Antioksidanteffekt av den komplekse virkningen av vitamin E og etyltiosulfanylat i leveren og nyrene til rotter under betingelser av krom(VI)-indusert oksidativt stress
Mar 25, 2022
Bohdan Kotyk1,*, Ruslana Iskra1, Vira Lubunets2
Abstrakt:Målet med vår studie var å undersøke effekten og fordelene av den komplekse effekten av vitamin E og etyltiosulfanylat (ETS) på tilstanden til pro/antioksidantsystemet i leveren ognyrerav rotter under tilstanden Cr(VI)-indusert oksidativt stress. Rotter ble delt inn i 8 grupper.
Grupper mottatt: I (kontroll) - fysiologisk løsning (150 ul) i 7 dager; II - oljeløsning (1 ml) i 14 dager; III, IV, VII, VIII - K2Cr2O7 (2,5 mg Cr(VI)/kg kroppsvekt (bw)) for 7 (III, IV) og for 14 (VII, VIII); V - vitamin E (20 mg/kg kroppsvekt) i 14 dager; VI, VII, VIII - vitamin E i kompleks med ETS (100 mg/kg kroppsvekt) i 14 dager. Resultatene rapporterer at K2Cr2O7 forårsaket Cr(VI)-indusert oksidativt stress på grunn av aktivering av lipidperoksidasjonsprosesser (LP). Cr(VI)-virkning i 7 dager forårsaket kompenserende aktivering av antioksidantforsvarssystemet (AOS) i begge vev. Imidlertid ble den lengre virkningen av Cr(VI) ledsaget av utarming av AOS-enzymaktivitet og GSH-innhold. Den komplekse effekten av vitamin E og ETS reduserte intensiteten av Cr(VI)-indusert oksidativt stress i begge rottevev. Resultatene våre indikerer positive antioksidantegenskaper til vitamin E og ETS under betingelse av Cr(VI)-toksisitet.
Nøkkelord:rotter; antioksidant system; oksidativt stress; vitamin E; etyltiosulfаnylat; kaliumbikromat; peroksidasjon.
Kontakt:ali.ma@wecistanche.com
Klikk for å komme innUrdufor nyre
1. Introduksjon
Den aktive bruken av krom til industrielle og landbruksformål førte til en betydelig akkumulering av Cr-holdige forbindelser i miljøet [1-3]. Kromforbindelser er en av de vanligste forurensningene i akvatiske og terrestriske økosystemer [4-6]. De viktigste industriene som krever aktiv bruk av Cr-holdige forbindelser er skinngarving, trebeskyttelsesmidler, industriell sveising av metaller, forkromning, kromat og ferro-kromatproduksjon [1]. Krom er et naturlig metall, som for det meste finnes i to forskjellige former: treverdig krom (Cr(III)) og seksverdig krom (Cr(VI)). Cr(III) er det siste stadiet av kromoksidasjon. Den trivalente formen av krom er vanlig i alle biologiske systemer, termodynamisk stabil, og viser sterke egenskaper for å danne koordinasjonsforbindelser. Den seksverdige formen (Cr(VI)) viser sterke giftige og kreftfremkallende egenskaper og presenteres vanligvis som oksygenholdige forbindelser av kromater (CrO42-) og dikromater (Cr2O72-) [1,7]. Den høye toksisiteten til Cr(VI)-forbindelser er assosiert med evnen til å bli lett absorbert og raskt transportert inn i cellene gjennom sulfatkanalene [8,9]. Deretter reduseres Cr(VI) til Cr(III) i flere trinn etter penetrering i cellen. Et stort antall reaktive oksygenarter (ROS) genereres under prosessen med Cr(VI)-reduksjon [10,11]. Aktivering av ROS-dannelse fører igjen til utvikling av oksidativt stress og vevsskade. Cr(VI)-reduksjonsprosesser er også ledsaget av cytotoksisitet, genotoksisitet, karsinogenitet og apoptose gjennom p53-regulerende genmodulering [12- 15]. AOS-systemet er hovedbarrieren i den Cr(VI)-induserte oksidative stressmotvirkningen [9]. Enzymatiske og ikke-enzymatiske komponenter i AOS-systemet, slik som GSH og NADPH-avhengige flavoenzymer, stimulerer og akselererer reduksjonen av svært giftig Cr(VI) til mye mindre giftig Cr(III). I sin tur nøytraliserer enzymer som SOD, CAT, GP og ikke-enzymatisk GSH-tripeptid mange ROS, som dannes under reduksjonen av Cr(VI) [16,17]. Imidlertid fører langvarig Cr(VI)-indusert oksidativt stress til utarming av AOS-systemressurser og provoserer celle-, vev- og oksidative organskader på grunn av økte pro-oksidantprosesser [9,18]. Cr(VI)-holdige forbindelser, slik som kaliumdikromat (K2Cr2O7) i en dose på 8 mg/kg kroppsvekt forårsaker akutt levertoksisitet hos rotter på grunn av økende nekrotiske og inflammatoriske prosesser og utarming av AOS-systemressurser i levervev hos dyr [19 ]. Enkel subkutan injeksjon av K2Cr2O7 i en dose på 10 mg/kg resulterer også i Cr(VI)-indusert oksidativt stress og skade på rottelevervev, etterfulgt av degenerative endringer i histoarkitektur og dilatasjon av hepatiske sinusoider. En lignende dose av Cr(VI) forårsaker degenerative forandringer i tubulære epitelceller, cystisk dilatasjon av tubuli, opphopning av blodårer, hyalinavstøpninger og utvidelse av Bowmans rom inyrerav rotter [14]. Lever- og nefrotoksisitet forårsaket av K2Cr2O7 er ledsaget av akutt Cr(VI)-indusert oksidativt stress. Cr(VI)-indusert toksisitet stimulerer spesielt dannelsen av ROS, hyperaktivering av peroksidasjonsprosesser, hemming av antioksidantenzymers aktivitet, reduksjon av cellulært GSH, samt uttømming av ikke-proteinsulfhydrylgrupper og akkumulering av Cr(VI) lever ognyrerav rotter og mus [14,20,21]. Det antas at opprettholdelse av antioksidantstatus er en viktig faktor for å redusere og forhindre de negative effektene av Cr(VI)-indusert oksidativt stress [14,22,23]. Nøytralisering av Cr(VI) utføres ved enzymatisk reduksjon til Cr(V) og påfølgende transformasjon til Cr-holdige salter med deltakelse av GR og NADPH. Ikke-enzymatiske antioksidanter som vitamin E, askorbinsyre, N-acetylcystein, hvitløkspulver og GSH har evnen til å redusere oksidativ skade forårsaket av K2Cr2O7 [24,25]. Vitamin E regnes som den mest effektive fettløselige ikke-enzymatiske antioksidanten, som beskytter cellemembranen mot radikalindusert peroksidasjon, stimulerer aktiveringen av antioksidantenzymer og reduserer intensiteten av oksidativt stress forårsaket av tungmetallindusert toksisitet. Virkningen av vitamin E ved en dose på 100 og 125 mg/kg kroppsvekt i henholdsvis 2 og 6 uker, reduserer nivået av K2Cr2O7--induserte peroksidasjonsprosesser og gjenoppretter GSH-innhold og SOD-aktivitet i leveren ognyrerav rotter [14,19,22]. Vitamin E i en dose på 125 mg/kg kroppsvekt viser også antioksidant- og antiinflammatoriske egenskaper og reduserer intensiteten av Cr(VI)-indusert toksisitet i leveren ognyrerav rotter [22].
Etyltiosulfanylat tilhører en klasse av tiosulfonatforbindelser. Tiosulfonater er syntetiske analoger av naturlige biologisk aktive organosulfurforbindelser oppnådd fra hvitløk, løk, brokkoli og blomkål. Tiosulfonater er mer stabile enn deres naturlige analoger, viser et bredt spekter av biologiske egenskaper og er preget av lav toksisitet. Mange forskere studerte de antikreft-, anti-inflammatoriske, antifungale, antimikrobielle og immunmodulerende egenskapene til tiosulfonater de siste årene. Imidlertid er det ikke tilstrekkelige studier om antioksidantegenskapene til tiosulfonater. Det er kjent at tiosulfonater er i stand til å modulere transkripsjonsfaktorer, som er involvert i aktiveringen av AOS-systemgener [26,27]. Antioksidanteffekten til disse forbindelsene manifesteres i evnen til å redusere intensiteten av GSH-bassenguttømming og dannelse av tiobarbitursyrereaktive stoffer (TBARS) i rottelever under tilstanden av oksidativt stress [28]. Det er svært lite kjent om antioksidantegenskapene til tiosulfonater under den toksiske virkningen av tungmetaller. Imidlertid viste naturlige organosulfurforbindelser en positiv antioksidanteffekt mot Cr(VI)-indusert oksidativt stress [23,29-31]. Våre tidligere studier indikerer også at etyltiosulfanylat viser antioksidantegenskaper og delvis eliminerer de negative effektene av K2Cr2O7-indusert oksidativt stress i rottelevervev [32].
Derfor, gitt de positive antioksidantegenskapene til vitamin E, så vel som tiosulfonater og deres naturlige analoger, hadde vår studie som mål å undersøke effekten og fordelene av den komplekse effekten av vitamin E og etyltiosulfanylat på tilstanden til pro/antioksidantsystemet i leveren ognyrerav rotter under tilstanden Cr(VI)-indusert oksidativt stress.
2. Materialer og metoder
Avsnittet «Materialer og metoder» ble utarbeidet i analogi med vår tidligere publikasjon [32].
2.1. Eksperimentelt design.
I arbeidet vårt brukte vi 40 Wistar hannrotter som veide 130- 140g. Vi dannet 8 grupper av dyr (5 rotter per gruppe): 1 kontrollgruppe og 7 eksperimentelle grupper. Alle rottene ble holdt i standardforhold og fikk standard fôr og drikkevann ad libitum.
Intakte kontrollrotter i gruppe I fikk én intraperitoneal injeksjon av fysiologisk saltvann (150 ul) en gang daglig i 7 dager. Dyrene fra forsøksgruppene III og IV ble behandlet intraperitonealt med K2Cr2O7 oppløst i 150 µl fysiologisk saltvann (Cr(VI)-konsentrasjon 2,5 mg/kg kroppsvekt) i henholdsvis 7 og 14 dager.
Gruppe II fikk intragastrisk 1000 µl solsikkeoljeløsning (varemerke «Oleina»; DSTU 4492: ISO 14024) en gang daglig i 14 dager og umiddelbart etter dette ble fysiologisk saltvann (150 µl) gitt intraperitonealt en gang daglig i 7 dager.
Gruppe V: ble injisert daglig intragastrisk med en oljeløsning av vitamin E i en dose på 20 mg/kg kroppsvekt i 14 dager og deretter umiddelbart etter det, ble fysiologisk saltvann (150 ul) administrert intraperitonealt en gang daglig i 7 dager.
Gruppe VI: ble injisert daglig intragastrisk med et kompleks av oljeløsning av vitamin E [20 mg/kg kroppsvekt] og etyltiosulfanylat (ETS) [100 mg/kg kroppsvekt] i 14 dager og deretter umiddelbart etter det injisert daglig intraperitonealt med 150 µl fysiologisk saltløsning i 7 dager.
Gruppe VII/Gruppe VIII: fikk intragastrisk kompleks oljeløsning av vitamin E [20 mg/kg kroppsvekt] og ETS [100 mg/kg kroppsvekt] i 14 dager og fikk deretter umiddelbart etter det K2Cr2O7 intraperitonealt daglig i en dose på 2,5 mg Cr(VI)/kg kroppsvekt per dag i 7 dager/14 dager.
Alle manipulasjoner med dyr i vårt arbeid var i samsvar med bestemmelsene i den europeiske konvensjonen for beskyttelse av virveldyr som brukes til eksperimentelle og andre vitenskapelige formål (Strasbourg, 1986) og "Common Ethical Principles for Animal Experiments" (Ukraina, 2001). Tillatelse til å utføre forskning ble innhentet fra komiteen for bioetikk ved Institute of Animal Biology NAAS i Lviv (protokoll № 80).
Arbeidet studerte effekten av den nylig syntetiserte ETS-forbindelsen (etyl 4- aminobenzenthiosulfonate) i kompleks med vitamin E på rottekroppen. ETS ble syntetisert ved avdelingen for teknologi for biologisk aktive forbindelser, farmasi og bioteknologi ved National University "Lviv Polytechnic" i henhold til protokollen beskrevet i detalj i papiret [33, 34].
Etter halshugging av dyrene, som skjedde under tiopental anestesi, blenyrerble samlet inn. Alle prosedyrer pånyrerble utført ved 4 grader. Forskningsmaterialet var nyrehomogenatene til rotter, som ble fremstilt på 0,05 M Tris-HCl-buffer med pH 7,4 i forholdet 1 g vev og 9 ml buffer (1:9, vekt/volum) ) og deretter sentrifugert i 15 minutter ved 1000 g. Etter sentrifugering i oppnådde supernatanter ble innholdet av GSH, nivå av peroksidasjonsprodukter og antioksidantenzymaktivitet bestemt.
2.1.1. Grupper av dyr.
Grupper av dyr ble sammenlignet i henhold til følgende skjema (figur 1). Gruppe I er en intakt kontroll i forhold til forsøksgruppe III og IV, som ikke fikk oljeløsning. Gruppe II kontroller i forhold til forsøksgruppene V, VI, VII og VIII, som fikk en oljeløsning. Vi registrerte prosentvis (prosent) endring i indikatorer for III og IV eksperimentelle grupper i forhold til gruppe I (intakt kontroll). Vi registrerte også prosentvis endring i indikatorer for V, VI, VII og VIII eksperimentelle grupper i forhold til gruppe II (oljekontroll). På det siste stadiet analyserte vi prosent endring i indikatorer for III/IV eksperimentelle grupper i forhold til gruppe I (intakt kontroll) og sammenlignet den med prosent endring i indikatorer for VII/VIII eksperimentelle grupper i forhold til gruppe II (oljekontroll).
2.2. Behandling.
2.1.1. Konsentrasjon av LHP.
Målingen av LHP (lipidhydroperoksider) nivå ble utført i strid med metodene for trikloreddiksyreindusert proteinutfelling og etanolindusert lipid
utvinning [35]. Ammoniumtiocyanat interagerer med lipid-etanolekstrakter og starter den fargede reaksjonen. Absorbansregistrering av det fargede produktet ble utført spektrofotometrisk (λ 480 nm). LHP-nivå (SU/g vev) ble beregnet som forskjellen mellom kontroll- og eksperimentelle prøvene.
2.2.2 Konsentrasjon av TBARS.
Evaluering av konsentrasjonen av TBARS (tiobarbitursyrereaktive stoffer) er basert på prinsippet om interaksjon mellom malondialdehyd og tiobarbitursyre under betingelser med surhet og høy temperatur [35]. Resultatet av interaksjon mellom malondialdehyd og tiobarbitursyre er fargereaksjonen. Den fargede produktabsorbansregistreringen ble utført spektrofotometrisk (λ 535 nm og λ 580 nm) og TBARS-nivået ble beregnet som nmol MDA/g vev.
2.2.3. Fastlegens aktivitet.
Målingen av GP (glutation peroxidase) enzymatisk aktivitet utføres i nærvær av GSH før og etter tilsetning av tertiært butylhydroperoksid [35]. Evaluerer
GP-aktiviteten er basert på prinsippet om GSH-oksidasjonshastighet. SH-grupper av GSH-molekyler oksideres i nærvær av 2-nitrobenzosyre. Dinitrofenylanion dannes som et resultat av GSH-oksidasjon. Absorbansregistrering av det fargede produktet ble utført spektrofotometrisk (λ 412 nm) og GP-aktivitet ble beregnet i nmol GSH/min. × mg protein.
2.2.4. Aktivitet til GR.
Målingen av GR (glutationreduktase) enzymatisk aktivitet ble utført i nærvær av oksidert glutation og NADPH [35]. Evalueringen av GR-aktivitet er basert på prinsippet om reduksjonshastighet for oksidert glutation. Absorbansregistreringen ble utført spektrofotometrisk (λ 340 nm) i 1 minutt ved 37 grader. Senkingshastigheten for ekstinksjon er en indikator på reaksjonsintensiteten. GR-aktivitet ble beregnet i µmol NADPH/min. × mg protein.
2.2.5. Konsentrasjon av GSH.
Evalueringen av GSH-nivået (redusert glutation) er basert på prinsippet om dinitrofenylaniondannelse (farget produkt) etter binding av 2-nitrobenzosyre til SH-gruppen av GSH-molekylet [36]. Verdien av GSH-konsentrasjonen avhenger av intensiteten av fargereaksjonen. Den fargede produktabsorbansregistreringen ble utført spektrofotometrisk (λ 412 nm) og GSH-innholdet ble beregnet som mmol GSH/g vev.
2.2.6. Aktivitet til SOD.
Målingen av SOD (superoksiddismutase) enzymatisk aktivitet ble utført i nærvær av NADH og fenazinmetosulfat [36]. Evalueringen av SOD-aktiviteten er basert på prinsippet om nitroblått tetrazolium-reduksjon. Intensiteten av hemming av nitroblått tetrazolium-reduksjonsprosessen indikerer intensiteten av enzymaktivitet. Absorbansregistreringen ble utført spektrofotometrisk (λ 540 nm) og SOD-aktivitet ble beregnet i standardenheter per 1 mg protein.
2.2.7. Aktiviteten til CAT.
Målingen av CAT (katalase) enzymatisk aktivitet ble utført i nærvær av molybdensalter, som interagerer med hydrogenperoksid [36]. Det fargede produktet ble dannet som et resultat av reaksjonen. Den fargede produktabsorbansregistreringen ble utført spektrofotometrisk (λ 410 nm) og CAT-aktivitet ble beregnet i mmol/minutt × 1 mg protein.
2.2.8. Proteinkonsentrasjon.
Konsentrasjonen av totalt protein i vevshomogenatene ble målt ved Lowry-metoden [37] ved å bruke settene "Simko LTD" (Ukraina, Lviv). Målingen av alle absorbansverdier ble utført på et spektrofotometer, "Unico" 1205 (USA).
2.3. Statistisk analyse.
Alle eksperimentelle data ble statistisk analysert av Microsoft Excel-programvare ved bruk av enveis variansanalyse (ANOVA) og Tukey-Kramer-test. Alle eksperimentelle verdier ble beregnet som middelverdier (M) ± standardfeil (SEM) og ble ansett som statistisk signifikante ved P <>
3. Resultater og diskusjon
Avsnittet «Resultater og diskusjoner» ble utarbeidet i analogi med vår tidligere publikasjon [32].
3.1. Oksidative stressmarkører.
Vi fant at intraperitoneal administrering av kaliumdikromat i 7 og 14 dager fører til en økning i innholdet av oksidative stressmarkører i lever- og nyrevev hos hannrotter. Eksponering for K2Cr2O7 i en dose på 2,5 mg Cr(VI)/kg kroppsvekt i 7 (III-gruppe) og 14 dager (IV-gruppe) forårsaket en signifikant økning av TBARS-innhold i leveren til dyr sammenlignet med gruppe I (kontroll) ved henholdsvis 69 og 75 prosent (tabell 1). TBARS-nivået var også signifikant forhøyet i nyrevev hos rotter fra III og IV eksperimentelle grupper i forhold til kontrollen med henholdsvis 41 og 46 prosent. En lignende dose av Cr(VI) førte til en signifikant økning av LHP-konsentrasjonen i rottelever av III og IV eksperimentelle grupper sammenlignet med gruppe I med henholdsvis 112 og 127 prosent. LHP-nivået ble også signifikant økt i rottenyrevev etter 7 (III-gruppe) og 14 dager (IV-gruppe) med Cr(VI)-virkning sammenlignet med kontrollgruppen med henholdsvis 39 og 56 prosent.
Årsaken til økningen i peroksidasjonsprosessintensiteten i leveren og nyrene til rotter er Cr(VI)-indusert hyperaktivering av hydroksyl- og superoksidradikaler. Cr(VI)-indusert ROS-dannelse forårsaker skade på strukturen til lipidkomponentene i cellemembranen og provoserer som et resultat en økning av TBARS-innholdet [19,20,38]. Mellomprodukter av Cr(VI)-reduksjon går inn i Fenton-lignende reaksjoner, interagerer med hydrogenperoksid og initierer hydroksylradikaler [19]. I følge litteraturen øker Cr(VI) intensiteten av generering av superoksidradikaler ved å aktivere NADPH-oksidase [39] og xantin-xantinoksidase enzymatiske komplekser [40].
Intragastrisk administrering av vitamin E (gruppe V) og vitamin E i kompleks med ETS (gruppe VI) i løpet av 14 dager førte til en signifikant reduksjon i innholdet av TBARS i leveren til dyr i forhold til gruppe II med henholdsvis 13 og 16 prosent (tabell). 1). En svak reduksjon i nivået av TBARS ble også registrert i nyrevevet til rotter fra V- og VI-eksperimentgruppene sammenlignet med gruppe II med henholdsvis 5 og 3 prosent. LHP-innholdet ble signifikant redusert i V- og VI-eksperimentgruppene i rottelever sammenlignet med gruppe II med henholdsvis 12 og 16 prosent. Det var også en signifikant reduksjon av LHP-nivået i rottenyrevevet til lignende eksperimentelle grupper i forhold til gruppe II med henholdsvis 10 og 8 prosent.
TBARS-innholdet i rottelever ble holdt på nivået av indikatorer for gruppe II etter 14 dager med kompleks forbehandling med vitamin E og ETS med neste aktin av Cr(VI) i 7 dager (gruppe VII). Den tidligere komplekse påvirkningen av vitamin E og ETS ved neste virkning av Cr(VI) i 14 dager førte til et økt TBARS-nivå i levervev i gruppe VIII sammenlignet med gruppe II med 23 prosent. Økningen i TBARS-innhold i levervevet til dyr i gruppe VIII (23 prosent) sammenlignet med gruppe II var imidlertid 52 prosent lavere enn den prosentvise økningen av TBARS-innhold i rottelever i gruppe IV (75 prosent) sammenlignet med gruppe I .
Konsentrasjonen av TBARS økte i rottenyrevev etter 14 dager med kompleks forbehandling med vitamin E og ETS ved neste virkning av Cr(VI) i 7 (VII-gruppe) og 14 dager (VIII-gruppe) sammenlignet med gruppe II med 21 og 31 prosent, henholdsvis. Imidlertid var intensiteten av økningen i innholdet av TBARS i rottenyrene i gruppe VII (21 prosent) og VIII (31 prosent) i forhold til gruppe II med 25 og 21 prosent lavere enn den prosentvise økningen av TBARS-nivået i nyrehomogenater av grupper III (46 prosent) og IV (52 prosent) sammenlignet med gruppe I.
Kompleks forbehandling med vitamin E og ETS med neste aktin av Cr(VI) i 7 dager (gruppe VII) og 14 dager (gruppe VIII) forårsaket en økning av LHP-innhold i levervev hos rotter sammenlignet med gruppe II med 17 og 52 prosent , henholdsvis. Økningen av LHP-nivået i rottelever i gruppe VII (17 prosent) og VIII (52 prosent) i forhold til gruppe II var imidlertid 97 og 75 prosent lavere enn den prosentvise økningen av LHP-innhold i leverhomogenater fra gruppe III (114 prosent). ) og IV (127 prosent) sammenlignet med gruppe I.
Konsentrasjonen av LHP økte i nyrene til dyr i gruppe VII og VIII i forhold til gruppe II med henholdsvis 16 og 31 prosent.
Økningen av LHP-innhold i rottenyrer i gruppe VII (16 prosent) og VIII (31 prosent) sammenlignet med gruppe II var imidlertid 23 og 25 prosent lavere enn den prosentvise økningen av LHP-nivå i nyrevev i gruppe III (39 prosent). ) og IV (56 prosent) i forhold til gruppe I.
Litteraturdataene rapporterer at vitamin E er preget av effektive antioksidantegenskaper, hemmer lipidperoksidasjonsprosesser og reduserer ROS-nivåer in vitro og in vivo [22]. Oral administrering av vitamin E demper Cr(VI)-indusert levertoksisitet og reduserer innholdet av TBARS i leveren til rotter [19]. Årsaken til reduksjonen i intensiteten av peroksidasjonsprosesser i rottelevervev kan også være antioksidantegenskapen til en annen sulfgruppe, som er en strukturell komponent av ETS-molekylet [32,42,43]. Denne funksjonelle gruppen har egenskapene til å redusere LHP-innhold [41]. S-alkyltiosulfonater, som er de syntetiske strukturelle analogene til ETS, hemmer aktiviteten av xantin-xantin-oksidasesystemet og ROS-generering [27]. Vitamin E er en viktig komponent i cytoplasma og cellemembran. Antioksidanteffekten til vitamin E forhindrer aktivering av kjedereaksjoner av lipidautooksidasjon på grunn av nøytralisering av peroksyl- og alkoksydradikaler. Peroksylradikaler reagerer også raskere med vitamin E enn med cellemembranlipider [14].
Den toksiske effekten av Cr(VI) fører således til en økning av TBARS- og LHP-innhold i lever- og nyrevev til dyr. Imidlertid reduserer den tidligere virkningen av vitamin E med ETS intensiteten av peroksidasjonsprosesser i leveren og nyrene til rotter under virkningen Cr(VI)-indusert oksidativt stress.
3.2. Glutation antioksidantsystem.
Det var en økning i aktiviteten til GP i levervevet til rotter under påvirkning av Cr(VI) i 7 (III-gruppe) og 14 dager (IV-gruppe) i forhold til en gruppe I med henholdsvis 55 og 15 prosent (tabell 2).
Intraperitoneal administrering av kaliumdikromat i 7 dager (gruppe III) forårsaket en økning i innholdet av cellulært GSH i rottelevervev med 12 prosent sammenlignet med kontrollen (gruppe I). GSH-nivået skilte seg ikke fra kontrollverdiene i nyrene til dyr i gruppe III (K2Cr2O7 14 dager). Imidlertid var det en reduksjon i GSH-poolen i leveren og nyrene til rotter etter 14 dager med Cr(VI)-virkning (gruppe IV) i forhold til gruppe I med henholdsvis 34 prosent og 36 prosent. I sin tur kan nyrevevets høye følsomhet for Cr(VI)-indusert toksisitet være årsaken til fastlegens inaktivering i nyrene til gruppe IV-dyr [1, 16].
Forfattere foreslår også at mekanismen for GP-inaktivering under betingelse av Cr(VI)-toksisitet utføres ved å feste Cr(VI) til det aktive stedet for enzymet og direkte forskyvning av kofaktorer-metaller fra det aktive stedet [25].
Aktiviteten til GR endret seg ikke i leveren til dyr i gruppe III i forhold til kontrollen. Men 14 dager med Cr(VI)-eksponering førte til en reduksjon i GR-aktivitet i rottelevervev hos dyr med 17 prosent sammenlignet med gruppe I. GR-aktivitetshemming ble også observert i nyrevevet til dyr etter 7 (III-gruppe) og 14 (IV-gruppe) dager med K2Cr2O7-injeksjon sammenlignet med gruppe I med henholdsvis 45 og 43 prosent.
Vi antar at en Cr(VI)-en indusert reduksjon av GSH-innhold kan være årsaken til GR-undertrykkelse i begge vev hos rotter [44-46]. GSH-molekyler gir direkte nøytralisering av frie radikaler, spiller en nøkkelrolle i mekanismene for antioksidantbeskyttelse av celler [47], og er involvert i prosessene med Cr(VI)-reduksjon [19]. Derfor kan reduksjonen i GSH-innhold i leveren til rotter påvirket av Cr(VI) være en konsekvens av intensiv bruk av GSH-molekyler i prosessene med ROS og frie radikaler-nøytralisering under betingelsene for K2Cr2O7--indusert oksidativt stress.
Litteraturdataene beskriver også den direkte mekanismen for GR-aktivitetsinhibering på grunn av den spesifikke bindingen av tungmetall til tiol/tiolat redokspar og histidinrester i det katalytiske sentrum av den reduserte formen av enzymet. Deretter forårsaker det bundne metallionet endringer i bøyningen av isoalloksazinringen til FAD og hydrofobisiteten til mikromiljøet. Som et resultat hemmes den enzymatiske aktiviteten til GR [48].
Administrering av vitamin E (gruppe V) og vitamin E i kompleks med ETS (gruppe VI) forårsaket en økning i GSH-nivået i leveren hos rotter i forhold til gruppe II med henholdsvis 15 og 21 prosent. Den tidligere komplekse virkningen av vitamin E og ETS ved neste virkning av Cr(VI) i 7 (gruppe VII) og 14 dager (gruppe VIII) førte til en økning av GSH-innholdet i levervev sammenlignet med gruppe II med 21 og 23 prosent , henholdsvis.
Vi fant ingen statistisk signifikant forskjell i endringer i GSH-innhold i dyrevev etter administrering av vitamin E og vitamin E i kompleks med ETS. Vi observerte bare en tendens til å øke GSH-nivåene i nyrene til dyr etter behandling i 14 dager med vitamin E og vitamin E i kompleks med ETS.
I følge litteraturen viser vitamin E hepato- og nefroprotektive egenskaper mot Cr(VI)-indusert toksisitet, gjenoppretter GSH-innholdet og støtter aktiviteten til AOS-enzymer [14, 19]. Forfatterne rapporterer også at tiosulfonater er ansvarlige for den Nrf2--avhengige aktiveringen av antioksidantresponsive elementer (ARE), som induserer aktiveringen av antioksidantforsvarssystemenzymer og frie radikaler. Tiosulfonat-mediert ARE-aktivering stimulerer aktiviteten til gener som koder for -GCS. Kanskje lignende mekanismer er involvert i å øke GSH-innholdet under virkningen av ETS [26]. Litteraturdata indikerer også at ARE-stimulering induserer GR- og GS-genuttrykk. Disse enzymene spiller en nøkkelrolle i syntesen og reduksjonen av GSH-molekyler [49].
Tiosulfonatmolekyler har også evnen til å omdannes til mono-, di- og trisulfider. Det er mulig at svovelholdige transformasjonsprodukter av tiosulfonater kan være involvert i biosyntesen av nye GSH-molekyler [29].
Kompleks forbehandling med vitamin E og ETS med neste aktin av Cr(VI) i 7 dager (gruppe VII) og 14 dager (gruppe VIII) viste kun en tendens til gjenoppretting av GP- og GR-aktivitet hos rottelever. Vi fant imidlertid ingen statistisk signifikant forskjell i dette tilfellet.
Virkningen av vitamin E spesielt (gruppe V) og i kombinasjon med ETS (gruppe VI) i 14 dager førte til en aktivering av GP i nyrevevet til dyr i forhold til gruppe II med henholdsvis 19 og 22 prosent. Den tidligere komplekse effekten av vitamin E og ETS ved neste virkning av Cr(VI) i 7 dager forårsaket en økning i aktiviteten til GP med 38 prosent i rottenyrer i gruppe VII sammenlignet med gruppe II (tabell 2). Økningen av fastlegeaktivitet i rottenyrer i gruppe VII (38 prosent) sammenlignet med gruppe II var imidlertid 47 prosent lavere enn prosentandelen hyperaktivering av fastlege i rottenyrevev i gruppe III (85 prosent) i forhold til gruppe I.
I sin tur ble legeaktiviteten undertrykt med 16 prosent i nyrevev hos rotter etter den tidligere påvirkningen av vitamin E i kompleks med ETS i 14 dager ved neste virkning av Cr(VI) i 14 dager (gruppe VIII) sammenlignet med gruppe II. Imidlertid var reduksjonen i fastlegeaktivitet i nyrevev hos dyr i gruppe VIII (16 prosent) sammenlignet med gruppe II 11 prosent lavere enn prosentandelen av inaktivering av fastlege i rottenyrer i gruppe III (27 prosent) i forhold til gruppe I. En liten økning i GR-aktivitet (8 prosent) ble observert etter 14 dager med kompleks eksponering for vitamin E og ETS i nyrevevet til dyr i gruppe VI i forhold til gruppe II.
Den tidligere komplekse påvirkningen av vitamin E og ETS ved neste virkning av Cr(VI) i 7 (gruppe VII) og 14 dager (gruppe VIII) forårsaket en reduksjon av GR-aktivitet i rottenyrer i forhold til gruppe II med 17 og 36 prosent, hhv.
Intensiteten av reduksjonen av GR-aktivitet i rottenyrevev i gruppe VII (17 prosent) og VIII (36 prosent) i forhold til gruppe II var imidlertid 28 og 7 prosent lavere enn prosentandelen inaktivering av GR-aktivitet i nyrehomogenater av gruppe III (45 prosent) og IV (43 prosent) sammenlignet med gruppe I.
Vi antar at den delvise stabiliseringen av GP-aktivitet og reduksjon i intensiteten av GR-undertrykkelse i rottenyrer under virkningen av Cr(VI) ble mediert av antioksidanteffekten til vitamin E og ETS-komplekset. Resultatene av studiene beskrevet ovenfor indikerte at tidligere eksponering for vitamin E og ETS svekket intensiteten av Cr(VI)-induserte LP-prosesser i nyrene til rotter. I følge litteraturen er en kraftig økning av innholdet av TBARS, LHP og proteinperoksidasjonsprodukter ledsaget av forstyrrelse av aktiviteten til GSH-relaterte AOS-enzymer [50]. Det er mulig at den komplekse antioksidanteffekten av vitamin E og ETS stabiliserer den enzymatiske aktiviteten til GP og GR ved å redusere LHP- og TBARS-innholdet i nyrevev hos dyr.
Således fører intraperitoneal injeksjon av K2Cr2O7 i 7 dager til en liten kompenserende aktivering av GP og en økning av GSH-innholdet i leveren til rotter. Litt GP-stimulering observeres også etter 14 dager med Cr(VI)-virkning. Imidlertid forårsaker 14 dager med K2Cr2O7-eksponering uttømming av den hepatiske GSH-poolen og hemming av GR-aktivitet. Cr(VI)-indusert uttømming av GSH-innhold eliminerer i levervev ved kompleks intragastrisk forbehandling av vitamin E og ETS. Cr(VI)-virkning i 7 dager fører til kompenserende aktivering av GP og undertrykkelse av GR i nyrene til rotter. I sin tur forårsaker 14 dager med K2Cr2O7-eksponering inaktivering av GP, GR og utarming av nyre-GSH-innhold. Den tidligere komplekse effekten av vitamin E og ETS demper intensiteten av GR-inaktivering og stabiliserer aktiviteten til GP i rottenyrevev under forhold med K2Cr2O7-indusert oksidativt stress.
3.3. Antioksidantenzymer.
Intraperitoneal injeksjon av kaliumdikromat i 7 og 14 dager førte til en reduksjon i aktiviteten til SOD i levervev hos dyr i gruppe III og IV i forhold til en gruppe I med henholdsvis 17 og 33 prosent (tabell 3). SOD-aktivering ble observert etter 7 dager med Cr(VI)-behandling i rottenyrevev i gruppe III (21 prosent), men 14 dager med Cr(VI)-virkning forårsaket undertrykkelse av SOD-enzymatisk aktivitet i nyrene til dyr i gruppe IV (18 prosent). ) sammenlignet med gruppe I.
Aktiviteten til CAT økte med 11 prosent etter 7 dager med Cr(VI)-eksponering, men 14 dager med K2Cr2O7-administrasjon ble ledsaget av en reduksjon av CAT-aktivitet med 13 prosent i rottelevervev i gruppe IV i forhold til gruppe I. Cr(VI ) toksisitet i 7 dager førte til aktivering av CAT (med 15 prosent), men K2Cr2O7 toksisitet i 14 dager forårsaket en reduksjon i CAT enzymatisk aktivitet i nyrevev hos dyr i gruppe IV sammenlignet med gruppe I.
Forfatterne rapporterer at årsaken til aktiveringen av SOD (lever og nyre) og CAT (lever) i rottevev i gruppe III kan være antioksidantgenoverekspresjon eller kompenserende mekanismer i AOS-systemet mot Cr(VI)-indusert oksidativt stress [51 ,52].
Analyse av litteraturdataene indikerer også at Cr(VI) er en sterk hemmer av SOD enzymatisk aktivitet. Kanskje disse dataene kan forklare inhiberingen av SOD-aktivitet etter lengre toksisk aktin av Cr(VI) i rottevev i gruppe IV (Cr(VI) i 14 dager). Giftig virkning av Cr(VI) fører til hemming av SOD enzymatisk aktivitet og svekkelser av SOD molekylstruktur på grunn av intensivering av peroksidasjonsprosesser [53]. Tungmetaller, inkludert Cr(VI), har evnen til å inaktivere AOS-enzymene etter direkte binding til det aktive stedet til tilsvarende enzymer [54]. Etter at SOD-inaktivering er undertrykt, behandler dismuteringen O2- til H2O2. Som en konsekvens kan Cr(VI)-indusert stimulering av O2--dannelse og inhibering av O2--utnyttelsesprosesser være årsaken til AOS-enzyminaktivering, inkludert CAT [55].
Spesielt vitamin E (gruppe V) og i kombinasjon med ETS (gruppe VI) stimulerte CAT-aktivitet i levervevet til dyr i forhold til gruppe I med henholdsvis 15 og 33 prosent. Det var også en sannsynlig aktivering av CAT i rottenyrer fra V- og VI-eksperimentgruppene sammenlignet med gruppe II med henholdsvis 23 og 28 prosent (tabell 3).
Kompleks forbehandling med vitamin E og ETS med neste aktin av Cr(VI) i 7 dager (gruppe VII) og 14 dager (gruppe VIII) forårsaket en økning av CAT-aktivitet i rottelevervev i forhold til gruppe II med 17 og 9 prosent. hhv. CAT-aktivering ble også observert i rottenyrer i gruppe VII (13 prosent) i forhold til gruppe II. Imidlertid forble CAT enzymatisk aktivitet i nyrevev fra dyr i gruppe VIII på nivået av indikatorer for gruppe II.
Litteraturdata rapporterer at vitamin E forhindrer uttømming av enzymatisk aktivitet av SOD, CAT og andre AOS-enzymer i vev fra mus og rotter under tilstanden av oksidativt stress [56,57]. Vitamin E demper også Cr(VI)-indusert oksidativt stress i rottetestis på grunn av å gjenopprette SOD- og CAT-aktivitet og redusere LP-prosessintensiteten [58].
Tiosulfonater er involvert i Nrf2-avhengig aktivering av AOS-genstimulering [26]. Stimulering av Nrf2 fører igjen til økt ekspresjon av gener som koder for CAT [59]. Allicin, en av de naturlige analogene til tiosulfonater, er involvert i aktivering av gener som er ansvarlige for ekspresjonen av SOD, CAT og Nrf2 [60]. Det er mulig at de ovennevnte antioksidantegenskapene til vitamin E, tiosulfonater og deres naturlige analoger kan være årsaken til å gjenopprette CAT enzymatisk aktivitet under påvirkning av Cr(VI)-indusert oksidativt stress.
4. Konklusjoner
Det er lite kjent om antioksidantegenskapene til tiosulfonater. Det er også nok informasjon som beskriver de beskyttende egenskapene til tiosulfonater mot tungmetall-indusert toksisitet i vevet til dyreorganismen. Våre tidligere studier indikerer at ETS-forbehandling kan være effektiv for å korrigere Cr(VI)-indusert levertoksisitet hos rotteorganismer. Vi antar at ytterligere studier av antioksidantegenskapene til ETS i kombinasjon med antioksidantforbindelser og cellulære reduktanter er viktige for en bedre forståelse av rollen til tiosulfonater i mekanismene for tungmetallindusert oksidativt stressforebygging.
Generalisering av oppnådde resultater indikerer at K2Cr2O7-virkning fører til Cr(VI)-indusert hepato- og nefrotoksisitet på grunn av intensivering av LP-prosesser og økning av LHP- og TBARS-dannelse i begge dyrevev. AOS-systemet involverer kompenserende mekanismer for å motvirke Cr(VI)-indusert oksidativt stress. Disse mekanismene er ledsaget av aktivering av SOD, CAT og GP i nyrevev, samt av stimulering av CAT, GP og akkumulering av GSH i leveren til rotter etter 7 dager med Cr(VI) eksponering. Imidlertid fører en lengre virkning av Cr(VI) i 14 dager til utarming av AOS-systemressurser på grunn av inaktivering av antioksidantenzymer (SOD, CAT, GR, GP) og uttømming av GSH-pool i lever- og nyrevev hos dyr. Komplekset av vitamin E og ETS viser antioksidanteffekt mot Cr(VI)-indusert toksisitet. Intragastrisk forbehandling av dette komplekset i 14 dager manifesteres med en reduksjon av Cr(VI)-induserte LP-prosesser i leveren og nyrene til rotter. Den tidligere virkningen av vitamin E og ETS forhindrer også uttømming av CAT og GSH i leveren, samt eliminerer intensiteten av CAT-inaktivering, stabiliserer GP- og GR-aktivitet i nyrevev hos dyr under tilstanden av K2Cr2O7-indusert oksidativt understreke. Vitamin E spesielt og i kompleks med ETS undertrykker LHP-stigning og stimulerer CAT i begge rottevev. Antioksidanteffekten til disse forbindelsene fører også til hepatisk GSH-akkumulering og nyrelegeaktivering.
Oppnådde resultater indikerer at vitamin E og ETS forbehandling delvis stabiliserte Cr(VI)-indusert forstyrrelse i mekanismene for antioksidantforsvarssystemets virkning i rottenyrer. Dessuten kan resultatene av vår studie bli en del av bakgrunnen for å skape effektive metoder for forebygging og korreksjon av antioksidant- og pro-oksidanttilstandene i nyrene påvirket av virkningen av Сr(VI)-indusert oksidativt stress.
1 Institutt for biokjemi tilpasning og ontogenese av dyr; Institutt for dyrebiologi ved NAAS; Lviv; Ukraina
2 Institutt for teknologi for biologisk aktive forbindelser; Farmasi og bioteknologi ved Lviv Polytechnic National University; Ukraina
Referanser
1. Sahar, HO; Sherif, MS Forbedrende effekter av druefrøolje på kromindusert nefrotoksisitet og oksidativt stress hos rotter. Slovenian Veterinary Zbornik Research 2020, 57, 123- 131.
2. Husain, N.; Mahmood, R. Taurine demper Cr(VI)-indusert cellulær og DNA-skade: en in vitro-studie med humane erytrocytter og lymfocytter. Amino Acids2020, 52, 35-53.
3. Tian-Guang, Z.; Ya-Li, Z.; Lei, Li.; Dong-Hai, Z. Antagonistiske effekter av nano-selen på slaktekyllings leverskade indusert av Cr(VI)-forgiftning i AMPK-veien. Environmental Science and Pollution Research International 2020, 27, 41585-41595.
4. Farag, AI; El-Sherry, ES Kromindusert hepatotoksisitet og potensiell beskyttende effekt av selen hos voksne hannalbinorotter: en histologisk, immunhistokjemisk og molekylær studie. Med. J. Cairo Univ 2020, 88, 187- 196.
5. Shih-Chang, F.; Jui-Ming, L.; Kuan-I, L.; Feng-Cheng, T.; Kai-Min, F.; Ching-Yao, Y.; Chin-Chuan, S.; Hsin-Hung, C.; Ren-Jun, H.; Ya-Wen, C.Cr(VI) induserer ROS-mediert mitokondrieavhengig apoptose i nevronceller via aktivering av Akt/ERK/AMPK signalvei. Toxicology In Vitro 2020, 65, 1- 16.
6. Fedala, A.; Adjroud, O.; Abid-Essefi, S.; Timoumi, R. Beskyttende effekter av selen og sink mot kaliumdikromat-indusert forstyrrelse av skjoldbruskkjertelen, oksidativt stress og DNA-skader hos gravide Wistar-rotter. Environ Sci Pollut Res Int 2021
7. Han, X.; Li, P. Overflatevannforurensning i det midtkinesiske løssplatået med spesielt fokus på seksverdig krom (Cr6 pluss): Forekomst, kilder og helserisiko. Eksponering og helse 2020, 12, 1- 17, https://doi.org/10.1007/s12403-020-00344-x.
8. Chen, YQ; Murphy, A.; Søn H.; Costa M. Molekylære og epigenetiske mekanismer ved Cr(VI)-indusert karsinogenese. Toxicology and Applied Pharmacology 2019, 377, 1-9,
https://doi.org/10.1016/j.taap.2019.114636.
9. Machado, AB; Caprara, JF; Diehl de Franceschi, I.; Linden, R.; Berlese, DB; Feksa, LR Effekter av kronisk eksponering for seksverdig krom i vann på oksidativt stressparametere hos Wistar-rotter. Acta Scientiarum Biological Sciences 2019, 41, 1- 10.
10. Fatma, M.; Raghda, A.; Mohamed, M. Hepatobeskyttende potensial av Rosmarinus officinalis essensiell olje mot seksverdig krom-indusert hematotoksisitet, biokjemiske, histologiske og immunhistokjemiske endringer hos hannrotter. Miljøvitenskap og forurensningsforskning 2021, 28, 17445–17456.
11. Wang, Y.; Wang, X.; Wang, L.; Cheng, G.; Zhang, M.; Xing, Y.; Zhao, X.; Liu, Y.; Liu, J. Mitofagi indusert av mitokondriell funksjonsskade i kyllingnyre utsatt for Cr(VI). Biological Trace Element Research 2021, 199, 703-711.
12. Zheng, X.; Li, S.; Li, J.; Lv, Y.; Wang, X.; Wu, P.; Yang, Q.; Tang, Y.; Liu, Y.; Zhang, Z. Seksverdig krom induserer nyreapoptose og autofagi via forstyrrelse av balansen mellom mitokondriell dynamikk hos rotter. Ecotoxicology and Environmental Safety 2020, 204, 1-9.
13. Yang, D.; Yang, Q.; Fu, N.; Li, S.; Han, B.; Liu, Y.; Tang, Y.; Guo, X.; Lv, Z.; Zhang, Z. Seksverdig kromindusert hjertedysfunksjon via Sesn2-mediert svekkelse av mitokondriell funksjon og energiforsyning. Chemosphere 2021, 264, 1- 10.
14. Balakrishnan, R.; Satish Kumar, CS; Rani, MU; Srikanth, MK; Boobalan, G.; Reddy, AG En evaluering av den beskyttende rollen til -tokoferol på frie radikal-indusert levertoksisitet og nefrotoksisitet på grunn av krom hos rotter. Indian Journal of Pharmacology 2013, 45, 490-495.
15. Zhang, Y.; Bian, H.; Kan.; Xiao, Y.; Xiao, F. Cr(VI)-indusert overaktiv mitofagi bidrar til mitokondrietap og cytotoksisitet i L02-hepatocytter. Biochemical Journal 2020, 477, 2607-2619.
16. Saidi, M.; Aouacheri, O.; Saka, S.; Tebboub, I.; Ailene, L. Nephron-beskyttende effekter av Curcuma på oksidativ skade og oksidativt stress hos rotter under subkronisk forgiftning av krom. Int. J. Biosci 2019, 15, 241-250.
17. Li, J.; Zheng, X.; Ma, X.; Xu, X.; Du, Y.; Lv, Q.; Li, X.; Wu, Y.; Sun, H.; Yu, L.; Zhang, Z. Melatonin beskytter mot krom(VI)-indusert hjerteskade ved å aktivere AMPK/Nrf2-banen. Tidsskrift for
Inorganic Biochemistry 2019, 197, 1- 10.
18. Science Direct.
19. Shati, AA Forbedrende effekt av vitamin E på kaliumdikromat-indusert levertoksisitet hos rotter. Journal of King Saud University - Science2014, 6, 181- 189.
20. Khalaf, AA; Hassanen, EI; Ibrahim, MA; Tohamy, AF; Aboseada, MA; Hassan, HM; Zaki, AR
Rosmarinsyre demper kromindusert lever- og nyreoksidativ skade og DNA-skade hos rotter. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology 2020, 34, 1- 12.