Evidència molecular del potencial inhibidor de la melatonina contra l'envelliment induït per NaAsO2-en rates mascles

Siusplau contactaoscar.xiao@wecistanche.comper a més informació

Resum:La intoxicació per arsènic (As) està molt estesa a causa de l'exposició a la contaminació. El nivell tòxic de (As) causa l'envelliment induït per l'estrès oxidatiu i el dany dels teixits. Atès que la melatonina (MLT) té propietats antioxidants i anti-envelliment, hem volgut avaluar l'efecte protector de la MLT contra la toxicitat de l'arsenit sòdic (NaAsO2). Els ratolins NMRI mascles sans es van dividir en vuit grups diferents. El grup control va rebre una dieta regular estàndard. Altres grups van ser tractats amb dietes diferents, incloent MLT sol, NaAsO2 i NaAsO2 més MLT. Després d'un mes de tractament, es van realitzar proves bioquímiques i patològiques en mostres de sang, cor i teixit pulmonar. també, l'augment dels nivells de TNF-, 8-hidroxi-2-desoxiguanosina (8OHdG), malondialdehid (MDA), espècies reactives d'oxigen (ROS) i caixa de grup 1 d'alta mobilitat (HMGB1), va augmentar el l'expressió de l'ARNm del domini de mort associat (TRADD) i la transcriptasa inversa de la telomerasa 1-de receptor de TNF tipus 1-i va disminuir l'expressió de l'ARNm de Klotho (KL) tant al plasma com als teixits. En canvi, MLT va reduir MDA, ROS, HMGB1, lactat i TNF- va millorar l'expressió d'ARNm de KL i va suprimir l'expressió d'ARNm dels gens TERT i TRADD. Així, la MLT confereix una potent protecció contra la lesió tissular induïda per NaAsO2- i l'estrès oxidatiu.

Feu clic aquí per saber-ne més

Paraules clau:envelliment; Klotho; melatonina; arsenit de sodi; TERT; TRADD

1. Introducció

L'arsènic és un metal·loide i la toxina número u de la llista de contaminants prioritzats de l'Agència de Protecció del Medi Ambient dels Estats Units (USEPA). Continua sent un dels contaminants més importants de les aigües subterrànies [2]. La seva concentració en aigua potable de més de 50 ug/L no es considera segura per a la salut pública, però aquests nivells encara són habituals a molts països [1]. També s'ha detectat en diversos cosmètics, pell, cara, cabell i productes a base d'herbes. S'absorbeix directament al torrent sanguini a través de la pell i després s'acumula al cos, provocant efectes tòxics en diferents òrgans [3]. La inactivació d'aproximadament 200 enzims provoca la toxicitat aguda i crònica de l'arsènic; molts d'ells estan implicats en les vies d'energia cel·lular i en la síntesi i reparació d'ADN.prolongació de la vida del cistancheLes nàusees, els vòmits, el dolor d'estómac i la diarrea són exemples de toxicitat aguda, mentre que la toxicitat crònica pot provocar malalties multisistèmiques i càncer que afecten diversos òrgans [4]. L'arsènic és citotòxic, mutagènic i genotòxic perquè provoca danys oxidatius a l'ADN, redueix els enzims antioxidants i genera espècies reactives d'oxigen (ROS)[5]. L'activació de la telomerasa és un pas crucial en la progressió dels càncers humans. La repressió transcripcional del gen de la transcriptasa inversa de la telomerasa (TERT) de la seva porció catalítica la manté en silenci a les cèl·lules sanes [6,7]. Com a agent clastogènic, l'arsènic redueix l'expressió de la telomerasa i la longitud dels telòmers, provocant apoptosi, necrosi i la generació de ROS, i induint la mort cel·lular [8].

Cistanche pot anti-envelliment

La melatonina (MLT), una hormona secretada per la glàndula pineal, té un paper essencial en la regulació circadiana. També té efectes antioxidants, antienvelliment, d'immunomodulació i de lluita contra el càncer [9,10]. La MLT ajuda a evitar l'envelliment cel·lular eliminant els radicals i reduint el dany oxidatiu als mitocondris [10]. La MLT també ajuda a reduir el dany genotòxic induït per mitomicina C a la sang perifèrica de rates [11]. La MLT pot inhibir la proliferació i l'angiogènesi de cèl·lules canceroses, la invasió de cèl·lules canceroses i la funció de la telomerasa [12]. La MLT disminueix l'activitat de la telomerasa a les cèl·lules tumorals i l'expressió d'ARNm de les subunitats TERT i TR, restaurant la funció de la telomerasa [13,14]. L'evidència indica que l'exposició a la MLT pot tenir un paper en la prevenció de l'envelliment induït per l'estrès oxidatiu. Aquest estudi està dissenyat per avaluar si el tractament amb MLT pot protegir contra l'envelliment induït per l'estrès oxidatiu provocat per l'arsenit sòdic (Na AsO).

L'arsènic causa genotoxicitat a la sang perifèrica humana, mentre que el cotractament amb MLT redueix significativament les mesures genotòxiques [15] i el dany al teixit cerebral [16,17].cistanche nzEls estudis in vitro han demostrat que la MLT disminueix l'autofàgia induïda per l'arsenit i promou la biogènesi mitocondrial en neurones de cultiu primari [18]. El tractament amb MLT redueix les citocines proinflamatòries, cosa que suggereix que pot protegir el SNC de l'estrès oxidatiu induït per l'arsènic, el dany a l'ADN i l'apoptosi [19]. La MLT també ha demostrat efectes protectors contra la toxicitat metabòlica induïda per l'arsènic [20], la toxicitat hepàtica/renyó induïda per l'arsènic i la lesió testicular induïda per l'arsènic [21]. Aquests estudis revelen que la MLT protegeix contra la toxicitat induïda per l'arsènic a la sang, el fetge, els ronyons i els teixits testiculars. Aquest estudi té com a objectiu avaluar si el tractament amb ML protegeix els teixits cardíacs i pulmonars contra l'envelliment induït per l'estrès oxidatiu provocat per l'arsenit sòdic (NaAsO,) com a efecte protector potencial de la MLT contra l'envelliment induït per arsènic en aquests teixits encara no s'ha explorat.

2. Resultats

2.1. Arsènic total de teixits utilitzant un espectròmetre de masses de plasma acoblat inductiu

Les concentracions d'As a les mostres de teixit cardíac i pulmonar exposades a 1/2,1/3 i 1/10 LD50 NaAsO, amb i sense tractament amb MLT, es mostren a la Taula 1. Es va trobar que la concentració total de teixit As augmentava. tant en el cor com en el teixit pulmonar de manera dependent de la dosi en comparació amb el grup control. D'altra banda, es va demostrar que el tractament amb MLI redueix la concentració de teixit As.

2.2.Biomarcadors d'estrès oxidatiu

El malondialdehid (MDA) és conegut com un dels marcadors crucials per a l'avaluació de l'estrès oxidatiu. Com a tòxic d'alt grau, aquest compost químic és un subproducte de la peroxidació lipídica cel·lular [22]. Es van examinar mostres de cor i pulmó després del tractament amb diferents dosis de NaAsOz sols o combinats amb MLT per avaluar biomarcadors d'estrès oxidatiu. Tant en mostres de cor com de pulmó, vam trobar nivells similars d'estrès oxidatiu amb quantitats variables de NaAsO2 (1/2, 1/3 i 1/10 LD50). No hi va haver cap diferència estadística entre els nivells de MDA dels grups control i MLT. Un augment significatiu depenent de la dosi dels nivells de MDA de l'1/10 (ambdós).<0.05）,1 （both=""><0001）, and="" ld50="" （both=""><0001）naaso2 groups="" was="" observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" mda="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" mda="" levels="" in="" the="" mlt="" +="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" higher="" oxidative="" stress="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">

2.3. Espècies reactives a l'oxígen

Les espècies reactives d'oxigen (ROS) pertanyen als derivats de l'oxigen; danyen les funcions cel·lulars i tenen efectes tòxics. Les molècules de ROS estan compostes per un oxigen i diversos electrons no aparellats durant la inflamació [23]. Es van examinar mostres de cor i pulmó després del tractament amb diferents dosis de NaAsO, sols o en combinació amb MLT per avaluar espècies reactives d'oxigen. Tant en mostres de cor com de pulmó, vam trobar nivells similars de ROS amb quantitats variables de NaAsO, (1/2, 1/3 i 1/10 LD50). No hi va haver cap diferència estadística entre els nivells de ROS dels grups control i MLT.cistanche mida del penisUn augment significatiu depenent de la dosi en els nivells de ROS dels grups de NaAsO 1/10, 1/3 i LD50 (totsp<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" ros="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the'="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" ros="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso,="" group="" (all=""><0.0001)was observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" reactive="" oxygen="" species="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">

2.4. TNF i citocines proinflamatoris

Una de les citocines proinflamatòries essencials en la fase inicial de la inflamació és el factor de necrosi tumoral-alfa (TNF-). Aquesta citocina s'allibera del macròfag quan s'inicia una via inflamatòria, que provoca una disfunció cel·lular. El TNF- és un mediador del sistema immunitari en resposta a patògens interns o externs [24]. Les mostres de plasma es van examinar després del tractament amb diferents dosis de NaAsO, sols o en combinació amb MLT per a l'avaluació del TNF-c. No hi va haver cap diferència estadística en els nivells de TNF-o dels grups control i MLT. Un augment significatiu depenent de la dosi dels nivells de TNF dels grups 1/10, 1/3 i 5 LD50 NaAsO, (tots els p<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" tnf-α="" levels="" compared="" to="" the}="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" tnf-α="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" tnf-α="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (figure="">

2.5. Grup d'Alta Mobilitat Caixa 1 Nivells

El grup d'alta mobilitat box1 (HMGB1), una proteïna nuclear conservada i un mediador tardà de les vies inflamatòries, té un paper regulador en el dany cel·lular durant la inflamació [25] Es van examinar mostres de cor i pulmó per determinar el nivell de HMGB1. No es va trobar cap diferència estadísticament significativa entre els nivells de HMGB1 dels grups control i MLT. En comparació amb els grups control i MLT, un augment significatiu dels nivells de HMGB1 en el grup LD50 NaAsO2 (ambdós p<0.0001） was="" observed.="" however,="" compared="" to="" the号ld50="" naaso,="" group,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" hmgb1="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples.="" a="" significant="" decrease="" in="" levels="" of="" hmgb1="" was="" observed="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group.="" these="" results="" show="" that="" exposure="" to="" mlt="" will="" help="" reverse="" high="" levels="" of="" hmgb1="" induced="" by="" naaso2="" (figure="">

2.6.8-Nivells d'hidroxi-2-desoxiguanosina

La 8-hidroxi-2-desoxiguanosina (8-OHG) és un producte d'oxidació de l'ADN que s'estableix com a marcador d'estrès oxidatiu. Els factors ambientals afecten la hidroxilació del guano-sin [26]. Les mostres de plasma es van examinar després del tractament amb diferents dosis de NaAsO, sols o combinats amb MLT per avaluar 8OHdG. No hi va haver cap diferència estadística entre els nivells de 8OHdG dels grups control i MLT. Augments significatius dels nivells de 8OHdG en els grups LD50 NaAsO 1/2 i 1/3 (ambdós<0.0001)were observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" or="" mltgroup.="">cistanche en polsTanmateix, el tractament amb MLT va evitar l'augment dels nivells de 8OHdG induïts per NaAsO en comparació amb el grup LD50 NaAsO. Es va observar una disminució significativa dels nivells de 8OHdG al grup MLT més NaAsO2. Aquestes troballes indiquen que l'exposició a MLT pot ajudar a revertir el dany oxidatiu de l'ADN causat per NaAsO (Figura 3).

2.7.Nivells de lactat

La síntesi de lactat augmenta durant la funció cel·lular deteriorada i l'elevació de les reaccions anaeròbies. Un nivell elevat de lactat és un indicador de dany mitocondrial i hipoperfusió tissular [27]. Es van examinar mostres de cor i pulmó després del tractament amb diferents dosis de NaAsO, sols o amb MLT per avaluar el lactat. Hem trobat diferents nivells de lactat en mostres de cor i pulmó. No hi va haver cap diferència estadística entre els nivells de lactat dels grups control i MLT.

En contrast amb el grup control o MLT, es va observar un augment significatiu dels nivells de lactat en els grups 1/10, 1/3 i LD50 NaAsO2. Tanmateix, el tractament amb MLT va evitar l'augment del nivell de lactat induït per NaAsO2-a les mostres de cor i pulmó en comparació amb els grups 1/10 LD50 NaAsO2 i} LD50 NaAsO, grups (totsp<0.0001). a="" significant="" decrease="" in="" lactate="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" increased="" lactate="" levels="" caused="" by="" naaso,(table="">

2.8.PCR de transcripció inversa en temps real per a l'expressió gènica

En presència de （canvi de vegades {{0}},09）i 1/3（canvi de vegades 0,23）LD50 de NaAsO2 (tots dos p<0.0001), the="" mrna="" expression="" level="" of="" the="" anti-aging="" kl="" gene="" in="" the="" heart="" samples="" was="" significantly="" downregulated="" compared="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.02)="" or="" mlt="" (fold="" change="" 1.02)groups(both=""><0.0001). on="" the="" other="" hand,="" mlt="" treatment="" tended="" to="" reduce="" the="" effects="" of="" naasoz,="" as="" demonstrated="" by="" the="" higher="" mrna="" expression="" levels="" of="" kl="" genes="" in="" all="" treatment="" groups=""><0.0001) compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" in="" the="" +,="" 1/3,="" and="" 1/10ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups,="" the="" mrna="" kl="" gene="" expression="" level="" increased="" compared="" to="" the="" +ld50="" naasoz="" group="" (all=""><0.0001). tert="" is="" a="" telomerase="" catalytic="" subunit="" that,="" along="" with="" the="" telomerase="" rna="" component="" (terc),="" forms="" the="" fundamental="" unit="" of="" the="" telomerase="" complex.="" in="" normal="" cells,="" tert="" gene="" expression="" is="" inactive="" or="" very="" low.="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.00)="" and="" mlt="" (fold="" change="" 0.92）="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （fold="" change="" 2.54）and="" 1/3（fold="" change="" 2.30）ld50="" naaso2="" (both=""><0.001)significantly doubled="" tert="" gene="" mrna="" expression.="" on="" the="" other="" hand,="" mlt="" exposure="" tended="" to="" minimize="" and="" normalize="" tert="" overexpression="" in="" the="" treatment="" groups.="" the="" +="" and="" 1/10ld50="" naaso2="" +="" mlt="" treatment="" groups="" had="" significantly="" decreased="" mrna="" tert="" gene="" expression="" (both=""><0.001). tradd="" is="" a="" human="" adaptor="" protein="" responsible="" for="" programmed="" cell="" death="" and="" is="" encoded="" by="" the="" tradd="" gene.="" similar="" to="" tert,="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (1.03-fold)="" and="" mlt="" (1.02-fold)="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （1.81-fold）="" and="" 1/3（1.56-fold）ld50="" naaso2（both=""><0.05）significantly increased="" tradd="" gene="" mrna="" expression.="" when="" compared="" to="" the="" ld50="" naaso2="" group,="" mlt="" treatment="" reduced="" tradd="" gene="" mrna="" expression="" by="" 1.16="" and="" 1.09-fold="" in="" the="" +="" and="" 1/10="" ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups="" (both=""><0.05)(figure>

2.9.Avaluacions histològiques dels teixits cardíacs i pulmonars

Els resultats representatius de l'anàlisi histològica dels teixits cardíacs i pulmonars recuperats de rates tractades amb melatonina i NaAsOz en dosis 1/2,1/3,1/10 es presenten a la figura 5. Qualsevol canvi, inclosa la congestió, la resposta inflamatòria aguda, la necrosi, l'hemorràgia, o hiperèmia, s'han avaluat comparativament en els diferents grups. Les micrografies del teixit cardíac i pulmonar de les dosis 1/3 i 1/10 eren normals sense cap canvi histopatològic. L'avaluació histopatològica del grup injectat amb 1/2 dosi d'arsènic va mostrar necrosi de cèl·lules del miocardi.extracte de salsa de cistanche,Tanmateix, en el grup de 1/2 dosi, que també va rebre melatonina, es va aparentar menys necrosi del teixit cardíac. En comparació amb el grup que va rebre melatonina i 1/2 arsènic al pulmó, el grup que va rebre només 1/2 arsènic va mostrar més hiperèmia, edema i infiltració de cèl·lules inflamatòries.

Aquest article està extret de Molecules 2021, 26, 6603. https://doi.org/10.3390/molecules26216603 https://www.mdpi.com/journal/molecules