A cink-oxid nanorészecskék javítják a dimetil-nitrozamin által kiváltott vesetoxicitást patkányban

Kapcsolatfelvétel: Tina Xiang E-mail:tina.xiang@wecistanche.com

Absztrakt

Dimetil-nitrozamin(DMN) bizonyított rákkeltő anyag. Számos szervre mérgező, plmáj, vese, a tüdő és az immunrendszer. A múltban számos gyógyszert használtak a toxicitás módosítására kísérleti állatmodellek segítségével. A jelen vizsgálat célja a cink-oxid nanorészecskék (ZnONP-k) DMN által okozott vesetoxicitásra gyakorolt ​​hatásának vizsgálata laboratóriumi patkányokban. Mivel a toxicitásban főként oxidatív mechanizmusok vesznek részt, a javasolt vizsgálat a károsodás enyhítésére összpontosítoxidatív stressza ZnONP-k válasza, ha van ilyen. A jelen eredmények azt mutatják, hogy a ZnONP-k (50 mg/ttkg/patkány) beadása DMN-nel (2 ul/100 g testtömeg/patkány) kezelt patkányoknak csökkenti a malonaldehid, H, O és NO koncentrációját a vesében. A csökkent glutation (GSH) koncentráció azonban nőtt a ZnONP kezelés után. A glutation-S-transzferáz és a glutation-peroxidáz antioxidáns hatását kedvezően befolyásolták. Ezeket az eredményeket alátámasztja az oxidatív DNS-károsodás helyreállítása és a vese kevésbé kifejezett kórszövettani elváltozásai. Feltételezik, hogy a ZnONP-k toxikusak lehetnek a veseszövetre; erős terápiás/antioxidatív potenciáljuk azonban segít a DMN-indukáltak enyhítésébenvesetoxicitáspatkányokban.

Kulcsszavak:Dimetil-nitrozamin. Vese. Cink-oxid nanorészecskék · Oxidatív stressz. Szövettan

Kattintson ide további információért a cisztanche effektusokról

Bevezetés

A dimetil-nitrozamin (DMN) bizonyított rákkeltő anyag [2]. Megerősítették, hogy biotranszformációjának preferenciális helye a máj. Azonban a szervek, azaz avese, és a tüdő is részt vesz az anyagcseréjében, bár kis mértékben [25]. Magee és Barnes [29] először mutatta ki, hogy a DMN egyetlen adagja vese daganatokat válthat ki. A későbbi vizsgálatok a DMN által kiváltott veserákot reaktív oxigénfajtáknak (ROS) ésoxidatív stressz [3, 32].

Bizonyos vizsgálatokat végeztek a DMN toxicitás modulálására alkalmas állatmodellekben, számos gyógyszer és antioxidáns felhasználásával. Hamza és mtsai. [20] a -liponsav (ALA) DMN-indukáltak elleni terápiás hatásait tanulmányoztákvesetoxicitáspatkányokban. Rana és Kumar [40] arról számolt be, hogy a kadmium és a cink metallotionein egyaránt gátolta a lipid-peroxidációt (LPO) a DMN-nel kezelt patkányok veséjében. Korábban ismert volt, hogy a fémes cink transzkripciós faktorként és antioxidáns védelemként fontos szerepet játszik a DMN toxicitás megelőzésében. A cinkcsatornák egyensúlyt teremtenek a sejtek túlélése és a sejthalál között azáltal, hogy szabályozzák a szabad és intracelluláris cink mozgását [8]. Ezért a cinket korábban megfelelő szernek tekintették számos xenobiotikum, például a szén-tetraklorid |41, az etil-alkohol [62] és a diklór-difenil-triklór-etán [12] toxicitásának megelőzésére.

A nanomedicina közelmúltbeli fejlődése számos betegség kezelésében és diagnosztizálásában alkalmazta a nanorészecskéket. Ezzel összefüggésben számos nanorészecskét szintetizálnak, és tesztelik toxicitásukat [22]. A cink-oxid nanorészecskéket (ZnONP-k) biológiai hozzáférhetőségük, biokompatibilitásuk és nagy oldhatóságuk miatt hatásos terápiás szereknek tekintik. Képes szabályozni a sejtciklust és a sejt homeosztázist [56]. Az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság (FDA) szintén jóváhagyta a cink-oxid nanorészecskéket rákellenes terápiában[47. Szelektív toxicitást okozhat a rákos sejtekkel szemben a cink-függő fehérjeaktivitás egyensúlyának felbomlásával (Vinderall és Mitjans, 2015). Rasmussen et al. [44] azt feltételezte, hogy a ZnONP-k elpusztíthatják a rákos sejteket az indukció révénoxidatív stressz. Így a ZnONP-k nanoteranosztikai platformokká váltak számos betegség ellen, különösen az oxidatív stressz okozta betegségek ellen. Mindazonáltal számos laboratórium közzétett olyan jelentéseket, amelyek kimutatták toxicitásukat bizonyos szervekre és sejtvonalakra [11,26].

Ezért úgy tűnik, hogy elegendő okunk van a megfelelő kísérleti elrendezésben megnyilvánuló ZnONP-k antioxidáns hatásának további vizsgálatára. Ebből a szempontból a közelmúltban laboratóriumunkban tanulmányt készítettek a ZnONP-k DMN által kiváltott hepatotoxicitással szembeni védő hatásairól hím Wistar patkányokban |43]. A vizsgálat kiterjesztése érdekében erőfeszítéseket tettek a ZnONP-k védőhatásainak felmérésére, ha vannak ilyenek a DMN által kiváltott vesetoxicitásra patkányokban. Ezenkívül egyidejűleg tanulmányozták a ZnONP-k vesetoxicitását is.

Anyagok és metódusok

Vegyszerek és reagensek

A cink-oxid nanorészecskéket a Sigma Chemical Co. Missouri (USA) cégtől szerezték be. A gyártó szerint a nanorészecskék megközelítőleg 80 százalékban cinkbázist, 100 százalékos tisztaságot és<100 nm="" size="" with="" a="" surface="" area="" of="" 15-25="">

Dimetil-nitrozamin, tiobarbitursav, 5'-5'-ditiobisz-2-nitrobenzoesav, 1-klór-2, 4-dinitrobenzol, glutation-reduktáz, glutation és N- A (1-naftil)etilén-diamin-dihidrokloridot (NEDA) szintén a Sigma Chemical Co.-tól (USA) vásárolták. Az összes többi, legmagasabb tisztaságú reagenst a High Media cégtől (Mumbai) szereztük be.

A cink-oxid nanorészecskék jellemzése

A ZnONP-ket a korábban leírt módszerekkel jellemezték [43]. Röviden, a ZnONP-k méretét és alakját transzmissziós elektronmikroszkóppal figyelték meg a Chandigarh-i Punjab Egyetem Sophisticated Analytical Instrument Centre-ben (India). Pásztázó elektronmikroszkópos megfigyeléseket és energiadiszperzív röntgenanalízist (EDAX) végeztek a Choudhary Charan Singh Egyetem Fizikai Tanszékén, Meerutban (India). A ZnONP-k méretének, eloszlásának és zéta-potenciáljának elemzését és XRD-analízisét az Indiai Technológiai Intézetben (Roorkee, India) végezték.

Az állatok karbantartása és a kísérleti protokoll

A jelenlegi vizsgálatok elvégzéséhez az intézményi állatetikai bizottság előzetes jóváhagyását kérték. A kísérleteket hím Wistar patkányokon (150±25 g) végezték, amelyeket a Delhi állambeli Jamia Hamdard állatlétesítményéből szereztek be. A patkányokat standard laboratóriumi körülmények között tartottuk (szobahőmérséklet, 25±5 fok; relatív páratartalom, 50 plusz 10 százalék; és 12-órás sötét/világos ciklus). Mindegyik patkányt külön-külön polipropilén ketrecben helyeztük el, és ad libitum kínáltak kereskedelemben kapható élelmiszert (Golden Feeds, Delhi) és csapvizet.

A laboratóriumi körülményekhez 2 hétig tartó akklimatizáció után a patkányokat véletlenszerűen négy csoportra osztották, amelyek mindegyike öt patkányt tartalmazott. Az A csoportba tartozó patkányok DMN-t (2 μl/100 g testtömeg) sóoldatban injekcióztak intraperitoneálisan (ip) minden másnap 15 napon keresztül, a korábban leírtak szerint[43]. A B csoport patkányait úgy kezeltük, mint az A csoport patkányait, és ezt követően előre meghatározott NOEL ZnONP-t (50 mg/kg) adtunk be minden másnap 30 napon keresztül. A C csoportba tartozó patkányokat csak úgy kezeltük ZnONP-kkel, mint a B csoport patkányait. A D csoport patkányait csak minden másnap 45 napon át fecskendeztük (ip) sóoldattal (2 ul/100 g testtömeg), és kontrollként kezelték őket.

45 nap elteltével a patkányokat egy éjszakán át éheztették, és vizeletmintáikat másnap reggel metabolikus ketreceken keresztül gyűjtöttük. Ezt követően a patkányokat könnyű éteres érzéstelenítéssel leöltük. Azvesegondosan eltávolították és feldolgozták a reaktív anyagok, azaz a malondialdehid, a nitrogén-oxid és a hidrogén-peroxid becsléséhez. Az oxidatív stressz meghatározása standard paraméterekkel történt. azaz redukált glutation (GSH), glutation S-transzferáz és glutation-peroxidáz, az alábbiakban leírtak szerint.

Kreatinin

A vizeletminták kreatinint Toro és Acker-man (1975) módszerével határozták meg, az M/S Span Diagnostics, Surat (Gujarat, India) kereskedelmi készlettel.

Oxidatív stressz

Malondialdehid (MDA)

A veseszövetben az MDA-t tiobarbitursavval határoztuk meg Jordan és Schenkman [24] módszere szerint. Az abszorbanciát 532 nm-en rögzítettük spektrofotométerrel (Systronics, India). Standardként 1,1,3,3-tetrametoxipropánt (Sigma) használtunk. A fehérjét Lowry és munkatársai [27] módszerével határozták meg. Standardként szarvasmarha-szérumalbumint (Sigma) használtunk.

Hidrogén-peroxid (H202)

A vese homogenizátumait 0,25 M szacharózban állítottuk elő. A H2O2-t a Thurman és munkatársai által leírt vas-tiocianát módszerrel mértük. [52]. Az abszorbanciát 480 nm-en rögzítettük spektrofotométerrel (Systronics, India).

Nitrogén-monoxid (NO)

A veseminták NO-értékét Griess-reagenssel határoztuk meg Cortas és Wakid által javasolt módszer szerint [6]. Az abszorbanciát 550 nm-en rögzítettük spektrofotométerrel (Systronics, India).

GSH/nem fehérje szulfhidrilek (NPSH)

Ellman-reagenst használtunk a redukált glutation meghatározására vesemintákban [10]. Az abszorbanciát 412 nm-en rögzítettük spektrofotométerrel (Systronics, India).

Glutation S-transzferáz

A glutation S-transzferázt glutationnal konjugált 1-klór-2,4-dinitrobenzol (CDNB) alkalmazásával vizsgáltuk. Az abszorbanciát 340 nm-en regisztráltuk [19].

Glutation-peroxidáz

Az enzimet Paglia és Valentine módszerével vizsgálták [37]. A glutation-peroxidáz eredményeként keletkező glutation-diszulfidot (GSSG) a glutation-reduktáz feleslege csökkenti. A GSSG GSH-vá való átalakulását 340 nm-en követtük spektrofotométerrel (Systronics, India).

Metallotionein

A veseminták metallotioneint kadmium telítési módszerrel [36], atomabszorpciós spektrofotométerrel (EC, Hyderabad, India) vizsgáltuk.

8-Hidroxi-2'-dezoxiguanozin (8-OHdG)

Az egyes patkányok vizeletmintáját egy metabolikus ketrecen keresztül sterilizált fiolába gyűjtöttük. Ezeket a mintákat -80 fokon tároltuk a további elemzésekig. A kompetitív ELISA technikát használták az 8-OHdG becslésére a Bioassay Technology Laboratory (Kína) kereskedelmi készlettel. Az abszorbanciát 450 nm-en vettük fel mikrolemez-leolvasóval (EC, Hyderabad, India).

Szövettan

A vese kis darabjait 10 százalékos semleges formaldehidben rögzítették, dehidratálták, megtisztították és paraffinviaszba ágyazták. Az öt μm vastag metszeteket hematoxilinnel és eozinnal festették meg, és kutatómikroszkóppal (Nikon, Japán) vizsgálták.

Statisztikai analízis

A diák t-próbáját alkalmaztuk a különböző csoportok közötti csoportok közötti összehasonlításhoz. Különbségek az ap értékkel rendelkező csoportok között<0.05 were="" considered="" significant.="" spss="" software="" version="" 2.0="" was="" used="" for="" inter-group="">

Eredmények

A ZnONP-k jellemzése

A ZnONP-k alakját, méretét, szerkezetét és elektromos összetételét standard módszerekkel határoztuk meg. Az eredmények azt mutatják, hogy a ZnONP-k átlagos átmérője volt<100 nm="" (fig.1a).="" sem="" observations="" showed="" agglomeration="" of="" nps="" (fig.1b).="" the="" electrical="" components="" of="" the="" znonps="" were="" determined="" through="" edax.="" the="" xrd="" pattern="" of="" znonps="" showed="" a="" hexagonal="" structure="" when="" compared="" with="" the="" standard="" data="" (jspds,="" 00-001-1136)="" published="" elsewhere="" [43].="" the="" zeta="" potential="" of="" the="" nanoparticles="" was="" recorded="" to="" be="" 18.9mv(fig.2).="" the="" intensity-weighed="" particle="" size="" distribution="" of="" znonps="" has="" been="" shown="" in="">

Vesefunkció

A vizelet kreatininjének magasabb koncentrációja vesekárosodást mutatott a DMN-nel kezelt patkányokban. A DMN-nel kezelt patkányok ezt követő ZnONP-kezelése csökkentette a kreatinin értékeket. A csak ZnONP-vel kezelt patkányok kreatininszintje is magasabb volt, mint a kontrollpatkányok (1. táblázat).

MDA, H2O2 és NO

A malondialdehid (MDA) az LPO terméke. emelkedett a DMN-nel kezelt patkányok veséjében. A ZnONP-k DMN-nel kezelt patkányoknak történő beadása csökkenti annak koncentrációját a veseszövetben. Azonban az MDA koncentráció magasabb volt a ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében, mint a kontroll patkányokban (1. táblázat).

A magasabb NO értékek a DMN-nel kezelt patkányok veseszövetében alátámasztották a malondialdehidre vonatkozó eredményeket. A DMN-nel kezelt patkányoknak kínált ZnONP terápia csökkentette a vese NO koncentrációját. A ZnONP-k és a kontroll patkányok veséjében kapott NO-értékek összehasonlítása magasabb, bár jelentéktelen értékeket mutatott a ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében (1. táblázat).

A hidrogén-peroxiddal kapott eredmények magasabb értékeket mutattak a DMN-nel kezelt patkányok veséjében is. A DMN-vel és ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében a H, O átlagos értéke alacsonyabb volt, mint a DMN-nel kezelt patkányoké (1. táblázat). Összességében ezek az eredmények a ZnONP-k antiperoxidatív és antinitrozatív szerepére utalnak.

GSH

A DMN-nel kezelt patkányok veséjében a GSH-értékek jelentős csökkenése volt megfigyelhető. Állapota javult a ZnONP-k DMN-nel kezelt patkányoknak történő beadása után. Ezek a megfigyelések azt mutatják, hogy a ZnONP-k antioxidatív védelmet nyújtanak a DMN által kiváltott vesetoxicitás ellen. Patkányok ZnONP-vel történő kezelése javította a GSH renális koncentrációját (1. táblázat).

Glutation-S-transzferáz és glutation-peroxidáz

A GSH-ra vonatkozó eredményeket a glutation S-transzferázzal kapcsolatos megfigyelések is alátámasztották. Az enzimaktivitás csökkent a DMN-nel kezelt patkányok veséjében, a ZnONP-k kiegészítése a DMN-nel kezelt patkányok veséjében a kontroll értékek közelében helyreállította aktivitását (1. táblázat). A glutation-peroxidáz aktivitása szintén csökkent a DMN-nel kezelt patkányok veséjében. A DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében azonban megemelkedett (1. táblázat).

8-OHdG

Az 8-OHdG jelenlegi eredményei nagyobb oxidatív DNS-károsodást mutattak a DMN-nel kezelt patkányok veséjében. A DMN-nel kezelt patkányok ZnONP kiegészítése bizonyos mértékig jelentősen gátolta ezt a károsodást. Azonban a ZnONP-kkel végzett kezelés önmagában is DNS-károsodást okozhat a patkányok veséjében (4. ábra).

Metallotionein

A renális metallotionein (MT) koncentrációjára vonatkozó eredmények arra utaltak, hogy a DMN-nel kezelt patkányok veséjében csökkent az MT indukciója. A DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében azonban 16 százalékos MT-növekedést észleltek. A ZnONP-k önmagukban szintén erős MT indukálónak bizonyultak patkányvesékben (1. táblázat).

Szövettan

A glomerulonephritis és a proximális tubularis nekrózis mellett a subcapsuláris kéreg adenocarcinomáját regisztrálták a DMN-nel kezelt patkányok veséjében. Az epithelialis degeneráció szembetűnő volt a proximális és a disztális tubulusokban. Különböző formájú és méretű magokat észleltek a kéregben és a velőben (5A, B, C ábra).

A DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében végzett hisztopatológiai megfigyelések kevésbé súlyos glomerulonephritist és csökkent tubuláris nekrózist jeleztek. Az adenokarcinóma hiányzott. Azonban a proximális kéreg néhány helyén daganatos szövetképződés volt megfigyelhető. A tubuláris hám sértetlennek bizonyult. A nukleáris változások jelentéktelenek voltak (5D, 6A ábra).

A ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében végzett hisztopatológiai megfigyelések nem mutattak vesegyulladást. A proximális és disztális tubulusok jól kialakultak, és nem mutattak hámdegeneráció jeleit. Az ecsetszegélyt sértetlennek találták. A disztális kéregben azonban fokozott mitotikus aktivitást észleltek. (6B, C ábra).

A fent leírt kóros elváltozások hiányoznak a kontroll patkányok veséjében. A vesetubuláris kéreg és a velő nem mutatott sérülés nyomát. Megfigyeltük a kéreg normál magjait, valamint a velőt (6D. ábra).

A jelen tanulmány azt mutatja, hogy a DMN ugyanolyan káros aveseahogy az amájés a tüdő. A toxicitás mechanizmusát néhány dolgozó tárgyalta korábban. Mostanra megállapították, hogydimetil-nitrozaminés más nitrozovegyületek előnyösen a májban metabolizálódnak; a vese azonban részt vesz a biológiai lebontásukban. A DMN-t a CYP2E1 metabolizálja, amely egy metilcsoportot hidroxilez. A keletkező hidroxi-metil-nitrozamin instabil, és formaldehiddé bomlik, amely metilálja a DNS-t és a fehérjét, vagy vízzel reagálva metanolt képez [13]. A reaktív oxigéngyökök (ROS), például a hidrogén-peroxid (H2O2) és a hidroxilgyökök (OH) képződése hozzájárul aoxidatív stresszamely nemcsak a májban, hanem a vesében és a tüdőben is az egyik kulcstényező lehet a kóros elváltozások, a rákkeltő hatás, a daganatos elváltozások és a daganatképződés kiváltásában ([57]).

A vesefunkció helyreállítása továbbra is kihívást jelent a toxikus vesekárosodásban. Mivel a ZnONP-kről kiderült, hogy védelmet nyújtanak a DMN által kiváltott májkárosodással szemben patkányokban [43], egy hasonló, veséken végzett vizsgálatot elengedhetetlennek tartottak a ZnONP-k terápiás potenciáljának bizonyításához. A ZnONP-k DMN toxicitással szembeni jótékony hatásának legelső jelét a kreatininnel kapcsolatos megfigyelések mutatták. A DMN-nel kezelt patkányok vizeletmintáiban emelkedett, a DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányokban csökkent. A ZnONP-kezelés önmagában is növelte a kreatinin koncentrációt. Az emelkedett vizelet/szérum kreatinin a vesefunkció megbízható biomarkere [4]. Abnormális glomeruláris funkcióval jár [5]. Ali Noori et al. [35] arról is beszámolt, hogy a Balb/c egerek ZnONP-vel (50-300 mg/kg) történő kezelése megnövelte a szérum kreatinin koncentrációját. Összefüggésbe hozták a glomeruláris és tubuláris degenerációval. Jelen tanulmány során is. összefüggést találtunk a kreatinin koncentráció és a vese morfológiai változásai között. A DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányokban a vese glomeruláris és tubuláris morfológiájának javulása a vizelet kreatininkoncentrációjának csökkenésével járt. A ZnONP-k azonban a jelenlegi koncentrációban és dózisban mérsékeltnek bizonyultakvesetoxicitás.

Számos tanulmány kimutatta, hogy a DMN metabolizmusa ROS-t generál amájkísérleti állatok, amelyek vezetnekoxidatív stressz[18].). Azonban nagyon kevés dolgozó bizonyította, hogy a ROS felelős a vesetoxicitásáért is [54]. A jelen eredmények megerősítik, hogy a DMN LPO-t indukálhat aveseis. Az ezt követő ZnONP-kezelés gátolta a ROS képződését. Dawei et al. [7] feltételezte, hogy a cink-oxid nanorészecskék képesek csökkenteni a malondialdehidet és növelik az antioxidáns enzimek aktivitását. Ezzel szemben a malondialdehid szintje a ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében is megemelkedett. A ZnONP-k toxicitásával kapcsolatos egyéb kísérletek azt is feltárták, hogy megemelte az MDA-koncentrációt zebradán [63] és emberi májban [46].

Nitrogén-oxidok, aveseDMN-nel kezelt patkányok esetében szintén emelkedett értékeket mutattak. A DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében csökkent. Korábbi tanulmányok azt mutatják, hogy a nitrogén-monoxid donorok, mint például a NaNO, részben megakadályozták a dimetil-nitrozamin által kiváltott krónikus hepatitist [28]. A ZnONP-k az NO szintáz modulálásával befolyásolhatták a DMN által kiváltott vesetoxicitást. A nitrogén-monoxid-szintáz inhibitorok, mint például a No-nitro-L-arginin (L-NNA), gyengíthetik a nitrogén-monoxid donorok által kifejezett DMN-toxicitás elleni védőhatást [14]. A H, O a DMN egyik fő metabolikus terméke [38]. A DMN-nel kezelt patkányok veséjében emelkedett H, O értékeket regisztráltunk. A DMN-vel és ZnONP-vel kezelt patkányokban azonban csökkenést észleltek. Ez a megfigyelés arra utal, hogy a ZnONP-k befolyásolják a DMN metabolizmusát. Ez a hatás a CYP2E1 szintjén jelentkezhet. Ennek a feltételezésnek a megerősítéséhez azonban további vizsgálatokra van szükség.

Az MDA, H, O és NO vesekoncentrációjának szignifikáns növekedése a GSH jelentős csökkenésével járt a DMN-nel kezelt patkányok veséjében. A ZnONP-k ezt követő beadása DMN-nel kezelt patkányoknak helyreállította a GSH-státuszt a vesében. A normál patkányok ZnONP-kezelése szintén emelte a GSH szintet. A GSH egy nem enzimatikus antioxidáns, amelyről ismert, hogy ellensúlyozza a ROS káros hatásait [42]. A ZnONP-k antioxidáns hatást fejtenek ki, ami az indukálható nitrogén-monoxid-szintáz (iNOS), a ciklooxigenáz-2 és a különféle citokinek csökkentése által közvetített gyulladáscsökkentő hatásuknak tulajdonítható [34]. Más kutatók a ZnONP-k jótékony hatásait a metallotioneinnek tulajdonítják [23,33]. Egy korábbi tanulmányában Rana és Kumar [40] kimutatta, hogy a metallotionein véd a DMN toxicitása ellen. Durham és Palmiter [9] szerint nagy a valószínűsége annak, hogy felszabadulásakor a cink az oxidatív stressz kompenzáló hírvivőjeként működik, stimulálva egy faktort az MT gén enhanszer régiójában. E gének fokozott transzkripciója magyarázhatja a Zn-MT megemelkedett szintjét oxidáns stressznek kitett sejtekben. Az MT és GSH gének határozzák meg az MT induktorok általi védelmet [16].

A jelen eredmények azt mutatják, hogy a DMN gátolja az MT-t a vesében, összehasonlítva a normál patkányvesében lévő koncentrációjával. DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében megemelkedett az MT koncentráció. A ZnONP-k önmagukban történő alkalmazása szignifikánsan növelte az MT koncentrációját a veseszövetben. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a ZnONP-k is erős indukálói az MT-nek. Korábbi jelentések azt mutatják, hogy a cink az MT potenciális indukálója[30]. Az MT viszonylag gyorsan cseréli ki a cinket intramolekuláris és intermolekuláris reakciókban más cink/kén klaszterekkel a viszonylag magas termodinamikai stabilitás ellenére [31].

Ismeretes, hogy a DMN befolyásolja a glutation S-transzferáz (GST) aktivitását a májban [1,49]. A vese glutation S-transzferázaira gyakorolt ​​hatása azonban nem ismert. Jelen vizsgálatok azt mutatták, hogy a DMN fokozta a GST expresszióját és serkenti a GST aktivitását a vesében. Aniya és Anders [1] arról számolt be, hogy a DMN alkalmazása csökkentette a máj GST-jét, de növelte a szérumban. Ezt az emelkedést a szérum GPT (SGPT) aktivitásának és a szérum bilirubin koncentrációjának növekedése kíséri. Laboratóriumunk egy korábbi vizsgálata szintén megerősítette a szérum transzaminázok emelkedését DMN-nel kezelt patkányokban [43]. Patkányok ZnONP-vel történő kezelése normál patkányokra növelte a GST aktivitást a vesében, de csökkentette a DMN-nel és ZnONP-vel kezelt patkányok veséjében. A vese GSH-koncentrációjának növekedését azonban nem észlelték. A GST és a GSH fontos szerepet játszik a mutagének és rákkeltő anyagok méregtelenítésében [48]. Ezenkívül a GST csökkentheti a karcinogének, például a DMN epoxidjainak kovalens kötődését[17].

Sok dolgozó egyetért abban, hogy a ZnONP-k védőhatása a májban/vesében kémiailag kiváltott károsodásokkal szemben antioxidatív potenciáljában, valamint a ROS által közvetített mutagenitás és karcinogenitás megelőzésében nyilvánul meg [51]. A patkányok DMN-kezelése számos antioxidáns enzimet érint, nevezetesen a szuperoxid-diszmutázt, katalázt és glutation-peroxidázt. A ZnONP-k DMN-nel kezelt patkányokon történő utókezelése megnövelte a glutation-peroxidáz aktivitást a kontroll patkányokhoz képest, jelezve, hogy megnövekedett H, O-megkötő képessége és lipid-hidroperoxidok [63]. A DMN-nel kezelt patkányok veséjében a ZnONP-k által megnyilvánuló morfológiai javulás alátámasztotta a fenti megfigyeléseket. Magee és Barnes [29] megerősítette, hogy a DMN patkányokban vese daganatokat válthat ki. Hard és Butler [21] a DMN által patkányvesékben kiváltott hámdaganatok morfogenezisét tanulmányozták. Rio-pelle és Jasmine (1969) tovább osztályozta a DMN által kiváltott vese daganatokat, és diszpláziás epiteliális szigeteknek nevezték el őket. A ZnONP-k ezt követő beadása azonban megszüntette ezeket a daganatokat, és elnyomta az egyéb morfológiai elváltozásokat. Az antioxidáns enzimek javulása hozzájárulhatott a vese morfológiai helyreállításához.

A fent tárgyalt megfigyelések többsége a ZnONP-k védő/antioxidatív/antikarcinogén potenciálját részesíti előnyben. A jelen jelentés a ZnONP-k toxicitását írja le. A ZnONP-k egyik kritikus jellemzője a rákos sejtekkel szembeni szelektív toxicitásuk a normál sejtekhez képest [39]. A ZnONP-k specifikus összetételüknek és felületi tulajdonságaiknak köszönhetően citotoxicitást fejeznek ki. A ZnONP-k kémiailag aktívabbak, felületükön spontán ROS képződéshez vezetnek, ésoxidatív stressz[60]. A ROS képződése hozzájárul a celluláris toxicitáshoz és a Zn plusz ionok felszabadulásához a ZnONP-kből, mivel instabil a lizoszómák savas részében. Yu et al. [61] és Fukui et al. [15] arra a következtetésre jutott, hogy a ZnONP toxicitása a Zn² plusz a ZnONP-kből in vitro és in vivo felszabaduló ionokból származik. Wiseman et al. (2006, 2007) kimutatták, hogy a ZnONP-kből feloldott szabad Zn2 plusz felesleg a metallotionein szulfhidrilcsoportjainak kimerülését és a mitokondriális funkció csökkenését, ami apoptotikus vagy nekrotikus sejthalálhoz vezet. oxidatív stressz, antioxidatív enzimek gátlása, mitokondriális diszfunkció és apoptózis. Érdekes módon a ZnONP-kkel kezelt sejtrendszer típusa, az oxidatív stressz erőssége és a meglévő intercelluláris/intracelluláris környezet fontos tényezők, amelyek meghatározzák a ZnONP-ket toxicitás.

Következtetés

Összefoglalva, a jelen tanulmány azt sugallja, hogy a ZnONP-k potenciális terápiás hatékonysággal rendelkeznek a ROS megkötésére, a GSH és GSH-függő enzimek indukálására, a metallotionein szintézis stimulálására és az oxidatív DNS károsodás csökkentésére. Ezek a mechanizmusok kölcsönösen függőek, védő környezetet teremtenek a DMN által kiváltott vesesejt-toxicitás ellen. Mindazonáltal a ZnONP-k közepesen mérgezőnek bizonyultakvese. Az adagolási rendet a védőhatások fontos tényezőjének kell tekinteni.

Rövidítések

DMN: Dimetil-nitrozamin

ZnONP-k: Cink-oxid nanorészecskék

NEDA: N-(1-naftil)etilén-diamin-dihidroklorid

IP: intraperitoneálisan

Zn-MT: Cink metallotionein

H2O2: Hidrogén-peroxid

NEM: Nitrogén-monoxid

MDA: Malondialdehid

GSH: Csökkentett glutation

ROS: Reaktív oxigénfajták

CDNB: 1-Klór-2,4-dinitrobenzol

8-OHdG: 8-Hidroxi-2'-dezoxiguanozin

AD: Adenokarcinóma

CO: Cortex

ND: Nukleáris degeneráció

BR: Ecsetszegély

ED: Hámkárosodás/degeneráció

GL: Glomerulus

MA: Mitotikus aktivitás

NPL: Neoplazma

NPR: Nukleáris proliferáció

BC: Kétmagvú sejtek

EP: Hámréteg

PCT: Proximális csavart tubulus

GL: Glomeruli

TEM: Transzmissziós elektronmikroszkóp

SEM: pásztázó elektronmikroszkóp

XRD: röntgendiffrakció

JSPDS: A pordiffrakciós standardokkal foglalkozó vegyes bizottság

EDAX: Energiadiszperzív röntgen

Hivatkozások

1. Aniya, Y. és Anders, MW (1985). A máj glutation S-transzferázainak megváltozása és a szérumba való felszabadulás brómbenzollal, szén-tetrakloriddal vagy N-nitrozodimetilaminnal végzett kezelés után. Biochemical Pharmacology, 34, 4239–4244.2. ATSDR, (1989). Az N-nitrozometilamin toxikológiai profiljai. Mérgező Anyagok és Betegségek Nyilvántartó Ügynöksége. Atlanta, GA: Amerikai Egyesült Államok Egészségügyi és Humánszolgáltatási Minisztériuma, Közegészségügyi Szolgálat. CAS: 62–75 (9).
3. Bansal, AK, Bansal, M., Soni, G. és Bhatnagar, D. (2005). Az N-nitrozodietil-amin (NDEA) által kiváltott oxidatív stressz modulálása E-vitamin által patkány vörösvértestekben. Human and Experimental Toxicology, 24, 297–302.
4. Bennett, WM (1996). Az immunszuppresszív gyógyszerek akut és krónikus nefrotoxicitásának mechanizmusai. Veseelégtelenség, 18, 453–460.
5. Bishop, LM, Fody, PE & Schoe, HL (2005). Klinikai kémia. Alapelvek, eljárások, összefüggések. 5. edn. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, 730. o.. ISBN 0781746116.
6. Cortas, NK és Wakid, NW (1990). Szervetlen nitrát meghatározása szérum- és vizeletmintákban kinetikus kadmiumredukciós módszerrel. Clinical Chemistry, 36, 1440–1443.
7. Dawei, AI, Zhisheng, W. és Angu, Z. (2009). A nano-ZnO védő hatása az elsődleges tenyészetben lévő egerek bélhámsejtekre in vitro az oxidatív károsodás ellen. International Journal of Nanotechnology, 3, 1–6.
8. Dhawan, DK és Chadha, VD (2010). Cink: Ígéretes szer a rák diétás kemoprevenciójában. Indian Journal of Medical Research, 132, 676–682.
9. Durnam, DM és Palmiter, RD (1981). A metallotionein-I gén transzkripciós szabályozása nehézfémekkel. Journal of Biological Chemistry, 256, 5712–5716.
10. Ellman, GL (1959). Szövet-szulfhidril-csoportok. Archives of Biochemistry and Biophysics, 82, 70–77.
11. Fazilati, M. (2013). Cink-oxid nanorészecskék májenzimekre gyakorolt ​​toxicitási tulajdonságainak vizsgálata hím patkányban. European Journal of Experimental Biology, 3, 97–103.
12. Feaster, JP, Van Middelem, CH és Davis, GK (1972). A cink DDT kapcsolata a növekedésben és a szaporodásban patkányban. Journal of Nutrition, 102, 523–528.
13. Frei, E., Kuchenmeister, F., Gliniorz, R., Breuer, A. és Schmezer, P. (2001). Az N-nitrozodimetil-amin a májsejtek mikroszómáiban aktiválódik reaktív metabolitokká, amelyek károsítják a nem parenchimális sejtek DNS-ét patkánymájban. Toxicology Letters, 123, 227–234.
14. Fukawa, A., Kabayashi, O., Yamaguchi, M., Uchida, M. és Hosono, A. (2017). A szarvasmarha tejből származó laktalbumin megakadályozza a dimetil-nitrozamin által kiváltott májfibrózist a nitrogén-monoxid útvonalon keresztül patkányokban. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 81, 1941–1947.
15. Fukui, H., Horie, M., Endoh, S., Kato, H., Fujita, K., Nishio, K., Komaba, LK, Maru, J., Miyauhi, A., Nakamura, A. , Kinugasa, S., Yoshida, Y., Hagihara, Y. és Iwahashi, H. (2012). A cinkion-felszabadulás és a ZnO nanorészecskék patkánytüdőbe történő intratracheális instillációja által kiváltott oxidatív stressze. Chemico Biological Interactions, 198, 29–37.

16. Garg, Q. és Hart, BA (1997). A tiolok hatása a kadmium által kiváltott expresszióra a metallotioneinre és más oxidáns stressz génekre patkány tüdő epiteliális sejtjeiben. Toxikológia, 119, 179–191.
17. Gopalan, P., Jensen, DE és Lotlikar, PD (1992). Mikroszóma által közvetített és szintetikus aflatoxin B1–8, 9-oxid glutation konjugációja tisztított glutation S-transzferázokkal patkányokból. Cancer Letters, 64, 225–233.
18. Guengerich, FP, Johnson, WW, Ueng, YF, Yamazaki, H. és Shimada, T. (1996). A citokróm P450, a glutation-S-transzferáz és az epoxid-hidroláz részvétele az aflatoxin B1 metabolizmusában, valamint az emberi májrák kockázatának jelentősége. Environmental Health Perspectives, 104, 557–562.
19. Habig, WH, Pabst, MJ és Jakoby, WB (1974). Glutation S-transzferázok. A merkaptursav képződésének első enzimatikus lépése. Journal of Biological Chemistry, 249, 7130–7139.
20. Hamza, RZ, Ismail, HA és El-Shenawy, NS (2017). Oxidatív stressz, dimetil-nitrozamin által kiváltott hisztopatológiai és elektronmikroszkópos elváltozások vese hím egerekben, valamint a -liponsav védő hatása. Journal of Basic & Clinical Physiology & Pharmacology, 28, 149–158.
21. Hard, GC és Butler, WH (1971). A patkány vesében a dimetil-nitrozamin által kiváltott epiteliális neoplazmák morfogenezise. Cancer Research, 31, 1496–1505.
22. Hulla, JE, Sahu, SC és Hayes, AW (2015). Nanotechnológia: történelem és jövő. Human and Experimental Toxicology, 24, 1318–1321.
23. Jing, L., Li, L., Zhao, J., Zhao, J., Sun, Z. és Perg, S. (2015). A cink által kiváltott metallotionein túlzott expressziója a peroxiredoxinok szabályozásával megakadályozza a doxorubicin toxicitását a kardiomiocitákban. Xenobiotica, 1, 1–11.
24. Jordan, RA és Schenkman, JB (1982). A malondialdehid termelés és az arachidonát fogyasztás közötti kapcsolat a NADPH által támogatott mikroszomális lipidperoxidáció során. Biochemical Pharmacology, 31, 1393–1400.
25. Knecht, M. (1966). A mikroszomális N-demetiláz lokalizációjáról a patkányok szerveiben. Naturessenschaften, 53, 85.
26. Li, CH, Shen, CC, Cheng, YW és mások. (2012). Orálisan beadott cink-oxid nanorészecskék szervi biológiai eloszlása, clearance-e és genotoxicitása egerekben. Nanotoxicology, 6, 746–756.
27. Lowry, OH, Rosenbrough, NJ, Forr, AL és Randall, RJ (1951). Fehérjemérés Follin fenol reagenssel. Journal of Biological Chemistry, 193, 265–275.
28. Lukivskaya, O., Lis, R., Zwierz, K., & Buko, V. (2004). A nitrogén-monoxid donor és a nitrogén-monoxid-szintáz inhibitor hatása a dimetil-nitrozamin által kiváltott krónikus hepatitisben szenvedő patkányok májára. Polish Journal of Pharmacology, 56, 599–604.
29. Magee, PN és Barnes, JM (1962). Vesedaganatok előidézése patkányban dimetil-nitrozaminnal (n-nitrozodimetilamin). Journal of Pathology and Bacteriology, 84, 19–31.
30. Maret, W. (2000). A cink metallotionein funkciója: kapcsolat a celluláris cink és a redox állapot között. Journal of Nutrition, 130, 1455–1458.
31. Maret, W., Larsen, KS és Vallee, BL (1997). Biológiai cink "klaszterek" koordinációs dinamikája metallotioneinekben és a Gal4 transzkripciós faktor DNS-kötő doménjében. Proceedings of National Academy of Sciences USA, 94, 2233–2237.
32. Mittal, G., Brar, AP és Soni, G. (2006). A hiperkoleszterinémia hatása az N-nitrozodietil-amin toxicitására: Biokémiai és kórszövettani hatások. Pharmacological Reports, 58, 413–419.
33. Mo, R., Jiang, T. és Gu, Z. (2014). A közelmúltban elért haladás a rákos sejtek liposzómákkal történő több gyógyszeres bejuttatásában. Nanomedicine, 9, 1117–1120.
34. Nagajyothi, PC, Chan, SJ, Yang, IJ, Sreekanth, TV, Kim, KJ és Shin, HM (2015). A Polygala tenuifolia gyökérkivonat felhasználásával szintetizált cink-oxid nanorészecskék antioxidáns és gyulladásgátló hatása. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 146, 10–17.
35. Noori, A., Karimi, F., Fatahian, S., & Yazdani, F. (2014). A cink-oxid nanorészecskék hatása a vesefunkcióra egerekben. International Journal of Biosciences, 5, 140–146.
36. Onosaka, S., Tanaka, K., Doi, M. és Okahara, KA (1978). Egyszerűsített eljárás a metallotionein meghatározására állati szövetekben. Eisei Kagaku, 24, 128–133.
37. Paglia, DP és Valentine, VM (1967). Vizsgálatok az eritrocita glutation-peroxidáz mennyiségi és minőségi jellemzésére. Journal of Laboratory and Clinical Medicine, 70, 158–169.
38. Pradeep, K., Mohan, CV, Gopichand, K. és Karthikeyan, S. (2007). A Cassia fistula Linn hatása. A dietil-nitrozamin levélkivonata májkárosodást okozott patkányokban. Kémia és Biológia, 167, 12–13.
39. Premanathan, M., Karthikeyan, K., Jeyasubramanian, K. és Manivannan, G. (2011). A ZnO nanorészecskék szelektív toxicitása a Gram-pozitív baktériumokkal és rákos sejtekkel szemben lipid-peroxidáción keresztüli apoptózissal. Nanomedicine, 7, 184–192.
40. Rana, SVS és Kumar, A. (2000). A kadmium vagy cink által indukált metallotionein gátolja a lipid-peroxidációt dimetil-nitrozaminnak kitett patkányokban. Archives of Industrial Hygiene and Toxicology, 51, 279–286.
41. Rana, SVS és Tayal, MK (1981). A cink, a b12-vitamin és a glutation hatása a szén-tetrakloridnak kitett patkányok májára. Ipari egészségügy, 19, 65–69.
42. Rana, SVS és Kumar, A. (2001). Kadmium és cink metallotionein hatása methemoglobinra és nitrogén-oxidra dimetil-nitrozaminnal kezelt patkányokban. Indian Journal of Experimental Biology, 39, 487–489.
43. Rani, V., Verma, Y., Rana, K., & Rana, SVS (2018). A cink-oxid nanorészecskék gátolják a dimetil-nitrozamin által kiváltott májkárosodást patkányokban. Chemico Biological Interactions, 295, 84–92.
44. Rasmussen, JW, Martinez, E., Louka, P. és Wingett, DG (2010). Cink-oxid nanorészecskék a tumorsejtek szelektív elpusztítására és a gyógyszerszállító alkalmazások lehetőségei. Szakértői vélemény a kábítószer-szállításról, 7, 1063–1077.
45. Riopelle, JL és Jasmin, G. (1969). A dimetil-nitrozamin által patkányban kiváltott vese daganatok természete, osztályozása és elnevezése. Journal of National Cancer Institute, 42, 643–662.
46. ​​Sharma, V., Anderson, D. és Dhawan, A. (2012). A cink-oxid nanorészecskék oxidatív DNS-károsodást és ROS által kiváltott mitokondriumok által közvetített apoptózist indukálnak emberi májsejtekben (HepG2). Apoptosis, 17, 852–870.
47. Shen, C., James, SA, de Jonge, MD, Turney, TW, Wright, PF és Feltis, BN (2013). A citotoxicitás, a cinkionok és a reaktív oxigén kapcsolata a ZnO nanorészecskéknek kitett emberi immunsejtekben. Toxikológiai Tudományok, 136, 120–130.
48. Sheweita, SA és Tilmisany, AK (2003). A rák és a II. fázisú gyógyszer-metabolizáló enzimek. Current Drug Metabolism, 4, 45–58.
49. Sheweita, SA, Mousa, N. és Al-Masry, HM (2008). Az N-nitrozodimetilamin megváltoztatja a glutation S-transzferáz expresszióját hím egerek májában: Az antioxidánsok szerepe. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology, 22, 389–395.
50. Soheili, S., Moradhaseli, S., Shokouhian, A. és Ghorbani, M. (2013). A ZnO nanorészecskék kórszövettani hatásai a máj- és szívszövetekre Wistar patkányokban. Advances in Bioresearch, 4, 83–88.
51. Taccola, L., Rafa, V., Riggio, C., Vittorio, O., Iorio, MC, Vanacore, R., Pietrabissa, A. és Cuschieri, A. (2011). Cink-oxid nanorészecskék, mint a szaporodó sejtek szelektív gyilkosai. International Journal of Nano Medicine, 6, 1129–1140.
52. Thurman, RG, Ley, HG és Scholz, R. (1972). A máj mikroszomális etanol-oxidációja. A hidrogén-peroxid képződése és a kataláz szerepe. European Journal of Biochemistry, 25, 420–430.
53. Toro, G. és Ackermann, P. (1975). Gyakorlati klinikai kémia, első kiad. Little, Brown and Company, Bos ton., 154. o.