Nanočestice cinkovog oksida ublažavaju renalnu toksičnost izazvanu dimetilnitrozaminom kod štakora

Kontakt: Tina Xiang Email:tina.xiang@wecistanche.com

Sažetak

Dimetilnitrozamin(DMN) je dokazani kancerogen. Toksičan je za nekoliko organa, tjjetra, bubreg, pluća i imunološki sustav. U prošlosti je korišteno nekoliko lijekova za moduliranje njegove toksičnosti korištenjem eksperimentalnih životinjskih modela. Ova je studija osmišljena kako bi istražila učinak nanočestica cinkovog oksida (ZnONP) na bubrežnu toksičnost uzrokovanu DMN-om u laboratorijskih štakora. Budući da su oksidacijski mehanizmi uglavnom uključeni u njegovu toksičnost, predložena studija usmjerena je na poboljšanjeoksidativni stresodgovor ZnONP-a, ako ga ima. Sadašnji rezultati pokazuju da primjena ZnONPs (50 mg/kg tjelesne težine/štakoru) štakorima tretiranim DMN (2 ul/100 g tjelesne težine/štakoru) smanjuje koncentraciju malonaldehida, H, O i NO u bubrezima. Međutim, smanjena koncentracija glutationa (GSH) porasla je nakon tretmana ZnONP. Rezultati na glutation S-transferazi i glutation peroksidazi pogodovali su njegovim antioksidativnim učincima. Ovi rezultati potkrijepljeni su oporavkom oksidativnog oštećenja DNA i manje izraženim histopatološkim promjenama u bubregu. Pretpostavlja se da bi ZnONP mogli biti toksični za bubrežno tkivo; međutim, njihov snažan terapeutski/antioksidativni potencijal pomaže u ublažavanju DMN-a izazvanogrenalna toksičnostkod štakora.

Ključne riječi:Dimetilnitrozamin. Bubreg. Nanočestice cinkovog oksida·Oksidativni stres. Histopatologija

Kliknite ovdje za više informacija o učincima cistanche

Uvod

Dimetilnitrozamin (DMN) je dokazani kancerogen [2]. Potvrđeno je da je preferirano mjesto njegove biotransformacije jetra. Međutim, organi, tjbubreg, i pluća, također sudjeluju u njegovom metabolizmu, iako u manjoj mjeri [25]. Magee i Barnes [29] po prvi su put pokazali da jedna doza DMN-a može izazvati tumore bubrega. Naknadne studije pripisale su DMN-inducirani rak bubrega reaktivnim kisikovim vrstama (ROS) ioksidativni stres [3, 32].

Provedene su određene studije za moduliranje toksičnosti DMN-a u odgovarajućim životinjskim modelima korištenjem nekoliko lijekova i antioksidansa. Hamza i dr. [20] proučavali su terapijske učinke -lipoične kiseline (ALA) protiv DMN-a izazvanogrenalna toksičnostkod štakora. Rana i Kumar [40] su izvijestili da kadmij i cink metalotionein inhibiraju peroksidaciju lipida (LPO) u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Ranije je poznato da metalni cink igra važnu ulogu kao faktor transkripcije i antioksidativna obrana u prevenciji DMN toksičnosti. Cinkovi kanali stvaraju ravnotežu između preživljavanja i stanične smrti kontroliranjem slobodnog i unutarstaničnog kretanja cinka [8]. Stoga se cink u prošlosti smatrao prikladnim sredstvom za sprječavanje toksičnosti nekoliko ksenobiotika, tj. ugljikovog tetraklorida |41, etilnog alkohola [62] i diklorodifeniltrikloroetana [12].

Nedavni napredak u nanomedicini koristi nanočestice u liječenju i dijagnozi nekoliko bolesti. U tom kontekstu, nekoliko nanočestica se sintetizira i ispituje njihova toksičnost [22]. Nanočestice cinkovog oksida (ZnONP) smatraju se snažnim terapijskim sredstvima zbog svoje bioraspoloživosti, biokompatibilnosti i visoke topivosti. Posjeduju sposobnost reguliranja staničnog ciklusa i stanične homeostaze [56]. Uprava za hranu i lijekove (FDA) također je odobrila nanočestice cinkovog oksida za terapiju raka [47]. Može uzrokovati selektivnu toksičnost prema stanicama raka neravnotežom aktivnosti proteina ovisne o cinku (Vinderall i Mitjans, 2015.). Rasmussen i sur. [44] pretpostavili su da ZnONP mogu ubiti stanice raka indukcijomoksidativni stres. Stoga su se ZnONP pojavili kao nano teranostičke platforme protiv nekoliko bolesti, posebno onih uzrokovanih oksidativnim stresom. Unatoč tome, nekoliko je laboratorija objavilo izvješća koja pokazuju njihovu toksičnost u određenim organima i staničnim linijama [11,26].

Stoga se čini da postoji dovoljno razloga za daljnje ispitivanje antioksidativnih učinaka ZnONP-a koji se očituju u prikladnom eksperimentalnom postavu. S ove perspektive, nedavno je u našem laboratoriju provedena studija o zaštitnim učincima ZnONP-a protiv hepatotoksičnosti izazvane DMN-om kod mužjaka Wistar štakora |43]. Kako bi se proširila ova studija, učinjen je napor da se procijene zaštitni učinci ZnONP-a, ako ih ima, na DMN-induciranu renalnu toksičnost u štakora. Nadalje, bubrežna toksičnost ZnONP također je istovremeno proučavana.

Materijali i metode

Kemikalije i reagensi

Nanočestice cinkovog oksida nabavljene su od Sigma Chemical Co. Missouri (SAD). Prema proizvođaču, nanočestice su sadržavale približno 80 posto cinka, 100 posto čistoće i<100 nm="" size="" with="" a="" surface="" area="" of="" 15-25="">

Dimetilnitrozamin, tiobarbiturna kiselina, 5'-5'-ditiobis-2-nitrobenzojeva kiselina, 1-kloro-2,4-dinitrobenzen, glutation reduktaza, glutation i N- (1-naftil)etilendiamin dihidroklorid (NEDA) također je kupljen od Sigma Chemical Co. (SAD). Svi ostali reagensi najveće čistoće nabavljeni su od High Media (Mumbai).

Karakterizacija nanočestica cinkovog oksida

ZnONP-ovi su karakterizirani korištenjem niza metoda kao što je ranije opisano [43]. Ukratko, veličina i oblik ZnONP-a promatrani su kroz prijenosni elektronski mikroskop u Sofisticiranom centru za analitičke instrumente, Sveučilište Punjab, Chandigarh (Indija). Promatranja pomoću skenirajućeg elektronskog mikroskopa i analiza energetski disperzivnih X-zraka (EDAX) napravljeni su na Odjelu za fiziku, Sveučilište Choudhary Charan Singh, Meerut (Indija). Analize veličine, distribucije i zeta potencijala te XRD analiza ZnONP-a provedene su na Indijskom institutu za tehnologiju, Roorkee (Indija).

Održavanje životinja i protokol pokusa

Za provođenje sadašnjih istraživanja zatraženo je prethodno odobrenje Institucionalnog etičkog odbora za životinje. Pokusi su provedeni na mužjacima Wistar štakora (150±25 g), nabavljenim iz životinjskog pogona Jamia Hamdard, Delhi. Štakori su držani u standardnim laboratorijskim uvjetima (sobna temperatura, 25±5 stupnjeva; relativna vlažnost, 50 plus 10 posto; i 12-h ciklus tamno/svjetlo). Svaki štakor je pojedinačno smješten u polipropilenski kavez i ponuđena im je komercijalna hrana (Golden Feeds, Delhi) i voda iz slavine ad libitum.

Nakon aklimatizacije na laboratorijske uvjete tijekom 2 tjedna, štakori su nasumično podijeljeni u četiri skupine, od kojih je svaka sadržavala pet štakora. Štakorima skupine A ubrizgan je DMN（2 μL/100 g tjelesne težine) u slanoj otopini intraperitonealno (ip) svakog drugog dana tijekom 15 dana, kao što je ranije opisano [43]. Štakori skupine B tretirani su kao štakori skupine A i nakon toga im je primijenjen unaprijed određeni NOEL ZnONPs (50 mg/kg) svaki drugi dan tijekom 30 dana. Štakori skupine C tretirani su samo sa ZnONP-ima kao i štakori skupine B. Štakorima skupine D ubrizgana je （ip）fiziološka otopina（2 ul/100 g tjelesne težine） samo svakog drugog dana tijekom 45 dana i tretirani su kao kontrole.

Nakon 45 dana, štakori su izgladnjeli preko noći, a uzorci urina su im prikupljeni sljedećeg jutra kroz metaboličke kaveze. Nakon toga, štakori su žrtvovani laganom eterskom anestezijom. Thebubregapažljivo su uklonjeni i obrađeni za procjenu reaktivnih vrsta, odnosno malondialdehida, dušikovog oksida i vodikovog peroksida. Oksidacijski stres određen je standardnim parametrima. odnosno reducirani glutation (GSH), glutation S-transferaza i glutation peroksidaza kako je opisano u nastavku.

Kreatinin

Kreatinin u uzorcima urina određen je prema metodi Toroa i Acker-mana (1975), korištenjem komercijalnog pribora nabavljenog od M/S Span Diagnostics, Surat (Gujarat, Indija)

Oksidativni stres

malondialdehid (MDA)

MDA u bubrežnom tkivu određen je tiobarbiturnom kiselinom prema metodi Jordana i Schenkmana [24]. Apsorbancija je zabilježena na 532 nm pomoću spektrofotometra (Systronics, Indija). 1,1,3,3-Tetrametoksipropan (Sigma) korišten je kao standard. Protein je određen prema metodi Lowryja i sur. [27]. Goveđi serumski albumin (Sigma) korišten je kao standard.

Vodikov peroksid (H202)

Homogenati bubrega pripravljeni su u 0.25 M saharozi. H2O2 je mjeren primjenom metode željeznog tiocijanata kako su opisali Thurman et al. [52]. Apsorbancija je zabilježena na 480 nm pomoću spektrofotometra (Systronics, Indija).

Dušikov oksid (NO)

NO u uzorcima bubrega procijenjen je Griessovim reagensom prema metodi koju su predložili Cortas i Wakid [6]. Apsorbancija je zabilježena na 550 nm pomoću spektrofotometra (Systronics, Indija).

GSH/neproteinski sulfhidrili (NPSH)

Za određivanje reduciranog glutationa u uzorcima bubrega korišten je Ellmanov reagens [10]. Apsorbancija je zabilježena na 412 nm pomoću spektrofotometra (Systronics, Indija).

Glutation S-transferaza

Glutation S-transferaza je ispitana pomoću 1-kloro-2,4-dinitrobenzena (CDNB) koji je konjugiran s glutationom. Apsorbancija je zabilježena na 340 nm [19].

Glutation peroksidaza

Enzim je analiziran prema metodi Paglie i Valentinea [37]. Glutation disulfid (GSSG) proizveden kao rezultat glutation peroksidaze reducira se viškom glutation reduktaze. Konverzija GSSG u GSH je praćena na 340 nm pomoću spektrofotometra (Systronics, Indija).

Metalotionein

Metalotionein u uzorcima bubrega analiziran je metodom zasićenja kadmijem [36] pomoću atomskog apsorpcijskog spektrofotometra (EC, Hyderabad, Indija).

8-Hidroksi-2'-deoksigvanozin (8-OHdG)

Uzorak urina svakog štakora sakupljen je u steriliziranu bočicu kroz metabolički kavez. Ovi su uzorci pohranjeni na -80 stupnjeva do daljnjih analiza. Kompetitivna ELISA tehnika korištena je za procjenu 8-OHdG korištenjem komercijalnog kompleta nabavljenog od Bioassay Technology Laboratory (Kina). Apsorbancija je zabilježena na 450 nm pomoću čitača mikropločica (EC, Hyderabad, Indija).

Histopatologija

Mali komadići bubrega fiksirani su u 10-postotnom neutralnom formaldehidu, dehidrirani, očišćeni i umetnuti u parafinski vosak. Sekcije debljine pet μm obojene su hematoksilinom i eozinom i pregledane pod istraživačkim mikroskopom (Nikon, Japan).

Statistička analiza

Studentov t-test korišten je za međugrupne usporedbe između različitih grupa. Razlike među skupinama s ap vrijednošću<0.05 were="" considered="" significant.="" spss="" software="" version="" 2.0="" was="" used="" for="" inter-group="">

Rezultati

Karakterizacija ZnONP

Primjenom standardnih metoda određeni su oblik, veličina, struktura i električni sastav ZnONP-a. Rezultati pokazuju da je prosječni promjer ZnONP bio<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="">

Bubrežna funkcija

Viša koncentracija kreatinina u mokraći pokazala je oštećenje bubrega u štakora tretiranih DMN-om. Naknadno liječenje štakora tretiranih DMN-om sa ZnONPs smanjilo je vrijednosti kreatinina. Štakori liječeni samo ZnONP također su pokazali više vrijednosti kreatinina od kontrolnih štakora (Tablica 1).

MDA, H2O2 i NO

Malondialdehid (MDA) je proizvod LPO. povećan u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Davanje ZnONP štakorima tretiranim DMN-om smanjuje njegovu koncentraciju u bubrežnom tkivu. Međutim, koncentracija MDA bila je viša u bubrezima štakora tretiranih ZnONP nego kontrolnih štakora (Tablica 1).

Više vrijednosti za NO u bubrežnom tkivu štakora tretiranih DMN-om poduprle su rezultate o malondialdehidu. Terapija ZnONP-om ponuđena štakorima tretiranim DMN-om smanjila je koncentraciju NO u bubrezima. Usporedba vrijednosti NO dobivenih u bubrezima ZnONP-a i kontrolnih štakora pokazala je veće vrijednosti, iako beznačajne u bubrezima štakora tretiranih ZnONP-om (Tablica 1).

Rezultati vodikovog peroksida također su pokazali veće vrijednosti u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Prosječne vrijednosti H, O u bubrezima štakora tretiranih DMN-om i ZnONP bile su niže od štakora tretiranih DMN-om (Tablica 1). Uzeti zajedno, svi ovi rezultati ukazuju na antiperoksidacijsku i antinitrozativnu ulogu ZnONP-a.

GSH

U bubrezima štakora tretiranih DMN-om primijećen je značajan pad vrijednosti GSH. Njegov se status poboljšao nakon primjene ZnONP-a štakorima tretiranim DMN-om. Ova opažanja pokazuju da ZnONPs nude antioksidativnu zaštitu od renalne toksičnosti izazvane DMN-om. Liječenje štakora ZnONP-ima poboljšalo je bubrežnu koncentraciju GSH (Tablica 1).

Glutation S-transferaza i Glutation peroksidaza

Rezultati o GSH potkrijepljeni su opažanjima o glutation S-transferazi. Aktivnost enzima smanjena je u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Suplementacija ZnONP štakorima tretiranim DMN-om vratila je njegovu aktivnost blizu kontrolnih vrijednosti (Tablica 1). Aktivnost glutation peroksidaze također se smanjila u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Međutim, povećao se u bubrezima štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om (Tablica 1).

8-OHdG

Sadašnji rezultati na 8-OHdG pokazali su veće oksidativno oštećenje DNK u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Dodatak ZnONP štakorima tretiranim DMN-om značajno je u određenoj mjeri inhibirao ovu štetu. Međutim, liječenje samo ZnONP-ima također može izazvati oštećenje DNK u bubrezima štakora (slika 4).

Metalotionein

Rezultati bubrežne koncentracije metalotioneina (MT) sugeriraju da je indukcija MT smanjena u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Međutim, 16-postotno povećanje MT zabilježeno je u bubrezima štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om. Također je utvrđeno da su sami ZnONP moćni induktori MT u bubrezima štakora (Tablica 1).

Histopatologija

Osim glomerulonefritisa i proksimalne tubularne nekroze, adenokarcinom u subkapsularnom korteksu zabilježen je u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Epitelna degeneracija bila je uočljiva u proksimalnim kao i distalnim tubulima. Jezgre različitih oblika i veličina uočene su u cijelom korteksu i meduli (sl. 5A, B, C).

Histopatološka promatranja u bubrezima štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om ukazala su na manje teški glomerulonefritis i smanjenu tubularnu nekrozu. Nedostajao je adenokarcinom. Međutim, uočeno je stvaranje neoplastičnog tkiva na nekoliko mjesta u proksimalnom korteksu. Utvrđeno je da je tubularni epitel intaktan. Nuklearne promjene bile su beznačajne (Slike 5D, 6A).

Histopatološka promatranja u bubrezima štakora tretiranih ZnONP nisu pokazala nefritis. Proksimalni i distalni tubuli bili su dobro oblikovani i nisu pokazivali znakove degeneracije epitela. Utvrđeno je da je Brush rub netaknut. Međutim, povećana mitotička aktivnost primijećena je u distalnom korteksu. (Slika 6B, C).

Sve gore opisane patološke promjene nedostajale su u bubrezima kontrolnih štakora. Bubrežni tubularni korteks i medula nisu pokazivali znakove ozljede. Promatrane su normalne jezgre u korteksu, kao i medula (slika 6D).

Ova studija pokazuje da je DMN jednako štetan zabubregkao što je premajetrai pluća. O mehanizmu njegove toksičnosti raspravljalo je nekoliko radnika u prošlosti. Sada je utvrđeno dadimetilnitrozamini drugi nitrozo spojevi se prvenstveno metaboliziraju u jetri; međutim, bubreg sudjeluje u njihovoj biorazgradnji. DMN se metabolizira pomoću CYP2E1 koji hidroksilira jednu metilnu skupinu. Nastali hidroksimetil nitrozamin je nestabilan i razgrađuje se na formaldehid koji metilira DNA i protein ili reagira s vodom u metanol [13]. Stvaranje reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) poput vodikovog peroksida (H2O2) i hidroksilnih radikala (OH) doprinosioksidativni stresšto bi moglo biti jedan od ključnih čimbenika u indukciji patoloških promjena, karcinogenosti, neoplastičnih promjena i stvaranja tumora ne samo u jetri, već iu bubrezima i plućima ([57].

Ponovno uspostavljanje bubrežne funkcije ostaje izazovno pitanje kod toksičnog oštećenja bubrega. Budući da je utvrđeno da ZnONP štite od ozljeda jetre izazvanih DMN-om kod štakora [43], slična studija na bubrezima smatrala se ključnom za dokazivanje terapeutskog potencijala ZnONP-a. Prva indikacija blagotvornog učinka ZnONP-a protiv toksičnosti DMN-a prikazana je promatranjem kreatinina. Bio je povišen u uzorcima urina štakora tretiranih DMN-om, ali je smanjen kod štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om. Samo liječenje ZnONP-om također je povećalo koncentraciju kreatinina. Povišen kreatinin u mokraći/serumu pouzdan je biomarker bubrežne funkcije [4]. Povezan je s abnormalnom funkcijom glomerula [5]. Ali Noori i dr. [35] također su izvijestili da je liječenje Balb/c miševa ZnONPs (50-300 mg/kg) povećalo koncentraciju kreatinina u serumu. Doveli su je u korelaciju s glomerularnom i tubularnom degeneracijom. Tijekom sadašnje studije također. pronašli smo korelaciju između koncentracije kreatinina i bubrežnih morfoloških promjena. Poboljšana bubrežna glomerularna i tubularna morfologija kod štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om odgovarala je padu koncentracije kreatinina u mokraći. Međutim, ZnONP su u sadašnjoj koncentraciji i režimu doziranja bili umjerenirenalna toksičnost.

Nekoliko je studija pokazalo da metabolizam DMN stvara ROS ujetrapokusnih životinja koje dovode dooksidativni stres[18].). Međutim, vrlo je mali broj radnika pokazao da je ROS odgovoran i za njegovu renalnu toksičnost [54]. Sadašnji rezultati potvrđuju da DMN može inducirati LPO ububregtakođer. Naknadni tretman sa ZnONP inhibirao je stvaranje ROS. Dawei i sur. [7] pretpostavili su da nanočestice cinkovog oksida imaju sposobnost smanjenja malondialdehida i povećanja aktivnosti antioksidativnih enzima. Nasuprot tome, malondialdehid se također povećao u bubrezima štakora tretiranih ZnONP-om. Drugi eksperimenti provedeni o toksičnosti ZnONP-a također su otkrili da je on povećao koncentraciju MDA u ribicama zebricama [63] i ljudskoj jetri [46].

Dušikovi oksidi, ububregštakora tretiranih DMN-om, također su pokazale povišene vrijednosti. Smanjio se u bubrezima štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om. Ranije studije pokazuju da su donori dušikovog oksida poput NaNO djelomično spriječili kronični hepatitis izazvan dimetilnitrozaminom [28]. ZnONP su mogli utjecati na bubrežnu toksičnost izazvanu DMN-om modulacijom NO sintaze. Inhibitori sintaze dušikovog oksida poput No-nitro-L-arginina (L-NNA) mogu oslabiti zaštitne učinke u odnosu na DMN toksičnost koju izražavaju donori dušikovog oksida [14]. H, O je glavni metabolički produkt DMN [38]. Registrirane su povišene vrijednosti H, O u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Međutim, pad je zabilježen kod štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om. Ovo opažanje sugerira da ZnONPs utječu na metabolizam DMN-a. Taj bi utjecaj mogao biti na razini CYP2E1. Međutim, potrebna su daljnja istraživanja kako bi se potvrdila ova pretpostavka.

Značajno povećanje bubrežne koncentracije MDA, H, O i NO bilo je recipročno značajnom depresijom GSH u bubrezima štakora tretiranih DMN-om. Naknadna primjena ZnONP-a štakorima tretiranim DMN-om obnovila je status GSH u bubrezima. Liječenje normalnih štakora ZnONP-om također je povisilo razine GSH. Poznato je da GSH, neenzimski antioksidans, sprječava štetne učinke ROS [42]. ZnONP izražavaju antioksidativne učinke koji se mogu pripisati njihovom protuupalnom potencijalu posredovanom snižavanjem inducibilne sintaze dušikovog oksida (iNOS), ciklooksigenaze-2.i raznih citokina [34]. Drugi radnici pripisuju korisne učinke ZnONPs metalotioneinu [23,33]. U ranijoj studiji, Rana i Kumar [40] pokazali su da metalotionein štiti od DMN toksičnosti. Prema Durhamu i Palmiteru [9], čini se da postoji velika mogućnost da nakon otpuštanja cink djeluje kao kompenzacijski glasnik oksidativnog stresa, stimulirajući čimbenik u regiji pojačivača MT gena. Pojačana transkripcija ovih gena mogla bi objasniti povišene razine Zn-MT-a u stanicama pod stresom oksidansa. Geni za MT i GSH određuju zaštitu induktorima MT [16].

Ovi rezultati pokazuju da DMN inhibira MT u bubrezima u usporedbi s njegovom koncentracijom u normalnim bubrezima štakora. Koncentracija MT porasla je u bubrezima štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om. Primjena samog ZnONP značajno je povećala koncentraciju MT u bubrežnom tkivu. Ovi rezultati sugeriraju da su ZnONP također jaki induktori MT. Ranija izvješća pokazuju da je cink potencijalni induktor MT[30]. MT relativno brzo izmjenjuje cink u intramolekulskim i međumolekularnim reakcijama s drugim cink/sumpornim klasterima unatoč relativno visokoj termodinamičkoj stabilnosti [31].

Poznato je da DMN utječe na aktivnost glutation S-transferaze (GST) u jetri [1,49]. Međutim, njegovi učinci na bubrežne glutation S-transferaze nisu poznati. Sadašnja istraživanja su pokazala da DMN povećava ekspresiju i stimulira aktivnost GST-a u bubrezima. Aniya i Anders [1] izvijestili su da je primjena DMN-a smanjila GST u jetri, ali ga povećala u serumu. Ovo povećanje je popraćeno povećanjem serumske GPT(SGPT) aktivnosti i koncentracije bilirubina u serumu. Prethodna studija iz našeg laboratorija također je potvrdila povišenje serumskih transaminaza u štakora liječenih DMN-om [43]. Tretman štakora sa ZnONP-ima na normalne štakore povećao je GST aktivnost u bubrezima, ali ju je smanjio u bubrezima štakora tretiranih DMN-om i ZnONP-om. Međutim, nije zabilježen porast bubrežne koncentracije GSH. GST i GSH imaju važnu ulogu u detoksikaciji mutagena i karcinogena [48]. Nadalje, GST može smanjiti kovalentno vezanje epoksida karcinogena poput DMN[17].

Mnogi se stručnjaci slažu da se zaštitni učinci ZnONP-a protiv kemijski izazvanih oštećenja u jetri/bubrezima očituju kroz njegov antioksidativni potencijal i prevenciju mutagenosti i karcinogenosti posredovane ROS-om [51]. Tretman štakora DMN-om utječe na niz antioksidativnih enzima, odnosno superoksid dismutazu, katalazu i glutation peroksidazu. Naknadni tretman ZnONP-ima štakora tretiranih DMN-om povećao je aktivnost glutation peroksidaze u usporedbi s kontrolnim štakorima, što ukazuje na njegovu povećanu sposobnost čišćenja H, O i lipidni hidroperoksidi [63]. Morfološko poboljšanje u bubrezima štakora tretiranih DMN-om, koje se očituje ZnONP-ima, podupire gornja zapažanja. Magee i Barnes [29] potvrdili su da DMN može izazvati tumore bubrega kod štakora. Hard i Butler [21] proučavali su morfogenezu epitelnih neoplazmi izazvanih DMN-om u bubrezima štakora. Rio-pelle i Jasmine (1969) dalje su klasificirali bubrežne tumore izazvane DMN-om, nazvali su ih displastičnim epitelnim otocima. Međutim, kasnija primjena ZnONP-a ukinula je ove tumore i potisnula druge morfološke lezije. Poboljšanje antioksidativnih enzima moglo je pridonijeti morfološkom popravku u bubregu.

Većina gore spomenutih opažanja govori u prilog zaštitnom/antioksidativnom/antikancerogenom potencijalu ZnONP-a. Ovo izvješće doista opisuje toksičnost ZnONP-a. Jedna od kritičnih značajki ZnONP je njihova selektivna toksičnost prema stanicama raka u usporedbi s normalnim stanicama [39]. ZnONPs izražavaju citotoksičnost zahvaljujući specifičnom sastavu i svojstvima površine. ZnONP su kemijski aktivniji, dovode do spontanog stvaranja ROS na njihovoj površini i uzrokujuoksidativni stres[60]. Stvaranje ROS pridonosi staničnoj toksičnosti i otpuštanju Zn plus iona iz ZnONP-a zbog njihove nestabilnosti u kiselom odjeljku lizosoma. Yu i sur. [61] i Fukui et al. [15] također je zaključio da toksičnost ZnONP-a proizlazi iz Zn² plus iona koji se oslobađaju iz ZnONP-a in vitro i in vivo. Wiseman i sur. (2006,2007 otkrili su da je višak slobodnog Zn2 plus (otopljenog iz ZnONP-a) rezultirao smanjenjem sulfhidrilnih skupina u metalotioneinu i smanjenjem mitohondrijske funkcije što dovodi do apoptotične ili nekrotične stanične smrti. Može se zaključiti da se toksičnost ZnONP-a može očitovati kroz nekoliko mehanizama , naime, oksidativni stres, inhibicija antioksidativnih enzima, mitohondrijska disfunkcija i apoptoza. Zanimljivo je da su vrsta staničnog sustava tretiranog ZnONP-ima, jačina oksidativnog stresa i postojeće međustanično/unutarstanično okruženje važni čimbenici koji će odrediti ZnONP-ove toksičnost.

Zaključak

U zaključku, ova studija sugerira da ZnONPs posjeduju potencijalnu terapeutsku učinkovitost u uklanjanju ROS, induciranju GSH i enzima ovisnih o GSH, stimulaciji sinteze metalotioneina i smanjenju oksidativnog oštećenja DNA. Ovi mehanizmi koji su međusobno ovisni stvaraju zaštitno okruženje protiv toksičnosti bubrežnih stanica izazvane DMN-om. Ipak, utvrđeno je da su ZnONP umjereno toksični zabubrega. Režim doziranja mora se smatrati važnim čimbenikom u njegovim zaštitnim učincima.

Kratice

DMN: dimetilnitrozamin

ZnONP: nanočestice cinkovog oksida

NEDA: N-(1-naftil)etilendiamin dihidroklorid

IP: Intraperitonealno

Zn-MT: cinkov metalotionein

H2O2: Vodikov peroksid

NE: Dušikov oksid

MDA: Malondialdehid

GSH: Reducirani glutation

ROS: Reaktivne vrste kisika

CDNB: 1-klor-2,4-dinitrobenzen

8-OHdG: 8-Hidroksi-2'-deoksiguanozin

AD: Adenokarcinom

CO: Cortex

ND: Nuklearna degeneracija

BR: Granica kista

ED: oštećenje/degeneracija epitela

GL: Glomerul

MA: Mitotička aktivnost

NPL: Neoplazma

NPR: Nuklearna proliferacija

BC: Binuklearne stanice

EP: Epitelna obloga

PCT: Proksimalni uvijeni tubul

GL: Glomeruli

TEM: Transmisijski elektronski mikroskop

SEM: skenirajući elektronski mikroskop

XRD: difrakcija rendgenskih zraka

JSPDS: Zajednički odbor za standarde difrakcije praha

EDAX: Rendgen s disperzijom energije

Reference

1. Aniya, Y. i Anders, MW (1985). Promjena jetrenih glutation S-transferaza i otpuštenih u serum nakon tretmana brombenzenom, ugljikovim tetrakloridom ili N-nitrozodimetilaminom. Biokemijska farmakologija, 34, 4239–4244.2. ATSDR, (1989). Toksikološki profili za N-nitrozometilamin. Agencija za registar otrovnih tvari i bolesti. Atlanta, GA: US Department of Health and Human Services, Služba za javno zdravstvo. CAS: 62–75 (9).
3. Bansal, AK, Bansal, M., Soni, G. i Bhatnagar, D. (2005). Modulacija N-nitrozodietilamina (NDEA) inducira oksidativni stres vitaminom E u eritrocitima štakora. Humana i eksperimentalna toksikologija, 24, 297–302.
4. Bennett, WM (1996). Mehanizmi akutne i kronične nefrotoksičnosti imunosupresivnih lijekova. Zatajenje bubrega, 18, 453–460.
5. Bishop, LM, Fody, PE i Schoe, HL (2005). Klinička kemija. Načela, postupci, korelacije. 5. izd. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, str. 730. ISBN 0781746116.
6. Cortas, NK i Wakid, NW (1990). Određivanje anorganskih nitrata u uzorcima seruma i urina metodom kinetičke redukcije kadmija. Clinical Chemistry, 36, 1440–1443.
7. Dawei, AI, Zhisheng, W. i Angu, Z. (2009). Zaštitni učinci nano-ZnO na intestinalne epitelne stanice miševa primarne kulture in vitro protiv oksidativne ozljede. Međunarodni časopis za nanotehnologiju, 3, 1–6.
8. Dhawan, DK i Chadha, VD (2010). Cink: obećavajuće sredstvo u prehrambenoj kemoprevenciji raka. Indijski časopis za medicinska istraživanja, 132, 676–682.
9. Durnam, DM i Palmiter, RD (1981). Transkripcijska regulacija gena za metalotionein-I pomoću teških metala. Journal of Biological Chemistry, 256, 5712–5716.
10. Ellman, GL (1959). Tkivne sulfhidrilne skupine. Arhiv za biokemiju i biofiziku, 82, 70–77.
11. Fazilati, M. (2013). Ispitivanje svojstava toksičnosti nanočestica cinkovog oksida na jetrene enzime u mužjaka štakora. European Journal of Experimental Biology, 3, 97–103.
12. Feaster, JP, Van Middelem, CH i Davis, GK (1972.). Cink DDT međuodnos u rastu i reprodukciji štakora. Journal of Nutrition, 102, 523–528.
13. Frei, E., Kuchenmeister, F., Gliniorz, R., Breuer, A. i Schmezer, P. (2001.). N-nitrozodimetilamin se aktivira u mikrosomima iz hepatocita u reaktivne metabolite koji oštećuju DNA neparenhimskih stanica u jetri štakora. Toxicology Letters, 123, 227–234.
14. Fukawa, A., Kabayashi, O., Yamaguchi, M., Uchida, M., i Hosono, A. (2017.). Laktalbumin dobiven iz goveđeg mlijeka sprječava jetrenu fibrozu izazvanu dimetilnitrozaminom putem dušikovog oksida u štakora. Bioznanost, biotehnologija i biokemija, 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. i Iwahashi, H. (2012.). Povezanost otpuštanja iona cinka i oksidativnog stresa izazvanog intratrahealnim ubacivanjem nanočestica ZnO u pluća štakora. Chemico Biological Interactions, 198, 29–37.

16. Garg, Q. i Hart, BA (1997). Učinak tiola na ekspresiju izazvanu kadmijem na metalotioneinu i drugim genima oksidativnog stresa u epitelnim stanicama pluća štakora. Toksikologija, 119, 179–191.
17. Gopalan, P., Jensen, DE i Lotlikar, PD (1992). Glutationska konjugacija mikrosomima posredovanog i sintetskog aflatoksina B1–8, 9-oksida pomoću pročišćenih glutation S-transferaza iz štakora. Cancer Letters, 64, 225–233.
18. Guengerich, FP, Johnson, WW, Ueng, YF, Yamazaki, H. i Shimada, T. (1996.). Uključenost citokroma P450, glutation S-transferaze i epoksid hidrolaze u metabolizam aflatoksina B1 i važnost za rizik od raka ljudske jetre. Perspektive zdravlja okoliša, 104, 557–562.
19. Habig, WH, Pabst, MJ, i Jakoby, WB (1974). Glutation S-transferaze. Prvi enzimski korak u stvaranju merkapturne kiseline. Journal of Biological Chemistry, 249, 7130–7139.
20. Hamza, RZ, Ismail, HA i El-Shenawy, NS (2017). Oksidativni stres, histopatološke i elektronsko mikroskopske promjene izazvane dimetilnitrozaminom u bubrežnih mužjaka miševa i zaštitni učinak -lipoične kiseline. Časopis za osnovnu i kliničku fiziologiju i farmakologiju, 28, 149–158.
21. Hard, GC i Butler, WH (1971). Morfogeneza epitelnih neoplazmi induciranih u bubregu štakora dimetilnitrozaminom. Cancer Research, 31, 1496–1505.
22. Hulla, JE, Sahu, SC i Hayes, AW (2015.). Nanotehnologija: Povijest i budućnost. Human and Experimental Toxicology, 24, 1318–1321.
23. Jing, L., Li, L., Zhao, J., Zhao, J., Sun, Z., i Perg, S. (2015.). Prekomjerna ekspresija metalotioneina izazvana cinkom sprječava toksičnost doksorubicina u kardiomiocitima reguliranjem peroksiredoksina. Xenobiotica, 1, 1–11.
24. Jordan, RA i Schenkman, JB (1982). Odnos između proizvodnje malondialdehida i potrošnje arahidonata tijekom peroksidacije mikrosomalnih lipida podržane NADPH-om. Biokemijska farmakologija, 31, 1393–1400.
25. Knecht, M. (1966). O lokalizaciji mikrosomalne N-demetilaze u organima štakora. Naturessenschaften, 53, 85.
26. Li, CH, Shen, CC, Cheng, YW, et al. (2012). Organska biodistribucija, klirens i genotoksičnost oralno primijenjenih nanočestica cinkovog oksida u miševa. Nanotoksikologija, 6, 746–756.
27. Lowry, OH, Rosenbrough, NJ, Forr, AL, & Randall, RJ (1951.). Mjerenje proteina s Follin fenolnim reagensom. Journal of Biological Chemistry, 193, 265–275.
28. Lukivskaya, O., Lis, R., Zwierz, K. i Buko, V. (2004.). Učinak donora dušikovog oksida i inhibitora sintaze dušikovog oksida na jetru štakora s kroničnim hepatitisom izazvanim dimetilnitrozaminom. Poljski časopis za farmakologiju, 56, 599–604.
29. Magee, PN, i Barnes, JM (1962). Indukcija tumora bubrega u štakora s dimetilnitrozaminom (n-nitrosodimetilamin). Časopis za patologiju i bakteriologiju, 84, 19–31.
30. Maret, W. (2000). Funkcija cinkovog metalotioneina: veza između staničnog cinka i redoks stanja. Journal of Nutrition, 130, 1455–1458.
31. Maret, W., Larsen, KS i Vallee, BL (1997). Koordinacijska dinamika bioloških cinkovih "klastera" u metalotioneinima i u DNA-veznoj domeni transkripcijskog faktora Gal4. Proceedings of National Academy of Sciences USA, 94, 2233–2237.
32. Mittal, G., Brar, AP i Soni, G. (2006). Utjecaj hiperkolesterolemije na toksičnost N-nitrozodietilamina: Biokemijski i histopatološki učinci. Farmakološka izvješća, 58, 413–419.
33. Mo, R., Jiang, T. i Gu, Z. (2014.). Nedavni napredak u isporuci više lijekova do stanica raka pomoću liposoma. Nanomedicina, 9, 1117–1120.
34. Nagajyothi, PC, Chan, SJ, Yang, IJ, Sreekanth, TV, Kim, KJ i Shin, HM (2015.). Antioksidativno i protuupalno djelovanje nanočestica cinkovog oksida sintetiziranih pomoću ekstrakta korijena Polygala tenuifolia. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 146, 10–17.
35. Noori, A., Karimi, F., Fatahian, S. i Yazdani, F. (2014.). Učinak nanočestica cinkovog oksida na funkciju bubrega kod miševa. Međunarodni časopis za bioznanosti, 5, 140–146.
36. Onosaka, S., Tanaka, K., Doi, M. i Okahara, KA (1978). Pojednostavljeni postupak određivanja metalotioneina u životinjskim tkivima. Eisei Kagaku, 24, 128–133.
37. Paglia, DP i Valentine, VM (1967). Studije o kvantitativnoj i kvalitativnoj karakterizaciji eritrocitne glutation peroksidaze. Časopis za laboratorijsku i kliničku medicinu, 70, 158–169.
38. Pradeep, K., Mohan, CV, Gopichand, K. i Karthikeyan, S. (2007). Učinak Cassia fistule Linn. Ekstrakt lišća na oštećenje jetre izazvano dietilnitrozaminom kod štakora. Kemija i biologija, 167, 12–13.
39. Premanathan, M., Karthikeyan, K., Jeyasubramanian, K., & Manivannan, G. (2011.). Selektivna toksičnost nanočestica ZnO prema Gram-pozitivnim bakterijama i stanicama raka putem apoptoze peroksidacijom lipida. Nanomedicina, 7, 184–192.
40. Rana, SVS i Kumar, A. (2000). Metalotionein induciran kadmijem ili cinkom inhibira peroksidaciju lipida kod štakora izloženih dimetilnitrozaminu. Arhiv za higijenu rada i toksikologiju, 51, 279–286.
41. Rana, SVS i Tayal, MK (1981). Utjecaj cinka, vitamina b12 i glutationa na jetru štakora izloženih ugljikovom tetrakloridu. Zdravlje na radu, 19, 65–69.
42. Rana, SVS i Kumar, A. (2001). Učinak metalotioneina kadmija i cinka na methemoglobin i dušikov oksid u štakora liječenih dimetilnitrozaminom. Indijski časopis za eksperimentalnu biologiju, 39, 487–489.
43. Rani, V., Verma, Y., Rana, K. i Rana, SVS (2018). Nanočestice cinkovog oksida inhibiraju oštećenje jetre izazvano dimetilnitrozaminom kod štakora. Chemico Biological Interactions, 295, 84–92.
44. Rasmussen, JW, Martinez, E., Louka, P. i Wingett, DG (2010.). Nanočestice cinkovog oksida za selektivno uništavanje tumorskih stanica i potencijal za primjenu lijekova. Stručno mišljenje o isporuci lijekova,7, 1063–1077.
45. Riopelle, JL, i Jasmin, G. (1969). Priroda, klasifikacija i nomenklatura tumora bubrega induciranih u štakora dimetilnitrozaminom. Časopis Nacionalnog instituta za rak, 42, 643–662.
46. ​​Sharma, V., Anderson, D. i Dhawan, A. (2012). Nanočestice cinkovog oksida induciraju oksidativno oštećenje DNA i apoptozu posredovanu mitohondrijima uzrokovanu ROS-om u stanicama ljudske jetre (HepG2). Apoptoza, 17, 852–870.
47. Shen, C., James, SA, de Jonge, MD, Turney, TW, Wright, PF i Feltis, BN (2013.). Povezanost citotoksičnosti, iona cinka i reaktivnog kisika u ljudskim imunološkim stanicama izloženim nanočesticama ZnO. Toksikološke znanosti, 136, 120–130.
48. Sheweita, SA i Tilmisany, AK (2003). Rak i enzimi faze II koji metaboliziraju lijekove. Current Drug Metabolism, 4, 45–58.
49. Sheweita, SA, Mousa, N. i Al-Masry, HM (2008). N-nitrozodimetilamin mijenja ekspresiju glutation S-transferaze u jetri muških miševa: uloga antioksidansa. Časopis za biokemijsku i molekularnu toksikologiju, 22, 389–395.
50. Soheili, S., Moradhaseli, S., Shokouhian, A. i Ghorbani, M. (2013.). Histopatološki učinci nanočestica ZnO na tkivo jetre i srca Wistar štakora. Advances in Bioresearch, 4, 83–88.
51. Taccola, L., Rafa, V., Riggio, C., Vittorio, O., Iorio, MC, Vanacore, R., Pietrabissa, A. i Cuschieri, A. (2011.). Nanočestice cinkovog oksida kao selektivni ubojice proliferirajućih stanica. International Journal of Nano medicine, 6, 1129–1140.
52. Thurman, RG, Ley, HG i Scholz, R. (1972). Jetrena mikrosomalna oksidacija etanola. Stvaranje vodikovog peroksida i uloga katalaze. European Journal of Biochemistry, 25, 420–430.
53. Toro, G. i Ackermann, P. (1975). Praktična klinička kemija, prvo izdanje. Little, Brown and Company, Bos ton., str.154.