context of SI and related pathologies.
Limitations
The study presents several limitations that may affect the interpretation of its findings. Notably, the absence of pharmacokinetic and biodistribution analyses restricts the ability to substantiate the nano-specific advantages of the nanoparticles investigated. Additionally, the lack of assessments regarding physiological stability, elemental validation, and batch variability further diminishes the robustness of the results, as the analysis was confined to basic techniques such as Dynamic Light Scattering (DLS), zeta potential measurements, Transmission Electron Microscopy (TEM), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).
Moreover, the molecular docking results, while providing mechanistic insights into potential target engagement, were exploratory in nature and lacked experimental validation. Consequently, these findings should be interpreted with caution, as they do not constitute definitive evidence of target engagement but rather suggest possible interactions that warrant further investigation.