Moleculair bewijs van het remmende potentieel van melatonine tegen NaAsO2-geïnduceerde veroudering bij mannelijke ratten

Neem contact oposcar.xiao@wecistanche.comvoor meer informatie

Abstract:Vergiftiging met arseen(as) is wijdverbreid als gevolg van blootstelling aan vervuiling. Het toxische niveau van (As) veroorzaakt door oxidatieve stress veroorzaakte veroudering en weefselbeschadiging. Omdat melatonine (MLT) antioxiderende en anti-verouderingseigenschappen heeft, wilden we het beschermende effect van MLT tegen de toxiciteit van natriumarseniet (NaAsO2) evalueren. Gezonde mannelijke NMRI-muizen werden in acht verschillende groepen verdeeld. De controlegroep kreeg een standaard regulier dieet. Andere groepen werden behandeld met verschillende diëten, waaronder alleen MLT, NaAsO2 en NaAsO2 plus MLT. Na een maand behandeling werden biochemische en pathologische tests uitgevoerd op bloed-, hart- en longweefselmonsters. verhoogde ook de niveaus van TNF-, 8-hydroxy-2-deoxyguanosine (8OHdG), malondialdehyde (MDA), reactieve zuurstofspecies (ROS) en groepbox 1 met hoge mobiliteit (HMGB1), verhoogde de expressie van TNF-receptor type 1-geassocieerd dood domein (TRADD) mRNA en telomerase reverse transcriptase, en verminderde de expressie van Klotho (KL)mRNA in zowel plasma als weefsels. Daarentegen verlaagde MLT MDA, ROS, HMGB1, lactaat en TNF- versterkte de mRNA-expressie van KL en onderdrukte de mRNA-expressie van de TERT- en TRADD-genen. MLT biedt dus krachtige bescherming tegen door NaAsO2- geïnduceerde weefselbeschadiging en oxidatieve stress.

KSL11

Klik hier om meer te weten

trefwoorden:veroudering; Klotho; Melatonine; natriumarseniet; TERT; TRADD

1. Inleiding

Arseen is een metalloïde en de nummer één toxine op de United States Environmental Protection Agency (USEPA) lijst van geprioriteerde verontreinigingen [1]. Het blijft een van de belangrijkste verontreinigende stoffen in het grondwater [2]. De concentratie in drinkwater van meer dan 50 ug/L wordt niet als veilig beschouwd voor de volksgezondheid, maar dergelijke niveaus komen in veel landen nog steeds voor [1]. Het is ook aangetroffen in verschillende cosmetica, huid-, gezicht-, haar- en kruidenproducten. Het wordt direct via de huid in de bloedbaan opgenomen en hoopt zich vervolgens op in het lichaam, wat toxische effecten veroorzaakt in verschillende organen [3]. De inactivering van ongeveer 200 enzymen veroorzaakt de acute en chronische toxiciteit van arseen; veel hiervan zijn betrokken bij cellulaire energiebanen en bij DNA-synthese en -herstel.cistanche levensverlengingMisselijkheid, braken, maagpijn en diarree zijn voorbeelden van acute toxiciteit, terwijl chronische toxiciteit kan leiden tot multisysteemziekten en kanker die meerdere organen aantast [4]. Arseen is cytotoxisch, mutageen en genotoxisch omdat het oxidatieve DNA-schade veroorzaakt, antioxidante enzymen vermindert en reactieve zuurstofspecies (ROS) genereert [5]. De activering van telomerase is een cruciale stap in de progressie van menselijke kankers. De transcriptionele repressie van het katalytische deel van het telomerase reverse transcriptase (TERT)-gen houdt het stil in gezonde cellen [6,7]. Als clastogeen middel vermindert arseen de telomerase-expressie en telomeerlengte, waardoor apoptose, necrose en het genereren van ROS wordt veroorzaakt en celdood wordt veroorzaakt [8].

KSL12

Cistanche kan anti-aging

Melatonine (MLT), een hormoon dat wordt uitgescheiden door de pijnappelklier, speelt een essentiële rol bij de circadiane regulatie. Het heeft ook antioxiderende, anti-aging, immunomodulerende en kankerbestrijdende effecten [9,10]. MLT helpt cellulaire veroudering te voorkomen door radicalen op te ruimen en oxidatieve schade aan mitochondriën te verminderen [10]. MLT helpt ook bij het verminderen van door mitomycine-C geïnduceerde genotoxische schade in perifeer bloed bij ratten [11]. MLT kan de proliferatie en angiogenese van borstkankercellen, de invasie van kankercellen en de telomerasefunctie remmen [12]. MLT vermindert de telomerase-activiteit in tumorcellen en de mRNA-expressie van de TERT- en TR-subeenheden, waardoor de telomerasefunctie wordt hersteld [13,14]. Het bewijs geeft aan dat blootstelling aan MLT een rol kan spelen bij het voorkomen van door oxidatieve stress veroorzaakte veroudering. Deze studie is bedoeld om te evalueren of MLT-behandeling kan beschermen tegen oxidatieve stress-geïnduceerde veroudering veroorzaakt door natriumarseniet (Na AsO,).

Arseen veroorzaakt genotoxiciteit in humaan perifeer bloed, terwijl gelijktijdige behandeling met MLT de genotoxische maatregelen [15] en hersenweefselbeschadiging [16,17] significant vermindert.cistanche nzIn vitro-onderzoeken hebben aangetoond dat MLT door arseniet geïnduceerde autofagie vermindert en mitochondriale biogenese in primaire gekweekte neuronen bevordert [18]. MLT-behandeling vermindert pro-inflammatoire cytokines, wat suggereert dat het het CZS kan beschermen tegen door arseen geïnduceerde oxidatieve stress, DNA-schade en apoptose [19]. MLT heeft ook beschermende effecten aangetoond tegen arseen-geïnduceerde metabole toxiciteit [20], arseen-geïnduceerde lever-/niertoxiciteit en arseen-geïnduceerde testiculaire schade [21]. Deze onderzoeken tonen aan dat MLT beschermt tegen door arseen geïnduceerde toxiciteit in bloed, lever, nieren en testikels. Deze studie heeft tot doel te evalueren of ML-behandeling het hart- en longweefsel beschermt tegen oxidatieve stress-geïnduceerde veroudering veroorzaakt door natriumarseniet (NaAsO,) aangezien een mogelijk beschermend effect van MLT tegen arseen-geïnduceerde veroudering in deze weefsels nog niet is onderzocht.

2. Resultaten

2.1. Totaal weefselarseen met behulp van een inductief gekoppelde plasmamassaspectrometer

De concentraties van As in de hart- en longweefselmonsters blootgesteld aan 1/2,1/3 en 1/10 LD50 NaAsO, met en zonder MLT-behandeling, zijn weergegeven in Tabel 1. De totale As-weefselconcentratie bleek verhoogd te zijn in zowel hart- als longweefsel op een dosisafhankelijke manier vergeleken met de controlegroep. Aan de andere kant bleek behandeling met MLI de As-weefselconcentratie te verlagen.

2.2.Oxidatieve stress-biomarkers

Malondialdehyde (MDA) staat bekend als een van de cruciale markers voor de beoordeling van oxidatieve stress. Als hoogwaardige giftige stof is deze chemische verbinding een bijproduct van cellulaire lipideperoxidatie [22]. Hart- en longmonsters werden onderzocht na behandeling met verschillende doses NaAsOz alleen of gecombineerd met MLT om biomarkers voor oxidatieve stress te beoordelen. In zowel hart- als longmonsters vonden we vergelijkbare niveaus van oxidatieve stress met variërende hoeveelheden NaAsO2 (1/2,1/3 en 1/10 LD50). Er was geen statistisch verschil tussen de MDA-niveaus van de controle- en MLT-groepen. Een significante dosisafhankelijke verhoging van de MDA-spiegels van de 1/10 (beide)<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. Reactieve zuurstofsoorten

Reactieve zuurstofsoorten (ROS) behoren tot de zuurstofderivaten; ze beschadigen cellulaire functies en hebben toxische effecten. ROS-moleculen zijn samengesteld uit één zuurstof en verschillende ongepaarde elektronen tijdens ontsteking [23]. Hart- en longmonsters werden onderzocht na behandeling met verschillende doses NaAsO, alleen of in combinatie met MLT om reactieve zuurstofsoorten te beoordelen. In zowel hart- als longmonsters vonden we vergelijkbare niveaus van ROS met variërende hoeveelheden NaAsO, (1/2,1/3 en 1/10 LD50). Er was geen statistisch verschil tussen de ROS-niveaus van de controle- en de MLT-groepen.cistanche penisgrootteEen significante dosisafhankelijke toename van de ROS-niveaus van de 1/10-, 1/3- en LD50 NaAsO-groepen (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-inflammatoire TNF- en cytokine

Een van de essentiële pro-inflammatoire cytokines in het vroege stadium van ontsteking is tumornecrosefactor-alfa (TNF-). Dit cytokine komt vrij uit de macrofaag wanneer een ontstekingsroute wordt gestart, die cellulaire disfunctie veroorzaakt. TNF- is een bemiddelaar van het immuunsysteem als reactie op interne of externe pathogenen [24]. Plasmamonsters werden onderzocht na behandeling met verschillende doses NaAsO, alleen of in combinatie met MLT voor de bepaling van TNF-c. Er was geen statistisch verschil in de TNF-o-spiegels van de controle- en MLT-groepen. Een significante dosisafhankelijke toename van de TNF-spiegels van de 1/10, 1/3 en 5 LD50 NaAsO-groepen (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. Hoge Mobiliteit Groepsbox 1 Niveaus

Groepsbox1 met hoge mobiliteit (HMGB1), een geconserveerd nucleair eiwit en late mediator van ontstekingsroutes, heeft een regulerende rol bij cellulaire schade tijdens ontsteking [25] Hart- en longmonsters werden onderzocht op het niveau van HMGB1. Er werd geen statistisch significant verschil gevonden tussen de HMGB1-niveaus van de controlegroep en de MLT-groepen. Vergeleken met de controle- en MLT-groepen, was een significante toename van de HMGB1-niveaus in de LD50 NaAsO2-groep, zowel 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-deoxyguanosinespiegels

8-hydroxy-2-deoxyguanosine (8-OHG) is een DNA-oxidatieproduct dat zich ontwikkelt als een oxidatieve stressmarker. Omgevingsfactoren beïnvloeden de hydroxylering van guano-sine [26]. Plasmamonsters werden onderzocht na behandeling met verschillende doses NaAsO, alleen of gecombineerd met MLT om 8OHdG te bepalen. Er was geen statistisch verschil tussen de 8OHdG-niveaus van de controle- en de MLT-groepen. Aanzienlijke toename van 8OHdG-niveaus in de 1/2 en 1/3 LD50 NaAsO-groepen (beide<0.0001)were observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" or="" mltgroup.="">cistanche poederMLT-behandeling verhinderde echter de toename van door NaAsO geïnduceerde 8OHdG-niveaus in vergelijking met de LD50 NaAsO-groep. Een significante afname van 8OHdG-niveaus in de MLT plus NaAsO2-groep werd waargenomen. Deze bevindingen geven aan dat blootstelling aan MLT oxidatieve DNA-schade veroorzaakt door NaAsO kan helpen omkeren (Figuur 3).

2.7.Lactaatniveaus

Lactaatsynthese neemt toe tijdens verminderde cellulaire functie en verhoging van anaërobe reacties. Een verhoogd lactaatgehalte is een indicator van mitochondriale schade en weefselhyperperfusie [27]. Hart- en longmonsters werden onderzocht na behandeling met verschillende doses NaAsO, alleen of met MLT om lactaat te beoordelen. We vonden verschillende lactaatniveaus in hart- en longmonsters. Er was geen statistisch verschil tussen de lactaatniveaus van de controle- en de MLT-groepen.

In tegenstelling tot de controle- of MLT-groep werd een significante toename van lactaatniveaus waargenomen in de 1/10, 1/3 en LD50 NaAsO2-groepen. MLT-behandeling verhinderde echter de toename van het door NaAsO2-geïnduceerde lactaatgehalte in zowel hart- als longmonsters vergeleken met de 1/10 LD50 NaAsO2- en} LD50 NaAsO-groepen (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 transcriptie PCR voor genexpressie

In aanwezigheid van een voudige verandering {{0}}.09） en 1/3（voudige verandering 0.23）LD50 van NaAsO2 (beide 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.Histologische evaluaties van hart- en longweefsels

Representatieve resultaten van de histologische analyse van hart- en longweefsels verkregen van ratten die zijn behandeld met melatonine en NaAsOz in doses van 1/2,1/3,1/10 worden weergegeven in figuur 5. Eventuele veranderingen, waaronder congestie, acute ontstekingsreactie, necrose, bloeding of hyperemie zijn in de verschillende groepen vergelijkend beoordeeld. Microfoto's van hart- en longweefsel van de 1/3 en 1/10 doses waren normaal zonder enige histopathologische veranderingen. Histopathologische evaluatie van de groep geïnjecteerd met de 1/2 dosis arseen toonde myocardiale celnecrose.cistanche salsa-extract,In de groep met een halve dosis, die ook melatonine kreeg, was echter minder necrose van het hartweefsel zichtbaar. In vergelijking met de groep die melatonine en 1/2 arseen in de long kreeg, vertoonde de groep die slechts 1/2 arseen kreeg meer hyperemie, oedeem en infiltratie van ontstekingscellen.