Effet antioxydant de l'action complexe de la vitamine E et de l'éthylthiosulfanylate dans le foie et les reins de rats dans des conditions de stress oxydatif induit par le chrome (VI)
Mar 25, 2022
Bohdan Kotyk1,*, Ruslana Iskra1, Vira Lubunets2
Résumé:Le but de notre étude était d'étudier l'efficacité et les bénéfices de l'effet complexe de la vitamine E et de l'éthylthiosulfanylate (ETS) sur l'état du système pro/antioxydant dans le foie etreinsde rats en condition de stress oxydatif induit par le Cr(VI). Les rats ont été divisés en 8 groupes.
Groupes reçus : I (témoin) - solution physiologique (150 ul) pendant 7 jours ; II – solution d'huile (1 ml) pendant 14 jours ; III, IV, VII, VIII - K2Cr2O7 (2,5 mg Cr(VI)/kg de poids corporel (pc)) pour 7 (III, IV) et pour 14 (VII, VIII) ; V - vitamine E (20 mg/kg pc) pendant 14 jours ; VI, VII, VIII - vitamine E en complexe avec ETS (100 mg/kg pc) pendant 14 jours. Les résultats indiquent que le K2Cr2O7 a provoqué un stress oxydatif induit par le Cr(VI) en raison de l'activation des processus de peroxydation lipidique (LP). L'action du Cr(VI) pendant 7 jours a provoqué une activation compensatoire du système de défense antioxydant (AOS) dans les deux tissus. Cependant, l'action plus longue du Cr(VI) s'est accompagnée d'une déplétion de l'activité enzymatique AOS et de la teneur en GSH. L'effet complexe de la vitamine E et de l'ETS a réduit l'intensité du stress oxydatif induit par le Cr(VI) dans les deux tissus de rat. Nos résultats indiquent des propriétés antioxydantes positives de la vitamine E et de l'ETS dans des conditions de toxicité du Cr(VI).
Mots clés:les rats; système antioxydant; stress oxydatif; vitamine E; éthylthiosulfanylate; bichromate de potassium; peroxydation.
Contact :ali.ma@wecistanche.com
Cliquez pour cistanche dansourdoupour rein
1. Introduction
L'utilisation active du chrome à des fins industrielles et agricoles a conduit à une accumulation importante de composés contenant du Cr dans l'environnement [1-3]. Les composés de chrome sont l'un des polluants les plus courants dans les écosystèmes aquatiques et terrestres [4-6]. Les principales industries qui nécessitent une utilisation active de composés contenant du Cr sont le tannage du cuir, les produits de préservation du bois, le soudage industriel des métaux, le chromage, le chromate et la production de ferrochromate [1]. Le chrome est un métal naturel, présent principalement sous deux formes différentes : le chrome trivalent (Cr(III)) et le chrome hexavalent (Cr(VI)). Le Cr(III) est la dernière étape de l'oxydation du chrome. La forme trivalente du chrome est commune à tous les systèmes biologiques, thermodynamiquement stable et présente de fortes propriétés pour former des composés de coordination. La forme hexavalente (Cr(VI)) présente de fortes propriétés toxiques et cancérigènes et se présente généralement sous la forme de composés oxygénés de chromates (CrO42-) et de dichromates (Cr2O72-) [1,7]. La haute toxicité des composés Cr(VI) est associée à leur capacité à être facilement absorbés et rapidement transportés dans les cellules par les canaux sulfatés [8,9]. Puis le Cr(VI) est réduit en Cr(III) en plusieurs étapes après pénétration dans la cellule. Un grand nombre d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) est généré au cours du processus de réduction du Cr(VI) [10,11]. L'activation de la formation de ROS entraîne à son tour le développement d'un stress oxydatif et de lésions tissulaires. Les processus de réduction du Cr(VI) s'accompagnent également de cytotoxicité, de génotoxicité, de cancérogénicité et d'apoptose via la modulation du gène régulateur p53 [12- 15]. Le système AOS est la principale barrière dans la lutte contre le stress oxydatif induit par le Cr(VI) [9]. Les composants enzymatiques et non enzymatiques du système AOS, tels que les flavoenzymes dépendantes du GSH et du NADPH, stimulent et accélèrent la réduction du Cr(VI) hautement toxique en Cr(III) beaucoup moins toxique. À leur tour, des enzymes telles que la SOD, la CAT, la GP et le tripeptide GSH non enzymatique neutralisent de nombreuses ROS, qui se forment lors de la réduction du Cr(VI) [16,17]. Cependant, un stress oxydatif prolongé induit par le Cr(VI) conduit à l'épuisement des ressources du système AOS et provoque des dommages aux cellules, aux tissus et aux organes oxydatifs en raison de l'augmentation des processus pro-oxydants [9,18]. Les composés contenant du Cr(VI), tels que le dichromate de potassium (K2Cr2O7) à une dose de 8 mg/kg de poids corporel provoquent une hépatotoxicité aiguë chez le rat en raison de l'augmentation des processus nécrotiques et inflammatoires et de l'épuisement des ressources du système AOS dans le tissu hépatique des animaux [19 ]. Une injection sous-cutanée unique de K2Cr2O7 à une dose de 10 mg/kg entraîne également un stress oxydatif induit par le Cr(VI) et des dommages au tissu hépatique du rat, suivis de modifications dégénératives de l'histoarchitecture et de la dilatation des sinusoïdes hépatiques. Une dose similaire de Cr(VI) provoque des modifications dégénératives des cellules épithéliales tubulaires, une dilatation kystique des tubules, une congestion des vaisseaux sanguins, des cylindres hyalins et une dilatation de l'espace de Bowman dansreinsde rats [14]. L'hépatotoxicité et la néphrotoxicité causées par le K2Cr2O7 s'accompagnent d'un stress oxydatif aigu induit par le Cr(VI). La toxicité induite par le Cr(VI) stimule, en particulier, la formation de ROS, l'hyperactivation des processus de peroxydation, l'inhibition de l'activité des enzymes antioxydantes, la diminution du GSH cellulaire, ainsi que la déplétion des groupes sulfhydryles non protéiques et l'accumulation de Cr(VI) foie etreinsde rats et de souris [14,20,21]. On pense que le maintien du statut antioxydant est un facteur important pour réduire et prévenir les effets négatifs du stress oxydatif induit par le Cr(VI) [14,22,23]. La neutralisation du Cr(VI) est réalisée par réduction enzymatique en Cr(V) et transformation ultérieure en sels contenant du Cr avec la participation de GR et de NADPH. Les antioxydants non enzymatiques tels que la vitamine E, l'acide ascorbique, la N-acétylcystéine, la poudre d'ail et le GSH ont la capacité de réduire les dommages oxydatifs causés par le K2Cr2O7 [24,25]. La vitamine E est considérée comme l'antioxydant non enzymatique liposoluble le plus efficace, qui protège la membrane cellulaire de la peroxydation induite par les radicaux, stimule l'activation des enzymes antioxydantes et réduit l'intensité du stress oxydatif causé par la toxicité induite par les métaux lourds. L'action de la vitamine E à une dose de 100 et 125 mg/kg de poids corporel pendant 2 et 6 semaines, respectivement, réduit le niveau des processus de peroxydation induits par le K2Cr2O7- et restaure la teneur en GSH et l'activité de la SOD dans le foie etreinsde rats [14,19,22]. La vitamine E à une dose de 125 mg/kg de poids corporel présente également des propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires et réduit l'intensité de la toxicité induite par le Cr(VI) dans le foie etreinsde rats [22].
L'éthylthiosulfanylate appartient à une classe de composés thiosulfonate. Les thiosulfonates sont des analogues synthétiques de composés organosoufrés naturels biologiquement actifs obtenus à partir d'ail, d'oignon, de brocoli et de chou-fleur. Les thiosulfonates sont plus stables que leurs analogues naturels, présentent un large éventail de propriétés biologiques et se caractérisent par une faible toxicité. De nombreux chercheurs ont étudié les propriétés anticancéreuses, anti-inflammatoires, antifongiques, antimicrobiennes et immunomodulatrices des thiosulfonates ces dernières années. Cependant, il n'y a pas suffisamment d'études sur les propriétés antioxydantes des thiosulfonates. Il est connu que les thiosulfonates sont capables de moduler les facteurs de transcription, qui sont impliqués dans l'activation des gènes du système AOS [26,27]. L'effet antioxydant de ces composés se manifeste dans la capacité à réduire l'intensité de l'épuisement du pool de GSH et la formation de substances réactives à l'acide thiobarbiturique (TBARS) dans le foie de rat dans des conditions de stress oxydatif [28]. On connaît très peu les propriétés antioxydantes des thiosulfonates sous l'action toxique des métaux lourds. Cependant, les composés organosoufrés naturels ont montré un effet antioxydant positif contre le stress oxydatif induit par le Cr(VI) [23,29-31]. Nos études précédentes indiquent également que l'éthylthiosulfanylate présente des propriétés antioxydantes et élimine partiellement les effets négatifs du stress oxydatif induit par le K2Cr2O7-dans le tissu hépatique du rat [32].
Par conséquent, compte tenu des propriétés antioxydantes positives de la vitamine E, ainsi que des thiosulfonates et de leurs analogues naturels, notre étude visait à étudier l'efficacité et les avantages de l'effet complexe de la vitamine E et de l'éthylthiosulfanylate sur l'état du système pro/antioxydant dans le foie. etreinsde rats en condition de stress oxydatif induit par le Cr(VI).
2. Matériels et méthodes
La section « Matériels et méthodes » a été préparée par analogie avec notre publication précédente [32].
2.1. Conception expérimentale.
Dans notre travail, nous avons utilisé 40 rats mâles Wistar pesant 130- 140 g. Nous avons constitué 8 groupes d'animaux (5 rats par groupe) : 1 groupe témoin et 7 groupes expérimentaux. Tous les rats ont été logés dans des conditions standard et ont reçu une alimentation standard et de l'eau potable ad libitum.
Les rats témoins intacts du groupe I ont reçu une injection intrapéritonéale de sérum physiologique (150 ul) une fois par jour pendant 7 jours. Les animaux des groupes expérimentaux III et IV ont été traités par voie intrapéritonéale avec du K2Cr2O7 dissous dans 150 µl de sérum physiologique (concentration de Cr(VI) 2,5 mg/kg de poids corporel) pendant 7 et 14 jours, respectivement.
Le groupe II a reçu par voie intragastrique 1000 µl de solution d'huile de tournesol (marque « Oleina » ; DSTU 4492 : ISO 14024) une fois par jour pendant 14 jours et immédiatement après cela, du sérum physiologique (150 µl) a été administré par voie intrapéritonéale une fois par jour pendant 7 jours.
Groupe V : ont reçu une injection intragastrique quotidienne d'une solution huileuse de vitamine E à une dose de 20 mg/kg de poids corporel pendant 14 jours, puis immédiatement après cela, une solution saline physiologique (150 µl) a été administrée par voie intrapéritonéale une fois par jour pendant 7 jours.
Groupe VI : ont reçu une injection intragastrique quotidienne d'un complexe de solution huileuse de vitamine E [20 mg/kg de poids corporel] et d'éthylthiosulfanylate (ETS) [100 mg/kg de poids corporel] pendant 14 jours, puis immédiatement après cela, une injection intrapéritonéale quotidienne de 150 g µl de sérum physiologique pendant 7 jours.
Groupe VII/Groupe VIII : a reçu par voie intragastrique une solution huileuse complexe de vitamine E [20 mg/kg de poids corporel] et d'ETS [100 mg/kg de poids corporel] pendant 14 jours, puis immédiatement après, a reçu du K2Cr2O7 par voie intrapéritonéale quotidiennement à une dose de 2,5 mg Cr(VI)/kg de poids corporel par jour pendant 7 jours/14 jours.
Toutes les manipulations avec des animaux dans notre travail étaient conformes aux dispositions de la Convention européenne pour la protection des animaux vertébrés utilisés à des fins expérimentales et à d'autres fins scientifiques (Strasbourg, 1986) et des "Principes éthiques communs pour les expérimentations animales" (Ukraine, 2001). L'autorisation de mener des recherches a été obtenue auprès du Comité de bioéthique de l'Institut de biologie animale NAAS de Lviv (Protocole № 80).
Les travaux ont étudié les effets du composé ETS (éthyl 4- aminobenzènethiosulfonate) nouvellement synthétisé en complexe avec de la vitamine E sur le corps du rat. L'ETS a été synthétisé au département de technologie des composés biologiquement actifs, de pharmacie et de biotechnologie de l'Université nationale "Lviv Polytechnic" selon le protocole décrit en détail dans l'article [33, 34].
Après la décapitation des animaux, qui s'est déroulée sous anesthésie au thiopental, lareinsont été collectés. Toutes les démarches surreinsont été réalisées à 4 degrés. Le matériel de recherche était les homogénats de rein de rats, qui ont été préparés sur du tampon 0.05 M Tris-HCl avec un pH de 7,4 dans le rapport de 1 g de tissu et 9 ml de tampon (1:9, poids/volume ) puis centrifugé 15 minutes à 1000 g. Après centrifugation dans les surnageants obtenus, la teneur en GSH, le niveau de produits de peroxydation et l'activité enzymatique antioxydante ont été déterminés.
2.1.1. Groupes d'animaux.
Des groupes d'animaux ont été comparés selon le schéma suivant (Figure 1). Le groupe I est un témoin intact par rapport aux groupes expérimentaux III et IV, qui n'ont pas reçu de solution huileuse. Témoins du groupe II par rapport aux groupes expérimentaux V, VI, VII et VIII, qui ont reçu une solution d'huile. Nous avons enregistré le changement en pourcentage (pourcentage) des indicateurs pour les groupes expérimentaux III et IV par rapport au groupe I (témoin intact). Nous avons également enregistré le changement en pourcentage des indicateurs pour les groupes expérimentaux V, VI, VII et VIII par rapport au groupe II (contrôle de l'huile). Au stade final, nous avons analysé le pourcentage de changement des indicateurs des groupes expérimentaux III/IV par rapport au groupe I (témoin intact) et l'avons comparé au pourcentage de changement des indicateurs des groupes expérimentaux VII/VIII par rapport au groupe II (contrôle de l'huile).
2.2. Traitement.
2.1.1. Concentration de LHP.
La mesure du niveau de LHP (hydroperoxydes lipidiques) a été effectuée de manière incompatible avec les méthodes de précipitation des protéines induites par l'acide trichloroacétique et de lipides induits par l'éthanol.
extraction [35]. Le thiocyanate d'ammonium interagit avec les extraits lipidiques à l'éthanol et initie la réaction colorée. L'enregistrement de l'absorbance du produit coloré a été réalisé par spectrophotométrie (λ 480 nm). Le niveau de LHP (SU/g de tissu) a été calculé comme la différence entre les échantillons témoins et expérimentaux.
2.2.2 Concentration de TBARS.
L'évaluation de la concentration en TBARS (substances réactives à l'acide thiobarbiturique) repose sur le principe de l'interaction malondialdéhyde et acide thiobarbiturique dans des conditions d'acidité et de température élevée [35]. Le résultat de l'interaction du malondialdéhyde et de l'acide thiobarbiturique est la réaction colorée. L'enregistrement de l'absorbance du produit coloré a été effectué par spectrophotométrie (λ 535 nm et λ 580 nm) et le niveau de TBARS a été calculé en nmol de MDA/g de tissu.
2.2.3. Activité de médecin généraliste.
La mesure de l'activité enzymatique GP (glutathion peroxydase) est réalisée en présence de GSH avant et après addition d'hydroperoxyde de tertiobutyle [35]. Évaluation
l'activité GP est basée sur le principe du taux d'oxydation du GSH. Les groupes SH de la molécule GSH sont oxydés en présence d'2-acide nitrobenzoïque. L'anion dinitrophényle est formé à la suite de l'oxydation du GSH. L'enregistrement de l'absorbance du produit coloré a été effectué par spectrophotométrie (À 412 nm) et l'activité GP a été calculée en nmol GSH/min. × mg de protéines.
2.2.4. Activité de GR.
La mesure de l'activité enzymatique GR (glutathion réductase) a été réalisée en présence de glutathion oxydé et de NADPH [35]. L'évaluation de l'activité GR est basée sur le principe du taux de réduction du glutathion oxydé. L'enregistrement de l'absorbance a été effectué par spectrophotométrie (λ 340 nm) pendant 1 minute à 37 degrés. L'abaissement du taux d'extinction est un indicateur de l'intensité de la réaction. L'activité GR a été calculée en µmol de NADPH/min. × mg de protéines.
2.2.5. Concentration de GSH.
L'évaluation du taux de GSH (glutathion réduit) est basée sur le principe de la formation d'anions dinitrophényle (produit coloré) après la liaison de l'acide 2-nitrobenzoïque au groupe SH de la molécule de GSH [36]. La valeur de la concentration en GSH dépend de l'intensité de la réaction colorée. L'enregistrement de l'absorbance du produit coloré a été effectué par spectrophotométrie (λ 412 nm) et la teneur en GSH a été calculée en mmol de GSH/g de tissu.
2.2.6. Activité de SOD.
La mesure de l'activité enzymatique SOD (superoxyde dismutase) a été réalisée en présence de NADH et de méthosulfate de phénazine [36]. L'évaluation de l'activité SOD est basée sur le principe de la réduction du nitrobleu tétrazolium. L'intensité de l'inhibition du processus de réduction du nitroblue tétrazolium indique l'intensité de l'activité enzymatique. L'enregistrement de l'absorbance a été effectué par spectrophotométrie (λ 540 nm) et l'activité SOD a été calculée en unités standard pour 1 mg de protéine.
2.2.7. Activité du CAT.
La mesure de l'activité enzymatique CAT (catalase) a été réalisée en présence de sels de molybdène, qui interagissent avec le peroxyde d'hydrogène [36]. Le produit coloré s'est formé à la suite de la réaction. L'enregistrement de l'absorbance du produit coloré a été réalisé par spectrophotométrie (λ 410 nm) et l'activité CAT a été calculée en mmol/minute x 1 mg de protéine.
2.2.8. Concentration de protéines.
La concentration de protéines totales dans les homogénats de tissus a été mesurée par la méthode de Lowry [37] en utilisant les kits "Simko LTD" (Ukraine, Lviv). La mesure de toutes les valeurs d'absorbance a été réalisée sur un spectrophotomètre "Unico" 1205 (USA).
2.3. Analyses statistiques.
Toutes les données expérimentales ont été analysées statistiquement par le logiciel Microsoft Excel en utilisant une analyse de variance unidirectionnelle (ANOVA) et le test de Tukey-Kramer. Toutes les valeurs expérimentales ont été calculées en tant que valeurs moyennes (M) ± erreur standard (SEM) et ont été considérées comme statistiquement significatives à P <>
3. Résultats et discussion
La section « Résultats et discussions » a été préparée par analogie avec notre publication précédente [32].
3.1. Marqueurs de stress oxydatif.
Nous avons constaté que l'administration intrapéritonéale de bichromate de potassium pendant 7 et 14 jours entraîne une augmentation de la teneur en marqueurs de stress oxydatif dans le foie et les reins des rats mâles. L'exposition au K2Cr2O7 à une dose de 2,5 mg de Cr(VI)/kg de poids corporel pendant 7 (groupe III) et 14 jours (groupe IV) a provoqué une augmentation significative de la teneur en TBARS dans le foie des animaux par rapport au groupe I (témoin) par 69 et 75 %, respectivement (tableau 1). Le niveau de TBARS était également significativement élevé dans le tissu rénal des rats des groupes expérimentaux III et IV par rapport au témoin de 41 et 46 %, respectivement. Une dose similaire de Cr(VI) a entraîné une augmentation significative de la concentration de LHP dans le foie des rats des groupes expérimentaux III et IV par rapport au groupe I de 112 et 127 %, respectivement. Le niveau de LHP a également augmenté de manière significative dans le tissu rénal de rat après 7 (groupe III) et 14 jours (groupe IV) d'action du Cr(VI) par rapport au groupe témoin de 39 et 56 %, respectivement.
La raison de l'augmentation de l'intensité du processus de peroxydation dans le foie et les reins des rats est l'hyperactivation induite par le Cr(VI) de la génération de radicaux hydroxyle et superoxyde. La formation de ROS induite par le Cr(VI) endommage la structure des composants lipidiques de la membrane cellulaire et, par conséquent, provoque une augmentation de la teneur en TBARS [19,20,38]. Les intermédiaires de la réduction du Cr(VI) entrent dans des réactions de type Fenton, interagissent avec le peroxyde d'hydrogène et initient des radicaux hydroxyles [19]. Selon la littérature, le Cr(VI) augmente l'intensité de la génération de radicaux superoxydes en activant la NADPH-oxydase [39] et les complexes enzymatiques xanthine-xanthine oxydase [40].
L'administration intragastrique de vitamine E (groupe V) et de vitamine E en complexe avec l'ETS (groupe VI) pendant 14 jours a entraîné une diminution significative de la teneur en TBARS dans le foie des animaux par rapport au groupe II de 13 et 16 %, respectivement (tableau 1). Une légère diminution du niveau de TBARS a également été enregistrée dans le tissu rénal des rats des groupes expérimentaux V et VI par rapport au groupe II de 5 et 3 %, respectivement. La teneur en LHP a été significativement réduite dans les groupes expérimentaux V et VI dans le foie de rat par rapport au groupe II de 12 et 16 %, respectivement. Il y avait également une diminution significative du niveau de LHP dans le tissu rénal de rat de groupes expérimentaux similaires par rapport au groupe II de 10 et 8 pour cent, respectivement.
La teneur en TBARS dans le foie de rat est restée au niveau des indicateurs du groupe II après 14 jours de prétraitement complexe avec de la vitamine E et de l'ETS par l'actine suivante de Cr(VI) pendant 7 jours (groupe VII). L'impact complexe précédent de la vitamine E et de l'ETS par l'action suivante du Cr(VI) pendant 14 jours a entraîné une augmentation du niveau de TBARS dans le tissu hépatique du groupe VIII par rapport au groupe II de 23 %. Cependant, l'augmentation de la teneur en TBARS dans le tissu hépatique des animaux du groupe VIII (23 %) par rapport au groupe II était inférieure de 52 % au pourcentage d'augmentation de la teneur en TBARS dans le foie des rats du groupe IV (75 %) par rapport au groupe I. .
La concentration de TBARS a augmenté dans le tissu rénal du rat après 14 jours de prétraitement complexe avec de la vitamine E et de l'ETS par l'action suivante du Cr(VI) pendant 7 (groupe VII) et 14 jours (groupe VIII) par rapport au groupe II de 21 et 31 pour cent, respectivement. Cependant, l'intensité de l'augmentation de la teneur en TBARS dans les reins des rats des groupes VII (21 %) et VIII (31 %) par rapport au groupe II était de 25 et 21 % inférieure au pourcentage d'augmentation du niveau de TBARS dans les homogénats rénaux des groupes III (46 %) et IV (52 %) par rapport au groupe I.
Un prétraitement complexe avec de la vitamine E et de l'ETS par l'actine suivante de Cr(VI) pendant 7 jours (groupe VII) et 14 jours (groupe VIII) a provoqué une augmentation de la teneur en LHP dans le tissu hépatique des rats par rapport au groupe II de 17 et 52 pour cent , respectivement. Cependant, l'augmentation du niveau de LHP dans le foie des rats des groupes VII (17 pour cent) et VIII (52 pour cent) par rapport au groupe II était de 97 et 75 pour cent inférieure au pourcentage d'augmentation de la teneur en LHP dans les homogénats de foie des groupes III (114 pour cent). ) et IV (127 %) par rapport au groupe I.
La concentration de LHP s'est élevée dans les reins des animaux des groupes VII et VIII par rapport au groupe II de 16 et 31 %, respectivement.
Cependant, l'augmentation de la teneur en LHP dans les reins des rats des groupes VII (16 pour cent) et VIII (31 pour cent) par rapport au groupe II était de 23 et 25 pour cent inférieure à l'augmentation en pourcentage du niveau de LHP dans le tissu rénal des groupes III (39 pour cent). ) et IV (56 %) par rapport au groupe I.
Les données de la littérature rapportent que la vitamine E se caractérise par des propriétés antioxydantes efficaces, inhibe les processus de peroxydation lipidique et réduit les niveaux de ROS in vitro et in vivo [22]. L'administration orale de vitamine E atténue l'hépatotoxicité induite par le Cr(VI) et réduit la teneur en TBARS dans le foie des rats [19]. La raison de la diminution de l'intensité des processus de peroxydation dans le tissu hépatique de rat peut également être la propriété antioxydante du sulf un autre groupe, qui est un composant structurel de la molécule ETS [32,42,43]. Ce groupe fonctionnel a les propriétés de réduire la teneur en LHP [41]. Les S-alkylthiosulfonates, qui sont les analogues structuraux synthétiques de l'ETS, inhibent l'activité du système xanthine-xanthine oxydase et la génération de ROS [27]. La vitamine E est un composant important du cytoplasme et de la membrane cellulaire. L'effet antioxydant de la vitamine E empêche l'activation des réactions en chaîne d'auto-oxydation des lipides dues à la neutralisation des radicaux peroxyle et alcoxyde. Les radicaux peroxyle réagissent également plus rapidement avec la vitamine E qu'avec les lipides de la membrane cellulaire [14].
Ainsi, l'effet toxique du Cr(VI) conduit à une élévation de la teneur en TBARS et en LHP dans les tissus hépatiques et rénaux des animaux. Cependant, l'impact antérieur de la vitamine E avec l'ETS réduit l'intensité des processus de peroxydation dans le foie et les reins des rats sous l'action du stress oxydatif induit par le Cr(VI).
3.2. Système antioxydant du glutathion.
Il y a eu une augmentation de l'activité de la GP dans le tissu hépatique des rats sous l'action du Cr(VI) pendant 7 (groupe III) et 14 jours (groupe IV) par rapport à un groupe I de 55 et 15 %, respectivement (tableau 2).
L'administration intrapéritonéale de dichromate de potassium pendant 7 jours (groupe III) a provoqué une augmentation de 12 % de la teneur en GSH cellulaire dans le tissu hépatique du rat par rapport au témoin (groupe I). Le niveau de GSH ne différait pas des valeurs témoins dans les reins des animaux du groupe III (K2Cr2O7 14 jours). Cependant, il y a eu une diminution du pool de GSH dans le foie et les reins des rats après 14 jours d'action du Cr(VI) (groupe IV) par rapport au groupe I de 34 % et 36 %, respectivement. À son tour, la haute sensibilité du tissu rénal à la toxicité induite par le Cr(VI) peut être la raison de l'inactivation du GP dans les reins des animaux du groupe IV [1, 16].
Les auteurs suggèrent également que le mécanisme d'inactivation de la GP dans des conditions de toxicité du Cr(VI) est réalisé en fixant le Cr(VI) au site actif de l'enzyme et en déplaçant directement les cofacteurs-métaux du site actif [25].
L'activité de GR n'a pas changé dans le foie des animaux du groupe III par rapport au témoin. Mais 14 jours d'exposition au Cr(VI) ont entraîné une diminution de 17 % de l'activité GR dans le tissu hépatique des rats par rapport au groupe I. Une inhibition de l'activité GR a également été observée dans le tissu rénal des animaux après 7 (groupe III) et 14 (groupe IV) jours d'injection de K2Cr2O7 par rapport au groupe I de 45 et 43 %, respectivement.
Nous supposons qu'une diminution induite par le Cr(VI)-an de la teneur en GSH peut être la raison de la suppression des GR dans les deux tissus des rats [44-46]. Les molécules de GSH assurent la neutralisation directe des radicaux libres, jouent un rôle clé dans les mécanismes de protection antioxydante des cellules [47] et sont impliquées dans les processus de réduction du Cr(VI) [19]. Par conséquent, la diminution de la teneur en GSH dans le foie des rats affectés par le Cr(VI) pourrait être une conséquence de l'utilisation intensive des molécules de GSH dans les processus de neutralisation des ROS et des radicaux libres dans les conditions de stress oxydatif induit par le K2Cr2O7-.
Les données de la littérature décrivent également le mécanisme direct d'inhibition de l'activité GR due à la liaison spécifique du métal lourd à la paire redox thiol/thiolate et au résidu histidine dans le centre catalytique de la forme réduite de l'enzyme. Ensuite, l'ion métallique lié provoque des modifications de la flexion du cycle isoalloxazine du FAD et de l'hydrophobicité de son microenvironnement. En conséquence, l'activité enzymatique de GR est inhibée [48].
L'administration de vitamine E (groupe V) et de vitamine E en complexe avec l'ETS (groupe VI) a provoqué une augmentation du taux de GSH dans le foie des rats par rapport au groupe II de 15 et 21 %, respectivement. L'impact complexe précédent de la vitamine E et de l'ETS par l'action suivante du Cr(VI) pendant 7 (groupe VII) et 14 jours (groupe VIII) a conduit à une élévation de la teneur en GSH dans le tissu hépatique par rapport au groupe II de 21 et 23 %. , respectivement.
Nous n'avons pas trouvé de différence statistiquement significative dans les changements de teneur en GSH dans les tissus animaux après l'administration de vitamine E et de vitamine E en complexe avec ETS. Nous n'avons observé qu'une tendance à augmenter les taux de GSH dans les reins des animaux après un traitement de 14 jours avec de la vitamine E et de la vitamine E en complexe avec l'ETS.
Selon la littérature, la vitamine E présente des propriétés hépato- et néphroprotectrices contre la toxicité induite par le Cr(VI), restaure la teneur en GSH et soutient l'activité des enzymes AOS [14, 19]. Les auteurs rapportent également que les thiosulfonates sont responsables de l'activation dépendante de Nrf2- des éléments réactifs antioxydants (ARE), qui induisent l'activation des enzymes du système de défense antioxydant et le piégeage des radicaux libres. L'activation de l'ARE médiée par les thiosulfonates stimule l'activité des gènes codant pour -GCS. Peut-être que des mécanismes similaires sont impliqués dans l'augmentation de la teneur en GSH sous l'action de l'ETS [26]. Les données de la littérature indiquent également que la stimulation ARE induit l'expression des gènes GR et GS. Ces enzymes jouent un rôle clé dans la synthèse et la réduction des molécules de GSH [49].
Les molécules de thiosulfonate ont également la capacité de se transformer en mono-, di- et trisulfures. Il est possible que les produits soufrés de transformation des thiosulfonates soient impliqués dans la biosynthèse de nouvelles molécules de GSH [29].
Un prétraitement complexe avec de la vitamine E et de l'ETS par l'actine suivante de Cr(VI) pendant 7 jours (groupe VII) et 14 jours (groupe VIII) n'a montré qu'une tendance à la restauration de l'activité GP et GR dans le foie des rats. Cependant, nous n'avons pas trouvé de différence statistiquement significative dans ce cas.
L'action de la vitamine E en particulier (groupe V) et en association avec l'ETS (groupe VI) pendant 14 jours a conduit à une activation de la GP dans le tissu rénal des animaux par rapport au groupe II de 19 et 22 %, respectivement. L'effet complexe précédent de la vitamine E et de l'ETS par l'action suivante du Cr(VI) pendant 7 jours a provoqué une augmentation de l'activité de la GP de 38 % dans les reins des rats du groupe VII par rapport au groupe II (tableau 2). Cependant, l'augmentation de l'activité GP dans les reins des rats du groupe VII (38 %) par rapport au groupe II était inférieure de 47 % au pourcentage d'hyperactivation de la GP dans les tissus rénaux des rats du groupe III (85 %) par rapport au groupe I.
À son tour, l'activité GP a été supprimée de 16 % dans le tissu rénal des rats après l'impact précédent de la vitamine E dans un complexe avec ETS pendant 14 jours par l'action suivante du Cr(VI) pendant 14 jours (groupe VIII) par rapport au groupe II. Cependant, la diminution de l'activité de la GP dans les tissus rénaux des animaux du groupe VIII (16 %) par rapport au groupe II était de 11 % inférieure au pourcentage d'inactivation de la GP dans les reins des rats du groupe III (27 %) par rapport au groupe I. Une légère une augmentation de l'activité GR (8 pour cent) a été observée après 14 jours d'exposition complexe à la vitamine E et à la FTA dans le tissu rénal des animaux du groupe VI par rapport au groupe II.
L'impact complexe précédent de la vitamine E et de l'ETS par l'action suivante du Cr(VI) pendant 7 (groupe VII) et 14 jours (groupe VIII) a provoqué une diminution de l'activité GR dans les reins de rat par rapport au groupe II de 17 et 36 pour cent , respectivement.
Cependant, l'intensité de la diminution de l'activité GR dans le tissu rénal des rats des groupes VII (17 %) et VIII (36 %) par rapport au groupe II était de 28 et 7 % inférieure au pourcentage d'inactivation de l'activité GR dans les homogénats rénaux des groupes III. (45 %) et IV (43 %) par rapport au groupe I.
Nous émettons l'hypothèse que la stabilisation partielle de l'activité GP et la diminution de l'intensité de la suppression de GR dans les reins de rat sous l'action du Cr(VI) étaient médiées par l'effet antioxydant du complexe vitamine E et ETS. Les résultats des études décrites ci-dessus ont indiqué qu'une exposition antérieure à la vitamine E et à la FTA atténuait l'intensité des processus LP induits par le Cr(VI) dans les reins des rats. Selon la littérature, une forte augmentation de la teneur en TBARS, LHP et en produits de peroxydation protéique s'accompagne d'une perturbation de l'activité des enzymes AOS liées au GSH [50]. Il est possible que l'effet antioxydant complexe de la vitamine E et de l'ETS stabilise l'activité enzymatique des GP et GR en réduisant la teneur en LHP et TBARS dans les tissus rénaux des animaux.
Ainsi, l'injection intrapéritonéale de K2Cr2O7 pendant 7 jours entraîne une légère activation compensatoire de GP et une augmentation de la teneur en GSH dans le foie des rats. Une légère stimulation GP est également observée après 14 jours d'action du Cr(VI). Cependant, 14 jours d'exposition au K2Cr2O7 provoquent une déplétion du pool hépatique de GSH et une inhibition de l'activité GR. La déplétion induite par le Cr(VI) de la teneur en GSH est éliminée dans le tissu hépatique par un prétraitement intragastrique complexe de vitamine E et d'ETS. L'action du Cr(VI) pendant 7 jours entraîne une activation compensatoire de la GP et une suppression de la GR dans les reins des rats. À leur tour, 14 jours d'exposition au K2Cr2O7 provoquent l'inactivation du GP, du GR et l'épuisement du contenu rénal en GSH. L'impact complexe précédent de la vitamine E et de l'ETS atténue l'intensité de l'inactivation des GR et stabilise l'activité de la GP dans le tissu rénal du rat dans des conditions de stress oxydatif induit par le K2Cr2O7-.
3.3. Enzymes antioxydantes.
L'injection intrapéritonéale de dichromate de potassium pendant 7 et 14 jours a entraîné une diminution de l'activité de la SOD dans le tissu hépatique des animaux des groupes III et IV par rapport à un groupe I de 17 et 33 %, respectivement (tableau 3). L'activation de la SOD a été observée après 7 jours de traitement au Cr(VI) dans le tissu rénal des rats du groupe III (21 pour cent), mais 14 jours d'action du Cr(VI) ont provoqué la suppression de l'activité enzymatique de la SOD dans les reins des animaux du groupe IV (18 pour cent). ) par rapport au groupe I.
L'activité de CAT a augmenté de 11 % après 7 jours d'exposition au Cr(VI), mais 14 jours d'administration de K2Cr2O7 ont été accompagnés d'une diminution de l'activité de CAT de 13 % dans le tissu hépatique de rat du groupe IV par rapport au groupe I. Cr(VI ) la toxicité pendant 7 jours a conduit à l'activation de la CAT (de 15 pour cent), mais la toxicité du K2Cr2O7 pendant 14 jours a provoqué une diminution de l'activité enzymatique de la CAT dans le tissu rénal des animaux du groupe IV par rapport au groupe I.
Les auteurs rapportent que la raison de l'activation de la SOD (foie et rein) et de la CAT (foie) dans les tissus de rat du groupe III pourrait être une surexpression de gènes antioxydants ou des mécanismes compensatoires du système AOS contre le stress oxydatif induit par le Cr(VI) [51 ,52].
L'analyse des données de la littérature indique également que le Cr(VI) est un puissant inhibiteur de l'activité enzymatique de la SOD. Peut-être que ces données peuvent expliquer l'inhibition de l'activité SOD après une actine toxique plus longue du Cr(VI) dans les tissus de rat du groupe IV (Cr(VI) pendant 14 jours). L'action toxique du Cr(VI) entraîne une inhibition de l'activité enzymatique de la SOD et des altérations de la structure moléculaire de la SOD en raison de l'intensification des processus de peroxydation [53]. Les métaux lourds, dont le Cr(VI), ont la capacité d'inactiver les enzymes AOS après liaison directe au site actif des enzymes correspondantes [54]. Une fois l'inactivation de la SOD supprimée, la dismutation transforme O2- en H2O2. En conséquence, la stimulation induite par le Cr(VI) de la formation d'O2- et l'inhibition des processus d'utilisation d'O2- peuvent être la cause de l'inactivation de l'enzyme AOS, y compris CAT [55].
La vitamine E en particulier (groupe V) et en combinaison avec l'ETS (groupe VI) a stimulé l'activité CAT dans le tissu hépatique des animaux par rapport au groupe I de 15 et 33 %, respectivement. Il y avait également une activation probable de CAT dans les reins de rats des groupes expérimentaux V et VI par rapport au groupe II de 23 et 28 %, respectivement (tableau 3).
Un prétraitement complexe avec de la vitamine E et de l'ETS par l'actine suivante de Cr(VI) pendant 7 jours (groupe VII) et 14 jours (groupe VIII) a provoqué une augmentation de l'activité de la CAT dans le tissu hépatique du rat par rapport au groupe II de 17 et 9 % , respectivement. L'activation de CAT a également été observée dans les reins de rat du groupe VII (13 pour cent) par rapport au groupe II. Cependant, l'activité enzymatique CAT dans le tissu rénal des animaux du groupe VIII est restée au niveau des indicateurs du groupe II.
Les données de la littérature rapportent que la vitamine E empêche l'épuisement de l'activité enzymatique de la SOD, de la CAT et d'autres enzymes AOS dans les tissus des souris et des rats dans des conditions de stress oxydatif [56,57]. La vitamine E atténue également le stress oxydatif induit par le Cr (VI) dans les testicules de rat en restaurant l'activité SOD et CAT et en réduisant l'intensité des processus LP [58].
Les thiosulfonates sont impliqués dans l'activation dépendante de Nrf2- de la stimulation du gène AOS [26]. La stimulation de Nrf2 conduit, à son tour, à une expression accrue des gènes codant pour CAT [59]. L'allicine, un des analogues naturels des thiosulfonates, est impliquée dans l'activation des gènes responsables de l'expression de SOD, CAT et Nrf2 [60]. Il est possible que les propriétés antioxydantes ci-dessus de la vitamine E, des thiosulfonates et de leurs analogues naturels puissent être la raison de la restauration de l'activité enzymatique de la CAT sous l'action du stress oxydatif induit par le Cr(VI).
4. Conclusions
Les propriétés antioxydantes des thiosulfonates sont peu connues. Il existe également suffisamment d'informations décrivant les propriétés protectrices des thiosulfonates contre la toxicité induite par les métaux lourds dans les tissus de l'organisme animal. Nos études précédentes indiquent que le prétraitement ETS peut être efficace pour corriger la toxicité hépatique induite par le Cr(VI) chez les rats. Nous supposons que d'autres études des propriétés antioxydantes de l'ETS en combinaison avec des composés antioxydants et des réducteurs cellulaires sont importantes pour une meilleure compréhension du rôle des thiosulfonates dans les mécanismes de prévention du stress oxydatif induit par les métaux lourds.
La généralisation des résultats obtenus indique que l'action du K2Cr2O7 entraîne une hépatotoxicité et une néphrotoxicité induites par le Cr(VI) en raison de l'intensification des processus LP et de l'élévation de la formation de LHP et de TBARS dans les tissus des deux animaux. Le système AOS implique des mécanismes compensatoires pour contrecarrer le stress oxydatif induit par le Cr(VI). Ces mécanismes s'accompagnent d'une activation de SOD, CAT et GP dans le tissu rénal, ainsi que d'une stimulation de CAT, GP et d'une accumulation de GSH dans le foie de rats après 7 jours d'exposition au Cr(VI). Cependant, une action plus longue du Cr(VI) pendant 14 jours conduit à l'épuisement des ressources du système AOS en raison de l'inactivation des enzymes antioxydantes (SOD, CAT, GR, GP) et de l'épuisement du pool de GSH dans les tissus hépatiques et rénaux des animaux. Le complexe de vitamine E et d'ETS présente un effet antioxydant contre la toxicité induite par le Cr(VI). Le prétraitement intragastrique de ce complexe pendant 14 jours se manifeste par une diminution des processus LP induits par le Cr(VI) dans le foie et les reins des rats. L'impact précédent de la vitamine E et de l'ETS empêche également l'épuisement du CAT et du GSH dans le foie, élimine l'intensité de l'inactivation du CAT, stabilise l'activité GP et GR dans les tissus rénaux des animaux dans des conditions d'oxydation induite par le K2Cr2O7- stresser. La vitamine E en particulier et en complexe avec l'ETS supprime l'élévation de la LHP et stimule la CAT dans les deux tissus de rat. L'effet antioxydant de ces composés conduit également à l'accumulation de GSH hépatique et à l'activation de la GP rénale.
Les résultats obtenus indiquent que le prétraitement à la vitamine E et à la FTA a partiellement stabilisé les perturbations induites par le Cr(VI) dans les mécanismes d'action du système de défense antioxydant dans les reins des rats. De plus, les résultats de notre étude peuvent devenir une partie du contexte pour créer des méthodes efficaces de prévention et de correction des états antioxydants et pro-oxydants dans les reins affectés par l'action du stress oxydatif induit par le Сr(VI).
1 Département de Biochimie Adaptation et Ontogénèse des Animaux ; Institut de biologie animale de NAAS ; Lvov ; Ukraine
2 Département de technologie des composés biologiquement actifs ; Pharmacie et biotechnologie de l'Université nationale polytechnique de Lviv ; Ukraine
Références
1. Sahar, HO ; Sherif, MS Effets améliorés de l'huile de pépins de raisin sur la néphrotoxicité induite par le chrome et le stress oxydatif chez le rat. Recherche vétérinaire slovène Zbornik 2020, 57, 123- 131.
2. Husain, N. ; Mahmood, R. La taurine atténue les dommages cellulaires et ADN induits par le Cr(VI) : une étude in vitro utilisant des érythrocytes et des lymphocytes humains. Acides aminés2020, 52, 35-53.
3. Tian-Guang, Z. ; Ya-Li, Z.; Lei, Li.; Dong-Hai, Z. Effets antagonistes du nano-sélénium sur les lésions hépatiques des poulets de chair induites par l'empoisonnement au Cr (VI) dans la voie AMPK. Sciences de l'environnement et recherche internationale sur la pollution 2020, 27, 41585-41595.
4. Farag, AI ; El-Sherry, ES Hépatotoxicité induite par le chrome et effet protecteur potentiel du sélénium chez le rat albinos mâle adulte : une étude histologique, immunohistochimique et moléculaire. Méd. J. Université du Caire 2020, 88, 187- 196.
5. Shih-Chang, F. ; Jui-Ming, L.; Kuan-I, L.; Feng-Cheng, T.; Kai-Min, F.; Ching-Yao, Y.; Chin-Chuan, S.; Hsin-Hung, C.; Ren-Jun, H.; Ya-Wen, C.Cr(VI) induit l'apoptose dépendante des mitochondries médiée par les ROS dans les cellules neuronales via l'activation de la voie de signalisation Akt/ERK/AMPK. Toxicologie In Vitro 2020, 65, 1- 16.
6. Fedala, A. ; Adjroud, O.; Abid-Essefi, S.; Timoumi, R. Effets protecteurs du sélénium et du zinc contre les perturbations thyroïdiennes induites par le dichromate de potassium, le stress oxydatif et les dommages à l'ADN chez les rats Wistar gravides. Environ Sci Pollut Res Int 2021
7. Lui, X. ; Li, P. Pollution des eaux de surface dans le plateau de loess chinois moyen avec un accent particulier sur le chrome hexavalent (Cr6 plus): occurrence, sources et risques pour la santé. Exposition et santé 2020, 12, 1- 17, https://doi.org/10.1007/s12403-020-00344-x.
8. Chen, YQ ; Murphy, A.; Soleil H. ; Costa M. Mécanismes moléculaires et épigénétiques de la carcinogenèse induite par le Cr(VI). Toxicologie et pharmacologie appliquée 2019, 377, 1-9,
https://doi.org/10.1016/j.taap.2019.114636.
9. Machado, Alb. ; Caprara, JF; Diehl de Franceschi, I.; Linden, R.; Berlese, DB; Feksa, LR Effets de l'exposition chronique au chrome hexavalent dans l'eau sur les paramètres de stress oxydatif chez les rats Wistar. Acta Scientiarum Biological Sciences 2019, 41, 1- 10.
10. Fatma, M. ; Raghda, A.; Mohamed, M. Potentiel hépatoprotecteur de l'huile essentielle de Rosmarinus officinalis contre l'hématotoxicité induite par le chrome hexavalent, les changements biochimiques, histologiques et immunohistochimiques chez les rats mâles. Sciences environnementales et recherche sur la pollution 2021, 28, 17445– 17456.
11. Wang, Y. ; Wang, X.; Wang, L.; Cheng, G.; Zhang, M.; Xing, Y.; Zhao, X.; Liu, Y.; Liu, J. Mitophagy Induced by Mitochondrial Function Damage in Chicken Kidney Exposed to Cr(VI). Recherche sur les éléments traces biologiques 2021, 199, 703-711.
12. Zheng, X. ; Li, S.; Li, J.; Lv, Y. ; Wang, X.; Wu, P.; Yang, Q.; Tang, Y.; Liu, Y.; Zhang, Z. Le chrome hexavalent induit l'apoptose rénale et l'autophagie en perturbant l'équilibre de la dynamique mitochondriale chez le rat. Écotoxicologie et sécurité environnementale 2020, 204, 1-9.
13. Yang, D. ; Yang, Q.; Amusement.; Li, S.; Han, B.; Liu, Y.; Tang, Y.; Guo, X.; Lv, Z. ; Zhang, Z. Dysfonctionnement cardiaque induit par le chrome hexavalent via une altération médiée par Sesn2- de la fonction mitochondriale et de l'approvisionnement énergétique. Chimiosphère 2021, 264, 1- 10.
14. Balakrishnan, R. ; Satish Kumar, CS ; Rani, MU ; Srikanth, MK; Boobalan, G.; Reddy, AG Une évaluation du rôle protecteur du -tocophérol sur l'hépatotoxicité et la néphrotoxicité induites par les radicaux libres dues au chrome chez le rat. Journal indien de pharmacologie 2013, 45, 490-495.
15. Zhang, Y. ; Bian, H.; Peut.; Xiao, Y.; Xiao, F. La mitophagie hyperactive induite par le Cr(VI) contribue à la perte mitochondriale et à la cytotoxicité dans les hépatocytes L02. Journal biochimique 2020, 477, 2607-2619.
16. Saidi, M. ; Aouacheri, O.; Saka, S.; Tebboub, I. ; Ailene, L. Effets protecteurs du néphron du curcuma sur les dommages oxydatifs et le stress oxydatif chez le rat sous empoisonnement subchronique au chrome. Int. J. Biosci 2019, 15, 241-250.
17. Li, J. ; Zheng, X.; Ma, X.; Xu, X.; Du, Y.; Lv, Q. ; Li, X.; Wu, Y.; Soleil, H.; Yu, L.; Zhang, Z. La mélatonine protège contre les lésions cardiaques induites par le chrome (VI) en activant la voie AMPK/Nrf2. Revue de
Biochimie inorganique 2019, 197, 1- 10.
18. Science directe.
19. Shati, AA Effet améliorateur de la vitamine E sur l'hépatotoxicité induite par le dichromate de potassium chez le rat.Journal of King Saud University - Science2014, 6, 181- 189.
20. Khalaf, AA;Hassanen, EI;Ibrahim, MA;Tohamy, AF;Aboseada, MA;Hassan, HM;Zaki, AR
L'acide rosmarinique atténue les dommages oxydatifs hépatiques et rénaux induits par le chrome et les dommages à l'ADN chez le rat. Journal de toxicologie biochimique et moléculaire 2020, 34, 1- 12.
