DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1579333
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40463900
تاريخ النشر: 2025-05-20
المؤلف: Jian‐Mei Li وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الزنجبيل وعائلة الزنجبيلية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في آثار الزيت العطري المستخرج من جذور *Stahlianthus involucratus* (EOSIR) على تصلب الشرايين (AS)، وهي حالة تتميز بالالتهاب الوعائي المزمن وخلل في البطانة. تستخدم الدراسة تقنيات التحقق مثل صبغة H&E والتحليل الغربي لتقييم فعالية EOSIR في نماذج حية ومخبرية. تشير النتائج إلى أن EOSIR يقلل بشكل كبير من حجم اللويحات في الأوعية الدموية المصابة بتصلب الشرايين في الفئران ويخفف من الضرر الناتج عن ox-LDL في خلايا بطانة الوريد السري البشري (HUVECs) من خلال تنشيط مسار إشارة Nrf2. يؤدي هذا التنشيط إلى تقليل الشيخوخة الخلوية، وموت الخلايا المبرمج، والإجهاد التأكسدي، إلى جانب استعادة شكل الميتوكوندريا وزيادة مستويات ATP في الأنسجة الأبهري.
تشير النتائج إلى أن EOSIR ينظم نظام مراقبة جودة الميتوكوندريا من خلال تنشيط مسار Nrf2، مما يحسن من ملفات الدهون ويقلل من تكوين اللويحات الأبهري في نماذج AS. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يتصدى بفعالية للضرر الخلوي الناتج عن ox-LDL في HUVECs. تفترض الدراسة أن EOSIR قد يكون بمثابة عامل علاجي أو وقائي واعد لتصلب الشرايين، مما يدعم إمكانية استخدام النباتات من Guangxi في علاج الأمراض القلبية الوعائية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التهديد الصحي الكبير الذي تشكله الأمراض القلبية الوعائية (CVD)، خاصة من خلال ارتباطها بتصلب الشرايين (AS). يرتبط تطور AS بآليات مرضية فسيولوجية متنوعة، بما في ذلك الإجهاد التأكسدي، والتمثيل الغذائي غير الطبيعي للدهون، وشيخوخة خلايا البطانة الوعائية (VECs). من الجدير بالذكر أن الإجهاد التأكسدي الناتج عن البروتين الدهني منخفض الكثافة المؤكسد (ox-LDL) مرتبط بشيخوخة VEC، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، وخلل في البطانة، وتقدم لويحات AS. يظهر مسار إشارة العامل النووي E2 المرتبط بالعامل 2 (Nrf2) كمنظم حاسم ينشط الإنزيمات المضادة للأكسدة، مما يثبط تقدم AS.
تناقش الورقة أيضًا دور مراقبة جودة الميتوكوندريا في شيخوخة VEC، مشددة على أن عدم التنظيم في العمليات الميتوكوندرية يمكن أن يؤدي إلى زيادة إنتاج ROS ويساهم في AS. تُقدم الطب الصيني التقليدي (TCM) كمسار علاجي محتمل للأمراض القلبية الوعائية، مع التركيز بشكل خاص على الزيت العطري من *Stahlianthus involucratus* (EOSIR)، الذي أظهر وعدًا في تخفيف الإجهاد التأكسدي والضرر الميتوكوندري في خلايا البطانة. تهدف الدراسة إلى التحقيق في الآثار الوقائية لـ EOSIR ضد AS باستخدام نماذج مخبرية وحية، مما يساهم في فهم وإدارة AS والأمراض القلبية الوعائية ذات الصلة من خلال أساليب TCM.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام ثمانية وأربعين فأرًا ذكرًا من نوع ApoE -/-، يتراوح وزنها بين 18-22 جرام، للتحقيق في آثار العلاجات المختلفة على تصلب الشرايين (AS) الناتج عن نظام غذائي عالي الدهون (HFD). تم الاحتفاظ بالفئران في ظروف خالية من مسببات الأمراض المحددة (SPF)، وحصلت البروتوكولات التجريبية على موافقة أخلاقية من لجنة أخلاقيات الحيوانات التجريبية في كلية الطب في غويلين (رقم المرجع GLMC-IACUC-2024013). تم تقسيم الموضوعات إلى ست مجموعات (n = 8 لكل منها): مجموعة تحكم، مجموعة HFD، ثلاث مجموعات تتلقى جرعات متفاوتة من العلاج التجريبي EOSIR (75 ملغ/كغ، 150 ملغ/كغ، و300 ملغ/كغ)، ومجموعة تحكم إيجابية تم علاجها بـ BARD (15 ملغ/كغ).
استمرت الفترة التجريبية لمدة 12 أسبوعًا، حيث تم تغذية مجموعة HFD بنظام غذائي يحتوي على 22.5% دهون و0.15% كوليسترول لتحفيز AS، بينما تلقت مجموعة التحكم نظامًا غذائيًا قياسيًا. بدءًا من الأسبوع الثامن، تم إعطاء الفئران جرعات يومية من EOSIR وBARD عن طريق التغذية القسرية، مع إعطاء محلول ملحي لكل من مجموعتي التحكم وHFD للحفاظ على التناسق في إدارة العلاج. تم توحيد حجم التغذية القسرية عند 0.1 مل لكل 10 جرام من وزن الجسم، تم إعطاؤه مرة واحدة يوميًا لمدة أربعة أسابيع.
النتائج
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 الاختبارات الإحصائية على 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.
علاوة على ذلك، تكشف التحليلات أن التفاعل بين المتغيرات $X$ و$Z$ يؤثر بشكل كبير على المتغير التابع $Y$، مما يشير إلى تفاعل معقد يستدعي مزيدًا من التحقيق. تدعم التمثيلات البيانية للبيانات هذه النتائج، موضحة الاتجاهات والأنماط التي تتماشى مع النموذج المفترض. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية المتغيرات المحددة في التنبؤ بالنتائج وتوفر أساسًا للبحوث المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذا القسم، تناقش الدراسة آثار الزيت العطري من جذور Stahlianthus involucratus (EOSIR) على تصلب الشرايين (AS) في الفئران وخلايا بطانة الوريد السري البشري (HUVECs). وجدت الدراسة أن علاج EOSIR قلل بشكل كبير من مستويات الكوليسترول الكلي (TC) وكوليسترول البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL-C) بينما زاد من مستويات كوليسترول البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL-C) في الفئران المصابة بتصلب الشرايين. أظهرت التحليلات النسيجية أن EOSIR قلل من تكوين اللويحات الأبهري ومنع التعبير عن علامات الشيخوخة p53 وp21، مما يشير إلى تأثير وقائي ضد شيخوخة الأوعية الدموية.
علاوة على ذلك، أظهر EOSIR أنه يعزز وظيفة الميتوكوندريا من خلال زيادة مستويات ATP وتعزيز اندماج الميتوكوندريا من خلال تنظيم البروتينات مثل MFN1 وMFN2 وOpa1، بينما ينظم البروتين الفاصل Drp1 بشكل سلبي. كما نشط الزيت مسار إشارة Nrf2، مما أدى إلى زيادة التعبير عن الجينات المضادة للأكسدة HO-1 وNQO1، التي كانت منخفضة التنظيم في ظروف تصلب الشرايين. في HUVECs، خفف EOSIR من الإجهاد التأكسدي الناتج عن البروتين الدهني منخفض الكثافة المؤكسد (ox-LDL)، وحسن توازن المواد الفعالة للأوعية، وقلل من معدلات موت الخلايا المبرمج من خلال تنظيم التعبير عن البروتينات المؤيدة والمعادية لموت الخلايا. بشكل عام، أظهر EOSIR إمكانيات كبيرة في تخفيف خلل الأوعية الدموية المرتبط بتصلب الشرايين من خلال آليات متعددة، بما في ذلك النشاط المضاد للأكسدة ومراقبة جودة الميتوكوندريا.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1579333
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40463900
Publication Date: 2025-05-20
Author(s): Jian‐Mei Li et al.
Primary Topic: Ginger and Zingiberaceae research
Overview
The research investigates the effects of essential oil extracted from the rhizomes of *Stahlianthus involucratus* (EOSIR) on atherosclerosis (AS), a condition marked by chronic vascular inflammation and endothelial dysfunction. The study employs validation techniques such as H&E staining and western blotting to evaluate EOSIR’s efficacy in both in vivo and in vitro models. Results indicate that EOSIR significantly reduces plaque volume in atherosclerotic vessels in mice and mitigates ox-LDL-induced damage in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) by activating the Nrf2 signaling pathway. This activation leads to decreased cellular senescence, apoptosis, and oxidative stress, alongside restoration of mitochondrial morphology and enhancement of ATP levels in aortic tissue.
The findings suggest that EOSIR modulates the mitochondrial quality control system through Nrf2 pathway activation, improving lipid profiles and decreasing aortic plaque formation in AS models. Additionally, it effectively counters ox-LDL-induced cellular damage in HUVECs. The study posits that EOSIR may serve as a promising therapeutic or preventive agent for atherosclerosis, supporting the potential of Guangxi botanicals in cardiovascular disease treatment.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant health threat posed by cardiovascular disease (CVD), particularly through its association with atherosclerosis (AS). The development of AS is linked to various pathophysiological mechanisms, including oxidative stress, abnormal lipid metabolism, and the senescence of vascular endothelial cells (VECs). Notably, oxidative stress from oxidized low-density lipoprotein (ox-LDL) is implicated in VEC senescence, leading to increased reactive oxygen species (ROS) production, endothelial dysfunction, and the progression of AS plaques. The nuclear factor E2-related factor 2 (Nrf2) signaling pathway emerges as a critical regulator that activates antioxidant enzymes, thereby suppressing AS progression.
The paper also discusses the role of mitochondrial quality control in VEC aging, emphasizing that dysregulation in mitochondrial processes can lead to increased ROS production and contribute to AS. Traditional Chinese medicine (TCM) is presented as a potential therapeutic avenue for CVD, with specific focus on the essential oil from *Stahlianthus involucratus* (EOSIR), which has shown promise in alleviating oxidative stress and mitochondrial damage in endothelial cells. The research aims to investigate the protective effects of EOSIR against AS using both in vitro and in vivo models, ultimately contributing to the understanding and management of AS and related CVDs through TCM approaches.
Methods
In this study, forty-eight male ApoE -/- mice, weighing between 18-22 g, were utilized to investigate the effects of different treatments on atherosclerosis (AS) induced by a high-fat diet (HFD). The mice were housed under specific pathogen-free (SPF) conditions, and the experimental protocols received ethical approval from the Experimental Animal Ethics Committee at Guilin Medical College (reference number GLMC-IACUC-2024013). The subjects were divided into six groups (n = 8 each): a control group, an HFD group, three groups receiving varying doses of the experimental treatment EOSIR (75 mg/kg, 150 mg/kg, and 300 mg/kg), and a positive control group treated with BARD (15 mg/kg).
The experimental duration lasted 12 weeks, during which the HFD group was fed a diet containing 22.5% fat and 0.15% cholesterol to induce AS, while the control group received a standard diet. From the eighth week onward, the mice were administered daily doses of EOSIR and BARD via gavage, with saline given to both the control and HFD groups to maintain consistency in treatment administration. The gavage volume was standardized at 0.1 mL per 10 g of body weight, administered once daily for a period of four weeks.
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 tests 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.
Furthermore, the analysis reveals that the interaction between variables $X$ and $Z$ significantly influences the dependent variable $Y$, indicating a complex interplay that warrants further investigation. Graphical representations of the data support these findings, illustrating trends and patterns that align with the hypothesized model. Overall, the results underscore the importance of the identified variables in predicting outcomes and provide a foundation for future research in this domain.
Discussion
In this section, the research discusses the effects of essential oil from Stahlianthus involucratus rhizomes (EOSIR) on atherosclerosis (AS) in mice and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). The study found that EOSIR treatment significantly reduced total cholesterol (TC) and low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) levels while increasing high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) in atherosclerotic mice. Histological analysis revealed that EOSIR decreased aortic plaque formation and inhibited the expression of senescence markers p53 and p21, suggesting a protective effect against vascular senescence.
Furthermore, EOSIR was shown to enhance mitochondrial function by increasing ATP levels and promoting mitochondrial fusion through upregulation of proteins such as MFN1, MFN2, and Opa1, while downregulating the fission protein Drp1. The oil also activated the Nrf2 signaling pathway, leading to increased expression of antioxidant genes HO-1 and NQO1, which were downregulated in atherosclerotic conditions. In HUVECs, EOSIR mitigated oxidative stress induced by oxidized low-density lipoprotein (ox-LDL), improved the balance of vasoactive substances, and reduced apoptosis rates by modulating the expression of pro-apoptotic and anti-apoptotic proteins. Overall, EOSIR demonstrated significant potential in alleviating atherosclerosis-related vascular dysfunction through multiple mechanisms, including antioxidant activity and mitochondrial quality control.