Molekylær evidens for det hæmmende potentiale af melatonin mod NaAsO2-induceret aldring hos hanrotter

Venligst kontaktoscar.xiao@wecistanche.comfor mere information

Abstrakt:Arsen(As)-forgiftning er udbredt på grund af eksponering for forurening. Det toksiske niveau af (As) forårsager oxidativ stress-induceret aldring og vævsskade. Da melatonin (MLT) har antioxidant- og anti-aldringsegenskaber, sigtede vi på at evaluere den beskyttende effekt af MLT mod toksiciteten af natriumarsenit (NaAsO2). Raske NMRI-hanmus blev opdelt i otte forskellige grupper. Kontrolgruppen fik en almindelig almindelig diæt. Andre grupper blev behandlet med varierende diæter, inklusive MLT alene, NaAsO2 og NaAsO2 plus MLT. Efter en måneds behandling blev der udført biokemiske og patologiske tests på blod-, hjerte- og lungevævsprøver. også øgede niveauerne af TNF-, 8-hydroxy-2-deoxyguanosin(8OHdG), malondialdehyd (MDA), reaktive oxygenarter (ROS) og højmobilitetsgruppeboks 1(HMGB1), øgede ekspression af TNF-receptortype 1-associeret dødsdomæne (TRADD) mRNA og telomerase revers transkriptase og reducerede ekspressionen af Klotho (KL)mRNA i både plasma og væv. I modsætning hertil forstærkede MLT MDA, ROS, HMGB1, laktat og TNF- mRNA-ekspressionen af KL og undertrykte mRNA-ekspressionen af TERT- og TRADD-generne. MLT giver således kraftig beskyttelse mod NaAsO2--induceret vævsskade og oxidativt stress.

KSL11

Klik venligst her for at vide mere

Nøgleord:aldring; Klotho; Melatonin; natriumarsenit; TERT; TRADD

1. Introduktion

Arsen er et metalloid og det nummer et toksin på United States Environmental Protection Agency (USEPA) liste over prioriterede forurenende stoffer [1]. Det er fortsat et af de vigtigste forurenende stoffer i grundvandet [2]. Dens koncentration i drikkevand på mere end 50 ug/L anses ikke for at være sikker for folkesundheden, men sådanne niveauer er stadig almindelige i mange lande [1]. Det er også blevet opdaget i flere kosmetik, hud, ansigt, hår og urteprodukter. Det absorberes direkte i blodbanen gennem huden og akkumuleres derefter i kroppen, hvilket forårsager toksiske effekter i forskellige organer [3]. Inaktiveringen af ca. 200 enzymer forårsager arsens akutte og kroniske toksicitet; mange af disse er involveret i cellulære energibaner og i DNA-syntese og reparation.cistanche levetid forlængelseKvalme, opkastning, mavesmerter og diarré er eksempler på akut toksicitet, mens kronisk toksicitet kan føre til multisystemsygdomme og kræft, der påvirker flere organer [4]. Arsen er cytotoksisk, mutagent og genotoksisk, fordi det forårsager oxidativ DNA-skade, reducerer antioxidantenzymer og genererer reaktive oxygenarter (ROS)[5]. Aktiveringen af telomerase er et afgørende skridt i udviklingen af humane kræftformer. Telomerase reverse transcriptase (TERT)-genets transkriptionelle undertrykkelse af dets katalytiske del holder det tavs i raske celler [6,7]. Som et klastogent middel reducerer arsen telomeraseekspression og telomerlængde, hvilket forårsager apoptose, nekrose og generering af ROS og inducerer celledød [8].

KSL12

Cistanche kan anti-aging

Melatonin (MLT), et hormon, der udskilles af pinealkirtlen, spiller en væsentlig rolle i døgnreguleringen. Det har også antioxidanter, anti-aldring, immunmodulerende og kræftbekæmpende effekter [9,10]. MLT hjælper med at undgå cellulær aldring ved at fjerne radikaler og reducere oxidativ skade på mitokondrier [10]. MLT hjælper også med at reducere mitomycin-C-induceret genotoksisk skade i perifert blod hos rotter [11]. MLT kan hæmme brystkræftcelleproliferation og angiogenese, cancercelleinvasion og telomerasefunktion [12]. MLT nedsætter telomeraseaktivitet i tumorceller og mRNA-ekspression af TERT- og TR-underenhederne, hvilket genopretter telomerasefunktionen [13,14]. Evidensen indikerer, at MLT-eksponering kan spille en rolle i at forhindre oxidativ stress-induceret aldring. Denne undersøgelse er designet til at evaluere, om MLT-behandling kan beskytte mod oxidativ stress-induceret aldring udløst af natriumarsenit (Na AsO,).

Arsen forårsager genotoksicitet i humant perifert blod, mens samtidig behandling med MLT signifikant reducerer genotoksiske mål [15] og hjernevævsskade [16,17].cistanche nzIn vitro undersøgelser har vist, at MLT nedsætter arsenit-induceret autofagi og fremmer mitokondriel biogenese i primære dyrkede neuroner [18]. MLT-behandling reducerer pro-inflammatoriske cytokiner, hvilket tyder på, at det kan beskytte CNS mod arseninduceret oxidativt stress, DNA-skader og apoptose [19]. MLT har også vist beskyttende virkninger mod arseninduceret metabolisk toksicitet [20], arseninduceret lever/nyretoksicitet og arseninduceret testikelskade [21]. Disse undersøgelser afslører, at MLT beskytter mod arseninduceret toksicitet i blod, lever, nyre og testikelvæv. Denne undersøgelse har til formål at evaluere, om ML-behandling beskytter hjerte- og lungevæv mod oxidativ stress-induceret aldring udløst af natriumarsenit (NaAsO,) som en potentiel beskyttende effekt af MLT mod arsen-induceret aldring i disse væv, der endnu ikke er blevet undersøgt.

2. Resultater

2.1. Totalvævsarsen ved hjælp af et induktivt koblet plasmamassespektrometer

Koncentrationerne af As i hjerte- og lungevævsprøver udsat for 1/2,1/3 og 1/10 LD50 NaAsO, med og uden MLT-behandling, er vist i tabel 1. Den samlede As-vævskoncentration viste sig at være øget i både hjerte- og lungevæv på en dosisafhængig måde sammenlignet med kontrolgruppen. MLI-behandling viste sig på den anden side at sænke As-vævskoncentrationen.

2.2.Oxidativ stress-biomarkører

Malondialdehyd (MDA) er kendt som en af de afgørende markører for vurdering af oxidativ stress. Som et højkvalitets giftstof er denne kemiske forbindelse et biprodukt af cellulær lipidperoxidation [22]. Hjerte- og lungeprøver blev undersøgt efter behandling med forskellige doser af NaAsOz alene eller kombineret med MLT for at vurdere biomarkører for oxidativ stress. I både hjerte- og lungeprøver fandt vi lignende niveauer af oxidativt stress med varierende mængder af NaAsO2 (1/2, 1/3 og 1/10 LD50). Der var ingen statistisk forskel mellem MDA-niveauerne i kontrol- og MLT-gruppen. En signifikant dosisafhængig stigning i MDA-niveauerne af 1/10 (begge).<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. Reaktive oxygenarter

Reactive oxygen species (ROS) hører til oxygenderivaterne; de skader cellulære funktioner og har toksiske virkninger. ROS-molekyler er sammensat af en oxygen og flere uparrede elektroner under inflammation [23]. Hjerte- og lungeprøver blev undersøgt efter behandling med forskellige doser af NaAsO, alene eller i kombination med MLT for at vurdere reaktive oxygenarter. I både hjerte- og lungeprøver fandt vi lignende niveauer af ROS med varierende mængder af NaAsO, (1/2, 1/3 og 1/10 LD50). Der var ingen statistisk forskel mellem ROS-niveauerne for kontrol- og MLT-grupperne.cistanche penis størrelseEn signifikant dosisafhængig stigning i ROS-niveauerne for grupperne 1/10, 1/3 og LD50 NaAsO (allp<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. Pro-inflammatorisk TNF- og cytokin

En af de væsentlige pro-inflammatoriske cytokiner i det tidlige stadium af inflammation er tumornekrosefaktor-alfa(TNF-). Dette cytokin frigives fra makrofagen, når en inflammatorisk vej initieres, hvilket forårsager cellulær dysfunktion. TNF- er en immunsystemmediator som reaktion på interne eller eksterne patogener [24]. Plasmaprøver blev undersøgt efter behandling med forskellige doser af NaAsO, alene eller i kombination med MLT til vurdering af TNF-c. Der var ingen statistisk forskel i TNF-o-niveauerne i kontrol- og MLT-grupperne. En signifikant dosisafhængig stigning i TNF-niveauerne i grupperne 1/10, 1/3 og 5 LD50 NaAsO (alle 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. Høj mobilitet gruppeboks 1 niveauer

Højmobilitetsgruppe boks1 (HMGB1), et konserveret nuklear protein og sen mediator af inflammatoriske veje, har en regulerende rolle i cellulær skade under inflammation [25] Hjerte- og lungeprøver blev undersøgt for niveauet af HMGB1. Der blev ikke fundet nogen statistisk signifikant forskel mellem HMGB1-niveauerne for kontrol- og MLT-grupperne. Sammenlignet med kontrol- og MLT-grupperne, en signifikant stigning i HMGB1-niveauer i LD50 NaAsO2-gruppen (begge 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="">

KSL13

2.6.8-Hydroxy-2-deoxyguanosinniveauer

8-hydroxy-2-deoxyguanosin (8-OHG) er et DNA-oxidationsprodukt, der etablerer sig som en oxidativ stressmarkør. Miljøfaktorer påvirker hydroxyleringen af guano-sin [26]. Plasmaprøver blev undersøgt efter behandling med forskellige doser af NaAsO, alene eller kombineret med MLT for at vurdere 8OHdG. Der var ingen statistisk forskel mellem 8OHdG-niveauerne for kontrol- og MLT-grupperne. Signifikante stigninger i 8OHdG-niveauer i grupperne 1/2 og 1/3 LD50 NaAsO (begge<0.0001)were observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" or="" mltgroup.="">cistanche pulverMLT-behandling forhindrede imidlertid stigningen i NaAsO-inducerede 8OHdG-niveauer sammenlignet med LD50 NaAsO-gruppen. Et signifikant fald i 8OHdG-niveauer i MLT plus NaAsO2-gruppen blev observeret. Disse resultater indikerer, at eksponering for MLT kan hjælpe med at vende oxidativ DNA-skade forårsaget af NaAsO (figur 3).

2.7.Laktatniveauer

Laktatsyntese øges under nedsat cellulær funktion og forhøjelse af anaerobe reaktioner. Et forhøjet laktatniveau er en indikator for mitokondriel skade og vævshyperfusion [27]. Hjerte- og lungeprøver blev undersøgt efter behandling med forskellige doser af NaAsO, alene eller med MLT for at vurdere laktat. Vi fandt forskellige laktatniveauer i hjerte- og lungeprøver. Der var ingen statistisk forskel mellem lactatniveauerne i kontrol- og MLT-gruppen.

I modsætning til kontrol- eller MLT-gruppen blev der observeret en signifikant stigning i lactatniveauer i 1/10, 1/3 og LD50 NaAsO2-grupperne. MLT-behandling forhindrede dog stigningen i NaAsO2-induceret laktatniveau i både hjerte- og lungeprøver sammenlignet med 1/10 LD50 NaAsO2- og} LD50 NaAsO-grupperne(allp<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. Real-Time Reverse Transcription PCR for genekspression

I nærværelse af (fold ændring {{0}}.09) og 1/3 (fold ændring 0,23) LD50 af NaAsO2 (begge 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>

KSL14

2.9.Histologiske evalueringer af hjerte- og lungevæv

Repræsentative resultater af den histologiske analyse af hjerte- og lungevæv hentet fra rotter behandlet med melatonin og NaAsOz i 1/2,1/3,1/10 doser er vist i figur 5. Eventuelle ændringer, herunder overbelastning, akut inflammatorisk respons, nekrose, blødning eller hyperæmi er blevet sammenlignet vurderet i de forskellige grupper. Mikrofotografier af hjerte- og lungevæv fra 1/3 og 1/10 doser var normale uden nogen histopatologiske ændringer. Histopatologisk evaluering af gruppen injiceret med 1/2 dosis arsen viste myokardiecelle-nekrose.cistanche salsa ekstrakt,I 1/2-dosisgruppen, som også fik melatonin, var der dog mindre synlige nekroser af hjertevævet. Sammenlignet med gruppen, der modtog melatonin og 1/2 arsen i lungen, viste gruppen, der kun modtog 1/2 arsen, mere hyperæmi, ødem og inflammatorisk celleinfiltration.