اثر دوزهای مختلف سلنیوم آلی بر بیان ژن‌های اینترلوکین10، فاکتور نکروز تومور آلفا و وضعیت آنتی‌اکسیدانی در موشهای نر نژاد ویستار تحت تنش گرمایی
محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری
1 - گروه علوم دامی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
کلید واژه: سلنیوم, اینترلوکین-10, فاکتور نکروز تومور آلفا, مالوندیآلدئید, ظرفیت آنتی‌اکسیدانی‌کل,
چکیده مقاله :
تنش گرمایی یکی از مهم‌ترین عوامل استرس‌زای محیطی است که تأثیرات منفی بر سلامت و عملکرد سیستم ایمنی در موجودات زنده دارد. سلنیوم یکی از عناصر ضروری در تغذیه است که به عنوان کوفاکتور آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی عمل کرده و از این طریق می‌تواند اثرات محافظتی بر سلول‌ها داشته باشد. هدف از این مطالعه بررسی تأثیر سلنیوم آلی بر بیان ژن‌های IL-10، TNF-α، شاخص‌های استرس اکسیداتیو شامل مالوندیآلدئید (MDA) و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کل (TAC) در موشهای آزمایشگاهی تحت تنش گرمایی بود. در طرح کاملا تصادفی، 30 سر موش نر نژاد ویستار به طور تصادفی به پنج گروه ششتایی تقسیم شدند. تعداد 6 سر موش در دمای استاندارد و بقیه موشها در تنش گرمایی (دمای 2 ± 38 درجه سلسیوس به مدت 6 ساعت در روز) قرار داده شدند. موشهای گروه کنترل منفی (بدون تنش گرمایی) و کنترل مثبت (تنش گرمایی) پلت استاندارد بدون افزودنی و سه گروه دیگر به ترتیب پلت استاندارد به اضافه 15/0، 30/0 و 45/0 میلی‌گرم در کیلوگرم سلنیوم از مکمل سلنیوم-متیونین به مدت 30 روز دریافت کردند. نتایج نشان داد که تنش گرمایی باعث کاهش معنی‌دار IL-10 و TAC و افزایش معنی‌دار TNF-α و MDA شد (05/0p <). تیمار جیره‌ها با سلنیوم به ترتیب موجب افزایش و کاهش معنی‌دار IL-10 و TNF-α شد (05/0p <). همچنین افزودن مکمل سلنیوم به جیره‌ها موجب افزایش معنی‌دار TAC و کاهش معنی‌دار غلظت MDA شد (05/0p <). مکمل سلنیوم در دوزهای 30/0 و 45/0 میلی‌گرم به‌طور موثری پاسخ‌های ضدالتهابی را از طریق افزایش بیان ژن IL-10 و کاهش بیان ژن TNF-α تقویت می‌کند. همچنین، این دوزها با کاهش غلظت MDA و افزایش TAC، استرس اکسیداتیو را کاهش داده و دفاع آنتی‌اکسیدانی را بهبود می‌بخشند. بنابر نتایج، دوزهای 30/0 تا 45/0 میلی‌گرم سلنیوم برای بهبود وضعیت التهابی و آنتی‌اکسیدانی در موشهای تحت تنش گرمایی بهینه به نظر می‌رسد.
Heat stress is one of the most significant environmental stressors negatively affecting the health and immune system performance of living organisms. Selenium, an essential nutrient, acts as a cofactor for antioxidant enzymes, providing protective effects on cells. This study aimed to investigate the effects of organic selenium on the expression of interleukin-10 (IL-10) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) genes, as well as oxidative stress markers, including malondialdehyde (MDA) and total antioxidant capacity (TAC), in laboratory rats under heat stress. In a completely randomized design, 30 male Wistar rats were randomly divided into five groups, with six rats per group. Six rats were kept at a standard temperature throughout the experiment, while the remaining rats were subjected to heat stress (38 ± 2°C for 6 hours daily). The negative control group (no heat stress) and positive control group (heat stress) received a standard pellet diet without additives, while the other three groups received a standard pellet diet supplemented with 0.15, 0.30, and 0.45 mg/kg of selenium from selenium-methionine for 30 days. The results showed that heat stress significantly reduced IL-10 and TAC levels and significantly increased TNF-α and MDA levels (p < 0.05). Selenium supplementation significantly increased IL-10 and decreased TNF-α levels (p < 0.05). Additionally, selenium supplementation significantly increased TAC and reduced MDA concentrations (p < 0.05). Selenium doses of 0.30 and 0.45 mg/kg effectively enhanced anti-inflammatory responses by increasing IL-10 gene expression and reducing TNF-α gene expression. These doses also reduced oxidative stress by decreasing MDA concentrations and increasing TAC, thereby improving antioxidant defense. Based on these findings, selenium doses of 0.30 to 0.45 mg/kg appear optimal for improving inflammatory and antioxidant status in rats under heat stress.
1. Aderao, G.N., Jadhav, S.E., Pattanaik, A.K., Gupta, S.K., Ramakrishnan, S., Lokesha, E., Chaudhary, P., Vaswani, S., Singh, A., Panigrahi, M., Dutta, N., Singh, G., 2023. Dietary selenium levels modulates antioxidant, cytokine and immune response and selenoproteins mRNA expression in rats under heat stress condition. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 75:127105.
2. Almeida, L.M., Bassi, L.S., Santos, R.O., Orlando, U.A., Maiorka, A., Oliveira, S.G., 2021. Effect of feed form and heat processing on the growth performance of growing and finishing pigs. Livestock Science, 245:104430.
3. Antunović, Z., Novoselec, J., Klir Šalavardić, Ž., Steiner, Z., Šperanda, M., Jakobek Barron, L., Ronta, M., Pavić, V., 2022. Influence of red corn rich in anthocyanins on productive traits, blood metabolic profile, and antioxidative status of fattening lambs. Animals, 12(5):612.
4. Asghari, M., Ghalhari, G.F., Pirposhteh, E.A., Dehghan, S.F., 2022. Spatio-temporal evolution of the thermo-hygrometric index (THI) during cold seasons: A trend analysis study in Iran. Sustainability, 14(24):16774.
5. Ashrafi, H., Sadeghi, A.A., Chamani, M., 2023. Effect of selenium supplementation on antioxidant indices and metabolism-related hormones in rats exposed to heat stress. Iranian Journal of Biological Sciences, 17(4):35-47.
6. Benzie, I.F., Strain, J.J., 1996. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of “antioxidant power”: The FRAP assay. Analytical Biochemistry, 239(1):70-76.
7. Boshtam, M., Asgary, S., Kouhpayeh, S., Shariati, L., Khanahmad, H., 2017. Aptamers against pro- and anti-inflammatory cytokines: A review. Inflammation, 40(1):340-349.
8. Draper, H.H., Hadley, M., 1990. Malondialdehyde determination as index of lipid peroxidation. Methods in Enzymology, 186:421-431.
9. Guo, H., Li, M., Liu, H., 2022. Selenium-rich yeast peptide fraction ameliorates imiquimod-induced psoriasis-like dermatitis in mice by inhibiting inflammation via MAPK and NF-κB signaling pathways. International Journal of Molecular Sciences, 23(4):2112.
10. He, K., Tang, Q., Gong, M., Yang, S., Chen, X., Zhu, H., Liu, D., Huang, B., 2020. A transcriptomic study of selenium against liver injury induced by beta-cypermethrin in mice by RNA-seq. Functional and Integrative Genomics, 20(3):343-353.
11. Komáromyová, M., Mravčáková, D., Petrič, D., Kucková, K., Babják, M., Dolinská, M.U., Königová, A., Maďarová, M., Pruszyńska-Oszmałek, E., Cieslak, A., Čobanová, K., Váradyová, Z., Várady, M., 2021. Effects of medicinal plants and organic selenium against ovine haemonchosis. Animals, 11(5):1319.
12. Li, Z., Dong, Y., Chen, S., Jia, X., Jiang, X., Che, L., Lin, Y., Li, J., Feng, B., Fang, Z., Zhuo, Y., Wang, J., Xu, H., Wu, D., Xu, S., 2021. Organic selenium increased gilts antioxidant capacity, immune function, and changed intestinal microbiota. Frontiers in Microbiology, 12:723190.
13. Liu, J., Wang, S., Zhang, Q., Li, X., Xu, S., 2020. Selenomethionine alleviates LPS-induced chicken myocardial inflammation by regulating the miR-128-3p-p38 MAPK axis and oxidative stress. Metallomics, 12(1):54-64.
14. Liu, K., Ding, T., Fang, L., Cui, L., Li, J., Meng, X., Zhu, G., Qian, C., Wang, H., Li, J., 2020. Organic selenium ameliorates Staphylococcus aureus-induced mastitis in rats by inhibiting the activation of NF-κB and MAPK signaling pathways. Frontiers in Veterinary Science, 7:443.
15. Livak, K.J., Schmittgen, T.D., 2001. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods, 25(4):402–408.
16. Luan, Y., Zhao, J., Yao, H., Zhao, X., Fan, R., Zhao, W., Zhang, Z., Xu, S., 2016. Selenium deficiency influences the mRNA expression of selenoproteins and cytokines in chicken erythrocytes. Biological Trace Element Research, 171(2):427-436.
17. Meng, T., Liu, Y.L., Xie, C.Y., Zhang, B., Huang, Y.Q., Zhang, Y.W., Yao, Y., Huang, R., Wu, X., 2019. Effects of different selenium sources on laying performance, egg selenium concentration, and antioxidant capacity in laying hens. Biological Trace Element Research, 189(2):548-555.
18. Pecoraro, B.M., Leal, D.F., Frias-De-Diego, A., Browning, M., Odle, J., Crisci, E., 2022. The health benefits of selenium in food animals: A review. Journal of Animal Science and Biotechnology, 13(1):58.
19. Staneviciene, I., Sulinskiene, J., Sadauskiene, I., Liekis, A., Ruzgaite, A., Naginiene, R., Baranauskiene, D., Simakauskiene, V., Krusnauskas, R., Viezeliene, D., 2022. Effect of selenium on the iron homeostasis and oxidative damage in brain and liver of mice. Antioxidants, 11(7):1216.
20. Surai, P.F., 2021. Organic selenium vs. its combination with sodium selenite in poultry nutrition: Food for thoughts. Poultry Science, 100(10):101311.
21. Tsuji, P.A., Carlson, B.A., Anderson, C.B., Seifried, H.E., Hatfield, D.L., Howard, M.T., 2015. Dietary selenium levels affect selenoprotein expression and support the interferon-γ and IL-6 immune response pathways in mice. Nutrients, 7(8):6529-6549.
22. Wang, W., Kang, R., Liu, M., Wang, Z., Zhao, L., Zhang, J., Huang, S., Ma, Q., 2022. Effects of different selenium sources on the laying performance, egg quality, antioxidant, and immune responses of laying hens under normal and cyclic high temperatures. Animals, 12(8):1006.
23. Yang, J., Li, H., Hao, Z., Jing, X., Zhao, Y., Cheng, X., Ma, H., Wang, J., Wang, J., 2022. Mitigation effects of selenium nanoparticles on depression-like behavior induced by fluoride in mice via the JAK2-STAT3 pathway. ACS Applied Materials and Interfaces, 14(3):3685-3700.
24. Zheng, Y., Zhao, Y., He, W., Wang, Y., Cao, Z., Yang, H., Wang, W., Li, S., 2022. Novel organic selenium source hydroxy-selenomethionine counteracts the blood-milk barrier disruption and inflammatory response of mice under heat stress., Frontiers in Immunology, 13:1054128.
25. Zhu, X., Liu, Y., Xu, N., Ai, X., Yang, Y., 2023. Molecular characterization and expression analysis of IL-10 and IL-6 in channel catfish (Ictalurus punctatus). Pathogens, 12(7):886.
26. Zoidis, E., Seremelis, I., Kontopoulos, N., Danezis, G.P., 2018. Selenium-dependent antioxidant enzymes: Actions and properties of selenoproteins. Antioxidants, 7(5):66.