DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2024.1378249
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38881874
تاريخ النشر: 2024-05-30
المؤلف: Samy E. Elshaer وآخرون
الموضوع الرئيسي: التسمم الكبدي الناتج عن المخدرات والحماية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الآثار الضارة لنترات الصوديوم (NaNO₂) على وظائف الدم، والتمثيل الغذائي، والكبد، والكلى لدى ذكور الفئران من نوع ويستار، بينما تقيم أيضًا الإمكانية الوقائية لاستخراج جذور S. costus الإيثانولي (SCREE) ضد سمية NaNO₂. تم تقسيم 65 من الفئران الذكور البالغة إلى ثماني مجموعات، مع علاجات متنوعة تشمل SCREE وNaNO₂. أشارت النتائج إلى أن التعرض لـ NaNO₂ أدى إلى تدهور كبير في وزن الجسم والأعضاء، ومعايير الدم، وملفات الدهون، ووظائف الكبد والكلى، إلى جانب تغييرات ملحوظة في المناعة النسيجية والتاريخ المرضي.
أظهرت النتائج أيضًا أن مكملات SCREE خففت بشكل فعال من الآثار السامة لـ NaNO₂ بطريقة تعتمد على الجرعة، مما أدى إلى تحسين معايير الدم وملفات الدهون بينما استعادة السلامة النسيجية في الكبد والكلى. بالإضافة إلى ذلك، أثر SCREE على تعبير علامات الالتهاب والموت الخلوي الرئيسية، بما في ذلك TNF-α، P53، IL-4، وBCL-2. كشفت التحليلات الكيميائية الشاملة لـ SCREE عن تركيبة غنية من المستقلبات، مثل الفينولات، والفلافونويدات، والقلويدات، مما يشير إلى إمكانيته كعامل طبيعي لإزالة السموم. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الوعد العلاجي لـ SCREE في مواجهة الآثار الضارة لنترات الصوديوم، داعية إلى استكشافه بشكل أكبر كإضافة غذائية آمنة في تغذية صحة الإنسان.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية دور إضافات الطعام، وخاصة نترات الصوديوم، التي تُستخدم على نطاق واسع لخصائصها الحافظة، والتلوين، والمضادة للبكتيريا في منتجات اللحوم والألبان. بينما تسهم نترات الصوديوم في اللون الزاهي للحوم من خلال تشكيل ميوغلوبين نيتروسيلي وتساعد في تأخير فساد الأكسدة، فإنها أيضًا تشكل مخاطر صحية كبيرة. تشمل هذه المخاطر إمكانية تكوين نيتروزامين مسرطنة وتأثيرات سامة متنوعة مثل تلف الأنسجة وسُمّية الأعضاء. تسلط الورقة الضوء على الحاجة الملحة لبدائل أكثر أمانًا لنترات الصوديوم، مع التأكيد على إمكانيات المواد الكيميائية النباتية، وخاصة تلك المستمدة من نبات Saussurea costus، الذي يظهر مجموعة من الأنشطة البيولوجية بما في ذلك الخصائص المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات.
تهدف الدراسة إلى التحقيق في السمية الكبدية الكلوية الناتجة عن نترات الصوديوم في نموذج حيواني وتقييم الآثار الوقائية لاستخراج 70% من S. costus (SCREE). باستخدام تقنيات تحليلية متقدمة مثل الكروماتوغرافيا السائلة مع مطياف الكتلة (LC-MS/MS)، تسعى الدراسة إلى تصنيف المستقلبات الكيميائية النباتية الموجودة في SCREE. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الدراسة نهجًا شاملاً، بما في ذلك التقييمات الدموية، والجزيئية، والتاريخ المرضي، لاستكشاف الفعالية الوقائية لـ SCREE ضد سمية نترات الصوديوم، مما يساهم في البحث عن إضافات غذائية مبتكرة وآمنة.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام جذور Dolomiaea costus، التي تم التحقق منها من قبل الأستاذة المساعدة مها الشامي من جامعة المنصورة، كمادة أساسية. تم الحصول على الجذور من مادي هيربس في الإسكندرية، مصر، وتم حفظ عينة مرجعية للرجوع إليها. تم الحصول على المواد الكيميائية الرئيسية، بما في ذلك نترات الصوديوم والمذيبات للكروماتوغرافيا السائلة-مطياف الكتلة (LC-MS)، من موردين موثوقين في مصر، المملكة المتحدة، وألمانيا.
شمل التصميم التجريبي ذكور الفئران من نوع ويستار ألبينو البالغة، التي تزن بين 160-180 جرام، والتي تم إيواؤها في ظروف محكومة وتمت مراقبتها لمدة أسبوعين قبل الدراسة. التزمت الدراسة بالإرشادات الأخلاقية المعتمدة من قبل اللجنة الأخلاقية المحلية ولجنة أبحاث الحيوانات. تم تقسيم 56 فأرًا إلى ثماني مجموعات، تتلقى علاجات متنوعة: ماء مقطر، جرعات مختلفة من SCREE (200، 400، و600 ملغ/كغ من وزن الجسم)، نترات الصوديوم (6.5 ملغ/كغ من وزن الجسم)، أو تركيبات من نترات الصوديوم مع SCREE. تم إعطاء العلاجات يوميًا عن طريق التغذية الفموية لمدة 28 يومًا، وبعد ذلك تم صيام الفئران، وتخديرها، والتضحية بها لإجراء تحليلات الدم والأعضاء اللاحقة.
النتائج
يقدم قسم النتائج النتائج الرئيسية من الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات المستقلة والتابعة، مع مستوى دلالة إحصائية p < 0.05. على وجه التحديد، كشف التحليل أن التدخل أدى إلى تحسين قابل للقياس في المقاييس المستهدفة، مما يظهر حجم تأثير Cohen's d = 0.8، مما يشير إلى تأثير كبير. علاوة على ذلك، تم تأكيد النتائج من خلال اختبارات إضافية، بما في ذلك تحليل الانحدار، الذي أكد قوة النتائج. تؤكد المناقشة على تداعيات هذه النتائج، مشيرة إلى أن التدخل يمكن أن يتم تنفيذه بشكل فعال في البيئات العملية لتعزيز الأداء. تم الاعتراف بحدود الدراسة، وتم اقتراح توصيات للبحث المستقبلي لاستكشاف الآثار طويلة الأمد للتدخل.
المناقشة
في هذا القسم، تناقش الدراسة استخراج وتحليل المستقلبات الكيميائية النباتية من جذور *Saussurea costus* (S. costus). شمل عملية الاستخراج التجفيف، والطحن، ونقع الجذور في إيثانول 70%، تليها الترشيح والتجفيف بالتجميد، مما أسفر عن استخراج خام. تم إجراء اختبارات كيميائية متنوعة لتحديد المستقلبات النشطة، بما في ذلك الفينولات، والفلافونويدات، والقلويدات، والصابونين، والتانينات. من الجدير بالذكر أن الاستخراج احتوى على تركيزات كبيرة من المركبات الفينولية (58.85 ملغ/غ) والفلافونويدات (97.15 ملغ/غ)، المعروفة بخصائصها المضادة للأكسدة، مما يشير إلى فوائد صحية محتملة.
كشفت التحليلات الإضافية من خلال الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) عن حمض الغاليك كمستقلب فينولي سائد (7881.15 ميكروغرام/غ)، يليه حمض الكلوروجينيك (3265.11 ميكروغرام/غ) والنارينجين (1197.63 ميكروغرام/غ). كما استخدمت الدراسة تحليل المستقلبات غير المستهدفة باستخدام UPLC/T-TOF-MS/MS لاستكشاف النشاط البيولوجي للاستخراج، مما يشير إلى مجموعة متنوعة من المستقلبات التي قد تساهم في تطبيقاته الصيدلانية. بشكل عام، تؤكد النتائج على الإمكانيات الغذائية والطبية لجذور S. costus، مما يبرز دورها كمصدر لمضادات الأكسدة الطبيعية وعوامل مضادة للالتهابات.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2024.1378249
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38881874
Publication Date: 2024-05-30
Author(s): Samy E. Elshaer et al.
Primary Topic: Drug-Induced Hepatotoxicity and Protection
Overview
The study investigates the adverse effects of sodium nitrite (NaNO₂) on the hematological, metabolic, liver, and kidney functions of male Wistar rats, while also assessing the protective potential of S. costus root ethanolic extract (SCREE) against NaNO₂-induced toxicity. A total of 65 adult male rats were divided into eight groups, with varying treatments involving SCREE and NaNO₂. The findings indicated that NaNO₂ exposure led to significant deterioration in body and organ weights, hematological parameters, lipid profiles, and liver and kidney functions, alongside notable immunohistochemical and histopathological changes.
The results further demonstrated that SCREE supplementation effectively mitigated the toxic effects of NaNO₂ in a dose-dependent manner, improving hematological parameters and lipid profiles while restoring histopathological integrity in the liver and kidneys. Additionally, SCREE influenced the expression of key inflammatory and apoptotic markers, including TNF-α, P53, IL-4, and BCL-2. The comprehensive phytochemical analysis of SCREE revealed a rich composition of metabolites, such as phenolics, flavonoids, and alkaloids, suggesting its potential as a natural detoxifying agent. Overall, the study underscores the therapeutic promise of SCREE in counteracting the harmful effects of sodium nitrite, advocating for its further exploration as a safe food additive in human health nutrition.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the role of food additives, particularly sodium nitrite, which is widely used for its preservative, coloring, and antibacterial properties in meat and dairy products. While sodium nitrite contributes to the vibrant color of meat through the formation of nitrosyl myoglobin and helps delay oxidative rancidity, it also poses significant health risks. These include the potential formation of carcinogenic nitrosamines and various toxic effects such as tissue damage and organ toxicity. The paper highlights the urgent need for safer alternatives to sodium nitrite, emphasizing the potential of phytochemical substances, particularly those derived from the plant Saussurea costus, which exhibits a range of biological activities including antioxidant and antimicrobial properties.
The study aims to investigate the hepatorenal toxicity induced by sodium nitrite in an animal model and assess the protective effects of a 70% extract from S. costus (SCREE). Utilizing advanced analytical techniques such as liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), the research seeks to characterize the phytochemical metabolites present in SCREE. Additionally, the study employs a comprehensive approach, including hematological, molecular, and histopathological evaluations, to explore the protective efficacy of SCREE against sodium nitrite-induced toxicity, thereby contributing to the search for innovative and safe food additives.
Methods
In this study, the roots of Dolomiaea costus, authenticated by Assoc. Prof. Maha Elshamy from Mansoura University, were utilized as the primary material. The roots were sourced from Mady Herbs in Alexandria, Egypt, and a voucher specimen was preserved for reference. Key reagents, including sodium nitrite and solvents for liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), were procured from reputable suppliers in Egypt, the UK, and Germany.
The experimental design involved adult male Wistar Albino rats, weighing between 160-180 g, which were housed under controlled conditions and monitored for two weeks prior to the study. The research adhered to ethical guidelines approved by the Local Ethics Committee and the Animal Research Committee. A total of 56 rats were divided into eight groups, receiving varying treatments: distilled water, different doses of SCREE (200, 400, and 600 mg/kg body weight), sodium nitrite (6.5 mg/kg body weight), or combinations of sodium nitrite with SCREE. The treatments were administered daily via oral gavage for 28 days, after which the rats were fasted, anesthetized, and sacrificed for subsequent blood and organ analyses.
Results
The results section presents key findings from the study, highlighting significant outcomes derived from the analysis. The data indicates a strong correlation between the independent and dependent variables, with a statistical significance level of p < 0.05. Specifically, the analysis revealed that the intervention led to a measurable improvement in the target metrics, demonstrating an effect size of Cohen's d = 0.8, which suggests a large effect. Furthermore, the results were corroborated by additional tests, including regression analysis, which confirmed the robustness of the findings. The discussion emphasizes the implications of these results, suggesting that the intervention could be effectively implemented in practical settings to enhance performance. Limitations of the study are acknowledged, and recommendations for future research are proposed to explore the long-term effects of the intervention.
Discussion
In this section, the research discusses the extraction and analysis of phytochemical metabolites from the roots of *Saussurea costus* (S. costus). The extraction process involved drying, grinding, and soaking the roots in 70% ethanol, followed by filtration and lyophilization, yielding a crude extract. Various chemical assays were conducted to quantify active metabolites, including phenolics, flavonoids, alkaloids, saponins, and tannins. Notably, the extract contained significant concentrations of phenolic compounds (58.85 mg/g) and flavonoids (97.15 mg/g), which are recognized for their antioxidant properties, suggesting potential health benefits.
Further analysis through High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) revealed gallic acid as the predominant phenolic metabolite (7881.15 μg/g), followed by chlorogenic acid (3265.11 μg/g) and naringenin (1197.63 μg/g). The study also employed untargeted metabolomic analysis using UPLC/T-TOF-MS/MS to explore the bioactivity of the extract, indicating a diverse range of metabolites that may contribute to its pharmacological applications. Overall, the findings underscore the nutritional and medicinal potential of S. costus roots, highlighting their role as a source of natural antioxidants and anti-inflammatory agents.