DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1723346
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41472733
تاريخ النشر: 2025-12-15
المؤلف: Jihao Yang وآخرون
الموضوع الرئيسي: تركيب البوليسكاريد وتطبيقاته
نظرة عامة
تتناول المراجعة دور البوليسكاريدات الطبيعية في التخفيف من الالتهاب المزمن المفرط، والذي يُعتبر مسؤولاً عن أمراض مثل فشل القلب (HF) والتهاب المفاصل. تبرز كيف أن هذه البوليسكاريدات تمارس تأثيرات مضادة للالتهابات من خلال تعديل مسارات الإشارة الرئيسية، بما في ذلك عامل النسخ النووي-كابا (NF-kB)، وكيناز البروتين المنشط بالميتوجين (MAPK)، ومستقبلات التشابه Toll (TLR)، بينما تقلل من السيتوكينات المؤيدة للالتهابات مثل عامل نخر الورم-ألفا (TNF-a)، وIL-1بيتا، وIL-6. ومع ذلك، فإن تطبيقها السريري يعيقه ضعف قابلية الذوبان في الماء وقابلية التحلل الإنزيمي. تؤكد المراجعة أن النانوينة يمكن أن تعزز من توافر هذه البوليسكاريدات حيوياً من خلال تحسين الذوبان، وتقليل التحلل الإنزيمي، وتحسين الاستهداف من خلال آليات مثل تأثير النفاذية المعززة والاحتفاظ (EPR).
تُقسم المراجعة إلى أربعة أقسام رئيسية: الآليات الأساسية للالتهاب وتنظيم البوليسكاريدات، الأنشطة المضادة للالتهابات للبوليسكاريدات الطبيعية، استراتيجيات النانوينة لتعزيز الفعالية، وإمكانات الترجمة السريرية. توضح العلاقة بين هيكل البوليسكاريدات وتخصصها المضاد للالتهابات، مشيرة إلى أن عوامل مثل تركيب السكريات الأحادية، والوزن الجزيئي، ونوع الروابط الجليكوسيدية تؤثر على المسارات المفعلة. علاوة على ذلك، تقترح نهجاً تآزرياً يجمع بين البوليسكاريدات والأدوية أو البروبيوتيك لتعزيز النتائج العلاجية مع معالجة قيود العلاجات الفردية. من خلال توسيع فهم الأدوار التنظيمية للبوليسكاريدات في الخلايا غير المناعية، تقدم المراجعة رؤى قيمة لتطوير علاجات جديدة للأمراض المرتبطة بالالتهابات المزمنة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الدور المزدوج للالتهاب كاستجابة وقائية للعدوى أو الإصابة وكعامل مساهم في الحالات المرضية عندما يكون مزمنًا ومفرطًا. تشمل الآليات الرئيسية التي تكمن وراء هذا الخلل التنظيمي الإنتاج المفرط للسيتوكينات المؤيدة للالتهابات مثل TNF-α وIL-1β وIL-6، إلى جانب الإجهاد التأكسدي وتلف الأنسجة، مما يمكن أن يؤدي إلى نتائج خطيرة مثل فشل الأعضاء المتعددة. يتم انتقاد العلاجات التقليدية المضادة للالتهابات، بما في ذلك مضادات الالتهاب غير الستيرويدية (NSAIDs) والكورتيكوستيرويدات، لقيودها، مثل تخفيف الأعراض بشكل مؤقت، وإمكانية مقاومة الأدوية، ومخاوف السلامة، وسوء استهداف الأنسجة الملتهبة.
في المقابل، يتم تسليط الضوء على البوليسكاريدات الطبيعية، المتوفرة بكثرة في مصادر بيولوجية متنوعة، كبدائل واعدة بسبب سمّيتها المنخفضة وأنشطتها الحيوية المتعددة الوظائف، بما في ذلك الخصائص المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات. يمكن أن تنظم هذه البوليسكاريدات الاستجابات المناعية ومسارات الالتهاب، على الرغم من أن تطبيقها السريري يعيقه ضعف قابلية الذوبان في الماء وقابلية التحلل الإنزيمي. تؤكد المراجعة على إمكانية البوليسكاريدات في توفير تأثيرات مضادة للالتهابات تآزرية من خلال آليات مثل تعديل ميكروبيوم الأمعاء وكبح المسارات المتعددة. بالإضافة إلى ذلك، يتم الإشارة إلى التقدم في تكنولوجيا النانوينة كوسيلة لتعزيز الفعالية العلاجية للبوليسكاريدات، خاصة عند دمجها مع الأدوية التقليدية المضادة للالتهابات أو البروبيوتيك. تهدف الورقة إلى استكشاف هذه المواضيع بشكل منهجي، ربط البحث الأساسي بالتطبيقات العملية في هذا المجال.
نقاش
ت outlines قسم النقاش في ورقة البحث الآليات المعقدة التي تحرك الالتهاب والأدوار التنظيمية للبوليسكاريدات الطبيعية في تعديل الاستجابات الالتهابية. ينشأ الالتهاب من تفاعل جزيئات الإشارة، والخلايا المناعية، والشبكات التنظيمية، حيث تلعب الوسائط المتخصصة لحل الالتهابات (SPMs) المشتقة من الأحماض الدهنية غير المشبعة دورًا حاسمًا في حل الالتهاب الحاد من خلال تقليل السيتوكينات المؤيدة للالتهابات مثل IL-1β وTNF-α. على العكس، يمكن أن يؤدي عدم توازن الوسائط المؤيدة للالتهابات، مثل الفخاخ خارج الخلوية للعدلات (NETs)، إلى التهاب مزمن. يتم تسليط الضوء على مرونة الخلايا المناعية، وخاصة البلعميات، حيث تؤدي البلعميات M1 إلى تفاقم الالتهاب بينما تعزز البلعميات M2 الحل وتجديد الأنسجة. يناقش القسم أيضًا تأثير إعادة برمجة الأيض والتعديلات الوراثية على استقطاب البلعميات، بالإضافة إلى التفاعل بين الالتهام الذاتي والالتهاب في تنظيم العمليات الالتهابية.
تظهر البوليسكاريدات الطبيعية أنها تمارس تأثيرات مضادة للالتهابات من خلال استهداف مسارات الإشارة الرئيسية، وخاصة مسار NF-κB، الذي يمكن تنشيطه أو تثبيطه اعتمادًا على الخصائص الهيكلية للبوليسكاريد. على سبيل المثال، يمكن أن تعدل البوليسكاريدات النباتية محور TLR4/NF-κB لتقليل الوسائط الالتهابية، بينما قد تنشط البوليسكاريدات الكبريتية مسار MAPK/Akt/NF-κB لتعزيز تكاثر الخلايا وإفراز السيتوكينات. يؤثر درجة الكبريت والوزن الجزيئي للبوليسكاريدات بشكل كبير على قدرتها على الارتباط بالمستقبلات، مما يحدد تأثيراتها التنظيمية على الالتهاب. تؤكد الورقة على أهمية الميزات الهيكلية، مثل أنواع الروابط الجليكوسيدية والوزن الجزيئي، في تحديد التخصص المضاد للالتهابات للبوليسكاريدات من مصادر متنوعة، بما في ذلك النباتات والفطريات والأنواع البحرية. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانية البوليسكاريدات الطبيعية كعوامل علاجية في إدارة الأمراض الالتهابية من خلال آليات عملها المتعددة الأوجه.
DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1723346
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41472733
Publication Date: 2025-12-15
Author(s): Jihao Yang et al.
Primary Topic: Polysaccharides Composition and Applications
Overview
The review discusses the role of natural polysaccharides in mitigating chronic excessive inflammation, which is implicated in diseases such as Heart Failure (HF) and arthritis. It highlights how these polysaccharides exert anti-inflammatory effects by modulating key signaling pathways, including Nuclear Factor-kB (NF-kB), Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK), and Toll-Like Receptor (TLR), while downregulating pro-inflammatory cytokines like Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF-a), IL-1beta, and IL-6. However, their clinical application is hindered by poor water solubility and susceptibility to enzymatic degradation. The review emphasizes that nanonization can enhance the bioavailability of these polysaccharides by improving solubility, reducing enzymatic breakdown, and optimizing targeting through mechanisms such as the Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect.
The review is structured into four main sections: fundamental mechanisms of inflammation and polysaccharide regulation, anti-inflammatory activities of natural polysaccharides, nanonization strategies for efficacy enhancement, and clinical translation potential. It elucidates the relationship between the structure of polysaccharides and their anti-inflammatory specificity, noting that factors such as monosaccharide composition, molecular weight, and glycosidic bond type influence the pathways activated. Furthermore, it proposes a synergistic approach combining polysaccharides with drugs or probiotics to enhance therapeutic outcomes while addressing the limitations of single therapies. By expanding the understanding of polysaccharides’ regulatory roles in non-immune cells, the review provides valuable insights for developing new treatments for chronic inflammation-related diseases.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the dual role of inflammation as both a protective response to infection or injury and a contributor to pathological conditions when chronic and excessive. Key mechanisms underlying this dysregulation include the overproduction of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-1β, and IL-6, alongside oxidative stress and tissue damage, which can lead to severe outcomes like multiple organ failure. Conventional anti-inflammatory treatments, including NSAIDs and corticosteroids, are critiqued for their limitations, such as temporary symptom relief, potential for drug resistance, safety concerns, and poor targeting of inflamed tissues.
In contrast, natural polysaccharides, abundant in various biological sources, are highlighted as promising alternatives due to their low toxicity and multifunctional bioactivities, including antioxidant and anti-inflammatory properties. These polysaccharides can regulate immune responses and inflammatory pathways, although their clinical application is hindered by poor water solubility and susceptibility to enzymatic breakdown. The review emphasizes the potential of polysaccharides to provide synergistic anti-inflammatory effects through mechanisms like gut microbiota modulation and multi-pathway inhibition. Additionally, advancements in nanonization technology are noted as a means to enhance the therapeutic efficacy of polysaccharides, particularly when combined with traditional anti-inflammatory drugs or probiotics. The paper aims to systematically explore these topics, linking fundamental research to practical applications in the field.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the intricate mechanisms driving inflammation and the regulatory roles of natural polysaccharides in modulating inflammatory responses. Inflammation arises from the interplay of signaling molecules, immune cells, and regulatory networks, where Specialized Pro-Resolving Mediators (SPMs) derived from polyunsaturated fatty acids play a crucial role in resolving acute inflammation by downregulating pro-inflammatory cytokines such as IL-1β and TNF-α. Conversely, an imbalance of pro-inflammatory mediators, such as Neutrophil Extracellular Traps (NETs), can lead to chronic inflammation. The plasticity of immune cells, particularly macrophages, is highlighted, with M1 macrophages exacerbating inflammation and M2 macrophages promoting resolution and tissue regeneration. The section also discusses the influence of metabolic reprogramming and epigenetic modifications on macrophage polarization, as well as the interplay between autophagy and inflammasomes in regulating inflammatory processes.
Natural polysaccharides are shown to exert anti-inflammatory effects by targeting key signaling pathways, notably the NF-κB pathway, which can be activated or inhibited depending on the polysaccharide’s structural characteristics. For instance, plant polysaccharides can modulate the TLR4/NF-κB axis to reduce inflammatory mediators, while sulfated polysaccharides may activate the MAPK/Akt/NF-κB pathway to enhance cell proliferation and cytokine secretion. The degree of sulfation and molecular weight of polysaccharides significantly influence their binding affinity to receptors, thereby determining their regulatory effects on inflammation. The paper emphasizes the importance of structural features, such as glycosidic bond types and molecular weight, in dictating the anti-inflammatory specificity of polysaccharides from various sources, including plants, fungi, and marine organisms. Overall, the findings underscore the potential of natural polysaccharides as therapeutic agents in managing inflammatory diseases through their multifaceted mechanisms of action.