Prove molecolari del potenziale inibitorio della melatonina contro l'invecchiamento indotto da NaAsO{0}} nei ratti maschi

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Astratto:L'avvelenamento da arsenico (As) è diffuso a causa dell'esposizione all'inquinamento. Il livello tossico di(As) provoca l'invecchiamento indotto dallo stress ossidativo e danni ai tessuti. Poiché la melatonina (MLT) ha proprietà antiossidanti e anti-invecchiamento, abbiamo mirato a valutare l'effetto protettivo della MLT contro la tossicità dell'arsenito di sodio (NaAsO2). I topi NMRI maschi sani sono stati divisi in otto gruppi diversi. Il gruppo di controllo ha ricevuto una dieta regolare standard. Altri gruppi sono stati trattati con diete diverse, tra cui solo MLT, NaAsO2 e NaAsO2 più MLT. Dopo un mese di trattamento, sono stati eseguiti test biochimici e patologici su campioni di sangue, cuore e tessuto polmonare. inoltre, aumentato i livelli di TNF-, 8-idrossi-2-deossiguanosina (8OHdG), malondialdeide (MDA), specie reattive dell'ossigeno (ROS) e gruppo ad alta mobilità box 1 (HMGB1), aumentato il espressione dell'mRNA del recettore del TNF di tipo 1-associato al dominio della morte (TRADD) e della trascrittasi inversa della telomerasi e diminuiva l'espressione dell'mRNA di Klotho (KL) sia nel plasma che nei tessuti. Al contrario, MLT ha ridotto MDA, ROS, HMGB1, lattato e TNF, ha migliorato l'espressione dell'mRNA di KL e ha soppresso l'espressione dell'mRNA dei geni TERT e TRADD. Pertanto, l'MLT conferisce una potente protezione contro il danno tissutale indotto da NaAsO2- e lo stress ossidativo.

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Parole chiave:invecchiamento; Cloto; Melatonina; arsenito di sodio; TERZA; TRADD

1. Introduzione

L'arsenico è un metalloide e la tossina numero uno nell'elenco dei contaminanti prioritari dell'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (USEPA) [1]. Rimane uno degli inquinanti più importanti nelle acque sotterranee [2]. La sua concentrazione nell'acqua potabile superiore a 50 ug/l non è considerata sicura per la salute pubblica, ma tali livelli sono ancora comuni in molti paesi [1]. È stato rilevato anche in diversi cosmetici, pelle, viso, capelli e prodotti a base di erbe. Viene assorbito direttamente nel flusso sanguigno attraverso la pelle e poi si accumula nel corpo, causando effetti tossici in diversi organi [3]. L'inattivazione di circa 200 enzimi provoca la tossicità acuta e cronica dell'arsenico; molti di questi sono coinvolti nei percorsi energetici cellulari e nella sintesi e riparazione del DNA.prolungamento della vita delle cistanceNausea, vomito, mal di stomaco e diarrea sono esempi di tossicità acuta, mentre la tossicità cronica può portare a malattie multisistemiche e cancro che colpiscono più organi [4]. L'arsenico è citotossico, mutageno e genotossico perché provoca danni ossidativi al DNA, riduce gli enzimi antiossidanti e genera specie reattive dell'ossigeno (ROS)[5]. L'attivazione della telomerasi è un passaggio cruciale nella progressione dei tumori umani. La repressione trascrizionale del gene della trascrittasi inversa della telomerasi (TERT) della sua porzione catalitica lo mantiene silenzioso nelle cellule sane [6,7]. Come agente clastogenico, l'arsenico riduce l'espressione della telomerasi e la lunghezza dei telomeri, causando apoptosi, necrosi e generazione di ROS e inducendo la morte cellulare [8].

Cistanche può antietà

La melatonina (MLT), un ormone secreto dalla ghiandola pineale, svolge un ruolo essenziale nella regolazione circadiana. Ha anche effetti antiossidanti, antietà, immunomodulatori e antitumorali [9,10]. La MLT aiuta a prevenire l'invecchiamento cellulare eliminando i radicali e riducendo il danno ossidativo ai mitocondri [10]. La MLT aiuta anche nella riduzione del danno genotossico indotto dalla mitomicina C nel sangue periferico nei ratti [11]. La MLT può inibire la proliferazione e l'angiogenesi delle cellule del cancro al seno, l'invasione delle cellule tumorali e la funzione della telomerasi [12]. La MLT diminuisce l'attività della telomerasi nelle cellule tumorali e l'espressione dell'mRNA delle subunità TERT e TR, ripristinando la funzione della telomerasi [13,14]. L'evidenza indica che l'esposizione a MLT può svolgere un ruolo nella prevenzione dell'invecchiamento indotto dallo stress ossidativo. Questo studio è progettato per valutare se il trattamento MLT può proteggere dall'invecchiamento indotto dallo stress ossidativo innescato dall'arsenite di sodio (Na AsO,).

L'arsenico provoca genotossicità nel sangue periferico umano, mentre il co-trattamento con MLT riduce significativamente le misure genotossiche [15] e il danno al tessuto cerebrale [16,17].cistanche nzStudi in vitro hanno dimostrato che la MLT diminuisce l'autofagia indotta da arsenite e promuove la biogenesi mitocondriale nei neuroni primari in coltura [18]. Il trattamento MLT riduce le citochine pro-infiammatorie, suggerendo che può proteggere il SNC dallo stress ossidativo indotto dall'arsenico, dal danno al DNA e dall'apoptosi [19]. La MLT ha anche mostrato effetti protettivi contro la tossicità metabolica indotta dall'arsenico [20], la tossicità epatica/renale indotta dall'arsenico e il danno testicolare indotto dall'arsenico [21]. Questi studi rivelano che la MLT protegge dalla tossicità indotta dall'arsenico nel sangue, nel fegato, nei reni e nei tessuti dei testicoli. Questo studio mira a valutare se il trattamento con ML protegge il cuore e i tessuti polmonari dall'invecchiamento indotto dallo stress ossidativo innescato dall'arsenite di sodio (NaAsO,) come potenziale effetto protettivo della MLT contro l'invecchiamento indotto dall'arsenico in questi tessuti non ancora esplorato.

2. Risultati

2.1. Arsenico tissutale totale utilizzando uno spettrometro di massa al plasma accoppiato induttivamente

Le concentrazioni di As nei campioni di tessuto cardiaco e polmonare esposti a 1/2,1/3 e 1/10 LD50 NaAsO, con e senza trattamento MLT, sono riportate nella Tabella 1. La concentrazione totale di As nei tessuti è risultata essere aumentata sia nel tessuto cardiaco che polmonare in maniera dose-dipendente rispetto al gruppo di controllo. Il trattamento MLI, d'altra parte, ha dimostrato di ridurre la concentrazione tissutale di As.

2.2. Biomarcatori di stress ossidativo

La malondialdeide (MDA) è nota come uno dei marcatori cruciali per la valutazione dello stress ossidativo. In quanto tossico di alto grado, questo composto chimico è un sottoprodotto della perossidazione lipidica cellulare [22]. Campioni di cuore e polmone sono stati esaminati dopo il trattamento con diverse dosi di NaAsOz da solo o in combinazione con MLT per valutare i biomarcatori dello stress ossidativo. In entrambi i campioni di cuore e polmone, abbiamo riscontrato livelli simili di stress ossidativo con quantità variabili di NaAsO2 (1/2,1/3 e 1/10 LD50). Non c'era alcuna differenza statistica tra i livelli MDA del gruppo di controllo e MLT. Un significativo aumento dose-dipendente dei livelli di MDA di 1/10 （entrambi<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. Specie reattive dell'ossigeno

Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) appartengono ai derivati ​​dell'ossigeno; danneggiano le funzioni cellulari e hanno effetti tossici. Le molecole di ROS sono composte da un ossigeno e diversi elettroni spaiati durante l'infiammazione [23]. Campioni di cuore e polmone sono stati esaminati dopo il trattamento con diverse dosi di NaAsO, da solo o in combinazione con MLT per valutare le specie reattive dell'ossigeno. In entrambi i campioni di cuore e polmone, abbiamo trovato livelli simili di ROS con quantità variabili di NaAsO,(1/2,1/3 e 1/10 LD50). Non c'era alcuna differenza statistica tra i livelli di ROS del gruppo di controllo e il gruppo MLT.dimensione del pene cistanceUn significativo aumento dose-dipendente dei livelli di ROS dei gruppi 1/10, 1/3 e 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. TNF-e citochine pro-infiammatorie

Una delle citochine pro-infiammatorie essenziali nella fase iniziale dell'infiammazione è il fattore di necrosi tumorale-alfa (TNF-). Questa citochina viene rilasciata dal macrofago quando viene avviata una via infiammatoria, che causa una disfunzione cellulare. TNF- è un mediatore del sistema immunitario in risposta a patogeni interni o esterni [24]. I campioni di plasma sono stati esaminati dopo il trattamento con diverse dosi di NaAsO, da solo o in combinazione con MLT per la valutazione del TNF-c. Non c'era alcuna differenza statistica nei livelli di TNF-o dei gruppi di controllo e MLT. Un significativo aumento dose-dipendente dei livelli di TNF dei gruppi 1/10,1/3 e 5 LD50 NaAsO (tutti 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. Riquadro 1 gruppo ad alta mobilità

Il gruppo ad alta mobilità box1 (HMGB1), una proteina nucleare conservata e mediatore tardivo delle vie infiammatorie, ha un ruolo regolatore nel danno cellulare durante l'infiammazione [25] Sono stati esaminati campioni di cuore e polmone per il livello di HMGB1. Nessuna differenza statisticamente significativa è stata trovata tra i livelli HMGB1 del gruppo di controllo e il gruppo MLT. Rispetto ai gruppi di controllo e MLT, un aumento significativo dei livelli di HMGB1 nel gruppo LD50 NaAsO2 (entrambi 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-Livelli di idrossi{3}}deossiguanosina

8-idrossi{1}}deossiguanosina (8-OHG) è un prodotto di ossidazione del DNA che si afferma come marcatore di stress ossidativo. I fattori ambientali influenzano l'idrossilazione del guano-seno [26]. I campioni di plasma sono stati esaminati dopo il trattamento con diverse dosi di NaAsO, da solo o in combinazione con MLT per valutare 8OHdG. Non c'era alcuna differenza statistica tra i livelli di 8OHdG del gruppo di controllo e il gruppo MLT. Aumenti significativi dei livelli di 8OHdG nei gruppi 1/2 e 1/3 LD50 NaAsO (entrambi<0.0001)were observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" or="" mltgroup.="">cistanche in polvereTuttavia, il trattamento MLT ha impedito l'aumento dei livelli di 8OHdG indotti da NaAsO rispetto al gruppo LD50 NaAsO. È stata osservata una significativa diminuzione dei livelli di 8OHdG nel gruppo MLT più NaAsO2. Questi risultati indicano che l'esposizione alla MLT può aiutare a invertire il danno ossidativo al DNA causato da NaAsO (Figura 3).

2.7. Livelli di lattato

La sintesi del lattato aumenta durante la funzione cellulare compromessa e l'aumento delle reazioni anaerobiche. Un livello elevato di lattato è un indicatore di danno mitocondriale e ipoperfusione tissutale [27]. Campioni di cuore e polmone sono stati esaminati dopo il trattamento con diverse dosi di NaAsO, da solo o con MLT per valutare il lattato. Abbiamo trovato diversi livelli di lattato nei campioni di cuore e polmone. Non c'era alcuna differenza statistica tra i livelli di lattato del gruppo di controllo e il gruppo MLT.

In contrasto con il gruppo di controllo o MLT, è stato osservato un aumento significativo dei livelli di lattato nei gruppi 1/10,1/3 e LD50 NaAsO2. Tuttavia, il trattamento MLT ha impedito l'aumento del livello di lattato indotto da NaAsO2-in entrambi i campioni di cuore e polmone rispetto a 1/10 LD50 NaAsO2 e} LD50 NaAsO, gruppi (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. PCR di trascrizione inversa in tempo reale per l'espressione genica

In presenza di （cambiamento di piega {{0}}.09）e 1/3（cambiamento di piega 0.23）LD50 di NaAsO2 (entrambi 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.Valutazioni istologiche dei tessuti cardiaci e polmonari

I risultati rappresentativi dell'analisi istologica dei tessuti cardiaci e polmonari recuperati da ratti trattati con melatonina e NaAsOz in dosi 1/2,1/3,1/10 sono presentati nella Figura 5. Eventuali modifiche, tra cui congestione, risposta infiammatoria acuta, necrosi, l'emorragia o l'iperemia sono state valutate comparativamente nei diversi gruppi. Le micrografie del tessuto cardiaco e polmonare delle dosi 1/3 e 1/10 erano normali senza alterazioni istopatologiche. La valutazione istopatologica del gruppo iniettato con la 1/2 dose di arsenico ha mostrato necrosi delle cellule del miocardio.estratto di salsa di cistanche,Tuttavia, nel gruppo a dose 1/2, che ha ricevuto anche melatonina, era evidente una minore necrosi del tessuto cardiaco. Rispetto al gruppo che ha ricevuto melatonina e 1/2 arsenico nel polmone, il gruppo che ha ricevuto solo 1/2 arsenico ha mostrato più iperemia, edema e infiltrazione di cellule infiammatorie.

Questo articolo è estratto da Molecules 2021, 26, 6603. https://doi.org/10.3390/molecules26216603 https://www.mdpi.com/journal/molecules