ارزیابی اثر عصاره گیاه گل گاو زبان (Echium amoenum) بر تکامل سیستم قلبی عروقی جنین ماهی زبرا فیش روی ژن های ApoE، Nkx2-5 و Tbx5 با استفاده از روش Real-time PCR

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

رژین صلح جویی ¹ , طاهره ناجی ^{2 *} , سعید محمدی معتمد ³ , نیکو نصوحی ⁴

1 - گروه علوم پایه، دانشکده داروسازی، واحد علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه علوم پایه، دانشکده داروسازی، واحد علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - گروه فارماکوگنوزی، دانشکده داروسازی، دانشکده داروسازی، واحد علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه علوم پایه، دانشکده داروسازی، دانشکده داروسازی، واحد علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1404/02/11 تاریخ پذیرش : 1404/05/20 تاریخ انتشار : 1404/05/21

کلید واژه: گل گاوزبان, جنین ماهی زبرا, Nkx2-5 , ApoE , Tbx5, Real-time PCR,

چکیده مقاله :

اختلالات قلبی‌عروقی در میان علل اصلی مرگ‌ومیر در سطح جهانی قرار دارند. علاقه‌ مندی فزاینده‌ای به ترکیبات گیاهی زیست ‌فعال برای پشتیبانی بالقوه از پیامدهای سلامت مرتبط با قلب و عروق پدید آمده است. این مطالعه به بررسی رشد قلبی‌عروقی در جنین ‌های ماهی زبرا (Danio rerio) و بیان ژن ‌های Nkx2-5،ApoE  و Tbx5 در پاسخ به عصاره تصفیه ‌نشده‌ی گل گاوزبان پرداخته است. این عصاره از طریق خیساندن با اتانول ۷۰٪ تهیه شد و جنین‌ های ماهی زبرا با غلظت‌ هایی از ۷٫۸ تا ۱۲۵ میکروگرم/میلی-لیتر از عصاره تیمار شدند. شاخص‌ های مورفولوژیکی جنین ‌های ماهی زبرا، بررسی بافت‌شناسی قلب و بیان ژن‌ ها با استفاده از روش Real-time PCR  مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در غلظت ‌های پایین تا متوسط (۷٫۸ تا ۶۲٫۵ میکروگرم/میلی-لیتر)، عصاره باعث افزایش بیان ژن ‌های هدف در جنین ‌های ماهی زبرا و رشد پیشرفته ‌تر قلب شد. در غلظت ‌های بالاتر (۱۲۵ میکروگرم/میلی-‌لیتر)، جنین‌ ها رشد نکردند، دچار انحنای بدنی شدند و نشانه ‌هایی از استرس اکسیداتیو نشان دادند. بررسی ‌های بافت ‌شناسی نشان داد که در غلظت ‌های زیر سمی، بافت قلب ماهی زبرا از نظر ساختار بافتی طبیعی به نظر می‌رسد و هیچ نشانه‌ای از سمیت حاد وجود ندارد. در مجموع، این مطالعه تأیید می‌کند که عصاره گل گاوزبان و سایر فرآورده‌های طبیعی ممکن است با افزایش بیان ژن در مراحل جنینی رشد قلب، به عنوان یک منبع طبیعی بالقوه برای پشتیبانی قلبی‌عروقی عمل کنند. مطالعات آینده باید برای ارزیابی حاشیه ایمنی گل گاوزبان و تأیید اثربخشی آن در مدل ‌های بالغ و مطالعات بالینی برنامه‌ریزی شوند.

چکیده انگلیسی:

Cardiovascular disorders rank among the top leading causes of death on a global scale. Increasing interest has emerged in bioactive plant compounds for the potential support of cardiovascular-related health outcomes. This study assessed the cardiovascular development of zebrafish (Danio rerio) embryos and the expression of Nkx2-5, ApoE, and Tbx5 genes with unrefined Echium amoenum extract. The extract was produced through maceration with 70% ethanol, and zebrafish embryos were treated with concentrations of 7.8 to 125 µg/mL concentration of the extract. Morphological indices of zebrafish embryos, application of cardiac histology, and expression of genes through Real-time PCR. The results demonstrated that at low to moderate concentration levels (7.8 to 62.5 µg/mL), the extract produced an upregulation of zebrafish embryos expression of target genes and more advanced cardiac development. In higher concentration (125 μg/mL), the embryos did not develop, displayed a body curvature, and signs of oxidative stress. Examination of histology showed that at subtoxic concentrations, the zebrafish heart tissue appeared histologically normal in its architecture and showed no signs of acute toxicity. Overall, this study supports that Echium amoenum extract and other natural products may act as a potential natural source of cardiovascular support by enhancing gene expression at an embryonic stage of cardiac development. Future studies need to be organized to assess the safety margins of Echium amoenum and verify its efficacy in adult models and clinical studies.

منابع و مأخذ:

1. World Health Organization. Cardiovascular diseases (CVDs). 2021 [Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cardiovascular-diseases-(cvds)] (Accessed 2 July 2025).
2. Mendis S, Graham I, Narula J. Addressing the Global Burden of Cardiovascular Diseases; Need for Scalable and Sustainable Frameworks. Glob Heart. 2022;17(1):48.
3. Jin J, Boersch M, Nagarajan A, Davey AK, Zunk M. Antioxidant Properties and Reported Ethnomedicinal Use of the Genus Echium (Boraginaceae). Antioxidants (Basel). 2020;9(8):722.
4. Liu C, Huang Y. Chinese Herbal Medicine on Cardiovascular Diseases and the Mechanisms of Action. Front Pharmacol. 2016;7:469.
5. Safaeian L, Haghjoo Javanmard S, Ghanadian M, Seifabadi S. Cytoprotective and antioxidant effects of Echium amoenum anthocyanin-rich extract in human endothelial cells (HUVECs). Avicenna J Phytomed. 2015;5(2):157-66.
6. Jafari H, Mokaberinejad R, Raeis-Abdollahi E. Echium amoenum from viewpoint of Avicenna: a brief review. Journal of Contemporary Medical Sciences. 2018;4(4):187-90.
7. Pena-Martinez EG, Pomales-Matos DA, Rivera-Madera A, Messon-Bird JL, Medina-Feliciano JG, Sanabria-Alberto L, et al. Prioritizing cardiovascular disease-associated variants altering NKX2-5 and TBX5 binding through an integrative computational approach. J Biol Chem. 2023;299(12):105423.
8. Colombo S, de Sena-Tomas C, George V, Werdich AA, Kapur S, MacRae CA, et al. Nkx genes establish second heart field cardiomyocyte progenitors at the arterial pole and pattern the venous pole through Isl1 repression. Development. 2018;145(3).
9. de Sena-Tomas C, Aleman AG, Ford C, Varshney A, Yao D, Harrington JK, et al. Activation of Nkx2.5 transcriptional program is required for adult myocardial repair. Nat Commun. 2022;13(1):2970.
10. Alagarsamy J, Jaeschke A, Hui DY. Apolipoprotein E in Cardiometabolic and Neurological Health and Diseases. Int J Mol Sci. 2022;23(17).
11. Islam S, Noorani A, Sun Y, Michikawa M, Zou K. Multi-functional role of apolipoprotein E in neurodegenerative diseases. Front Aging Neurosci. 2025;17:1535280.
12. Ismail AB, Balcioglu O, Ozcem B, Ergoren MC. APOE Gene Variation's Impact on Cardiovascular Health: A Case-Control Study. Biomedicines. 2024;12(3):695.
13. Mahley RW. Apolipoprotein E: from cardiovascular disease to neurodegenerative disorders. J Mol Med (Berl). 2016;94(7):739-46.
14. Li Y, Du J, Deng S, Liu B, Jing X, Yan Y, et al. The molecular mechanisms of cardiac development and related diseases. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):368.
15. Pezhouman A, Nguyen NB, Sercel AJ, Nguyen TL, Daraei A, Sabri S, et al. Transcriptional, Electrophysiological, and Metabolic Characterizations of hESC-Derived First and Second Heart Fields Demonstrate a Potential Role of TBX5 in Cardiomyocyte Maturation. Front Cell Dev Biol. 2021;9:787684.
16. Siatra P, Vatsellas G, Chatzianastasiou A, Balafas E, Manolakou T, Papapetropoulos A, et al. Return of the Tbx5; lineage-tracing reveals ventricular cardiomyocyte-like precursors in the injured adult mammalian heart. NPJ Regen Med. 2023;8(1):13.
17. Garcia-Flores E, Rodriguez-Perez JM, Borgonio-Cuadra VM, Vargas-Alarcon G, Calderon-Colmenero J, Sandoval JP, et al. DNA Methylation Levels of the TBX5 Gene Promoter Are Associated with Congenital Septal Defects in Mexican Paediatric Patients. Biology (Basel). 2022;11(1):96.
18. McElhinney DB, Geiger E, Blinder J, Benson DW, Goldmuntz E. NKX2.5 mutations in patients with congenital heart disease. J Am Coll Cardiol. 2003;42(9):1650-5.
19. Kimmel CB, Ballard WW, Kimmel SR, Ullmann B, Schilling TF. Stages of embryonic development of the zebrafish. Dev Dyn. 1995;203(3):253-310.
20. Westerfield M. The Zebrafish Book: A Guide for the Laboratory Use of Zebrafish (Danio Rerio): University of Oregon Press; 2000.
21. Chahardehi AM, Arsad H, Lim V. Zebrafish as a Successful Animal Model for Screening Toxicity of Medicinal Plants. Plants (Basel). 2020;9(10).
22. Granados-Riveron JT, Pope M, Bu'lock FA, Thornborough C, Eason J, Setchfield K, et al. Combined mutation screening of NKX2-5, GATA4, and TBX5 in congenital heart disease: multiple heterozygosity and novel mutations. Congenit Heart Dis. 2012;7(2):151-9.
23. Otis JP, Zeituni EM, Thierer JH, Anderson JL, Brown AC, Boehm ED, et al. Zebrafish as a model for apolipoprotein biology: comprehensive expression analysis and a role for ApoA-IV in regulating food intake. Dis Model Mech. 2015;8(3):295-309.
24. Li S, Li X, Zhao R, Jiang T, Ou Q, Huang H, et al. Esketamine induces embryonic and cardiac malformation through regulating the nkx2.5 and gata4 in zebrafish. Sci Rep. 2025;15(1):7187.
25. Sadighara P, Araghi A, Tajdar-Oranj B, Peivasteh-roudsari L, Mohajer A, Behzadi R. The Effect of Borage (Echium amoenum) on the Mouse Heart and Hematology Parameters. Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets. 2019;19(2):154-9.
26. Naseri N, Kalantar K, Amirghofran Z. Anti-inflammatory activity of Echium amoenum extract on macrophages mediated by inhibition of inflammatory mediators and cytokines expression. Res Pharm Sci. 2018;13(1):73-81.
27. Huang Y, Xia Y, Tao Y, Jin H, Ji C, Aniagu S, et al. Protective effects of resveratrol against the cardiac developmental toxicity of trichloroethylene in zebrafish embryos. Toxicology. 2021;452:152697.
28. Mauray A, Felgines C, Morand C, Mazur A, Scalbert A, Milenkovic D. Bilberry anthocyanin-rich extract alters expression of genes related to atherosclerosis development in aorta of apo E-deficient mice. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2012;22(1):72-80.
29. Li M, Cao X, Yan H, Wang M, Tashibolati A, Maiwulanjiang M. Integrating Zebrafish Model to Screen Active Ingredients and Network Pharmacology Methods to Explore the Mechanism of Lavandula angustifolia Therapy for Alzheimer's Disease. ChemistrySelect. 2022;7(28):e202201364.
30. Xiaoyan L, Li C, Liu T, Ke H, Gong X, Wang Q, et al. Chemical analysis, pharmacological activity and process optimization of the proportion of bilobalide and ginkgolides in Ginkgo biloba extract. J Pharm Biomed Anal. 2018;160:46-54.