DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1710694
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41684519
تاريخ النشر: 2026-01-28
المؤلف: Ba-Wool Lee وآخرون
الموضوع الرئيسي: الكيمياء النباتية والأنشطة البيولوجية لأنواع التين
نظرة عامة
تدرس الدراسة الفعالية الوقائية لجزء الأسيتات الإيثيلي من أوراق Boehmeria nivea (L.) Gaud. (EA-BN) في نموذج مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) الذي تم تحفيزه بواسطة الليبوساكاريد (LPS) و مكثف دخان السجائر (CSC) في ذكور الفئران C57BL/6N. شمل التصميم التجريبي مجموعات علاجية تتلقى إما ديكساميثازون كتحكم إيجابي أو EA-BN بجرعات 100 و 200 ملغ/كغ. أظهرت النتائج أن EA-BN قلل بشكل كبير من مستويات السيتوكينات المساعدة T 1، وعدد البلعميات والعدلات في سائل غسل القصبات الهوائية، وقلل من تدمير الحويصلات الهوائية والتسلل الالتهابي. لوحظت تحسينات في وظيفة الرئة، إلى جانب تقليل الإجهاد التأكسدي من خلال تنشيط مسار Nrf2/HO-1/NQO1.
تشير النتائج إلى أن EA-BN يخفف بشكل فعال من الإجهاد التأكسدي الناتج عن ROS، والتهاب الشعب الهوائية، والبرمجة المبرمجة للخلايا الميتة في كل من نموذج الفأر COPD والبلعميات RAW264.7 المحفزة بـ LPS/CSC. على وجه التحديد، أدى علاج EA-BN إلى انخفاض مستويات السيتوكينات المسببة للالتهابات (IL-6، IL-1β، وTNFα)، وتقليل تسلل الخلايا الالتهابية، وتحسين مقاييس وظيفة الرئة مثل نسبة FEV0.1/FVC. من الناحية الآلية، كانت هذه التأثيرات الوقائية مرتبطة بتثبيط تنشيط إنزيم NLRP3 الموجه بواسطة بروتين التفاعل مع الثيوريدوكسين (TXNIP) وتعديل مسار الموت المبرمج Bax/Bcl-2/caspase-3. توفر هذه الدراسة أدلة قوية على إمكانية EA-BN كمرشح علاجي لإدارة COPD.
مقدمة
يعتبر مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) حالة تنفسية مستمرة تتميز بحدوث قيود في تدفق الهواء وأعراض تنفسية، مدفوعة بشكل أساسي بعوامل مثل الإجهاد التأكسدي، الالتهاب المزمن، وضعف الاستجابة المناعية. يساهم دخان السجائر، الذي يحتوي على العديد من المواد الكيميائية الضارة، بشكل كبير في COPD من خلال تنشيط الخلايا الالتهابية التي تطلق أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) والسيتوكينات، مما يؤدي إلى تلف الحويصلات الهوائية وتدهور المصفوفة خارج الخلوية. يعد مسار إشارة Nrf-2 حاسمًا في إدارة الإجهاد التأكسدي، حيث ينشط الإنزيمات المضادة للأكسدة التي تحمي من التلف الخلوي. بالإضافة إلى ذلك، يلعب مركب الثيوريدوكسين (TXN)/بروتين التفاعل مع الثيوريدوكسين (TXNIP) دورًا حيويًا في توازن الأكسدة والاختزال؛ يمكن أن يؤدي تعطيله إلى تنشيط إنزيم NLRP3، مما يؤدي إلى تفاقم الالتهاب والموت المبرمج في COPD.
تدرس هذه الدراسة التأثيرات الوقائية لاستخراج الأسيتات الإيثيلي من Boehmeria nivea (L.) Gaud. (EA-BN) ضد COPD، خاصة في نموذج يحاكي البيئة الالتهابية للمرض باستخدام الليبوساكاريد (LPS) ومكثف دخان السجائر (CSC). أثبتت الأبحاث السابقة الخصائص الطبية التقليدية لـ BN، بما في ذلك تأثيراته المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات. تهدف الأبحاث الحالية إلى توضيح الآليات التي قد تخفف بها EA-BN من الإجهاد التأكسدي والالتهاب، مما يوفر استراتيجية علاجية جديدة محتملة لإدارة COPD.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم الحصول على خط خلايا RAW264.7 من مجموعة الثقافة الكورية، بينما تم الحصول على الليبوساكاريد (LPS) ومواد كيميائية أخرى، بما في ذلك تريبروموإيثانول وديكساميثازون (DEX)، من سيغما-ألدريتش. تم الحصول على مكثف دخان السجائر (CSC) من المعهد الكوري للسموم. التزمت الإجراءات التجريبية بالبروتوكولات المعتمدة، باستخدام مجموعات اختبار متنوعة وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة.
لإنشاء نموذج مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، تم استخدام ذكور الفئران C57BL/6N، وفقًا للإرشادات الأخلاقية من لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية (IACUC) في KRIBB. تم تقسيم الفئران إلى خمس مجموعات (n = 7 لكل منها): التحكم الطبيعي (NC)، COPD، DEX، EA-BN-L، وEA-BN-H، مع إعطاء العلاجات من اليوم 1 إلى 14. تم تحفيز نموذج COPD من خلال الاستنشاق الأنفي لـ LPS (0.5 ملغ/كغ) وCSC (12.5 ملغ/كغ) في الأيام المحددة، بينما كان DEX بمثابة تحكم إيجابي بجرعة 3 ملغ/كغ. تم إجراء جميع العلاجات تحت تخدير خفيف، وتم إعدام الحيوانات لجمع العينات في اليوم 15، وفقًا للمنهجيات الموضحة في الدراسات السابقة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد البحث، حيث تؤكد الاختبارات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ يؤثر إيجابيًا على المتغير $Y$، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى ارتباط قوي.
بالإضافة إلى ذلك، تفيد الدراسة بأن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في النتائج، مع زيادة متوسطة قدرها $M = 5.2$ في مقاييس الأداء، مقارنة بمجموعة التحكم. كان هذا التحسن ذا دلالة إحصائية، مع قيمة p قدرها $< 0.01$. تؤكد النتائج فعالية الطريقة المقترحة وتوفر أساسًا لمزيد من البحث في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم التأثيرات الوقائية لجزء الأسيتات الإيثيلي من *Boehmeria nivea* (EA-BN) في نموذج فأر لمرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) الذي تم تحفيزه بواسطة الليبوساكاريد (LPS) ومكثف دخان السجائر (CSC). أدى علاج EA-BN إلى تقليل كبير في مستويات السيتوكينات Th-1 (IL-6، IL-1β، TNF-α) وتسلل الخلايا الالتهابية في سائل غسل القصبات الهوائية (BALF). علاوة على ذلك، أشارت تقييمات وظيفة الرئة إلى تحسينات في المرونة الكلية والأنسجة، وتقليل مقاومة الشعب الهوائية، وزيادة نسبة FEV₀.₁/FVC. كشفت التحليلات النسيجية عن انخفاض الالتهاب والحفاظ على بنية الحويصلات الهوائية، بينما أظهرت الاختبارات الكيميائية الحيوية أن EA-BN خفف من الإجهاد التأكسدي من خلال تقليل أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، وأكسيد النيتريك (NO)، والمواد التفاعلية مع حمض الثيوباربيتوريك (TBARS)، بينما زاد من نشاط الكاتالاز من خلال تنشيط مسار Nrf-2/HO-1/NQO1.
بالإضافة إلى ذلك، قام EA-BN بتثبيط مسار إنزيم NLRP3 الموجه بواسطة TXNIP، كما يتضح من انخفاض مستويات الكاسبيز-1 وIL-1β، وانخفاض علامات الموت المبرمج، بما في ذلك نسبة Bax/Bcl-2 والكاسبيز-3 المقسوم. كشفت تسلسلات RNA أيضًا أن EA-BN زاد من التعبير الجيني المرتبط بوظيفة الميتوكوندريا وخفض التعبير الجيني المرتبط بتجميع إنزيم NLRP3. تشير هذه النتائج إلى أن EA-BN يمارس تأثيراته الوقائية ضد COPD من خلال تعديل الإجهاد التأكسدي ومسارات الالتهاب، مما يبرز إمكانيته كعامل علاجي لإدارة هذه الحالة المتقدمة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1710694
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41684519
Publication Date: 2026-01-28
Author(s): Ba-Wool Lee et al.
Primary Topic: Phytochemistry and biological activities of Ficus species
Overview
The study investigates the preventive efficacy of the ethyl acetate fraction of Boehmeria nivea (L.) Gaud. leaves (EA-BN) in a chronic obstructive pulmonary disease (COPD) model induced by lipopolysaccharide (LPS) and cigarette smoke condensate (CSC) in male C57BL/6N mice. The experimental design included treatment groups receiving either dexamethasone as a positive control or EA-BN at doses of 100 and 200 mg/kg. Results indicated that EA-BN significantly reduced T helper 1 cytokine levels, macrophage and neutrophil counts in bronchoalveolar lavage fluid, and mitigated alveolar destruction and inflammatory infiltration. Improvements in pulmonary function were observed, alongside a reduction in oxidative stress through the activation of the Nrf2/HO-1/NQO1 pathway.
The findings suggest that EA-BN effectively alleviates ROS-driven oxidative stress, airway inflammation, and apoptosis in both the COPD mouse model and LPS/CSC-stimulated RAW264.7 macrophages. Specifically, EA-BN treatment led to decreased levels of pro-inflammatory cytokines (IL-6, IL-1β, and TNFα), reduced inflammatory cell infiltration, and improved lung function metrics such as the FEV0.1/FVC ratio. Mechanistically, these protective effects were linked to the suppression of thioredoxin-interacting protein (TXNIP)-driven NLRP3 inflammasome activation and modulation of the Bax/Bcl-2/caspase-3 apoptotic pathway. This study provides compelling evidence for the potential of EA-BN as a therapeutic candidate for COPD management.
Introduction
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a persistent respiratory condition marked by airflow limitation and respiratory symptoms, primarily driven by factors such as oxidative stress, chronic inflammation, and impaired immune responses. Cigarette smoke, containing numerous harmful chemicals, significantly contributes to COPD by activating inflammatory cells that release reactive oxygen species (ROS) and cytokines, leading to alveolar damage and extracellular matrix degradation. The Nrf-2 signaling pathway is crucial for managing oxidative stress, as it activates antioxidant enzymes that protect against cellular damage. Additionally, the thioredoxin (TXN)/thioredoxin interacting protein (TXNIP) complex plays a vital role in redox homeostasis; its disruption can activate the NLRP3 inflammasome, exacerbating inflammation and apoptosis in COPD.
This study investigates the protective effects of the ethyl acetate extract of Boehmeria nivea (L.) Gaud. (EA-BN) against COPD, particularly in a model that simulates the inflammatory environment of the disease using lipopolysaccharide (LPS) and cigarette smoke condensate (CSC). Previous research has established the traditional medicinal properties of BN, including its antioxidant and anti-inflammatory effects. The current research aims to elucidate the mechanisms by which EA-BN may mitigate oxidative stress and inflammation, potentially offering a novel therapeutic strategy for COPD management.
Methods
In this study, the RAW264.7 cell line was sourced from the Korean Collection for Type Culture, while lipopolysaccharide (LPS) and other chemicals, including tribromoethanol and dexamethasone (DEX), were obtained from Sigma-Aldrich. Cigarette smoke condensate (CSC) was acquired from the Korean Institute of Toxicology. The experimental procedures adhered to established protocols, utilizing various assay kits as per manufacturer instructions.
To create a chronic obstructive pulmonary disease (COPD) model, male C57BL/6N mice were used, following ethical guidelines from the Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) of KRIBB. Mice were divided into five groups (n = 7 each): Normal control (NC), COPD, DEX, EA-BN-L, and EA-BN-H, with treatments administered from days 1 to 14. The COPD model was induced through intranasal instillation of LPS (0.5 mg/kg) and CSC (12.5 mg/kg) on specified days, while DEX served as a positive control at a dosage of 3 mg/kg. All treatments were conducted under light anesthesia, and the animals were euthanized for sample collection on day 15, following the methodologies outlined by previous studies.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicate a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ positively influences variable $Y$, with a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a strong association.
Additionally, the study reports that the intervention applied led to a measurable improvement in the outcomes, with a mean increase of $M = 5.2$ in the performance metrics, compared to the control group. This improvement was statistically significant, with a p-value of $< 0.01$. The findings underscore the effectiveness of the proposed method and provide a foundation for further research in this area.
Discussion
In this study, the protective effects of the ethyl acetate fraction of *Boehmeria nivea* (EA-BN) were evaluated in a mouse model of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) induced by lipopolysaccharide (LPS) and cigarette smoke condensate (CSC). EA-BN treatment significantly reduced Th-1 cytokine levels (IL-6, IL-1β, TNF-α) and inflammatory cell infiltration in bronchoalveolar lavage fluid (BALF). Furthermore, pulmonary function assessments indicated improvements in total and tissue elastance, reduced airway resistance, and an enhanced FEV₀.₁/FVC ratio. Histopathological analysis revealed decreased inflammation and preserved alveolar structure, while biochemical assays demonstrated that EA-BN mitigated oxidative stress by decreasing reactive oxygen species (ROS), nitric oxide (NO), and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), while enhancing catalase activity through the activation of the Nrf-2/HO-1/NQO1 pathway.
Additionally, EA-BN inhibited the TXNIP/NLRP3 inflammasome pathway, evidenced by reduced levels of caspase-1 and IL-1β, and decreased apoptosis markers, including the Bax/Bcl-2 ratio and cleaved caspase-3. RNA sequencing further revealed that EA-BN upregulated genes associated with mitochondrial function and downregulated those related to inflammasome assembly. These findings suggest that EA-BN exerts its protective effects against COPD through the modulation of oxidative stress and inflammatory pathways, highlighting its potential as a therapeutic agent for managing this progressive disease.