2. del: Geraniol blaži z doksorubicinom posredovano ledvično poškodbo s spremembo statusa antioksidantov, vnetja in apoptoze: možne vloge NF-kB in Nrf2/Ho-1
Jun 07, 2022
Za več informacij. stiktina.xiang@wecistanche.com
3. Rezultati
3.1. Geraniol ščiti ledvice pred poškodbami, ki jih povzroča doksorubicin
Ta študija je preučevala ravni kreatinina, albumina in BUN v krvi, da bi ugotovila, ali je dajanje zdravila Dox povzročilo poškodbo ledvic. Kot je bilo pričakovano, je zdravljenje z zdravilom Dox povzročilo znatno povečanje BUN in kreatinina, poleg znatnega zmanjšanja albumina (slika 1A-C). Geraniol, pred zdravljenjem, je izboljšal opažene nepravilnosti v ravni kreatinina, albumina in BUN, kar kaže, da lahko ščiti pred poškodbo ledvic, ki jo povzroča Dox.
Kliknite tukaj, če želite pridobiti prednosti izvlečka cistanche tubulosa
3.2. Geraniol ščiti pred oksidativnim stresom, ki ga povzroča doksorubicin
Da bi potrdili, ali lahko dodajanje geraniola zmanjša oksidativni stres, povezan z Doxom, in izboljša antioksidativno zmogljivost, smo kvantificirali količino MDA in GSH, aktivnost CAT ter izražanje genov in beljakovin Nrf-2, Ho{{2} }, SOD-2 in GPx-1 v ledvičnem tkivu. V primerjavi s kontrolno skupino je ena sama injekcija Doxa (20 mg/kg) povzročila znatno povečanje MDA skupaj s pomembnim zmanjšanjem vsebnosti GSH in aktivnosti CAT (slika 2A-C). Prav tako je znatno zmanjšalo ekspresijo genov in beljakovin Nrf-2, Ho-1, GPx-1 in SOD-2(slika 3A-G). Vendar pa je profilaktična dopolnitev z geraniolom znatno obnovila spremembe teh parametrov na način, odvisen od odmerka. Te ugotovitve razkrivajo potencialno antioksidativno delovanje geraniola.
<005;**,p><><000l; ns,p="">005 ali nepomembno. Gr100 in Gr200 pomenita 100 oziroma 200 mg geraniola na kilogram telesne teže." alt="Slika 2. (AC) Učinki geraniola (Gr), doksorubiina (Dox) ali njune kombinacije (Dox plus Gr100 in Dox plus Gr200) na indikatorjih oksidativnega stresa v ledvicah. Podatki so predstavljeni kot povprečje plus SD(n=5). ", str<005;**,p><><000l; ns,p="">005 or non-sigrificant. Gr100 and Gr200 indicate 100 and 200 mg of geraniol per kilogram of body weight, respectively." width="455" height="320" border="0" vspace="0" style="width: 455px; height: 320px;"/>
3.3. Geraniol ščiti pred vnetjem ledvic, ki ga povzroča doksorubicin
Geraniolovo protivnetno delovanje je bilo dokazano drugje. Za nadaljnjo potrditev potencialnega protivnetnega delovanja geraniola v okviru zdravljenja z Doxom smo uporabili Western blot za oceno izražanja proteinov, pomembnih pri regulaciji vnetja (NfkB-p65, TNF-a in IL-6). Rezultati so pokazali, da so se spremembe izražanja, ki jih je povzročil Dox, obnovile pri podganah, zdravljenih z geraniolom (slika 4A-D), in kažejo, da je geraniolprotivnetnoučinki.
3.4. Geraniol ščiti pred apoptozo, ki jo povzroča doksorubicin
Da bi preverili, ali geraniol zavira apoptozo, ki jo povzroča Dox, smo izmerili izražanje pro-apoptotičnih in anti-apoptotičnih proteinskih markerjev. V primerjavi s kontrolno skupino je en sam odmerek zdravila Dox povzročil znatno povečanje izražanja proapoptotičnih proteinov v ledvičnem tkivu (Bax in cepljena kaspaza-3) in znatno znižanje ravni antiapoptotičnih beljakovine Bcl-2(slika 5A-D). Medtem je dopolnitev z geraniolom odpravila te nepravilnosti. Te ugotovitve kažejo, da predhodno zdravljenje z geraniolom zmanjša apoptozo, ki jo posreduje Dox, v ledvicah podgan.
3.5. Geraniol ščiti pred spremembami v arhitekturi ledvic, ki jih povzroča doksorubicin
Za nadaljnjo potrditev naših rezultatov smo pregledali histopatologijo ledvičnega tkiva. Podgane v kontrolni skupini so imele normalne tubule in glomerule (slika 6A), medtem ko so tiste z apliciranim Doxom pokazale glomerularno kongestijo in uničenje tubulov (slika 6B). Ugotovili smo, da dodatek z geraniolom obnovi škodo, ki jo povzroči Dox, na način, ki je odvisen od odmerka (slika 6C, D).
4. Razprava
Kemoterapevtska zdravila se pogosto uporabljajo za zdravljenje različnih vrst raka; vendar pa ta zdravila pogosto uničijo tudi fiziološko homeostazo v številnih organih in lahko povzročijo fiziološke škodljive učinke v netumorskih celicah, večinoma zaradi tvorbe prostih radikalov in toksičnosti oksidativnega stresa42]. Cilj te preiskave je bil ugotoviti, ali lahko geraniol zaščiti podgane Wistar pred poškodbami ledvic, ki jih povzroči Dox. V skladu s tem smo raziskali Dox posredovanovnetje, apoptoza, inoksidativni stres, in ocenili, ali lahko geraniol deluje kot preventiva.
Albumin, kreatinin in dušik sečnine v krvi (BUN) so zanesljivi pokazateljipoškodbe ledvic[11]. Normalno ledvično tkivo ne dovoljuje, da albumin izteka iz krvnega obtoka v urin, hkrati pa filtrira kreatinin in BUN iz krvnega obtoka v urin. Vendar pa so v primeru ledvične disfunkcije ti procesi moteni: albumin se izloča z urinom, kar povzroči znižane serumske koncentracije, kreatinin in BUN pa se ne filtrirata pravilno, kar povzroči povišane serumske vrednosti [11]. V trenutnem delu je zdravljenje z zdravilom Dox povzročilo zvišanje serumskega kreatinina in BUN poleg znatnega zmanjšanja albumina. Rezultati se precej ujemajo z objavljenimi poročili [11. Ugotovili smo tudi profilaktično dopolnjevanje z geraniolom za ublažitev teh sprememb, kar kaže, da lahko geraniol prepreči poškodbe ledvic, ki jih povzroča Dox.
Peroksidacija lipidov je značilnost oksidativnega stresa in številne raziskave so pokazale, da dajanje zdravila Dox vodi do povečanih ravni malonaldehida (MDA), produkta peroksidacije lipidov [7,43]. Potrdili smo, da je Dox povzročil znatno zvišanje ravni MDA v ledvičnem tkivu in poleg tega, da je preddodatek geraniola znatno in odvisno od odmerka zmanjšal ta učinek. Younis in sodelavci so prav tako dokazali, da geraniol bistveno zmanjša ravni MDA pri metotreksatupoškodba ledvic. Ti rezultati kažejo, da je lahko geraniol učinkovit pri zdravljenju poškodbe ledvic, ki jo povzroči Dox, zaradi njegove močne inhibicije peroksidacije lipidov.
Živi organizmi uporabljajo različne encimske in neencimske antioksidante za odstranjevanje prostih radikalov in s tem nudijo učinkovito obrambo pred ROS. Bistvena antioksidativna sredstva vključujejo neencimski antioksidant GSH in njegove oksidirane analoge; GSH neposredno sodeluje s prostimi radikali preko skupine his-SH. V trenutni študiji je ena sama injekcija Doxa dokazano zmanjšala rezervoar GSH, predhodna obdelava z geraniolom pa je ta učinek odpravila. Te ugotovitve podpirajo predhodno objavljene študije.
Proizvodnja ROS v celicah je povezana tudi z izčrpanostjo antioksidativnih encimov. Zlasti encima CAT in glutation reduktaza (GR) pospešita pretvorbo H2O2 in drugih ROS v H2O2 in O, medtem ko SOD pomaga pri pretvorbi prostih radikalov superoksidnega aniona v H2O2, ki se nato odstranijo s CAT ali GPx [45]. Ugotovili smo, da je bilo izražanje vseh preiskanih antioksidativnih encimov, in sicer SOD, CAT in GPx-1, v skupini Dox statistično zmanjšano v primerjavi s kontrolno skupino. Vendar pa je predhodna uporaba geraniola rešila znižanje ravni SOD, GPx-1 in CAT, ki ga je povzročil Dox, verjetno s čiščenjem ROS z lastno antioksidativno sposobnostjo.
Različni encimi, ki ščitijo celice pred škodljivim oksidativnim stresom, so bili povezani s potjo Nrf2 in dokazano je, da spodbujanje poti Nrf2/Ho-1 znatno izboljšadelovanje ledvic[21,48,49]. Da bi mehanično potrdili zaščitni učinek geraniola, smo preučili ravni Nrf2 in Ho-1 v povezavi z dajanjem zdravila Dox. Ugotovili smo, da so ravni teh proteinov bistveno nižje v skupini Dox kot v kontrolni skupini, kar je skladno s prejšnjimi študijami. Medtem je dodatek geraniola preprečil z Doxom povezano poškodbo ledvic s povečanjem ekspresije mRNA in beljakovin članov signalne poti Nrf2/Ho-1, kar je v skladu z ugotovitvami Younisa et al.
Navsezadnje je vnetje eden najverjetnejših vzrokov za poškodbo ledvic, ki jo povzroča Dox. Znano je, da ima indukcija poti jedrskega faktorja kapa B (NF-kB) zelo pomembno vlogo v patofiziologiji z Doxom posredovanega vnetja ledvic [50], pri čemer je NF-kB transkripcijski faktor, ki uravnava izražanje več povezanih genov. z vnetjem [51], kot so tisti, ki kodirajo TNF-, IL-1 in IL-6 [52,53]. Tukaj je bilo ugotovljeno, da živali, zdravljene z Doxom, kažejo povečane ravni TNF-, IL-6 in NfkB-p65 [54], medtem ko je preddodatek geraniola zmanjšal te vnetne mediatorje na način, ki je odvisen od odmerka. Ti podatki kažejo, da je lahko protivnetno delovanje geraniola posledica zaviralnega učinka na pot NF-kB.
Še en kritičen akter v etiologiji z Doxom posredovane nefrotoksičnosti je apoptoza, ki jo uravnava ravnovesje pro-apoptotičnih in anti-apoptotičnih proteinov. Kaspaza-3 in Bax sta proapoptotična proteina, ki povečata poroznost mitohondrijske membrane in omogočita puščanje citokroma c iz medmembranske vrzeli, kar sproži apoptozo po intrinzični apoptotični poti. V nasprotju s tem je Bcl-2 anti-apoptotični protein, ki se nahaja v zunanji mitohondrijski membrani, ki pomaga vzdrževati mitohondrijsko strukturo in zavira uhajanje citokroma C v citoplazmo, kar preprečuje apoptozo. Razmerje med Bax in Bcl-2 tako vpliva na celično preživetje [11,24-26,55]. V trenutnem delu je zdravljenje z Doxom povzročilo znatno povišanje cepljene kaspaze-3 in Bax poleg dramatično zmanjšanje izražanja Bcl-2, vzorec, o katerem poroča objavljena literatura [11]. Preddodatek geraniola je znatno ublažil to z Doxom povezano spremembo ravnovesja apoptotičnih proteinov.
Nazadnje smo izvedli histopatološko preiskavo, da bi raziskali, ali uporaba Doxa povzroča poškodbo ledvic. Ta preiskava je potrdila, da dajanje zdravila Dox vodi do kongestije ledvičnih krvnih žil, intersticijskega vnetja, ki vključuje limfocite, in krvavitve med tubuli. Medtem je preddodatek geraniola jasno ublažil poškodbe tkiva, ki jih je povzročil Dox.
Skratka, podatki, pridobljeni s to preiskavo, prvič kažejo koristne učinke geraniola proti toksičnosti za ledvice, ki jo povzroča Dox, ki se verjetno doseže z znižanjem oksidativnega stresa, vnetja in apoptotične poškodbe tkiva z modulacijo NF-kB , Bax/Bcl-2 in Nrf2/Ho-1poti. Vendar je natančen zaščitni mehanizem geraniola še treba pojasniti; potrebna je nadaljnja študija, da bi natančno določili podrobnosti njegovega delovanja.
