Published May 31, 2023
| Version v1
Publication
Open
Utilizing Andrographis paniculata leaves and roots by effective usage of the bioactive andrographolide and its nanodelivery: investigation of antikindling and antioxidant activities through in silico and in vivo studies
Creators
- 1. Jawaharlal Nehru Technological University Anantapur
- 2. Siddhartha Medical College
- 3. GLA University
- 4. Duy Tan University
- 5. Vignan's Foundation for Science, Technology & Research
- 6. Majmaah University
- 7. Oregon State University
Description
To valorise the bioactive constituents abundant in leaves and other parts of medicinal plants with the objective to minimize the plant-based wastes, this study was undertaken. The main bioactive constituent of Andrographis paniculata, an Asian medicinal plant, is andrographolide (AG, a diterpenoid), which has shown promising results in the treatment of neurodegenerative illnesses. Continuous electrical activity in the brain is a hallmark of the abnormal neurological conditions such as epilepsy (EY). This can lead to neurological sequelae. In this study, we used GSE28674 as a microarray expression profiling dataset to identify DEGs associated with andrographolide and those with fold changes >1 and p-value <0.05 GEO2R. We obtained eight DEG datasets (two up and six down). There was marked enrichment under various Kyoto Encyclopaedia of Genes and Genomes (KEGG) and Gene Ontology (GO) terms for these DEGs (DUSP10, FN1, AR, PRKCE, CA12, RBP4, GABRG2, and GABRA2). Synaptic vesicles and plasma membranes were the predominant sites of DEG expression. AG acts as an antiepileptic agent by upregulating GABA levels. The low bioavailability of AG is a significant limitation of its application. To control these limitations, andrographolide nanoparticles (AGNPs) were prepared and their neuroprotective effect against pentylenetetrazol (PTZ)-induced kindling epilepsy was investigated using network pharmacology (NP) and docking studies to evaluate the antiepileptic multi-target mechanisms of AG. Andrographolide is associated with eight targets in the treatment of epilepsy. Nicotine addiction, GABAergic synapse, and morphine addiction were mainly related to epilepsy, according to KEGG pathway enrichment analysis (p < 0.05). A docking study showed that andrographolide interacted with the key targets. AG regulates epilepsy and exerts its therapeutic effects by stimulating GABA production. Rats received 80 mg/kg body weight of AG and AGNP, phenytoin and PTZ (30 mg/kg i.p. injection on alternate days), brain MDA, SOD, GSH, GABAand histological changes of hippocampus and cortex were observed. PTZ injected rats showed significantly (***p < 0.001) increased kindling behavior, increased MDA, decreased GSH, SOD, GABA activities, compared with normal rats, while treatment AGNPs significantly reduced kindling score and reversed oxidative damage. Finally, we conclude that the leaves and roots of A. Paniculata can be effectively utilized for its major bioactive constituent, andrographolide as a potent anti-epileptic agent. Furthermore, the findings of novel nanotherapeutic approach claim that nano-andrographolide can be successfully in the management of kindling seizures and neurodegenerative disorders.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ولتثمين المكونات النشطة بيولوجيًا الوفيرة في الأوراق والأجزاء الأخرى من النباتات الطبية بهدف تقليل النفايات النباتية، أجريت هذه الدراسة. المكون الرئيسي النشط بيولوجيًا لـ Andrographis paniculata، وهو نبات طبي آسيوي، هو andrographolide (AG، diterpenoid)، والذي أظهر نتائج واعدة في علاج الأمراض التنكسية العصبية. النشاط الكهربائي المستمر في الدماغ هو السمة المميزة للحالات العصبية غير الطبيعية مثل الصرع (EY). هذا يمكن أن يؤدي إلى عواقب عصبية. في هذه الدراسة، استخدمنا GSE28674 كمجموعة بيانات تنميط تعبير المصفوفة الدقيقة لتحديد DEGs المرتبطة بالأندروجرافوليد وأولئك الذين لديهم تغييرات طي >1 و p - value <0.05 GEO2R. حصلنا على ثماني مجموعات بيانات DEG (اثنتان لأعلى وستة لأسفل). كان هناك إثراء ملحوظ تحت مختلف موسوعة كيوتو للجينات والجينوم (KEGG) ومصطلحات علم الوجود الجيني (GO) لهذه DEGs (DUSP10 و FN1 و AR و PRKCE و CA12 و RBP4 و GABRG2 و GABRA2). كانت الحويصلات المشبكية وأغشية البلازما هي المواقع السائدة لتعبير DEG. تعمل AG كعامل مضاد للصرع من خلال رفع مستويات GABA. يعد التوافر البيولوجي المنخفض لـ AG قيدًا كبيرًا على تطبيقه. للتحكم في هذه القيود، تم تحضير جسيمات الأندروجرافوليد النانوية (AGNPs) وتم التحقيق في تأثيرها الوقائي العصبي ضد الصرع الناجم عن البنتيلين تترازول (PTZ) باستخدام علم الصيدلة الشبكي (NP) ودراسات الالتحام لتقييم الآليات المضادة للصرع متعددة الأهداف لـ AG. يرتبط الأندروجرافوليد بثمانية أهداف في علاج الصرع. ارتبط إدمان النيكوتين والمشبك الجابايرجي وإدمان المورفين بشكل أساسي بالصرع، وفقًا لتحليل إثراء مسار KEGG (p < 0.05). أظهرت دراسة لرسو السفن أن الأندروجرافوليد يتفاعل مع الأهداف الرئيسية. تنظم AG الصرع وتمارس آثاره العلاجية من خلال تحفيز إنتاج GABA. تلقت الفئران 80 ملغم/كغم من وزن الجسم من AG و AGNP و phenytoin و PTZ (حقن 30 ملغم/كغم من I.P. في أيام متناوبة)، و MDA للدماغ، و SOD، و GSH، و GABA، ولوحظت تغيرات نسيجية في الحصين والقشرة. أظهرت فئران PTZ المحقونة بشكل ملحوظ (***p < 0.001) زيادة في سلوك الاشتعال، وزيادة MDA، وانخفاض أنشطة GSH، و SOD، و GABA، مقارنة بالفئران العادية، في حين أن AGNPs العلاجية قللت بشكل كبير من درجة الاشتعال وعكست الضرر التأكسدي. أخيرًا، نستنتج أن أوراق وجذور A. Paniculata يمكن استخدامها بشكل فعال لمكونها الرئيسي النشط بيولوجيًا، andrographolide كعامل قوي مضاد للصرع. علاوة على ذلك، تدعي نتائج نهج العلاج النانوي الجديد أن الأندروجرافوليد النانوي يمكن أن يكون ناجحًا في إدارة نوبات الاشتعال والاضطرابات التنكسية العصبية.Translated Description (French)
Pour valoriser les constituants bioactifs abondants dans les feuilles et autres parties des plantes médicinales dans le but de minimiser les déchets d'origine végétale, cette étude a été entreprise. Le principal constituant bioactif d'Andrographis paniculata, une plante médicinale asiatique, est l'andrographolide (AG, un diterpénoïde), qui a montré des résultats prometteurs dans le traitement des maladies neurodégénératives. L'activité électrique continue dans le cerveau est une caractéristique des affections neurologiques anormales telles que l'épilepsie (EY). Cela peut entraîner des séquelles neurologiques. Dans cette étude, nous avons utilisé GSE28674 comme ensemble de données de profilage d'expression de microréseau pour identifier les DEG associés à l'andrographolide et ceux avec des changements de pli >1 et une valeur de p <0,05 GEO2R. Nous avons obtenu huit ensembles de données DEG (deux vers le haut et six vers le bas). Il y a eu un enrichissement marqué sous divers termes de l'Encyclopédie des gènes et des génomes de Kyoto (KEGG) et de l'Ontologie des gènes (GO) pour ces DEG (DUSP10, FN1, AR, PRKCE, CA12, RBP4, GABRG2 et GABRA2). Les vésicules synaptiques et les membranes plasmiques étaient les sites prédominants d'expression du DEG. AG agit comme un agent antiépileptique en régulant à la hausse les taux de GABA. La faible biodisponibilité de l'AG est une limitation importante de son application. Pour contrôler ces limitations, des nanoparticules d'andrographolide (AGNP) ont été préparées et leur effet neuroprotecteur contre l'épilepsie du genou induite par le pentylènetétrazol (PTZ) a été étudié en utilisant la pharmacologie en réseau (NP) et des études d'amarrage pour évaluer les mécanismes antiépileptiques multi-cibles de l'AG. L'andrographolide est associé à huit cibles dans le traitement de l'épilepsie. La dépendance à la nicotine, la synapse GABAergique et la dépendance à la morphine étaient principalement liées à l'épilepsie, selon l'analyse de l'enrichissement de la voie KEGG (p < 0,05). Une étude d'amarrage a montré que l'andrographolide interagissait avec les cibles clés. AG régule l'épilepsie et exerce ses effets thérapeutiques en stimulant la production de GABA. Des rats ont reçu 80 mg/kg de poids corporel d'AG et d'AGNP, de la phénytoïne et du PTZ (injection i.p. de 30 mg/kg tous les deux jours), du MDA cérébral, du SOD, du GSH, du GABA et des changements histologiques de l'hippocampe et du cortex ont été observés. Les rats injectés de PTZ ont montré une augmentation significative (** *p < 0,001) du comportement d'allumage, une augmentation de la MDA, une diminution des activités GSH, SOD, GABA, par rapport aux rats normaux, tandis que les AGNP de traitement ont réduit de manière significative le score d'allumage et inversé les dommages oxydatifs. Enfin, nous concluons que les feuilles et les racines d'A. Paniculata peuvent être utilisées efficacement pour son constituant bioactif majeur, l'andrographolide, en tant qu'agent anti-épileptique puissant. En outre, les résultats d'une nouvelle approche nanothérapeutique affirment que le nano-andrographolide peut être utilisé avec succès dans la gestion des crises d'inflammation et des troubles neurodégénératifs.Translated Description (Spanish)
Para valorizar los constituyentes bioactivos abundantes en las hojas y otras partes de las plantas medicinales con el objetivo de minimizar los desechos de origen vegetal, se realizó este estudio. El principal constituyente bioactivo de Andrographis paniculata, una planta medicinal asiática, es el andrografólido (AG, un diterpenoide), que ha mostrado resultados prometedores en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. La actividad eléctrica continua en el cerebro es un sello distintivo de las afecciones neurológicas anormales, como la epilepsia (EY). Esto puede conducir a secuelas neurológicas. En este estudio, utilizamos GSE28674 como un conjunto de datos de perfiles de expresión de micromatrices para identificar DEG asociados con andrografólido y aquellos con cambios en el número de veces >1 y valor de p <0.05 GEO2R. Obtuvimos ocho conjuntos de datos DEG (dos arriba y seis abajo). Hubo un marcado enriquecimiento bajo varios términos de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kioto (KEGG) y Ontología Genética (GO) para estos DEG (DUSP10, FN1, AR, PRKCE, CA12, RBP4, GABRG2 y GABRA2). Las vesículas sinápticas y las membranas plasmáticas fueron los sitios predominantes de expresión de DEG. AG actúa como un agente antiepiléptico al regular al alza los niveles de GABA. La baja biodisponibilidad de AG es una limitación significativa de su aplicación. Para controlar estas limitaciones, se prepararon nanopartículas de andrografólidos (AGNP) y se investigó su efecto neuroprotector contra la epilepsia de encendido inducida por pentilentetrazol (PTZ) utilizando farmacología de red (NP) y estudios de acoplamiento para evaluar los mecanismos antiepilépticos multidiana de AG. La andrografólida se asocia con ocho dianas en el tratamiento de la epilepsia. La adicción a la nicotina, la sinapsis GABAérgica y la adicción a la morfina se relacionaron principalmente con la epilepsia, según el análisis de enriquecimiento de la vía KEGG (p < 0.05). Un estudio de acoplamiento mostró que el andrografólido interactuaba con los objetivos clave. AG regula la epilepsia y ejerce sus efectos terapéuticos estimulando la producción de GABA. Las ratas recibieron 80 mg/kg de peso corporal de AG y AGNP, fenitoína y PTZ (inyección i.p. de 30 mg/kg en días alternos), MDA cerebral, SOD, GSH, GABA y se observaron cambios histológicos del hipocampo y la corteza. Las ratas inyectadas con PTZ mostraron un aumento significativo (** *p < 0.001) del comportamiento de encendido, aumento de MDA, disminución de las actividades de GSH, SOD, GABA, en comparación con las ratas normales, mientras que los AGNP de tratamiento redujeron significativamente la puntuación de encendido y revirtieron el daño oxidativo. Finalmente, concluimos que las hojas y raíces de A. Paniculata se pueden utilizar de manera efectiva por su principal constituyente bioactivo, el andrografólido, como un potente agente antiepiléptico. Además, los hallazgos de un nuevo enfoque nanoterapéutico afirman que el nano-andrografólido puede ser exitoso en el tratamiento de las convulsiones de encendido y los trastornos neurodegenerativos.Files
pdf.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c672d2d03f667c8cd8282d2315edccf9
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استخدام أوراق وجذور Andrographis paniculata من خلال الاستخدام الفعال للأندروجرافوليد النشط بيولوجيًا وتسليمه النانوي: التحقيق في الأنشطة المضادة للأكسدة والمضادة للأكسدة من خلال الدراسات في السيليكو وفي الجسم الحي
- Translated title (French)
- Utilisation des feuilles et des racines d'Andrographis paniculata par une utilisation efficace de l'andrographolide bioactif et de sa nano-livraison : étude des activités anti-allumage et antioxydantes par des études in silico et in vivo
- Translated title (Spanish)
- Utilización de hojas y raíces de Andrographis paniculata mediante el uso efectivo del andrografólido bioactivo y su nanodeliberación: investigación de actividades antiencendido y antioxidantes a través de estudios in silico e in vivo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4378901951
- DOI
- 10.3389/fnut.2023.1185236
References
- https://openalex.org/W1517354996
- https://openalex.org/W1941448788
- https://openalex.org/W1969109023
- https://openalex.org/W1983310681
- https://openalex.org/W1985993448
- https://openalex.org/W1991419045
- https://openalex.org/W1999198461
- https://openalex.org/W2000394661
- https://openalex.org/W2010458940
- https://openalex.org/W2017082883
- https://openalex.org/W2024114517
- https://openalex.org/W2030927820
- https://openalex.org/W2032611317
- https://openalex.org/W2037025679
- https://openalex.org/W2038445303
- https://openalex.org/W2045124031
- https://openalex.org/W2073977762
- https://openalex.org/W2083347397
- https://openalex.org/W2089734870
- https://openalex.org/W2093623643
- https://openalex.org/W2113046221
- https://openalex.org/W2119522705
- https://openalex.org/W2130790725
- https://openalex.org/W2141350615
- https://openalex.org/W2156088422
- https://openalex.org/W2158217645
- https://openalex.org/W2158221809
- https://openalex.org/W2162022266
- https://openalex.org/W2185200386
- https://openalex.org/W2321122701
- https://openalex.org/W2321528731
- https://openalex.org/W2397351956
- https://openalex.org/W2442107462
- https://openalex.org/W2752012398
- https://openalex.org/W2755976807
- https://openalex.org/W2756340809
- https://openalex.org/W2767234884
- https://openalex.org/W2807928577
- https://openalex.org/W2883960128
- https://openalex.org/W2950764390
- https://openalex.org/W3082622229
- https://openalex.org/W3093194543
- https://openalex.org/W3096080675
- https://openalex.org/W3166315429
- https://openalex.org/W3166885590
- https://openalex.org/W3174922262
- https://openalex.org/W3194103799
- https://openalex.org/W3204927697
- https://openalex.org/W3211258325
- https://openalex.org/W4200227207
- https://openalex.org/W4200468895
- https://openalex.org/W4205755377
- https://openalex.org/W4206446026
- https://openalex.org/W4210392176
- https://openalex.org/W4213056488
- https://openalex.org/W4214597000
- https://openalex.org/W4220731711
- https://openalex.org/W4220759303
- https://openalex.org/W4224282797
- https://openalex.org/W4229441482
- https://openalex.org/W4253352994
- https://openalex.org/W4283584013
- https://openalex.org/W4307138949
- https://openalex.org/W4308885478
- https://openalex.org/W4309360168
- https://openalex.org/W4317702955
- https://openalex.org/W4319724517