بررسی بیان متالوپروتئینازهای MMP2 و MMP9 در کبد رت های نر ویستار در معرض سرب و N-استیل سیستئین
محورهای موضوعی : تشخیص مولکولی نشانگر های بیوشیمیایی و ژنتیکی
نجمه رنجی
1
(گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی،رشت، ایران.)
هادی حبیب الهی
2
(گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی،رشت، ایران)
ریحانه کوچکی نژاد
3
(گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی،رشت، ایران)
عیسی وفقی
4
(آزمایشگاه پاتوبیولوژی البرز، رشت، ایران)
محمدمهدی جعفرزاده
5
(گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی،رشت، ایران)
کلید واژه: کبد, MMP2 , MMP9, N –استيل سيتئين, سرب, رت.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: متالوپروتئینازها (MMP2 وMMP9) نظیرMMP2 و MMP9، ماتریکس خارج سلولی را تجزیه می کنند. سرب (Pb) يک آۀاینده شناخته شده محیطی است که می تواند به فعالیت MMP ها آسیب برساند. هدف از اين مطالعه، بررسی اثرات N–استيل سيتئين، به عنوان یک آنتی اکسیدان، بر بيان ژن هاي MMP2 و MMP9، در کبد رت هاي مواجهه يافته با سرب (Pb) بود. مواد و روش ها: در این مطالعه، 30 رت نر بطور تصادفي در پنج گروه (n=6) : 1)کنترل، 2)دوز حاد سرب ( mg/kg70 )، 3)دوز حاد سرب(mg/kg70)+ دوز پيوسته NAC (mg/kg50 )، 4) دوز مزمن سرب (mg/kg 2) و 5) دوز مزمن سرب (mg/kg2)و دوز پيوسته NAC (mg/kg50) تقسيم بندي شدند. دوز حاد سرب در روز اول مطالعه، و دوز مزمن سرب و مصرف پيوسته NAC هر روز طي چهار هفته به صورت گرفت. N –استيل سيتئين و سرب هردو در آب استريل حل شده و بصورت گاواژ خوراکي در رت ها مصرف گاواژ بود. رنگ آمیزی هماتوکسيلين و ائوزين (H&E) برای مطالعه تغییرات هيستوپاتولوژي استفاده شد. بيان ژن هاي MMP2 و MMP9، با استفاده از RT-PCR کمی ارزیابی شد. نتایج: در کبد رت های مواجهه یافته با سرب (Pb) بخصوص در دوز مزمن، ناهنجاریهای ساختاری و افزایش التهاب مشاهده شد. آنالیز Q-RT-PCR ، نشان داد که ژن هایMMP2 و MMP9 در کبد مواجهه یافته با سرب افزایش و در کبد دریافت کننده NAC بعد از مواجهه با سرب، کاهش بیان داشتند. نتيجه گيري: نتايج ما پيشنهاد مي کند که NAC مي تواند کبد رت ها را از طریق کاهش بیان متالوپروتئینازها بعد از مواجهه با سرب محافظت کند و التهاب و آسیب بافتی را کاهش دهد.
Background & Aim: Matrix metalloproteinases (MMPs) as MMP2 and MMP9 degrade extracellular matrix. Lead (Pb) is a well-known environmental contaminant which could impair the activity of MMPs. The aim of this study was to investigate the effects of N-acetylcysteine, as an antioxidant, on the expression of MMP2 and MMP9 genes in the liver of rats exposed with Pb. Materials & Methods: In this study, the 30 male rats were randomly divided into five groups(n=6): 1) control, 2) acute dose of Pb (70 mg/kg), 3) acute dose of Pb (70 mg/kg) + continuous administration of NAC (50 mg/kg), 4) chronic dose of Pb (2 mg/kg), and 5) chronic dose of Pb (2 mg/kg) + continuous administration of NAC (50 mg/kg). Acute dose of Pb was administrated on the first day of study and chronic dose of Pb and Continuous administration of NAC was used every day for 4 weeks as gavage. Hematoxylin and eosin (H&E) staining was used to study histopathological changes. The expression of MMP2 and MMP9 genes was evaluated using Quantitative RT-PCR Results: In the liver of rats exposed with Lead (Pb) especially at chronic dose, was observed structural abnormality and increased inflammatory. Q-RT-PCR analysis showed the expression of MMP2a and MMP9 genes increased in Pb exposed liver and decreased in NAC administrated liver after Pb exposure. Conclusion: Our results suggest that NAC can protect the liver of rats through downregulation of metalloproteinases after Pb exposure and decrease inflammation and tissue damage.
1. Matysiak-Kucharek M, Czajka M, Sawicki K, Kruszewski M, Kapka-Skrzypczak L. Effect of nanoparticles on the expression and activity of matrix metalloproteinases. Nanotechnology Reviews. 2018;7(6):541-53.
2. Naim A, Pan Q, Baig MS. Matrix Metalloproteinases (MMPs) in Liver Diseases. J Clin Exp Hepatol. 2017;7(4):367-72. Epub 2017/10/03.
3. Bogdanos DP, Gao B, Gershwin ME. Liver immunology. Comprehensive Physiology. 2013;3(2):567-98. Epub 2013/05/31.
4. Duarte S, Baber J, Fujii T, Coito AJ. Matrix metalloproteinases in liver injury, repair and fibrosis. Matrix biology : journal of the International Society for Matrix Biology. 2015;44-46:147-56. Epub 2015/01/21.
5. Renu K, Chakraborty R, Myakala H, Koti R, Famurewa AC, Madhyastha H, et al. Molecular mechanism of heavy metals (Lead, Chromium, Arsenic, Mercury, Nickel and Cadmium) - induced hepatotoxicity – A review. Chemosphere. 2021;271:129735.
6. Patra RC, Rautray AK, Swarup D. Oxidative stress in lead and cadmium toxicity and its amelioration. Vet Med Int. 2011;2011:457327-.
7. Moradi R, Nazeri Z, Azizidoost s, Cheraghzadeh M, Kheirollah A. Evaluating the Level of Malondialdehyde (MDA) in Sialic Acid-Treated Human Astroglia. 2019. 2019:7. Epub 2019-06-27.
8. Samuni Y, Goldstein S, Dean OM, Berk M. The chemistry and biological activities of N-acetylcysteine. Biochimica et biophysica acta. 2013;1830(8):4117-29. Epub 2013/04/27.
9. Moldéus P, Cotgreave IA, Berggren M. Lung Protection by a Thiol-Containing Antioxidant: N-Acetylcysteine. Respiration. 1986;50(suppl 1)(Suppl. 1):31-42.
10. Dekhuijzen PNR. Antioxidant properties of N‐acetylcysteine: their relevance in relation to chronic obstructive pulmonary disease. European Respiratory Journal. 2004;23(4):629-36.
11. Andjelkovic M, Djordjevic AB, Antonijevic E, Antonijevic B, Stanic M, Kotur-Stevuljevic J, et al. Toxic Effect of Acute Cadmium and Lead Exposure in Rat Blood, Liver, and Kidney. Int J Environ Res Public Health. 2019;16:1-21.
12. de Oliveira Filho LD, Ruggeri Saad K, Fernandes Saad P, Kiyomi Koike M, Maria da Silva S, de Souza Montero EF. Effect of N-acetylcysteine in hearts of rats submitted to controlled hemorrhagic shock. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2015;30:173–81.
13. Dickey DT, Muldoon LL, Doolittle ND, Peterson DR, Kraemer DF, Neuwelt EA. Effect of N-acetylcysteine route of administration on chemoprotection against cisplatin-induced toxicity in rat models. Cancer Chemother Pharmacol. 2008;62:235–41.
14. Ma Z, Chu L, Liu H, Wang W, Li J, Yao W, et al. Beneficial effects of paeoniflorin on non-alcoholic fatty liver disease induced by high-fat diet in rats. Scientific reports. 2017;7:44819.
15. Zhai Q, Narbad A, Chen W. Dietary strategies for the treatment of cadmium and lead toxicity. Nutrients. 2015;7(1):552-71. Epub 2015/01/17.
16. Meki A-R, Alghasham A, El-Deeb E-S. Effect of green tea extract on lead toxicity in different organs of rats. Int J Health Sci (Qassim). 2011;5(2 Suppl 1):12-5.
17. Shaban El-Neweshy M, Said El-Sayed Y. Influence of vitamin C supplementation on lead-induced histopathological alterations in male rats. Experimental and toxicologic pathology : official journal of the Gesellschaft fur Toxikologische Pathologie. 2011;63(3):221-7. Epub 2010/01/09.
18. Abdelhamid FM, Mahgoub HA, Ateya AI. Ameliorative effect of curcumin against lead acetate–induced hemato-biochemical alterations, hepatotoxicity, and testicular oxidative damage in rats. Environmental Science and Pollution Research. 2020;27(10):10950-65.
19. Winiarska-Mieczan A, Kwiecień M. The Effect of Exposure to Cd and Pb in the Form of a Drinking Water or Feed on the Accumulation and Distribution of These Metals in the Organs of Growing Wistar Rats. Biological Trace Element Research. 2016;169(2):230-6. Epub 2015/06/27.
20. Li N, Li X, Li L, Zhang P, Qiao M, Zhao Q, et al. Original Research: The expression of MMP2 and MMP9 in the hippocampus and cerebral cortex of newborn mice under maternal lead exposure. Exp Biol Med (Maywood). 2016;241(16):1811-8. Epub 2016/05/02.
21. Kasaeezadeh F, Asghari-Moghaddam N, Shahla S. The Effect of Crocin on the Expression of MMP-2 and MMP-9 Genes in the Liver Tissue of Cadmium-Treated Rats: A Short Report. Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences. 2021;19(10):1123-30.
22. González-Puebla E, González-Horta C, Infante-Ramírez R, Sanin LH, Levario-Carrillo M, Sánchez-Ramírez B. Altered expressions of MMP-2, MMP-9, and TIMP-2 in placentas from women exposed to lead. Human & Experimental Toxicology. 2012;31(7):662-70.
23. Liu X, Su P, Meng S, Aschner M, Cao Y, Luo W, et al. Role of matrix metalloproteinase-2/9 (MMP2/9) in lead-induced changes in an in vitro blood-brain barrier model. Int J Biol Sci. 2017;13(11):1351-60.
24. Winiarska-Mieczan A. The potential protective effect of green, black, red and white tea infusions against adverse effect of cadmium and lead during chronic exposure - A rat model study. Regulatory toxicology and pharmacology : RTP. 2015;73(2):521-9. Epub 2015/10/17.
25. Winiarska-Mieczan A. Protective effect of tannic acid on the brain of adult rats exposed to cadmium and lead. Environmental toxicology and pharmacology. 2013;36(1):9-18. Epub 2013/03/30.
26. Wang SX, Zhang XZ, Cai SX, Du HK, Zhang SW. [The expression of lung nitric oxide synthase in rat exposed to silica]. Zhonghua lao dong wei sheng zhi ye bing za zhi = Zhonghua laodong weisheng zhiyebing zazhi = Chinese journal of industrial hygiene and occupational diseases. 2004;22(1):51-3. Epub 2004/03/23.
27. Żukowski P, Maciejczyk M, Matczuk J, Kurek K, Waszkiel D, Żendzian-Piotrowska M, et al. Effect of N-Acetylcysteine on Antioxidant Defense, Oxidative Modification, and Salivary Gland Function in a Rat Model of Insulin Resistance. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2018;2018:6581970.
28. Poli V, Madduru R, Aparna Y, Kandukuri V, Motireddy SR. Amelioration of Cadmium-Induced Oxidative Damage in Wistar Rats by Vitamin C, Zinc and N-Acetylcysteine. Med Sci (Basel). 2022;10(1). Epub 2022/03/01.
29. Lin W, Zhenyong W, Jianzhu L. Protective effect of N-acetylcysteine on experimental chronic lead nephrotoxicity in immature female rats. Human & Experimental Toxicology. 2010;29(7):581-91.