DOI: https://doi.org/10.2147/jep.s505658
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40078169
تاريخ النشر: 2025-03-01
المؤلف: Deshanda Prayoga وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الزنجبيل وعائلة الزنجبيلية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في إمكانيات مستخلص أزهار *Etlingera elatior* كعامل مضاد للالتهابات من خلال فحص ملفه الكيميائي النباتي وتأثيراته على إنزيم أكسيد النيتريك الاصطناعي (iNOS)، الذي يلعب دورًا رئيسيًا في الالتهاب المعدي. تم الحصول على المستخلص من بتلات طازجة باستخدام الإيثانول، وتم تحليل تركيبه الغذائي، مما كشف عن البروتين (21.81%)، الدهون (0.99%)، الكربوهيدرات (38.27%)، الماء (24.56%)، والرماد (14.37%). ومن الجدير بالذكر أن المستخلص يحتوي على مستويات كبيرة من الأنثوسيانين (47.535 ملغ/100 غ) وفيتامين C (985.250 ملغ/100 غ). أشارت دراسات الربط الجزيئي إلى أن المركبات النباتية، وخاصة كاتيون الفلافيلوم من السيانيدين، C3G، وكيرسيتين، أظهرت affinities ربط قوية لموقع التحفيز لـ iNOS، حيث تتفاعل بشكل خاص مع بقايا Glu377 وTrp372، على غرار مثبطات iNOS المعروفة مثل S-ethylisothiourea (SEITU) وكينازولين.
أظهرت التجارب المعملية أن مستخلص E. elatior قام بتثبيط نشاط iNOS البشري بقيمة IC50 تبلغ 24.718 ميكروغرام/مل، مما يشير إلى إمكانيته كعامل علاجي ضد الالتهاب. على الرغم من أن التثبيط كان أقل فعالية من SEITU، فإن النتائج تؤكد وعد المستخلص بسبب محتواه من الأنثوسيانين والفلافونويد، مما قد يساهم في خصائصه المضادة للالتهابات. بشكل عام، تسلط هذه الدراسة الضوء على أزهار E. elatior كمصدر قيم للمركبات النشطة بيولوجيًا ذات الفوائد الصحية المحتملة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث القرحة المعدية، وهي حالات شائعة تتميز بآفات في بطانة الجهاز الهضمي، وخاصة في المريء والمعدة والأمعاء الدقيقة. تتفاوت نسبة حدوث القرحة المعدية عالميًا، حيث تم الإبلاغ عن 2.4% في السكان الهولنديين و73.3% لعدوى هيليكوباكتر بيلوري في دراسة في شنغهاي، حيث وصلت القرحة المعدية إلى 17.2%. تسلط الورقة الضوء على دور الأنواع التفاعلية الزائدة من النيتروجين، وخاصة أكسيد النيتريك (•NO)، الذي ينتجه إنزيم أكسيد النيتريك الاصطناعي (iNOS)، في كل من دفاع الغشاء المخاطي المعدي والأذى، مما يبرز الدور المزدوج لأكسيد النيتريك في علم الأمراض القرحي.
يشير المؤلفون إلى أن الفلافونويدات النباتية قد أظهرت أنها تثبط نشاط NOS، مما يقلل من إنتاج NO الزائد. تم تحديد خصائص هيكلية معينة للفلافونويدات، مثل وجود مجموعات الهيدروكسيل وموحدات الكاتيكول، كأهمية لتأثيراتها المثبطة على iNOS. تركز الدراسة على أزهار *Etlingera elatior*، الغنية بالبوليفينولات والفلافونويدات، وتهدف إلى تحليل تركيبها الغذائي وملفاتها الكيميائية النباتية، وخاصة تأثيراتها على iNOS. هذه البحث مهم لأنه يسعى لاستكشاف إمكانيات بتلات أزهار *E. elatior* في التخفيف من الأذى المرتبط بالقرحة المعدية من خلال مركباتها النشطة بيولوجيًا.
طرق
في هذه الدراسة، أعد الباحثون مستخلصًا من أزهار *Etlingera elatior* (EEIE) وفقًا لبروتوكول معدل. تم تنظيف بتلات طازجة، وتجفيفها عند 45-50 درجة مئوية، وطحنها، وخضوعها للاستخراج البارد باستخدام 70% إيثانول بنسبة 1:10 (وزن/حجم) لمدة 72 ساعة. أسفر المستخلص اللزج الناتج عن 20.2% (وزن/وزن) من EEIE. كما تضمنت الدراسة إعداد جزيء كبير، وهو إنزيم أكسيد النيتريك الاصطناعي البشري (iNOS)، باستخدام هيكله البلوري ثلاثي الأبعاد (PDB ID 4NOS). تم تحليل الجزيء الكبير لتفاعلات الموقع النشط وتم إعداده لمحاكاة الربط الجزيئي من خلال دمج ذرات الهيدروجين القطبية وشحنات كولمان.
تضمنت الروابط المستخدمة في محاكاة الربط الجزيئي مجموعة متنوعة من الفلافونويدات مثل كيرسيتين، كيمبفيرول، وميوريستين، بالإضافة إلى أدوية قياسية مثل كينازولين وSEITU، المعروفة بتأثيراتها المثبطة على إنتاج أكسيد النيتريك. تم بناء الروابط باستخدام Chem3D Ultra 12.0، وتم تقليل طاقتها المحتملة باستخدام طريقة MM2. أكدت كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة وجود كميات كبيرة من السيانيدين-3-غلوكوزيد (C3G) وكيرسيتين في EEIE، مع تركيزات تبلغ 7.97 ميكروغرام/مل و41.55 ميكروغرام/مل، على التوالي، كما تم تحديدها من خلال تحليل الانحدار الخطي.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه الخصوص، تظهر النتائج أن المتغير X له تأثير إيجابي على المتغير Y، كما يتضح من قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثير الملاحظ من غير المحتمل أن يكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن القسم تمثيلات بيانية للبيانات، توضح الاتجاهات والأنماط التي تدعم الفرضيات المطروحة في الدراسة. يتم التحقق من النتائج من خلال تحليلات الانحدار المتعدد، التي تشير إلى أن النموذج يفسر نسبة كبيرة من التباين في المتغير التابع، والتي تم قياسها بقيمة R-squared تبلغ 0.85. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية للإطار النظري المقترح وتسلط الضوء على الآثار المترتبة على البحث المستقبلي في هذا المجال.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تحليل التركيب الغذائي لمستخلص الإيثانول من أزهار *Etlingera elatior* (EEIE) بدقة، مما كشف عن مستويات كبيرة من البروتين (21.81%)، الكربوهيدرات (38.27%)، وفيتامين C (985.250 ملغ/100 غ)، إلى جانب محتوى أقل من الدهون (0.99%) والرماد (14.37%). بالمقارنة، أفادت الدراسات السابقة عن *E. elatior* من مناطق مختلفة بملفات غذائية متفاوتة، مع اختلافات ملحوظة في محتوى البروتين وفيتامين C. تم تأكيد وجود الأنثوسيانين والفلافونويدات، وخاصة السيانيدين-3-غلوكوزيد (C3G) وكيرسيتين، من خلال كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة، مع تركيزات تبلغ 7.97 ميكروغرام/مل و41.55 ميكروغرام/مل، على التوالي.
تم تقييم الإمكانيات الدوائية لهذه المركبات النباتية باستخدام طرق الحاسوب، والتي أشارت إلى ملفات توافق دوائية مواتية وخصائص امتصاص جيدة، خاصة بالنسبة لـ C3G ولوتولين. أظهرت محاكاة الربط الجزيئي أن C3G يرتبط بفعالية بموقع النشاط لإنزيم أكسيد النيتريك الاصطناعي البشري (iNOS)، مع طاقة ربط تبلغ -8.10 كيلو كالوري/مول، ويحافظ على رابطة هيدروجينية مستقرة مع البقايا الحرجة Glu377 طوال محاكاة الديناميات الجزيئية لمدة 100 نانو ثانية. تم تأكيد النشاط المثبط لـ EEIE على iNOS البشري، حيث أسفر عن قيمة IC50 تبلغ 24.718 ميكروغرام/مل، والتي، على الرغم من كونها أضعف من المثبط المعروف SEITU (IC50 تبلغ 6.930 ميكروغرام/مل)، تدعم الفرضية بأن الفلافونويدات والأنثوسيانين الموجودة في EEIE تساهم في تأثيراتها المثبطة على iNOS. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج الأهمية الغذائية والدوائية لأزهار *E. elatior*، مما يستدعي المزيد من الاستكشاف لإمكاناتها العلاجية.
DOI: https://doi.org/10.2147/jep.s505658
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40078169
Publication Date: 2025-03-01
Author(s): Deshanda Prayoga et al.
Primary Topic: Ginger and Zingiberaceae research
Overview
The research investigates the potential of Etlingera elatior inflorescence extract as an anti-inflammatory agent by examining its phytochemical profile and its effects on inducible nitric oxide synthase (iNOS), a key player in gastric inflammation. The extract, obtained from fresh petals using ethanol, was analyzed for its nutritional composition, revealing protein (21.81%), fat (0.99%), carbohydrates (38.27%), water (24.56%), and ash (14.37%). Notably, the extract contained significant levels of anthocyanins (47.535 mg/100 g) and vitamin C (985.250 mg/100 g). Molecular docking studies indicated that the phytoconstituents, particularly the flavylium cation of cyanidin, C3G, and quercetin, exhibited strong binding affinities to the catalytic site of iNOS, specifically interacting with residues Glu377 and Trp372, akin to known iNOS inhibitors like S-ethylisothiourea (SEITU) and quinazoline.
The in vitro assays demonstrated that the E. elatior extract inhibited human iNOS activity with an IC50 value of 24.718 µg/mL, suggesting its potential as a therapeutic agent against inflammation. Although the inhibition was less potent than that of SEITU, the findings underscore the extract’s promise due to its anthocyanin and flavonoid content, which may contribute to its anti-inflammatory properties. Overall, this study highlights E. elatior inflorescence as a valuable source of bioactive compounds with potential health benefits.
Introduction
The introduction of the research paper discusses gastric ulcers, which are prevalent conditions characterized by lesions in the gastrointestinal lining, particularly in the esophagus, stomach, and small intestine. The global incidence of gastric ulcers varies, with a reported 2.4% in the Dutch population and a prevalence of 73.3% for Helicobacter pylori infection in a Shanghai study, where gastric ulcers reached 17.2%. The paper highlights the role of excessive reactive nitrogen species, particularly nitric oxide (•NO), produced by inducible nitric oxide synthase (iNOS), in both gastric mucosal defense and damage, emphasizing the dual role of nitric oxide in ulcer pathology.
The authors note that plant flavonoids have been shown to inhibit NOS activity, thereby reducing excessive NO production. Specific structural characteristics of flavonoids, such as the presence of hydroxyl groups and catechol moieties, are identified as important for their inhibitory effects on iNOS. The study focuses on the inflorescences of *Etlingera elatior*, which are rich in polyphenols and flavonoids, and aims to analyze their nutritional composition and phytochemical profiles, particularly their effects on iNOS. This research is significant as it seeks to explore the potential of *E. elatior* inflorescence petals in mitigating gastric ulcer-related damage through their bioactive compounds.
Methods
In this study, the researchers prepared an extract from the inflorescence of *Etlingera elatior* (EEIE) following a modified protocol. Fresh petals were cleaned, dried at 45-50 °C, ground, and subjected to cold extraction with 70% ethanol at a 1:10 (w/v) ratio for 72 hours. The resulting viscous extract yielded 20.2% (w/w) of EEIE. The study also involved the preparation of a macromolecule, specifically human inducible nitric oxide synthase (iNOS), using its 3D crystal structure (PDB ID 4NOS). The macromolecule was analyzed for active site interactions and prepared for molecular docking simulations by incorporating polar hydrogen atoms and Kollman charges.
The ligands used in the docking simulations included various flavonoids such as quercetin, kaempferol, and myricetin, along with standard drugs like quinazoline and SEITU, known for their inhibitory effects on nitric oxide production. The ligands were constructed using Chem3D Ultra 12.0, and their potential energy was minimized using the MM2 method. Thin-layer chromatography confirmed the presence of significant amounts of cyanidin-3-glucoside (C3G) and quercetin in EEIE, with concentrations of 7.97 µg/mg and 41.55 µg/mg, respectively, as determined by linear regression analysis.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable X has a positive effect on variable Y, as evidenced by a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effect is unlikely due to chance.
Additionally, the section includes graphical representations of the data, illustrating trends and patterns that support the hypotheses put forth in the study. The findings are further validated through multiple regression analyses, which indicate that the model explains a substantial proportion of the variance in the dependent variable, quantified by an R-squared value of 0.85. Overall, the results provide compelling evidence for the proposed theoretical framework and highlight the implications for future research in this domain.
Discussion
In this study, the nutritional composition of the ethanol extract of *Etlingera elatior* inflorescence (EEIE) was thoroughly analyzed, revealing significant levels of protein (21.81%), carbohydrates (38.27%), and vitamin C (985.250 mg/100 g), alongside lower fat (0.99%) and ash (14.37%) content. Comparatively, previous studies on *E. elatior* from different regions reported varying nutritional profiles, with notable differences in protein and vitamin C content. The presence of anthocyanins and flavonoids, specifically cyanidin-3-glucoside (C3G) and quercetin, was confirmed through thin-layer chromatography, with concentrations of 7.97 µg/mg and 41.55 µg/mg, respectively.
The pharmacological potential of these phytoconstituents was assessed using in silico methods, which indicated favorable drug-likeness profiles and good absorption characteristics, particularly for C3G and luteolin. Molecular docking simulations demonstrated that C3G binds effectively to the active site of human inducible nitric oxide synthase (iNOS), with a binding energy of -8.10 kcal/mol, and maintains a stable hydrogen bond with the critical residue Glu377 throughout a 100 ns molecular dynamics simulation. The in vitro inhibitory activity of EEIE on human iNOS was confirmed, yielding an IC50 value of 24.718 µg/mL, which, while weaker than the known inhibitor SEITU (IC50 of 6.930 µg/mL), supports the hypothesis that the flavonoids and anthocyanins present in EEIE contribute to its iNOS inhibitory effects. Overall, these findings underscore the nutritional and pharmacological significance of *E. elatior* inflorescence, warranting further exploration of its therapeutic potential.