Mamdooh Ghoneum

1 Departamentul de ORL, Universitatea de Medicină și Științe Charles Drew, Los Angeles, California 90059, SUA

Nariman K. Badr El-Din

2 Departamentul de Zoologie, Facultatea de Științe, Universitatea din Mansoura, Mansoura 35516, Egipt

Salma M. Abdel Fattah

3 Cercetare în domeniul drogurilor și radiațiilor, Centrul Național pentru Radiații și Tehnologie, Cairo, Egipt

Lucilene Tolentino

4 Departamentul de patologie, Universitatea de Medicină și Științe Charles Drew, Los Angeles, California 90059, SUA

Abstract

INTRODUCERE

MGN-3 este un arabinoxilan din tărâțe de orez, o polizaharidă care conține hemiceluloză β-1,4-xilopironază, care a fost tratată enzimatic cu un extract din ciuperci shiitake [10]. Munca noastră și a altora a arătat că MGN-3 este un puternic modificator al răspunsului biologic (BRM) cunoscut pentru activarea celulelor dendritice [11, 12], îmbunătățirea activității celulelor NK [13, 14], modularea citokinelor și inducerea apoptozei în tumoră țesut [15]. Studiile anterioare realizate de S. Nakatsugawa (comunicare personală, 2001) au arătat că MGN-3 este foarte eficient în îmbunătățirea supraviețuirii șoarecilor expuși la iradiere γ într-un mod dependent de doză (interval, 4,5-8,5 Gy). Efectele dăunătoare ale radiațiilor ionizante asupra celulelor vii sunt adesea mediate de producția crescută de specii reactive de oxigen (ROS) [3]. Deoarece MGN-3 este un agent antioxidant eficient la șoareci, așa cum se manifestă prin prevenirea formării de radicali liberi, modularea peroxidării lipidelor, creșterea sistemului de apărare antioxidant și protecția împotriva stresului oxidativ [16], în acest studiu examinăm efectul protector al MGN-3 privind întreținerea generală a țesutului hematopoietic după iradierea γ.

MATERIALE ȘI METODE

Un total de 57 de șoareci adulți albini elvețieni de vârsta de aproximativ 8 săptămâni (greutatea corporală medie de 24 ± 2 g) au fost folosiți în această investigație. Șoarecii au fost găzduiți 5/cușcă și li s-a permis accesul gratuit la pelete standard de cub de laborator și apă.

MGN-3/Biobran

MGN-3 este un extract modificat de tărâțe de orez care este tratat enzimatic cu un extract din ciuperci Shiitake. Conține polizaharidă β1, 4-xilopironază hemiceluloză. Principala structură chimică a MGN-3 este arabinoxilanul, cu o xiloză în lanțul său principal și un polimer de arabinoză în lanțul său lateral [10]. MGN-3 a fost proaspăt preparat prin soluție în soluție salină 0,9% și 40 mg/kg greutate corporală/zi a fost administrat șoarecilor intraperitoneal (i.p.) la fiecare două zile printr-o singură injecție de 0,1 ml [15]. Tratamentul a început în ziua 0 și a continuat pe tot parcursul perioadei experimentale. MGN-3 a fost furnizat cu amabilitate de Daiwa Pharmaceuticals Co. Ltd., Tokyo Japonia.

Iradiere

Iradierea întregului corp a fost efectuată la șoareci la NCRRT, Cairo, Egipt, utilizând celula Gamma-40 (sursă de cesiu-137). Animalele au fost plasate în recipiente bine ventilate și iradiate la un nivel de doză acută unică de 5 Gy, livrate cu o doză de 0,45 Gy/min.

Proiectare experimentală

Cei 57 de șoareci au fost împărțiți în patru grupuri (G1 - G4). Grupul G1 a servit ca grup de control al soluției saline pentru vehicule netratate (care nu a primit nici iradiere, nici MGN-3). Grupul G2 a primit doar MGN-3 în fiecare zi. Grupul G3 a primit doar iradierea γ a întregului corp la 2 săptămâni după începerea experimentului. Grupul G4 a fost pretratat cu MGN-3 timp de 2 săptămâni, apoi a fost expus la iradiere și a continuat să primească MGN-3 în fiecare zi. Animalele din toate grupurile au fost eutanasiate la 1 și 4 săptămâni după radiație. Parametrii investigați includ fluctuații ale greutății corpului și organelor, hemoleucograma completă (CBC), histopatologia mai multor organe și evaluarea biomarkerilor de stres oxidativ.

Modificări ale greutății corporale

Greutatea corporală inițială a animalelor din cele patru grupuri diferite a fost determinată și apoi măsurată la intervale de 1 și 4 săptămâni după iradiere. Semnificația diferențelor de greutate corporală (BW) datorate diferitelor tratamente - MGN-3, iradiere, iradiere MGN + - a fost comparată cu șoarecii netratați.

Modificări ale greutății organelor

La 1 și 4 săptămâni după expunerea la iradiere, au fost examinate o serie de organe de la șoareci G1 - G4. Acestea includ: ficat, inimă, plămâni, splină, rinichi, testicule și creier.

Studii de hematologie

La 1 și 4 săptămâni după expunerea la radiații, probele de sânge din G1 - G4 au fost extrase prin puncție cardiacă folosind seringi de plastic heparinizate. Sângele a fost rapid transferat în eprubete de anticoagulare pentru analiza CBC, inclusiv hemoglobina (Hb), hematocritul (Hct), numărul total de globule roșii (globule roșii) (globule roșii), numărul total de trombocite (PLT) și globule albe totale (globule albe din sânge (globule albe) (globule albe (globule albe) cu număr diferențial.

Histopatologie

O serie de organe, cum ar fi măduva osoasă și splina, a fiecărui șoarece au fost examinate pentru modificări histopatologice la 1 și 4 săptămâni după expunerea la iradiere γ. Organele au fost fixate în soluție de formalină 10%, secționate și supuse în casete, fixate peste noapte, secționate în secțiuni cu grosimea de 4 µm și colorate cu hematoxilină și eozină (H&E). Numărul de megacariocite din splină a fost determinat la microscopie cu lumină.

Analiza biochimică

A fost investigată capacitatea MGN-3 de a exercita activitate antioxidantă la șoareci iradiați din tot corpul. Splinele de la șoareci în condiții de tratament diferite au fost disecate la 1 și 4 săptămâni după expunerea la radiații și analizate pentru diferiți parametri de stres oxidativ. Spleenul a fost omogenizat în tampon fosfat răcit cu gheață (0,1 mol/l, pH 7,4) folosind un omogenizator Potter-Elvehjem pentru a da un omogenat de 10%. Produsul de peroxidare lipidică (LPx), malondialdehidă (MDA), a fost măsurat folosind un test de acid tiobarbituric [17]. Conținutul de MDA al țesutului splinei a fost determinat colorimetric din absorbanță la 535 nm. Nivelul produselor de peroxidare a fost exprimat ca cantitate de MDA în țesut (µmol/g). Conținutul GSH a fost determinat așa cum s-a descris anterior [18]; metoda se bazează pe determinarea unei nuanțe galbene care se dezvoltă atunci când se adaugă 5,5 dithiobis- (acid 2-nitrobenzoic) (DTNB) compușilor sulfhidrilici. Culoarea dezvoltată a fost măsurată spectrofotometric la 412 nm. Rezultatele au fost exprimate ca mg/g de țesut.

analize statistice

* În mod semnificativ diferit de grupul de control la nivelul 0,05. ** În mod semnificativ diferit de grupul de control la nivelul 0,01. # Semnificativ diferit de grupul MGN-3 la nivelul 0,05. ## Semnificativ diferit de grupul MGN-3 la nivelul 0,01. † În mod semnificativ diferit de grupul de iradiere la nivelul 0,05. †† În mod semnificativ diferit de grupul de iradiere la nivelul 0,01 (% schimbare a grupului de control). Datele reprezintă modificări ale greutății corporale ± SE.

Schimbarea greutății organelor

A fost examinată modificarea greutății organelor la șoareci. Tabelul Tabelul 2 2 demonstrează un răspuns diferențial între organe la expunerea la iradiere. Iradierea la 1 săptămână a cauzat pierderea semnificativă în greutate a ficatului, rinichilor și testiculelor, în timp ce alte organe precum inima, plămânii și creierul nu au prezentat nicio modificare semnificativă. În schimb, tratamentul cu MGN-3 a oferit protecție împotriva pierderii în greutate a organelor la șoarecii iradiați la 1 săptămână după iradiere. Greutatea tuturor organelor la 4 săptămâni nu a arătat nicio modificare la șoareci în condițiile diferite de tratament.

masa 2.

Schimbarea greutății organelor/gm la șoareci la 1 și 4 săptămâni după iradiere

Grupuri ControlMGN-3IrradiationMGN-3 + Irradiation
grup1 săptămână4 săptămâni1 săptămână4 săptămâni1 săptămână4 săptămâni1 săptămână4 săptămâni
Număr de șoareci67686978
Ficat1,09 ± 0,050,94 ± 0,071,10 ± 0,05 †† (1,2%)0,92 ± 0,04 (-1,35%)0,81 ± 0,024 ** (-25,51%)0,87 ± 0,04 (−6,59%)0,99 ± 0,061 † (-8,58%)0,88 ± 0,04 (−5,77%)
Inima0,11 ± 0,010,10 ± 0,0050,12 ± 0,003 (3,24%)0,11 ± 0,006 (15,61%)0,10 ± 0,07 (-14,26%)0,11 ± 0,009 (13,61%)0,12 ± 0,01 (8,91%)0,10 ± 0,007 (−2,96%)
Plămânii0,175 ± 0,0040,174 ± 0,0090,186 ± 0,003 (6,4%)0,176 ± 0,012 (1,13%)0,152 ± 0,007 (-12,99%)0,177 ± 0,009 (1,43%)0,171 ± 0,03 (-1,84%)0,179 ± 0,006 (2,85%)
Rinichi0,161 ± 0,0070,122 ± 0,0070,168 ± 0,01 †† (3,93%)0,136 ± 0,008 (11,42%)0,124 ± 0,006 ** (-23,19%)0,130 ± 0,006 (6,49%)0,169 ± 0,009 †† (5,04%)0,123 ± 0,005 (0,48%)
Teste0,122 ± 0,0050,158 ± 0,0070,136 ± 0,01 † (2,91%)0,162 ± 0,01 (2,39%)0,105 ± 0,007 * (-20,25%)0,155 ± 0,014 (-1,67%)0,124 ± 0,008 (−5,61%)0,159 ± 0,011 (0,72%)
Creier0,348 ± 0,0180,396 ± 0,0090,355 ± 0,017 (1,87%)0,41 ± 0,007 (3,55%)0,337 ± 0,02 (−3,11%)0,380 ± 0,019 (−4,20%)0,357 ± 0,016 (2,71%)0,413 ± 0,002 (4,09%)

* Semnificativ diferit de grupul de control corespunzător la nivelul 0,05.

** Semnificativ diferit de controlul corespunzător la nivelul 0,01.

† În mod semnificativ diferit de grupul de iradiere corespunzător la nivelul 0,05.

†† În mod semnificativ diferit de grupul de iradiere corespunzător la nivelul 0,01 (schimbare% a grupului de control).

Studii hematologice

Mai mulți parametri hematologici au fost examinați pentru a demonstra efectul protector al MGN-3 după 1 și 4 săptămâni după expunerea la iradiere γ. Acestea au inclus indici RBC, WBC total cu număr diferențial și număr PLT.

Indicii RBC

Am examinat efectul iradierii și al tratamentului MGN-3 asupra indicilor RBC, inclusiv numărul RBC, Hb și Hct. FIG. Fig.1 1 rezumă modificările indicilor RBC la 1 și 4 săptămâni după iradiere. Iradierea a provocat anemie (număr mai mic de RBC, Hb și Hct) la șoareci la 1 și 4 săptămâni. Cu toate acestea, tratamentul cu MGN-3 înainte de iradiere a împiedicat scăderea acestor parametri la 1 săptămână și le-a menținut la 4 săptămâni. Șoarecii tratați numai cu MGN-3 au prezentat indici RBC în valorile șoarecilor netratați martor.

orez

Seria RBC la șoareci sub diferite tratamente la 1 și 4 săptămâni după iradiere. A) Numărul de eritrocite, B) conținutul de hemoglobină (Hb) și C) citirile hematocritului (Hct) la 1 și 4 săptămâni după tratamentul inițial. Numărul de șoareci per grup este de 6-9. Un asterisc indică o diferență semnificativă față de grupul de control la nivelul 0,05. Două asteriscuri indică o diferență semnificativă față de grupul de control la nivelul 0,01. Un pumnal indică o diferență semnificativă față de grupul de iradiere la nivelul 0,05. Două pumnal indică o diferență semnificativă față de grupul de iradiere la nivelul 0,01 (diferență% față de grupul de control).

Numărul și diferențialul WBC

Datele prezentate în Fig. Fig.2 2 sunt rezumate ale modificărilor numărului WBC și procentelor de limfocite, monocite și neutrofile la șoareci în condiții de tratament diferite. Datele arată că iradierea a cauzat leucopenie la șoareci la 1 săptămână (P Fig.3 3 indică prezența trombocitopeniei la șoareci după expunerea la iradiere la 1 și 4 săptămâni. În schimb, tratamentul șoarecilor cu MGN-3 înainte de iradiere a fost furnizat protecție împotriva trombocitopeniei la 1 și 4 săptămâni după iradiere. De asemenea, am observat trombocitoză la șoareci neiradiați tratați cu MGN-3 singur la 1 săptămână (2,44%), care a fost maximizată la 4 săptămâni (8,73%) comparativ cu șoarecii martor.

Conținutul de trombocite la șoareci sub diferite tratamente la 1 și 4 săptămâni după iradiere. Numărul de șoareci per grup este de 6-9. Un asterisc indică o diferență semnificativă față de grupul de control corespunzător la nivelul 0,05. Două asteriscuri indică o diferență semnificativă față de grupul de control corespunzător la nivelul 0,01. Două pumnal indică o diferență semnificativă față de grupul de iradiere la nivelul 0,01 (diferență% față de grupul de control).

Studii histopatologice

Șoarecii au fost examinați histopatologic pentru posibile modificări ale măduvei osoase și splinei datorită expunerii la iradiere și tratamentului cu MGN-3.

Măduvă osoasă

Datele ilustrate în Fig. Fig.4 4 indică hipocelularitate semnificativă în măduva osoasă a șoarecilor iradiați la 1 săptămână, așa cum este indicat de celularitatea măduvei osoase absentă în cea mai mare parte. În schimb, tratamentul cu MGN-3 înainte de iradiere a asigurat o protecție completă a celularității măduvei osoase. La 4 săptămâni după iradiere, recuperarea parțială a celularității măduvei osoase a avut loc la șoarecii expuși la iradiere.

Secțiuni histologice ale măduvei osoase de la șoareci expuși la γ-iradiere, cu sau fără tratament cu MGN-3, la 1 și 4 săptămâni după iradiere. Fiecare secțiune transversală conține o imagine mărită. A) Grup de control, fără tratament cu iradiere sau MGN-3 (100% celularitate a măduvei). B) Șoareci tratați numai cu MGN-3 (100% celularitate a măduvei). C) Șoareci expuși la iradiere singuri, 1 săptămână după iradiere (marcat a scăzut la celularitatea măduvei absente). D) Șoareci tratați cu MGN-3 și expuși la iradiere, 1 săptămână după iradiere (100% celularitate a măduvei). E) Șoareci expuși la iradiere singuri, la 4 săptămâni după iradiere (recuperare parțială a celularității măduvei osoase). F) Șoareci tratați cu MGN-3 și expuși la iradiere, la 4 săptămâni după iradiere (80% celularitate măduvă).

Splină

Modificările greutății splinei/dimensiunea relativă la șoarecii expuși la iradiere γ în prezența sau absența tratamentului cu MGN-3 sunt prezentate în figurile fig.5 și 5. 6. Expunerea la iradiere a dus la modificări remarcabile în splina șoarecilor la 1 săptămână după iradiere, manifestată printr-o scădere cu 60% a greutății splinei/dimensiunea relativă în comparație cu șoarecii martor (P Fig. 7A. 7 A. Nu a existat nicio semnificație semnificativă diferență între grupul de control netratat și grupul tratat cu MGN-3 singur. Șoarecii expuși la iradiere au arătat o creștere semnificativă a conținutului de MDA. Aceste valori au fost 106,34% (P Fig. 7B. 7 B. Nu a existat nicio diferență semnificativă între grupul de control netratat și grupul tratat numai cu MGN-3. Șoarecii iradiați au prezentat un declin semnificativ (–40%, P Petersen C, Würschmidt F. Toxicitatea tardivă a radioterapiei: o problemă sau o provocare pentru oncologul cu radiații? Sân Care (Basel) 2011; 6: 369-74. [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Google Scholar]