Evaluation of the effects of Piper nigrum and Costus afer extracts combination against obesity and streptozotocin-induced diabetes in rats.

Abstract

The present study aimed to evaluate the therapeutic effects of a combination of hydroethanolic extracts of Piper nigrum and Costus afer leaves on diabetes and its associated complications, focusing on their antihyperglycemic and lipid-lowering properties. Diabetes was induced in rats by intraperitoneal administration of streptozotocin (25 mg/kg) for three consecutive days. Fourteen days after induction, animals with fasting blood glucose levels ≥ 126 mg/dL were considered diabetic and randomly assigned into six groups (n = 6 per group). Three diabetic groups fed a high-fat diet were treated with different dose combinations of P. nigrum and C. afer extracts (500/500 mg/kg, 250/750 mg/kg, and 750/250 mg/kg) for eight weeks.

Food and water intake were monitored daily, body weight was recorded weekly, and fasting blood glucose was measured weekly. After four weeks of treatment, blood samples were collected in EDTA tubes, and biochemical parameters were analyzed using standard colorimetric methods.

Streptozotocin administration combined with a high-calorie diet induced significant metabolic alterations in the negative control group, including hyperglycemia, dyslipidemia, and oxidative stress. Treatment with the extract combinations stabilized body weight and significantly reduced the atherogenic index by up to 45.81%, particularly at the 750/250 mg/kg dose. This dose was the most effective in improving lipid profile parameters, reducing total cholesterol (32.25%) and LDL-cholesterol (44.80%), while increasing HDL-cholesterol levels.

All treatment doses significantly improved hepatic and renal function markers, demonstrating hepatoprotective and nephroprotective effects against chronic hyperglycemia and hyperlipidemia, comparable to the reference treatment (Orlistat/Metformin). Furthermore, oxidative stress was markedly attenuated, as evidenced by increased activities of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, increased reduced glutathione levels) and decreased malondialdehyde levels. Aortic histology showed that the extract combination reduced medial thickening and preserved vascular integrity, confirming its anti-atherogenic potential.

In conclusion, the combined hydroethanolic extracts of Piper nigrum and Costus afer exhibit significant antidiabetic, antihyperlipidemic, and antioxidant effects in streptozotocin-induced diabetic rats, suggesting their potential therapeutic value in reducing oxidative stress and atherogenic risk associated with diabetes.

La présente étude visait à évaluer les effets thérapeutiques d’une combinaison d’extraits hydroéthanoliques de feuilles de Piper nigrum et de Costus afer sur le diabète et ses complications, en se concentrant sur leurs propriétés antihyperglycémiantes et hypolipidémiantes. Le diabète a été induit chez des rats par administration intrapéritonéale de streptozotocine (25 mg/kg) pendant trois jours consécutifs. Quatorze jours après l’induction, les animaux présentant une glycémie à jeun ≥ 126 mg/dL ont été considérés diabétiques et répartis aléatoirement en six groupes (n = 6 par groupe). Trois groupes diabétiques nourris avec un régime riche en graisses ont reçu différentes combinaisons de doses des extraits de P. nigrum et C. afer (500/500 mg/kg, 250/750 mg/kg et 750/250 mg/kg).

La consommation alimentaire et hydrique a été suivie quotidiennement, le poids corporel a été mesuré chaque semaine et la glycémie à jeun chaque semaine. Après quatre semaines de traitement, des échantillons sanguins ont été prélevés dans des tubes EDTA et les paramètres biochimiques analysés selon des méthodes colorimétriques standard. Les tissus aortiques ont été prélevés après les 8 semaines de traitement pour l'analyse histopathologique

L’administration de streptozotocine combinée à un régime hypercalorique a entraîné des altérations métaboliques significatives dans le groupe témoin négatif, notamment hyperglycémie, dyslipidémie et stress oxydatif. Le traitement par les combinaisons d’extraits a stabilisé le poids corporel et réduit l’indice athérogénique jusqu’à 45,81 %, en particulier à la dose de 750/250 mg/kg. Cette dose a été la plus efficace pour améliorer le profil lipidique, réduisant le cholestérol total (32,25 %) et le LDL-cholestérol (44,80 %), tout en augmentant les niveaux de HDL-cholestérol.

Toutes les doses ont significativement amélioré les marqueurs de la fonction hépatique et rénale, démontrant des effets hépatoprotecteurs et néphroprotecteurs contre l’hyperglycémie et l’hyperlipidémie chroniques, comparables au traitement de référence (Orlistat/Metformine). De plus, le stress oxydatif a été nettement réduit, comme en témoignent l’augmentation des activités enzymatiques antioxydantes (superoxyde dismutase, catalase, l'augmentation du taux de glutathion réduit) et la diminution du malondialdéhyde. L'histologie aortique a montré que la combinaison d'extraits a réduit l'épaississement de la média et préservé l'intégrité vasculaire, confirmant son potentiel anti-athérogène.

En conclusion, les extraits hydroéthanoliques combinés de Piper nigrum et Costus afer présentent des effets antidiabétiques, antihyperlipidémiques et antioxydants significatifs chez les rats diabétiques induits par streptozotocine. Ces résultats suggèrent leur potentiel thérapeutique dans la réduction du stress oxydatif et du risque athérogène associé au diabète.

Diabète sucré, Athérosclérose, Piper nigrum, Costus afer, Stress oxydatif, Dyslipidémie.