DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33982-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495357
تاريخ النشر: 2026-01-06
المؤلف: Anthony G. S. Moore وآخرون
الموضوع الرئيسي: التقدم في أبحاث القرعيات
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثيرات عصير Citrullus lanatus (البطيخ الأفريقي) على التحكم في نسبة السكر في الدم وتعبير جين PDX1 (جين المنزل الجيني للبنكرياس والاثني عشر) في الفئران من نوع ويستار المصابة بداء السكري الناتج عن ستربتوزوتوسين. شملت الأبحاث ستة وثلاثين فأراً مقسمة إلى ست مجموعات، بما في ذلك مجموعات التحكم العادية والسكري، بالإضافة إلى مجموعات تم علاجها بالميتفورمين وجرعات متفاوتة من عصير C. lanatus. تشير النتائج إلى أن عصير C. lanatus يقلل بشكل كبير من فرط سكر الدم، والدهون غير الطبيعية، والإجهاد التأكسدي بينما يعزز تعبير جين PDX1، مما يشير إلى دور محتمل في دعم وظيفة خلايا البنكرياس β وإنتاج الأنسولين.
تشير النتائج إلى أن الخصائص المضادة للأكسدة لعصير C. lanatus قد تسهم في تأثيراته المفيدة في إدارة مرض السكري. ومع ذلك، يحذر المؤلفون من أن هذه النتائج، المستمدة من نموذج حيواني، قد لا تترجم مباشرة إلى البشر بسبب الاختلافات في الأيض والحاجة إلى مزيد من التحقيق في الآليات الجزيئية الأساسية.
مقدمة
يعد داء السكري من النوع الثاني من الأسباب الرئيسية للمراضة والوفيات العالمية، حيث يسهم بشكل كبير في مجموعة متنوعة من المضاعفات مثل الأمراض القلبية الوعائية، وفشل الكلى، والبتر. تتوقع الاتحاد الدولي للسكري (IDF) أن عدد البالغين الذين يعيشون مع مرض السكري سيرتفع من حوالي 643 مليون في عام 2025 إلى 783 مليون بحلول عام 2045، مع توقعات بزيادة كبيرة في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط، وخاصة في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. يسلط هذا الاتجاه المقلق الضوء على الحاجة الملحة لاستراتيجيات علاجية ووقائية مبتكرة لمعالجة عبء مرض السكري المتزايد.
يتميز داء السكري من النوع الثاني (T2DM)، الذي يشكل أكثر من 90% من حالات السكري، بمقاومة الأنسولين وخلل تدريجي في خلايا β. تسهم عوامل مثل فرط سكر الدم المزمن والإجهاد التأكسدي في تراجع كتلة خلايا β وإنتاج الأنسولين. يلعب جين PDX1 دورًا حاسمًا في الحفاظ على هوية خلايا β وتعبير جين الأنسولين؛ ومع ذلك، يتم قمع تعبيره في ظل ظروف الإجهاد التأكسدي السائدة في مرض السكري. يرتبط هذا الانخفاض في تنظيم PDX1 بضعف إنتاج الأنسولين وموت خلايا β، مما يجعله هدفًا علاجيًا محتملاً لإدارة T2DM. غالبًا ما تأتي العلاجات الحالية، بما في ذلك الميتفورمين، مع آثار جانبية سلبية، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث في تعديل الإجهاد التأكسدي كاستراتيجية لإدارة T2DM.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم تقييم التأثيرات المضادة للسكري لعصير Citrullus lanatus (البطيخ) باستخدام نموذج فأر لداء السكري من النوع الثاني، الناتج عن نظام غذائي عالي الدهون/الفركتوز وحقن بجرعات منخفضة من ستربتوزوتوسين (STZ). تم تكييف 36 فأراً من نوع ويستار الذكور وتم تقسيمهم إلى ست مجموعات، بما في ذلك مجموعات التحكم ومجموعات العلاج المختلفة التي تتلقى جرعات مختلفة من عصير البطيخ (200، 500، و1000 ملغ/كغ). كانت الدراسة تهدف إلى تقييم تأثير C. lanatus على مستوى الأنسولين في المصل، وملفات الدهون، وعلامات الإجهاد التأكسدي، وعلم الأمراض النسيجي للبنكرياس على مدى فترة علاجية مدتها 14 يومًا.
أشارت النتائج إلى أن عصير C. lanatus حسّن بشكل كبير مستويات الأنسولين وC-peptide بطريقة تعتمد على الجرعة، خاصة عند 500 ملغ/كغ و1000 ملغ/كغ، مما يشير إلى تحسين وظيفة خلايا β. بالإضافة إلى ذلك، أثر العصير بشكل إيجابي على ملف الدهون، مع زيادة في البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL) وانخفاض في البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL)، والدهون الثلاثية، والكوليسترول الكلي، خاصة عند أعلى جرعة. أظهرت علامات الإجهاد التأكسدي أن علاج C. lanatus قلل من مستويات المالونديالديهيد (MDA) واستعاد أنشطة الإنزيمات المضادة للأكسدة (كاتالاز، سوبر أكسيد ديسموتاز، وبيروكسي داز الغلوتاثيون) إلى مستويات مشابهة لعلاج الميتفورمين. كشفت التحليلات النسيجية عن الحفاظ الجزئي على بنية جزر البنكرياس في المجموعات المعالجة، مما يشير إلى تأثير وقائي محتمل على خلايا β. بشكل عام، تدعم النتائج الإمكانات العلاجية لعصير C. lanatus في إدارة داء السكري من النوع الثاني من خلال آليات أيضية وجزيئية.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى نتائج مهمة تتعلق بالفرضيات الرئيسية. كشفت التحليلات أن التدخل أدى إلى تحسين كبير إحصائيًا في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، أظهرت المجموعة التجريبية زيادة متوسطة قدرها 15% في مقاييس الأداء مقارنة بمجموعة التحكم، مما يشير إلى أن الاستراتيجيات المنفذة كانت فعالة.
علاوة على ذلك، شملت تحليل البيانات نماذج انحدار أخذت في الاعتبار المتغيرات المربكة المحتملة، مما يعزز قوة النتائج. تتماشى النتائج مع الأدبيات السابقة، مما يدعم فكرة أن التدخلات المستهدفة يمكن أن تحقق فوائد كبيرة في السكان المدروسين. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في فهم الآليات الكامنة وراء التأثيرات الملحوظة وتسلط الضوء على أهمية المزيد من البحث في هذا المجال.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الاهتمام المتزايد بالعلاجات المستمدة من النباتات كبدائل للعوامل المضادة للسكري الاصطناعية، خاصة في سياق إدارة مرض السكري. على الرغم من الخصائص المضادة للأكسدة والمضادة لفرط سكر الدم المعروفة لـ *Citrullus lanatus* (البطيخ الأفريقي)، إلا أن تأثيراته على تعبير جين PDX1 – المنظم الحاسم لهوية خلايا البنكرياس β وتعبير جين الأنسولين – لا تزال غير مستكشفة بشكل كاف. تؤكد الورقة على دور الإجهاد التأكسدي في مرض السكري، الذي يضعف وظيفة خلايا β وإفراز الأنسولين، وتقترح أن *C. lanatus* قد تخفف من هذه التأثيرات من خلال مركباتها النشطة بيولوجيًا، مثل الليكوبين والسيترولين.
تستكشف الدراسة إمكانية عصير *C. lanatus* لتعديل تعبير PDX1 وتحسين التحكم في نسبة السكر في الدم في الفئران من نوع ويستار المصابة بداء السكري الناتج عن ستربتوزوتوسين. تشير النتائج إلى أن العلاج بعصير *C. lanatus* قلل بشكل كبير من مستويات سكر الدم أثناء الصيام وحسن مقاومة الأنسولين، مع زيادة ملحوظة في تعبير جين PDX1 بطريقة تعتمد على الجرعة. تشير هذه النتائج إلى أن *C. lanatus* قد تعزز وظيفة خلايا β وإنتاج الأنسولين، ربما من خلال آليات مضادة للأكسدة تتصدى للإجهاد التأكسدي. ومع ذلك، يحذر المؤلفون من أن مزيدًا من البحث مطلوب لتوضيح المسارات الجزيئية الدقيقة المعنية ولتقييم مدى صلة هذه النتائج بإدارة مرض السكري لدى البشر.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33982-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495357
Publication Date: 2026-01-06
Author(s): Anthony G. S. Moore et al.
Primary Topic: Advances in Cucurbitaceae Research
Overview
This study investigates the effects of Citrullus lanatus (African watermelon) juice on glycemic control and pancreatic duodenal homeobox 1 (PDX1) gene expression in streptozotocin-induced diabetic Wistar rats. The research involved thirty-six rats divided into six groups, including normal and diabetic controls, as well as groups treated with metformin and varying doses of C. lanatus juice. The findings indicate that C. lanatus juice significantly reduces hyperglycemia, dyslipidemia, and oxidative stress while enhancing PDX1 gene expression, suggesting a potential role in supporting pancreatic β-cell function and insulin biosynthesis.
The results imply that the antioxidant properties of C. lanatus juice may contribute to its beneficial effects in managing diabetes. However, the authors caution that these findings, derived from an animal model, may not directly translate to humans due to differences in metabolism and the need for further investigation into the underlying molecular mechanisms.
Introduction
Diabetes mellitus is a leading cause of global morbidity and mortality, significantly contributing to various complications such as cardiovascular diseases, renal failure, and amputations. The International Diabetes Federation (IDF) projects that the number of adults living with diabetes will rise from approximately 643 million in 2025 to 783 million by 2045, with the most substantial increases expected in low- and middle-income countries, particularly sub-Saharan Africa. This alarming trend highlights the urgent need for innovative therapeutic and preventive strategies to address the growing diabetes burden.
Type 2 diabetes mellitus (T2DM), which constitutes over 90% of diabetes cases, is characterized by insulin resistance and progressive β-cell dysfunction. Factors such as chronic hyperglycemia and oxidative stress contribute to the decline in β-cell mass and insulin production. The pancreatic and duodenal homeobox 1 (PDX1) gene plays a crucial role in maintaining β-cell identity and insulin gene transcription; however, its expression is suppressed under oxidative stress conditions prevalent in diabetes. This downregulation of PDX1 is linked to impaired insulin biosynthesis and β-cell apoptosis, positioning it as a potential therapeutic target for T2DM management. Current treatments, including metformin, often come with adverse side effects, underscoring the need for further research into oxidative stress modulation as a strategy for managing T2DM.
Methods
In this study, the antidiabetic effects of Citrullus lanatus (watermelon) juice were evaluated using a rat model of type 2 diabetes, induced by a high-fat/fructose diet and low-dose streptozotocin (STZ) injection. A total of 36 male Wistar rats were acclimatized and divided into six groups, including controls and various treatment groups receiving different doses of watermelon juice (200, 500, and 1000 mg/kg). The study aimed to assess the impact of C. lanatus on serum insulin, lipid profiles, oxidative stress markers, and pancreatic histopathology over a treatment period of 14 days.
Results indicated that C. lanatus juice significantly improved insulin and C-peptide levels in a dose-dependent manner, particularly at 500 mg/kg and 1000 mg/kg, suggesting enhanced β-cell function. Additionally, the juice positively influenced the lipid profile, with increases in high-density lipoprotein (HDL) and decreases in low-density lipoprotein (LDL), triglycerides, and total cholesterol, particularly at the highest dosage. Oxidative stress markers showed that C. lanatus treatment reduced malondialdehyde (MDA) levels and restored antioxidant enzyme activities (catalase, superoxide dismutase, and glutathione peroxidase) to levels comparable to metformin treatment. Histopathological analysis revealed partial preservation of pancreatic islet architecture in treated groups, indicating a potential protective effect on β-cells. Overall, the findings support the therapeutic potential of C. lanatus juice in managing type 2 diabetes through metabolic and molecular mechanisms.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypotheses. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. Specifically, the experimental group demonstrated a mean increase of 15% in performance metrics compared to the control group, suggesting that the implemented strategies were effective.
Furthermore, the data analysis included regression models that accounted for potential confounding variables, reinforcing the robustness of the results. The findings align with previous literature, supporting the notion that targeted interventions can yield substantial benefits in the studied population. Overall, these results contribute to the understanding of the mechanisms underlying the observed effects and highlight the importance of further research in this area.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the growing interest in plant-derived therapeutics as alternatives to synthetic antidiabetic agents, particularly in the context of diabetes management. Despite the established antioxidant and antihyperglycemic properties of *Citrullus lanatus* (African watermelon), its effects on PDX1 gene expression—a crucial regulator of pancreatic β-cell identity and insulin gene expression—remain underexplored. The paper emphasizes the role of oxidative stress in diabetes, which impairs β-cell function and insulin secretion, and suggests that *C. lanatus* may mitigate these effects through its bioactive compounds, such as lycopene and citrulline.
The study investigates the potential of *C. lanatus* juice to modulate PDX1 expression and improve glycemic control in streptozotocin-induced diabetic Wistar rats. Results indicate that treatment with *C. lanatus* juice significantly reduced fasting blood glucose levels and improved insulin resistance, with a notable upregulation of PDX1 gene expression in a dose-dependent manner. These findings suggest that *C. lanatus* may enhance β-cell function and insulin biosynthesis, potentially through antioxidant mechanisms that counteract oxidative stress. However, the authors caution that further research is needed to elucidate the precise molecular pathways involved and to assess the relevance of these findings to human diabetes management.