DOI: https://doi.org/10.1186/s12906-025-04963-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40676557
تاريخ النشر: 2025-07-17
المؤلف: Levent Gülüm وآخرون
الموضوع الرئيسي: تركيب المكسرات وتأثيراتها
نظرة عامة
تدرس الدراسة الخصائص الفيتوكيميائية لقشور الفستق (PH) وقشور الفستق (PS)، مع تسليط الضوء على إمكانياتها كمصادر لمركبات حيوية نشطة ذات تأثيرات مضادة للسرطان. باستخدام مذيبات متنوعة، وجدت الأبحاث أن المستخلصات الميثانولية أظهرت محتويات أعلى من الفينولات والفلافونويدات، إلى جانب نشاط مضاد للأكسدة مع تفوق PH على PS. ومن الجدير بالذكر أن مستخلص الهكسان من PH (PH-Hexane) أظهر تأثيرًا كبيرًا على بقاء خلايا سرطان الثدي MCF-7، مما أدى إلى معدل موت خلوي بنسبة 21.24%، بشكل أساسي من خلال الموت الخلوي المبكر (19.41%). أظهرت تحليل دورة الخلية توقفًا ملحوظًا في مرحلة G0/G1 مقارنةً بالمجموعة الضابطة.
كشفت تحليل التعبير الجيني لـ 46 جينًا أن PH-Hexane ينظم عدة مسارات أيضية، خاصة تلك المتعلقة بالجهاز المناعي والموت الخلوي. تشمل النتائج الرئيسية زيادة تنظيم جينات CEBPB وHIF1A وMYC، وانخفاض تنظيم جينات ATF2 وCEBPA وNR3C1، مما يشير إلى آلية عمل معقدة في تعزيز الموت الخلوي في خلايا MCF-7. تؤكد النتائج على إمكانيات مستخلصات الهكسان من نفايات النباتات الغنية بالزيوت كعوامل مضادة للسرطان، مما يدعو إلى مزيد من الاستكشاف لخصائصها الحيوية النشطة في الأبحاث المستقبلية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على القضية الملحة لنفايات الطعام، التي تمثل حوالي ثلث النفايات العالمية، مما يطرح تحديات بيئية واقتصادية واجتماعية كبيرة. تفاقم طرق إدارة النفايات التقليدية، مثل دفن النفايات والحرق، هذه المشاكل. ومع ذلك، فإن نفايات الزراعة ومعالجة الطعام، الغنية بالمركبات الحيوية النشطة، تقدم فرصًا للاستخدام المبتكر، خاصة في التطبيقات المتعلقة بالصحة. تؤكد الدراسة على إمكانيات هذه النفايات، مثل نخالة القمح وقشور الفواكه، لتكون بدائل طبيعية للإضافات الاصطناعية في الطعام، مما يعزز نظام غذائي مستدام ويحسن الصحة العامة من خلال خصائصها المضادة للأكسدة.
تحديدًا، تركز الأبحاث على قشور الفستق، التي ظهرت كمصدر واعد لمواد حيوية نشطة ذات خصائص مضادة للسرطان. تشير الدراسات الحديثة إلى أن هذه القشور تحتوي على فيتوكيميائيات كبيرة يمكن استغلالها لعلاج السرطان، مما يوفر بديلاً أقل سمية للعلاجات التقليدية. تفترض الدراسة أن نفايات الفستق قد تظهر تأثيرات سامة للخلايا على خلايا سرطان الثدي MCF-7 ويمكن تطويرها كعامل علاجي مضاد للسرطان. لاستكشاف هذه الفرضية، ستقوم الأبحاث بتحليل التركيب الجزيئي الكبير، وأنشطة مضادات الأكسدة، وتعبير الجينات المتعلقة بالأيض المضاد للسرطان، بهدف المساهمة في فهم التطبيقات المستدامة في علم الأورام.
طرق
استخدمت دراسة الاستخراج تصميمًا عامليًا مع ثلاث تكرارات لتقييم تأثيرات نفايات الفستق والمذيبات على عملية الاستخراج. تم تحليل البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA) لتقييم أهمية مصادر التباين. لتحديد الفروقات بين المتوسطات، تم تطبيق اختبار أقل الفروقات دلالة (LSD) لفيشر عند مستوى دلالة α = 0.05. تم إجراء تصميم الدراسة وتحليل البيانات اللاحق باستخدام برنامج JMP Pro16 (SAS، الولايات المتحدة الأمريكية).
نتائج
كشفت نتائج تحليل السمية الخلوية، التي أجريت باستخدام طريقة MTT، أن عوامل مثل الوقت، والتطبيق، والتركيز، وتفاعلاتها أثرت بشكل كبير على بقاء الخلايا (p ≤ 0.0001). أظهرت التحليلات أن التركيز (F = 5212.81) والوقت (F = 1619.92) كانا المتغيرين الأكثر تأثيرًا، مع تأثير تفاعلي ملحوظ بين الوقت والتطبيق. أظهر اختبار MTT انخفاضًا عامًا في بقاء الخلايا مع زيادة التركيزات عبر جميع المذيبات والأنسجة، على الرغم من أنه تم ملاحظة زيادة عند 200 ميكروغرام/مل في PS-Hexane عند علامة 96 ساعة. ومن الجدير بالذكر أن بقاء الخلايا كان أعلى عند 48 ساعة مقارنةً بـ 96 ساعة، حيث أظهرت مستخلصات PS بقاءً أكبر بأكثر من ثلاث مرات. كان لتركيز 200 ميكروغرام/مل تأثير ملحوظ على مستخلصات PH عند 48 ساعة، بينما أظهرت مستخلصات PS انخفاضات طفيفة فقط عند الجرعات الأعلى.
كانت التأثيرات السامة للخلايا لمستخلصات قشور الفستق (PH) كبيرة، مع أقصى انخفاض في البقاء بنسبة 95% لوحظ مع مستخلصات الهكسان عند 200 ميكروغرام/مل بعد 96 ساعة، و80% مع المستخلصات الميثانولية. تؤكد الدراسات السابقة هذه النتائج، مشيرة إلى أن مستخلصات PH تحفز الموت الخلوي في خطوط خلايا السرطان المختلفة بطريقة تعتمد على الجرعة، على الأرجح بسبب وجود مركبات الفينول. بالإضافة إلى ذلك، تشير النشاط المضاد للفطريات للزيوت الأساسية من قشور الفستق ضد أنواع الكانديدا إلى إمكانياتها الأوسع كمضادات ميكروبية، مما يدعم التطبيقات في حفظ الطعام وسلامته. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور الواعد لمستخلصات PH كعوامل طبيعية ضد خلايا السرطان والفطريات الممرضة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في استخراج وتوصيف المركبات الحيوية النشطة من قشور الفستق وقشور الفستق، مع التركيز على إمكانياتها كمضادات أكسدة وتأثيراتها السامة للخلايا على خلايا سرطان الثدي MCF-7. استخدمت عملية الاستخراج مذيبات متنوعة (الميثانول، الأسيتات الإيثيلية، والهكسان) مع تقنيات المساعدة بالموجات فوق الصوتية، مما كشف أن الميثانول كان المذيب الأكثر فعالية في إنتاج محتوى الفينولات الكلي (TPC) ومحتوى الفلافونويد الكلي (TFC) ومحتوى الأنثوسيانين الكلي. ومن الجدير بالذكر أن TPC في قشور الفستق كان أعلى بكثير من القشور، بقيم 19.57 مليمول و6.10 مليمول على التوالي، وكانت كفاءة الاستخراج تختلف بشكل كبير بين المذيبات.
تم تقييم أنشطة مضادات الأكسدة للمستخلصات باستخدام عدة اختبارات، بما في ذلك DPPH وCUPRAC وABTS. أظهرت النتائج أن قشور الفستق أظهرت نشاطًا مضادًا للأكسدة متفوقًا مقارنةً بالقشور، حيث أظهرت المستخلصات الميثانولية أعلى قدرات على التخلص من الجذور الحرة. كما قيمت الدراسة التأثيرات السامة للخلايا للمستخلصات على خلايا MCF-7، محددة قيم IC50 من خلال اختبارات MTT. تشير النتائج إلى أن مستخلصات قشور الفستق، وخاصة تلك التي تم الحصول عليها باستخدام الميثانول، تمتلك إمكانيات كبيرة كمضادات أكسدة طبيعية وقد تساهم في تطوير أغذية وظيفية أو عوامل علاجية ضد السرطان. بشكل عام، تبرز الأبحاث الفوائد الغذائية والصحية لاستخدام منتجات الفستق الثانوية، مع التأكيد على محتواها الغني من المركبات الحيوية النشطة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12906-025-04963-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40676557
Publication Date: 2025-07-17
Author(s): Levent Gülüm et al.
Primary Topic: Nuts composition and effects
Overview
The study investigates the phytochemical properties of pistachio hull (PH) and shell (PS), highlighting their potential as sources of bioactive compounds with anticancer effects. Utilizing various solvents, the research found that methanolic extracts exhibited higher phenolic and flavonoid contents, alongside enhanced antioxidant activity, with PH outperforming PS. Notably, the hexane extract of PH (PH-Hexane) demonstrated a significant impact on MCF-7 breast cancer cell viability, inducing a 21.24% apoptosis rate, primarily through early apoptosis (19.41%). Cell cycle analysis indicated a notable arrest in the G0/G1 phase compared to controls.
Gene expression analysis of 46 genes revealed that PH-Hexane modulates several metabolic pathways, particularly those related to the immune system and apoptosis. Key findings include the upregulation of CEBPB, HIF1A, and MYC genes, and downregulation of ATF2, CEBPA, and NR3C1, suggesting a complex mechanism of action in promoting apoptosis in MCF-7 cells. The results underscore the potential of hexane extracts from oil-rich plant wastes as anticancer agents, advocating for further exploration of their bioactive properties in future research.
Introduction
The introduction highlights the pressing issue of food waste, which accounts for approximately one-third of global waste, posing significant environmental, economic, and social challenges. Traditional waste management methods, such as landfilling and incineration, exacerbate these problems. However, agricultural and food processing wastes, rich in bioactive compounds, present opportunities for innovative utilization, particularly in health-related applications. The study emphasizes the potential of these wastes, such as wheat bran and fruit peels, to serve as natural alternatives to synthetic additives in food, thereby promoting a sustainable food system and enhancing public health through their antioxidant properties.
Specifically, the research focuses on pistachio shells, which have emerged as a promising source of bioactive substances with potential anticancer properties. Recent studies indicate that these shells contain significant phytochemicals that could be harnessed for cancer treatment, offering a less toxic alternative to conventional therapies. The study hypothesizes that pistachio waste may exhibit cytotoxic effects on MCF-7 breast cancer cells and could be developed as an anticancer therapeutic agent. To explore this hypothesis, the research will analyze the macromolecular composition, antioxidant activities, and gene expression related to anticancer metabolism, aiming to contribute to the understanding of sustainable applications in oncology.
Methods
The extraction study employed a factorial design with three replications to assess the effects of pistachio wastes and solvents on the extraction process. The data obtained were analyzed using a two-way analysis of variance (ANOVA) to evaluate the significance of variation sources. To determine differences between means, Fisher’s Least Significant Differences (LSD) test was applied at a significance level of α = 0.05. The study design and subsequent data analysis were conducted using the JMP Pro16 software (SAS, USA).
Results
The results of the cytotoxicity analysis, conducted using the MTT method, revealed that factors such as time, application, concentration, and their interactions significantly affected cell viability (p ≤ 0.0001). The analysis indicated that concentration (F = 5212.81) and time (F = 1619.92) were the most influential variables, with a notable interaction effect between time and application. The MTT assay demonstrated a general decrease in cell viability with increasing concentrations across all solvents and tissues, although an increase was observed at 200 µg/ml in PS-Hexane at the 96-hour mark. Notably, cell viability was higher at 48 hours compared to 96 hours, with PS extracts exhibiting over three times greater viability. The 200 µg/ml concentration had a pronounced effect on PH extracts at 48 hours, while PS extracts showed only minor decreases at higher doses.
The cytotoxic effects of pistachio hull (PH) extracts were significant, with a maximum viability reduction of 95% observed with hexane extracts at 200 µg/ml after 96 hours, and 80% with methanolic extracts. Previous studies corroborate these findings, indicating that PH extracts induce apoptosis in various cancer cell lines in a dose-dependent manner, likely due to the presence of phenolic compounds. Additionally, the antifungal activity of essential oils from pistachio hulls against Candida species suggests their broader antimicrobial potential, supporting applications in food preservation and safety. Overall, the findings underscore the promising role of PH extracts as natural agents against cancer cells and pathogenic fungi.
Discussion
In this study, the extraction and characterization of bioactive compounds from pistachio hulls and shells were investigated, focusing on their potential antioxidant properties and cytotoxic effects on MCF-7 breast cancer cells. The extraction process utilized various solvents (methanol, ethyl acetate, and hexane) combined with ultrasound-assisted techniques, revealing that methanol was the most effective solvent for yielding total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and total anthocyanins. Notably, the TPC in pistachio hulls was significantly higher than in shells, with values of 19.57 mM and 6.10 mM, respectively, and the extraction efficiency varied considerably among solvents.
The antioxidant activities of the extracts were assessed using several assays, including DPPH, CUPRAC, and ABTS. Results indicated that the pistachio hulls exhibited superior antioxidant activity compared to shells, with methanol extracts demonstrating the highest scavenging capacities. The study also evaluated the cytotoxic effects of the extracts on MCF-7 cells, determining IC50 values through MTT assays. The findings suggest that pistachio hull extracts, particularly those obtained with methanol, possess significant potential as natural antioxidants and may contribute to the development of functional foods or therapeutic agents against cancer. Overall, the research highlights the nutritional and health benefits of utilizing pistachio by-products, emphasizing their rich content of bioactive compounds.