DEEL 1 Antidiabetische en antioxiderende effecten van acteoside van de Jacaranda Mimosifolia-familie Biognoniaceae bij door streptozotocine-Nicotinamide geïnduceerde diabetes bij ratten

Hoe worden de anti-suiker en antioxiderende effecten van verbascum-glycosiden weerspiegeld?

Salma A. El-Marasy1, Siham M. El-Shenawy1, Fatma A. Moharram2, Nagla A. El-Sherbeeny3* 1 Afdeling Farmacologie, Nationaal Onderzoekscentrum, Giza, Egypte; 2 Afdeling Farmacognosie, Faculteit Farmacie, Helwan University, Helwan, Egypte; 3 Afdeling Klinische Farmacologie, Faculteit Geneeskunde, Suez Canal University, Ismailia, Egypte

Abstract

ACHTERGROND: Acteosideis een fenylethanoïde verbinding geïsoleerd uitJacaranda mimosifolia D. Don vertrekt met een potentieel antidiabetisch effect.

DOELSTELLINGEN:Deze studie was bedoeld om de antidiabetische en antioxiderende effecten vanacteosidein door streptozotocine-nicotinamide (STZ-NA) geïnduceerde diabetes type 2 bij ratten.

METHODEN:Diabetes werd geïnduceerd door intraperitoneale (ip) injectie van een enkele dosis STZ (52,5 mg/kg), 15 min na ip-toediening van NA (25 mg/kg). Ratten werden in zes groepen verdeeld; Groep I: Normale rattengroep ontving het vehikel, Groep II: Diabetische controlegroep en Groepen III-IV: Diabetische rattengroepen werden oraal behandeld.acteoside(10, 20 en 40 mg/kg) of pioglitazon (30 mg/kg) gedurende 21 opeenvolgende dagen. Biochemische parameters werden beoordeeld in de serum- en leverhomogenaten. Onderzoek van leversecties voor histopathologie werd ook uitgevoerd.

RESULTATEN:Acteosidebehandelde ratten vertoonden significant lagere niveaus van bloedglucose, geglycosyleerd hemoglobine, totaal cholesterol, triglyceriden en verhoogde seruminsuline vergeleken met controle-diabetische ratten. Verder,acteosidebehandelde ratten vertoonden, in vergelijking met de diabetische controle, significant verminderde malondialdehyde, verhoogde verminderde leverinhoud van glutathion en verminderde pathologische veranderingen in de lever. Deze effecten waren vergelijkbaar met die veroorzaakt door het standaard antidiabetica pioglitazon.In vitro, acteosideweggevangen stabiel vrij radicaal 1,1-difenyl-2-picrylhydrazyl.

CONCLUSIE:Acteosidekan worden beschouwd als een potentieel therapeutisch middel voor type 2 diabetes mellitus. Het wordt echter aanbevolen om verdere mechanismen te bestuderen die ten grondslag liggen aan het antidiabetische effect.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola heeft veel effecten, klik hier voor meer informatie

Invoering

Diabetes mellitus is een chronische stofwisselingsziekte die wereldwijd ongeveer 450 miljoen volwassenen treft. Verwacht wordt dat dit aantal tegen 2045 zal oplopen tot 629 miljoen [1]. De ziekte wordt gekenmerkt door hyperglykemie, veroorzaakt door een verminderde insulineproductie door bètacellen van de pancreas en/of de weerstand van weefsels tegen insulinewerking. Type 2-diabetes komt voor in 90-95 procent van alle diabetesgevallen. Diabetes is geassocieerd met een hoog risico op macrovasculaire en microvasculaire (nefropathie, neuropathie en retinopathie) complicaties [2]. Aanpassingen in levensstijl, farmacologische behandelingen en zorgvuldige monitoring zijn de steunpilaren voor diabetesmanagement. Het bereiken van doel-glykemische controle helpt diabetescomplicaties te voorkomen of op zijn minst te vertragen [3]. Ondanks de voordelen van de huidige antidiabetica, heeft elke klasse ongewenste bijwerkingen. Daarom is het zoeken naar nieuwe behandelingen voor diabetes type 2 gerechtvaardigd. Nieuwe medicijnen moeten effectief zijn met minimale bijwerkingen en betaalbare kosten. Diabetespatiënten gebruiken natuurlijke remedies waarvan wordt gedacht dat ze de glykemische controle verbeteren, vooral in gebieden waar de kosten van medicijnen een echte uitdaging vormen [4]. Het geslacht Jacaranda (Bignoniaceae) komt vooral voor in tropische en subtropische geografische gebieden. Jacaranda mimosifolia komt oorspronkelijk uit Brazilië, maar wordt in Egypte ook als sierboom gekweekt. Acteoside (verbascoside) werd geïsoleerd uit de bladeren van de J. mimosifolia [5]. Een verscheidenheid aan veelbelovende activiteiten van acteoside werd gerapporteerd in de eerdere studies, waaronder ontstekingsremmende [6], [7], hepatoprotectieve [8], antioxidant [9], antineoplastische [10] en neuroprotectieve effecten [11]. Eerdere rapporten hebben het potentiële anti-hyperglykemische effect van acteoside aangetoond. Acteoside verhinderde bijvoorbeeld eiwitglycatie in vitro, een activiteit die gecorreleerd is met antidiabetica [12]. Bovendien vertoonden plantenextracten die acteoside bevatten anti-hyperglycemische effecten bij experimentele type 2 diabetes [13]. Bovendien werd in de studie van Morikawa et al. melding gemaakt van meer directe testen van de mogelijke hypoglykemische werking van acteoside. [14]; na 2 weken dagelijkse orale acteoside die gelijktijdig met een zetmeelbelasting bij muizen werd gegeven, was de glucosetolerantie verbeterd zonder significante verandering in gewicht. Het antidiabetische effect van acteoside is echter nog niet onderzocht in experimentele diabetesmodellen. Daarom heeft dit werk tot doel de antidiabetische en antioxiderende effecten van acteoside te onderzoeken in een ratmodel van type 2 diabetes geïnduceerd door streptozotocine-nicotinamide (STZ-NA).

acteosidein cistanche blikjeanti-veroudering

Materialen en methodes

Dieren

In het huidige onderzoek werden mannelijke Wistar-albinoratten (gewicht 180-210 g) gebruikt. Ratten werden gekocht bij de Animal House Facility van het National Research Centre (Caïro, Egypte). Dieren werden onder gestandaardiseerde omstandigheden gehuisvest en lieten ze 7 dagen acclimatiseren in het laboratorium voordat ze met het experiment begonnen. Ratten hadden vrije toegang tot standaard voerpellets en water ad libitum. Het experimentele protocol en alle dierprocedures werden goedgekeurd door de ethische commissie van het National Research Centre, Egypte (goedkeuringsnummer: 18/042). De richtlijnen van de commissie zijn in lijn met de National Institutes of Health-gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren.

Materialen

STZ werd verkregen van Sigma-Aldrich (Missouri, VS), NA van Bayer Schering Pharma (Zwitserland, Europa) en Pioglitazon van Amoun Pharmaceutical Industries Co., (Caïro, Egypte). Een zuiver staal van acteoside werd geleverd door de vierde auteur. Isolatie van acteoside uit J. mimosifolia-bladeren werd uitgevoerd zoals eerder gerapporteerd door Moharram en Marzouk [5]. Alle andere chemicaliën en reagentia waren van analytische kwaliteit.

Diabetes inductie

Na 12 uur vasten werd diabetes bij ratten geïnduceerd door een enkele intraperitoneale dosis STZ (52,5 mg/kg) opgelost in 0.1mol/L citraatbuffer (pH 4,5) [15]. STZ werd 15 min na intraperitoneale injectie van NA (25 mg/kg) gegeven [16]. De volgende 24 uur na STZ-injectie werd een 5% glucose-oplossing gegeven aan ratten om het risico op overlijden te overwinnen dat het gevolg kan zijn van hypoglykemische shock. Na 48 uur STZ-injectie werden de bloedglucosewaarden geschat in bloedmonsters die uit de staartader waren gehaald met behulp van een draagbare glucometer. Ratten werden alleen als diabetisch beschouwd als de nuchtere bloedglucose hoger was dan of gelijk aan 250 mg/dL.

Experimenteel ontwerp

Na het wegen van ratten werden ze willekeurig verdeeld in zes groepen (zes ratten per groep): Groep I: diende als de normale controle (alleen gegeven gedestilleerd water); Groep II: Diabetische controlegroep; Groepen III-V: Diabetische ratten behandeld met oraal acteoside gedurende 3 weken (respectievelijk 10, 20 en 40 mg/kg); en Groep IV: Diabetische ratten behandeld met oraal pioglitazon (30 mg/kg) gedurende 3 weken. Het vehikel werd gegeven aan normale en diabetische controleratten. Acteoside- of pioglitazonbehandelingen werden gestart na bevestiging van hyperglykemie, 48 uur na STZ-injectie. Acteoside- en pioglitazon-doses werden geselecteerd volgens de eerder gepubliceerde gegevens door Liu et al. [17] en door Vidal et al. [18], respectievelijk.

Veranderingen in lichaamsgewicht Initieel lichaamsgewicht

werd bepaald door elke rat vóór het begin van het experiment te wegen. Verder werd het uiteindelijke lichaamsgewicht voor elke rat geschat 24 uur na de laatste dosis van toediening van ofwel vehikel of behandeling volgens het onderzoeksontwerp. De procentuele verandering in lichaamsgewicht werd als volgt berekend:

Biochemische analyse

Glucose niveau

Het glucosegehalte (mg/dl) werd colorimetrisch gemeten met behulp van kits gekocht bij (Biodiagnostic, Egypte) op basis van de methode van Trinder [19].

Serum insuline niveau

Seruminsulineniveau (µIU/ml) werd gemeten door middel van enzymgekoppelde immunosorbentkit Rat Insuline (INS) ELISA (Cusabio Biotech Co., Ltd., Hubei, China) volgens het protocol van de fabrikant. Geglycosyleerd hemoglobinegehalte (HbA1c) Geglycosyleerd Hb-gehalte (ng/ml) werd geschat met behulp van (Rat [HbA1c] ELISA) gekocht bij Glory Science, volgens het protocol van de fabrikant. Serumtriglyceride- en totaal cholesterolgehalte Triglyceridengehalte (mg/dl) en totaal cholesterolgehalte (mg/dl) werden bepaald met behulp van enzymatische methoden. Diagnostische kits van Biodiagnostic, Egypte, werden gebruikt volgens de methode van Fossati en Prencipe [20].

Bereiding van weefselhomogenaat

ijskoud 0.1 M fosfaatbuffer (pH 7,4). Vervolgens werd het homogenaat gedurende 5 minuten bij 4000 rpm gecentrifugeerd in een koelcentrifuge (2k15; Sigma/Laborzentrifugen). Het supernatant werd vervolgens gebruikt voor het bepalen van de leverinhoud van malondialdehyde (MDA) en gereduceerd glutathion (GSH). Alle ratten werden gedood door onthoofding onder verdoving, en daarna werden hun levers verwijderd. Een portie uit de lever werd gehomogeniseerd in (20 procent w/v)

Het leverlipideperoxidegehalte

Het MDA-gehalte in de lever (nanomol/gram leverweefsel) werd colorimetrisch bepaald, zoals beschreven door Satoh [21] met behulp van een diagnostische kit gekocht bij BioDiagnostic Co., Egypte.

Hepatische GSH-inhoud

Lever verminderd GSH-gehalte (mmol/g leverweefsel) werd geschat met een colorimetrische methode volgens Beutler et al. [22] met behulp van een kit gekocht bij BioDiagnostic Co., Egyp

Evaluatie van het antioxiderende effect (in vitro)

1,1-Difenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radicaalvangingsactiviteit werd bepaald volgens de methode beschreven door Peiwu et al. [23]. Als de verbinding een antioxidant is die waterstof kan afstaan, zal deze reageren met DPPH. De reactie zal een kleurverandering van DPPH veroorzaken van diep violet naar geel. Deze kleurverandering werd gemeten met een spectrofotometer bij 517 nm. Ascorbinezuur bij 0.1 M concentratie was de standaard [24]. DPPH radicalen wegvangende activiteit werd berekend volgens de vergelijking: Radicaal wegvangend activiteitspercentage=(AcAt)/Acx100 (1) Waar Ac en At respectievelijk de absorptie van de controle (DPPH) en acteoside zijn.

Histopathologisch onderzoek

Leverweefsels werden van ratten genomen en gedurende 24 uur gefixeerd in 10% formaldehyde. Vervolgens werden weefsels verwerkt om in paraffine ingebedde coupes van 4 µm te verkrijgen. De weefselcoupes werden gekleurd met hematoxyline en eosinekleuring en onderzocht met een lichtmicroscoop [25].

statistische analyse

Resultaten worden uitgedrukt als gemiddelde ± SEM voor zes ratten per groep. Vergelijkingen tussen meer dan twee groepen werden uitgevoerd met behulp van eenrichtings-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. Alle analyses zijn uitgevoerd met het statistische pakket GraphPad Prism 6.0 voor Windows (GraphPad, San Diego, Californië). Statistische significantie werd vastgesteld op p <>

cistanchefunctie:acteosidekananti-veroudering

Resultaten

Effect van acteoside op lichaamsgewicht

Figuur 1 laat zien dat diabetes veroorzaakt door een enkele ip-dosis STZ (52,5 mg/kg) 15 min na de ip-injectie van NA (25 mg/kg) leidde tot een significant gewichtsverlies van een percentage van het lichaamsgewicht tegen 11.{ {6}} ± 1,32 na 3 weken diabetesinductie. Ondertussen vertoonden normale ratten een significante toename van het percentage lichaamsgewicht met 22,74 ± 1,85. Acteoside werd oraal toegediend aan diabetische ratten in doses van 10, 20 en 40 mg/kg gedurende 21 opeenvolgende dagen, resulterend in een significante toename van het percentage lichaamsgewicht met 19,05 ± 1,14, 16,92 ± 1,00, en 22,98 ± 1,21 respectievelijk. Evenzo vertoonde pioglitazon, oraal toegediend met 30 mg/kg, een significante toename in het percentage lichaamsgewicht met 25,59 ± 2,13.

Effect van acteoside op bloedglucose, insulinespiegels en HbA1c

Zoals aangetoond in Tabel 1 vertoonden diabetische ratten een significante verhoging van de bloedglucose tot een niveau van 318,70 ± 13,8 mg/dl, terwijl het gemiddelde niveau van normale ratten 81,51 ± 4,15 mg/dl was. Drie weken orale behandeling met acteoside (10, 20 en 4{{4{0}} mg/kg) veroorzaakten een significante verlaging van de bloedglucose tot 111,3{{5 0}} ± 0,61, 74,88 ± 3,23 en 75,15 ± 8,45 mg/dl, respectievelijk, versus controlewaarde. Bovendien verlaagde pioglitazon (30 mg/kg) de bloedglucosespiegel tot 103.00 ± 3,12 mg/dl versus de controlewaarde van diabetische ratten. Met betrekking tot seruminsulineniveaus vertoonden controle-diabetische ratten een significant verlaagd seruminsulineniveau van 1,25 ± 0,07 µIU/ml, terwijl normale ratten 5,32 ± 0,27 µIU/ml waren. Orale behandeling met acteoside (10 mg/kg) resulteerde in een significante verhoging van de seruminsulinespiegel van 3,23 ± 0,06 µIU/ml versus controlegroep met diabetes en normale groepen. Acteoside in een dosis van 20 mg/kg herstelde de seruminsulinespiegel op 5,38 ± 0,21 µIU/ml versus de controlewaarde van diabetische ratten. Orale behandeling met acteoside 40 mg/kg verhoogde de seruminsulinespiegel significant tot 6,80 ± 0,20 µIU/ml versus controle diabetische en normale waarden. Behandeling met pioglitazon resulteerde in een significante verhoging van de seruminsulinespiegel van 8,00 ± 0,16 µIU/ml versus controle diabetische en normale waarden (Tabel 1). Zoals weergegeven in Tabel 1, hadden diabetische controleratten een significant verhoogd HbA1c-niveau van 40,30 ± 3,39 ng/ml in vergelijking met gemiddelde normale waarden van 3,36 ± 0,21 ng/ml. Acteoside in doses van 10 en 20 mg/kg vertoonde een significante verhoging van de HbA1c-spiegels van respectievelijk 24,12 ± 1,88 ng/ml en 16,72 ± 1,06 ng/ml, versus waarden van diabetische controleratten en normale ratten. Acteoside (40 mg/kg) verlaagde het HbA1c-niveau significant tot 10,18 ± 0,92 ng/ml vergeleken met controle-diabetische ratten. Evenzo verlaagde pioglitazon het HbA1c-niveau significant tot 6,42 ± 0,29 ng/ml versus de waarden van diabetische controleratten.

Effect van acteoside op totaal cholesterol en triglyceriden

Het effect van acteoside op totaal cholesterol en triglyceride wordt getoond in Tabel 2. Diabetische controleratten vertoonden een significante toename van totaal cholesterol tot 139,35 ± 4,28 mg/dl vergeleken met normale waarden van 94,38 ± 2,38 mg/dl. Orale behandeling met acteoside (10, 20 en 40 mg/kg) verlaagde het totale cholesterolgehalte significant tot respectievelijk 96,24 ± 1,08, 90,62 ± 1,60 en 95,14 ± 4,65 mg/dl, vergeleken met de waarden van controle-diabetische ratten. Op dezelfde manier herstelde pioglitazon (30 mg/kg) het totale cholesterolgehalte op 96,80 ± 4,17 mg/dl versus de controlewaarde van diabetische ratten. Wat betreft triglycerideniveaus, vertoonden diabetische controleratten een significante verhoging van het triglyceridenniveau van 153,90 ± 3,33 mg/dl in vergelijking met normale waarden van 107,80 ± 2,00 mg/dl. Orale behandeling met acteoside (10, 20 en 40 mg/kg) herstelde het totale cholesterolgehalte op 118,59 ± 6,46, 100,27 ± 4,19 en 91,89 ± 3,20 mg/dl versus de controlewaarde van diabetische ratten. Bovendien herstelde pioglitazon het triglycerideniveau tot 108,98 ± 9,14 mg/dl versus de waarde van controle-diabetische ratten.

Effect van acteoside op MDA en GSH in de lever

Resultaten weergegeven in figuur 2a laten zien dat controle-diabetische ratten het MDA-gehalte in de lever significant verhoogden tot 65,27 ± 2,63 nmol/g in vergelijking met normale ratten 38,94 ± 1,57 nmol/g. Orale behandeling met acteoside (10, 20 en 40 mg/kg) herstelde het MDA-gehalte in de lever op respectievelijk 32,63 ± 2,14, 36,14 ± 2,75 en 39,40 ± 1,14 nmol/g, versus de waarde van diabetische controleratten.

Evenzo herstelde pioglitazon (30 mg/kg) het MDA-gehalte in de lever tot 39,30 ± 3,49 nmol/g versus de waarde van controle-diabetische ratten. Wat betreft het GSH-gehalte in de lever, verlaagden diabetische controleratten het GSH-gehalte in de lever significant tot 6,61 ± 0,17 mmol/g, terwijl de normale waarden 8,69 ± 0,16 mmol/g waren. Acteoside (10, 20 en 40 mg/kg) verhoogde het GSH-gehalte in de lever significant tot 8,99 ± 0,37, 8,30 ± 0,21 en 8,56 ± 0,39 mmol/g versus de waarde van diabetische controleratten . Bovendien herstelde orale behandeling met pioglitazon (30 mg/kg) het GSH in de lever tot 9,00 ± 0,30 mmol/g versus de waarde van controle-diabetische ratten (Figuur 2b).

In vitro antioxidant activiteit van acteoside

In vitro antioxidant activiteit van acteoside versus ascorbinezuur (0.1 M concentratie), met behulp van de DPPH radicale wegvangende activiteit methode wordt weergegeven in figuur 3. Na een reactietijd van 5 min, verschillende concentraties acteoside (200, 150, 100 en 50 mg/ml) vertoonden maximale reactiesnelheden van respectievelijk 74,4, 74, 73 en 72,3 procent. Op dezelfde manier was de reactiesnelheid van L-ascorbinezuur 82,5 procent.

acteosideincistancheveel functies hebben

Effect van acteoside op histopathologisch onderzoek van de lever

Bij normale ratten werden geen histopathologische veranderingen gevonden. Normale histologische structuur van de centrale ader en omliggende hepatocyten in het parenchym werd opgenomen in de normale groep (Figuur 4a). Pathologische veranderingen die werden geregistreerd in de lever van diabetische controleratten waren ernstige dilatatie en congestie van de centrale en poortader geassocieerd met collageenproliferatie en enkele infiltratie van ontstekingscellen in het periductale weefsel rond de hyperplastische galwegen in het portaalgebied (Figuur 4b en c ). Apoptose werd gedetecteerd in enkele hepatocyten geassocieerd met diffuse celproliferatie (Figuur 4d). Ratten die oraal werden behandeld met respectievelijk acteoside (10, 20 en 40 mg/kg), vertoonden een duidelijke vermindering van de eerder genoemde histopathologische laesies (figuren 4e, f en 5a-d) die werden waargenomen in de diabetische controlegroep ( Groep II). Met pioglitazon behandelde diabetische groep (Groep IV) vertoonde weinig infiltratie van ontstekingscellen in het portaalgebied (Figuur 5e). Verder was er een diffuse proliferatie van kupffer-cellen tussen de hepatocyten (Figuur 5f).