Protective effect of nano magnesium oxide on renal ischemia/reperfusion injury on serum factors in male Wistar rats

 effect of nano magnesium oxide on renal ischemia/reperfusion injury on serum factors 

Subject Areas : blood biochemistry & investigation of biomarkers

Marzieh Minaei ¹ , اکرم عیدی ² , Pejman Mortazavi ³ , Ahmad Asghari ⁴

1 - Department of Biology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران
3 - Department of Pathology, Faculty of Specialized Veterinary Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 - Department of Clinical Sciences, Faculty of Specialized Veterinary Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

Received: 2021-07-25 Accepted : 2021-08-21 Published : 2024-02-20

Keywords: kidney, ischemia/reperfusion, Nano magnesium oxide, Rat,

Abstract :

Background & Aim: In recent years, nanotechnology has produced new forms of materials that are more effective than their predecessors. Magnesium plays a key role in many biological processes. The aim of this study was to investigate the effects of nano magnesium oxide (Nano-MgO) on renal ischemia/reperfusion (I/R) as a common complication of renal vascular surgery or renal transplantation in a male rat model. Materials & Methods: In this study, Induction of I/R injury was done through clamping left renal pedicle for 20 min. Animals were administrated with Nano-MgO (1.25, 2.5 and 5 mg/kg) for 30 days by gavage and then blood samples were collected and changes in serum albumin, total protein, urea and creatinine were examined and the data were statistically analyzed (p <0.05). Results: Our findings showed that Nano-MgO administration to renal I/R injury rats significantly attenuates serum creatinine and urea levels. Also, administration of Nano-MgO increased serum albumin and total protein levels. Conclusion: The Nano-MgO administration preserves renal function and As a potent vasodilator, Nano-MgO may have been able to reduce kidney damage following ischemia-reperfusion induction.

References:

1. Abdolahzadeh Dashty M. Kesmati M. Khaje Por L. Najafzadeh Varzi H. (2014) The preventative role of MgO nanoparticles in amnesia induced by morphine in mouse. Iranian Veterinary J 10(3): 55-64.
2. Ansarihadipour H. Alhoseini M. Rostami S. Farahani N. Hashemi M. (2012). Antioxidant and prooxidant effects of ascorbate during iron-induced carbonyl formation in serum albumin. Arak Medical University Journal (AMUJ) 15(61): 17-26.
3. Asghari A. Jamshidi N. Neshat M. (2016). Serologic evaluation of the effect of administration of magnesium sulfate on the subsequent renal function Induction of reperfusion ischemia in rats. Comparative Pathobiology. Scientific Research j 13(1): 1805-1812.
4. Bonventre J.V. (1993) Mechanisms of ischemic acute renal failure. Kidney Int 43(5): 1160-78.
5. Chatterjee P.K. Patel N.S. Sivarajah A. Kvale E.O. Dugo L. Cuzzoctea S. et al. (2003). A potent and highly selective inhibitor of iNOS, reduces experimental renal ischemia/reperfusion injury. Kidney Int 63(3): 853-65.
6. Celik Kavak E. Gulcu Bulmus F. Bulmus O. Burcin Kavak S. Kocaman N.(2018). Magnesium: does it reduce ischemia/reperfusion injury in an adnexal torsion rat model? Drug Des Devel Ther 12:409–415.
7. Cai J.X. Yu B. Zhang H. Zhang Y. Fang S. Liu T. et al. (2014).Atorvastatin improves survival of implanted stem cells in a rat model of renal ischemia–reperfusion injury. Am J Nephrol 39(6): 466–475.
8. Chen T.H. Yang Y.C. Wang J.C. Wang J.J. (2013). Curcumin treatment protects against renal ischemia and reperfusion injury-induced cardiac dysfunction and myocardial injury Transplant. Proc 45(10): 3546–3549.
9. Dragun D. Hoff U. Park J.K. Qun Y. Schneider W. Luft F.C. et al. (2000) Ischemia-reperfusion injury in renal transplantation is independent of the immunologic background. Kidney Int 58(5): 2166-77.
10. De Francisco A.L.M. Rodríguez M. (2013). Nefrologia 33(3):389-99.

11. Emamifar A. Kadivar M. Shahedi M. SoleimanianZad S. (2011). Effect of nanocomposite packaging containing Ag and ZnO on inactivation of Lactobacillus plantarum in orange juice. Food Control 22:408-13.
12. Elmotasem H. Farag H.K. Salama A.A. (2018). In vitro and in vivo evaluation of an oral sustained release hepatoprotective caffeine loaded w/o Pickering emulsion formula – Containing wheat germ oil and stabilized by magnesium oxide nanoparticles. Int J Pharmaceutics 547(1-2): 83-96.
13. Ferreyra C.F. Vargas I. Rodriguez-Gomez R. Perez-Abud F. O'Valle Osuna A. (2013). Preconditioning with triiodothyronine improves the clinical signs and acute tubular necrosis induced by ischemia/reperfusion in rats. PLo 8: 74960.
14. Ge S. Wang G. Shen Y. Zhang Q. Jia D. Wang H. Dong Q. Yin T. (2011). Cytotoxic effects of MgO nanoparticles on human umbilical vein endothelial cells in vitro. IET Nanobiotechnol 5(2): 36-40.
15. Hoste E.A. Clermont G. Kersten A. Venkataraman R. Angus D.C. De Bacquer D. et al. (2006). RIFLE criteria for acute kidney injury are associated with hospital mortality in critically ill patients: a cohort analysis. Crit Care 10:R73.
16. Huang L. Li D.Q. Lin Y.J. Wei M. Evans D.G. Duan X. (2005). Controllable preparation of Nano-MgO and investigation of its bactericidal properties. J Inorg Biochem 99 (5): 986-993.
17. Hajimiresmaiel J. Davoodi H. Namazi N. et al. (2014). Effect of omega 3 fatty acids on oxidative stress in acute renal failure induced by ischemia reperfusion. Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology 8(4): 155-162.
18. Jang H.R. Rabb H. (2009). The innate immune response in ischemic acute kidney injury. Clin Immunol 130(1):41-50.
19. Jahangiri, L. Kesmati M. Najafzadeh H. (2013). Evaluation of analgesic and antiinflammatory efect of nanoparticles of magnesium oxide in mice with and without ketamine. Eur Rev Med Pharmacol Sci 17(20): 2706-2710.
20. Jin T. He Y. (2011). Antibacterial activities of magnesium oxide (MgO) nanoparticles against foodborne pathogens. J Nanopart Res 13(12): 6877-6885.
21. Kellum J.A. Unruh M.L. Murugan R. (2011). Acute kidney injury. BMJ Clin Evid Published online 2011 Mar 28.
22. Kao M.C. Jan W.C. Tsai P.S. Wang T.Y. Huang C.J. (2011). Magnesium sulfate mitigates lung injury induced by bilateral lower limb ischemia-reperfusion in rats. J Surg Res 171(1):e97–e106.
23. Krishnamoorthy K. Moon J.Y. Hyun H.B. Cho S.K. Kim S.J. (2012). Mechanistic investigation on the toxicity of MgO nanoparticles toward cancer cells. J Mater Chem. 22:24610–7
24. Krishnamoorthy K. Moon J.Y. Hyun H.B. Cho S.K. Kim S.J. (2012). Mechanistic investigation on the toxicity of MgO nanoparticles toward cancer cells. J Mater Chem. 22 (12): 24610-24617.
25. Kumaran R.S. Choi Y.K. Singh V. Song H.J. Song K.G. Kim K.J. Kim H.J. (2015). In vitro cytotoxic evaluation of MgO nanoparticles and their effect on the expression of ROS genes. Int. J Mol Sci 16(4): 7551-7564.
26. Kosieradzki M. Rowinski W. (2008). Ischemia/reperfusion injury in kidney transplantation: mechanisms and prevention. Transplant Proc 40(10):3279-88.
27. Kumar G. Solanki M.H. Xue X. Mintz R. Madankumar S. Chatterjee P.K. et al. (2017). Magnesium improves cisplatin-mediated tumor killing while protecting against cisplatin-induced nephrotoxicity. Am J Physiol Ren Physiol 313(2): 339–350.
28. Lindberg J.S. Zobitz M.M. Poindexter J.R. Pak C.Y. (1990). Magnesium bioavailability from magnesium citrate and magnesium oxide. J Am Coll Nutr 9(1):48- 55.
29. Liu Y. Guo Y. Wang Z. Nie W. (2007). Effects of source and level of magnesium on catalase activity and its gene expression in livers of broiler chickens. Arch Anim Nutr 61(4): 292-300.
30. Lajer H. Daugaard G. Cisplatin and hypomagnesemia (1999). Cancer Treat Rev. 25(1): 47–58.
31. Lippi G. Montagnana M. Guidi G.C. (2006). Albumin cobalt binding and ischemia modified albumin generation: an endogenous response to ischemia? Int J Cardiol 108(3):410– 1.
32. Malek M. Nematbakhsh M. (2015). Renal ischemia/reperfusion injury; from pathophysiology to treatment. J Renal Inj Prev 4(2): 20-27.
33. Matovic V. Bulat Z.P. Dukic-cosic D. Soldatovic D. (2010). Zinc, copper, or magnesium supplementation against cadmium toxicity. New York: In, Inc NSP.
34. Moeini-Nodeh S. Rahimifard M. Baeeri M. Abdollahi, M. (2017). Functional Improvement in Rats' Pancreatic Islets Using Magnesium Oxide Nanoparticles Through Antiapoptotic and Antioxidant Pathways. Biol Trace Elem Res 175(1): 146-155.
35. Moeini-Nodeh S. Rahimifard M. Baeeri M. Abdollahi M. (2017). Functional Improvement in Rats' Pancreatic Islets Using Magnesium Oxide Nanoparticles Through Antiapoptotic and Antioxidant Pathways. Biol Trace Elem Res 175(1): 146-155.
36. Martin H. KroIl and Ronald J. ElIn. (1985). Relationships between Magnesium and Protein Concentrations in Serum. Clin Chem 31(2):244-246.
37. Mouton R. Holder K. (2006). Laboratory tests of renal function. Anaesth Intensive Care Med 7(7):240–3.
38. Najafi H. Shid-Moosavi S.M. (2010).Contribution of A1-adenosine receptor in the development of renal functional disturbances during the early hours of reperfusion following ischemia in anaesthetized rats. Arak Medical University Journal (AMUJ) 13(2): 141-154.
39. Nath K.A. Norby S.M. (2000 ). Reactive oxygen species and acute renal failure. Am J Med 109(8):665–78.
40. Patel M. Md, Z. Rizvi M. Alam M. Agrawal V. Ansari Z. Malhotra B. (2013). Antibacterial and cytotoxic effect of magnesium oxide nanoparticles on bacterial and human cells. J Nanoeng Nanomanuf 3(2): 162-166.
41. Parvizi M.R. Parviz M. Tavangar S.M. Soltani N. Kadkhodaee M. Seifi B. Keshavarz M. (2014). Protective effect of magnesium on renal function in STZ-induced diabetic rats. J Diabetes Metab Disord 13(1): 84.
42. Shand M.A. (2006). Physical and Chemical Properties of Magnesium Oxide, in: Shand (Ed.), The Chemistry and Technology of Magnesia. John Wiley & Sons, Inc p.121-132.
43. Sharfuddin A.A. Molitoris B.A. (2011). Pathophysiology of ischemic acute kidney injury. Nat Rev Nephrol 7(4):189-200.
44. Shi L. Xing L. Hou B. Ge H. Guo X. Tang Z.H. (2010). Inorganic nano mental oxides used as antimicroorganism agents for pathogen control. Current Research Technol and Edu Topics in Applied Microb and Microb Biotechnol 361-8.
45. Solanki M.H. Chatterjee P.K. Xue X. Gupta M. Rosales I. Yeboah M.M. et al. (2015). Magnesium protects against cisplatin-induced acute kidney injury without compromising cisplatin-mediated killing of an ovarian tumor xenograft in mice. Am J Physiol Ren Physiol 309(1): 35–47.
46. Saito Y. Kobayashi M. Yamada T. Kasashi K. Honma R. Takeushi S. et al. (2017). Premedication with intravenous magnesium has a protective effect against cisplatin-induced nephrotoxicity. Support Cancer Care 25(2): 481–487.
47. Sinha, M.K. (2004). Role of ‘Ischemia-modified albumin’, a new biochemical marker of myocardial ischaemia, in the early diagnosis of acute coronary syndromes. Emergency Medicine J 21(1): 29–34.
48. Talwalkar S.S. Bon Homme M. Miller J.J. Elin R.J. (2008). Ischemia modified albumin, a marker of acute ischemic events: a pilot study. Ann Clin Lab Sci 38(2):132–7.
49. Tang Z.H. Lv B.F. (2014). MgO nanoparticles as antibacterial agent: prepration and activity. Brazilian J Chem Eng 31(30):591-601.
50. Tang Z.X. Fang X.J. Zhang Z.L. Zhou T. Zhang X.Y. Shi L.E. (2012). Nanosize MgO as antibacterial agent: preparation and characteristics. Brazilian JChem Eng 29: 775-781.
51. Turedi S. Gunduz A. Mentese A. Karahan S.C. Yilmaz S.E. Eroglu O. et al. (2007). Value of ischemiamodified albumin in the diagnosis of pulmonary embolism. Am J Emerg Med 25(7):770–3.
52. Wei C.C. Wu K., Gao Y. Zhang L.H. Li D.D. Luo Z. (2017). Magnesium Reduces Hepatic Lipd Accumulation in Yellow Catfish (Pelteobagrus fulvidraco) and Modulates Lipogenesis and Lipolysis via PPARA, JAK-STAT, and AMPK Pathways in Hepatocytes. J Nutr 147(6): 1070-1078.

Full-Text:



 

 

 

اثر محافظتی نانواکسیدمنیزیم در آسیب ایسکمی / رپرفیوژن کلیه بر فاکتور‌های خونی در موش صحرایی نر

مرضیه مینایی 1،  اکرم عیدی2  ، پژمان مرتضوی 3، احمد اصغری 4

 

1-       استادیار گروه زیست شناسی ، واحد علوم و تحقیقات ، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2-       استاد گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه ازاد اسلامی، تهران، ایران. نویسنده مسئول: [e-mail] 

3-       استاد گروه آسیب شناسی ، دانشکده علوم دامپزشکی تخصصی ، واحد علوم و تحقیقات ، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران ، ایران

4-       استاد گروه علوم بالینی ، دانشکده علوم دامپزشکی تخصصی ، واحد علوم و تحقیقات ، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران ، ایران

 

تاریخ دریافت:03/05/1400                                                                             تاریخ پذیرش: 30/05/1402

چکیده

زمینه و هدف: در سال‌های اخیر فناوری نانو اشکال جدیدی از مواد را تولید کرده است که مؤثرتر از پیشینیان خود هستند. منیزیم نقش کلیدي در بسیاري از فرآیندهاي بیولوژیکی دارد. این مطالعه با هدف بررسی اثرات نانواکسیدمنیزیم در ایسکمی رپرفیوژن (I/R) کلیوی بعنوان مـشكل شـايع جراحي هـاي عروق كليه يا پيوند كليه، در مدل موش صحرایی نر انجام گرفته است.

مواد و روش ها: در این مطالعه القای آسیب I/R از طریق بستن پدیکل کلیوی چپ به مدت 20 دقیقه انجام شد. حیوانات با استفاده از نانو اکسیدمنیزیم (دوزهای 25/1، 5/2 و 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم) به مدت 30 روز با استفاده از گاواژ تجویز گردید و سپس نمونه خونی جمع آوري شد و تغییرات آلبومین، توتال پروتئین، اوره و کراتینین سرم بررسی گردید و داده‌هاي حاصل مورد آنالیز آماري قرارگرفت (05/0>p).

نتایج: یافته های تحقیق نشان داد که تیمار نانواکسیدمنیزیم به موش‌های صحرایی آسیب دیده‌ی ایسکمی رپرفیوژن کلیه به طور معنی داری سطح اوره و کراتینین سرم را کاهش و میزان آلبومین و توتال پروتیین سرم را افزایش می دهد.

نتیجه‌گیری: تیمار نانواکسیدمنیزیم عملکرد کلیه را حفظ کرده و احتمالا توانسته بعنوان یک وازودیلاتور قوی، آسیب هاي وارده به کلیه متعاقب القا ایسکمی رپرفیوژن را کاهش دهد.از آسیب بافتی پس از آسیب I / R در موش جلوگیری می کند.

واژگان کلیدی: ایسکمی رپرفیوژن، کلیه، موش صحرایی، نانواکسیدمنیزیم

 

 

 

 

 

 

مقدمه

آسیب ایسکمی / رپرفیوژن (Ischemia / Reperfusion, I/R) با کاهش مجدد خونرسانی به اندام و به دنبال آن بازگشت جریان خون و اکسیژن رسانی مجدد تعریف می شود. صدمات اجتناب ناپذیری ممکن است پس از انفارکتوس، سپسیس و پیوند عضو رخ دهد و این پدیده آسیب بافتی را با شروع آبشار التهابی از جمله گونه‌های اکسیژن فعال (Reactive Oxygen Species,ROS) و سایر واسطه‌های التهابی از جمله مولکول‌های چسبنده و انواع سیتوکین‌ها، کموکین‌ها و فعال سازی لوکوسیت‌ها، تشدید می کند (1،2). در کلیه، I/R به شرایط پاتولوژیک بیماری به نام آسیب حاد کلیه (Acute Kidney Injury,AKI) کمک می کند که این یک سندرم بالینی با اختلال عملکرد سریع کلیه و میزان مرگ و میر بالا است (3،4). نارسايي حاد كليه (Acute Renal Failure, ARF)  نیز اختلال شايعي است كـه بـا كـاهش ناگهاني در عملكرد كليه مشخص مي‌شـود. ممكن است به علت كاهش خونرساني به كليـه متعاقب كاهش برونده قلب، انسداد شريان كليه ايجـاد شـود (5). نارسـايي حــاد ايـسكميك كليــوي (Acute Ischemic Renal Failure, IARF) شـايع و اغلــب كشنده مي‌باشد (6). كاهش خونرساني كليه و نكروز حاد توبولي تقريباً 70 درصـد علـل آن را تشكيل مي‌دهند (5). پاتوفیزیولوژی I/R در کلیه بسیار پیچیده است اما برخی مسیرهای آسیب شناسی ناشي از رپرفيوژن شامل آسيب عروق كوچك، اختلال آندوتليوم، فعال شدن مسيرهاي مرگ سـلولي اعـم از نكروز و آپوپتـوزيس، فعـال شـدن گرانولوسـيت‌هـا و ايجـاد فرآيندهاي التهابي، كاهش ذخاير نوكلئوتيـدي سـلول (ADP ،ATP)، آزادسازی مجدد گونه‌های فعال اکسیژن و نيتـروژن در اثر فعال شدن نوتروفيل‌هـا و بـه دنبـال آن پراكسيداسيون غشاهاي ليپيدي و هيدروليز پروتئين‌ها در اثر اين گونه‌هاي فعال مي‌باشند (7). 

منیزیم در مقادیر زیادی در فضاهای داخل سلولی و خارج سلولی بدن دیده می‌شود. این امر برای وقایع فیزیولوژیکی متعددی اهمیت دارد و به عنوان یک عامل درمانی در بسیاری از زمینه‌های پزشکی مانند مغز و اعصاب، قلب و عروق، گوارش و مامایی استفاده می‌شود. منیزیم یک آنتی اکسیدان قوی و یک عامل ضد التهابی قوی است، مانع افزایش مقدار مولکولی التهابی وابسته به اندوتوکسین می‌شود (8). با کاهش اندازه ذرات در حد نانومتر، فعاليت سطحي مواد افزايش چشمگيري مي‌يابد و نسبت واکنش مواد با محيط اطراف به دليل ازدياد سايت‌هاي فعال سطحي بيشتر مي‌شود (9). براساس تحقيقات مختلف ترکيبات غيرآلي از جمله اکسيدهاي فلزي مانند اکسيدمنيزيم با اندازه ذرات کمتر از 100 نانومتر فعاليت ضدميكروبي خوبي نشان داده‌اند. اکسيدمنيزيم به دليل خواص گسترده‌ی آن از نقطه نظر تغذيه‌اي و سلامتي مورد توجه قرار گرفته است. منيزيم جزو مواد معدني ضروري براي سلامت انسان مي‌باشد (10). اکسيدمنيزيم يكي از ترکيبات شش گانه منيزيم مي‌باشد که در موارد بيولوژيكي مانند تسكين سوزش سردل و بازسازي استخوان مصرف مي‌شود. اخيرا مطالعات سيتوتوکسيسيتي در نانوپزشكي توانايي نانواکسيدمنيزيم (Nano-MgO) را در درمان سرطان نیز ثابت کرده‌اند (11). نانواکسيدمنيزيم توسط وزارت غذا و داروي آمريكا (Food and Drug Administration,FDA) به عنوان يک ماده ايمن براي سلامت انسان شناخته شده است (12). نانوذرات داراي ویژگی‌هاي فیزیکوشیمیایی منحصر به‌فردي هستند که با نوع معمولی خود متفاوت می‌‌باشند، بررسی دقیق اثرات مفید و مضر آنها بر اندام‌های بدن، ضروري می‌نماید (13).

بنابراین، در این پژوهش تأثیر نانواکسید منیزیم بر بهبود شاخص‌های سرمی ناشی از ایسکمی رپرفیوژن کلیه موش صحرایی مورد بررسی قرار گرفت.

 

مواد و روش­ ها

مواد شیمیایی

نانوذرات اکسیدمنیزیم کروی با درجه خلوص 99 درصد و اندازه 60-20 نانومتر از شرکت پیشگامان خریداری گردید و از آب مقطر برای حل شدن نانوذرات MgO استفاده شد. کیت اندازه‌گیری اوره، کراتینین، توتال پروتئین و آلبومین سرم نیز از شرکت پارس آزمون (ایران) تهیه گردید.

 

حیوانات آزمایشگاهی و نگهداری آنها

45‌سر موش صحرایی نر نژاد ویستار در محدوده وزنی 20±250 گرم در سن 12 هفتگی، از انستیتو پاستور تهران تهیه و تحت شرایط استاندارد (12 ساعت روشنایی، 12 ساعت تاریکی و درجه حرارت 3±21 سانتی‌گراد) در قفس‌های مخصوص قرار داده شدند به گونه‌ای که که در عین دسترسی آزاد به آب و غذا با شرایط آزمایشگاه سازش پیدا کنند. تمام مراحل نگهداری، فرآیندهای جراحی و بیهوشی حیوانات مطابق اصول اخلاقی مورد تأیید کمیته‌های بین المللی حمایت از حقوق حیوانات آزمایشگاهی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات انجام گردید.

روش جراحی

به منظور ایجاد ایسکمی رپرفیوژن، حیوانات توسط داروهاي کتامین هیدروکلراید (60 میلی‌گرم بر کیلوگرم) و زایلازین (10 میلی‌گرم بر کیلوگرم) با تزریق داخل صفاقی بیهوش شده و جهت ایجاد ایسکمی رپرفیوژن، خط میانی شکم برش داده شد، سپس عروق کلیوي توسط پنس غیر ضربه‌اي (Non- traumatic) بسته شده و بعد از 20 دقیقه آزاد گردید. جهت مرطوب نگاه داشتن ناحیه، از تامپون خیس شده با نرمال سالین گرم استفاده شد. پـس از گذشت 20 دقیقه، آن‌ها را برداشته و خط میانی شکم طبق روش‌هاي متداول (عضلات با نخ ویکریل 03 و پوست با نخ نایلون 03) بخیه گردید.

گروه‌های مورد مطالعه

مطالعات انجام شده در تمام گروه‌ها طی زمان‌های یکسان به عمل آمد. موش‌ها به صورت تصادفی به 9 گروه 6 تایی تقسیم شدند:

گروه 1 (کنترل سالم): حیوانات دست نخورده، همراه با گاواژ آب مقطر

گروه 2 (شاهد): حیوانات تحت جراحی sham، همراه با گاواژ آب مقطر

گروه‌های 3، 4 و 5 (تجربی سالم): حیوانات سالم با تیمار نانواکسیدمنیزیم 25/1، 5/2 و 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم بصورت گاواژ روزانه

گروه 6 (کنترل I/R): حیوانات تحت جراحی ایسکمی / رپرفیوژن همراه با گاواژ آب مقطر

گروه‌های 7، 8 و 9 (تجربی I/R): حیوانات تحت جراحی ایسکمی/ رپرفیوژن با تیمار نانواکسیدمنیزیم 25/1، 5/2 و 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم بصورت گاواژ روزانه

آزمایشات سرولوژیک

30 روز پس از گاواژ، نمونه خونی جمع‌آوري شده و مقادیر آلبومین، توتال پروتئین، کراتینین سرم و اوره مورد بررسی قرار گرفت.

آنالیز آماري

جهت انجام مطالعات آماری از برنامه 21 -SPSS استفاده شد و نتایج آماری و تعیین اختلاف معنی داری بین گروه ها توسط آزمون آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) انجام گرفت. اختلافات در سطح 05/0> p معنی دار تلقی شدند.

یافته ها

اثر نانواکسیدمنیزیم بر پارامترهای بیوشیمیایی سرم در موش‌های صحرایی سالم و I/R :

نتایج تحقیق حاضر نشان داد که سطح کراتینین و اوره سرم افزایش معنی داری (001/0> p) در موش های کنترل I/R در مقایسه با کنترل سالم نشان داد. تیمار نانو اکسید منیزیم در دوزهای 5/2 و 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم باعث کاهش معنی‌دار (001/0> p) در غلظت‌های کراتینین و اوره در موش‌های I/R نسبت به موش‌های کنترل I/R شد. تیمار نانواکسیدمنیزیم (25/1، 5/2 و 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم) تغییری در غلظت کراتینین و اوره سرم در موش‌های سالم ایجاد نکرد (جدول 1).

نتایج تحقیق حاضر نشان داد که سطح آلبومین و توتال پروتیین سرم افزایش معنی داری (001/0> p) در موش های کنترل I/R در مقایسه با کنترل سالم نشان داد. تیمار نانو اکسید منیزیم در دوزهای 5/2 و 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم باعث کاهش معنی‌دار (001/0> p) در میزان آلبومین و توتال پروتیین سرم در موش‌های I/R نسبت به موش‌های کنترل I/R شد. تیمار نانواکسیدمنیزیم (25/1، 5/2 و 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم) تغییری در غلظت آلبومین و توتال پروتیین سرم در موش‌های سالم ایجاد نکرد (جدول 2).

 

 

جدول 1. اثر نانواکسیدمنیزیم بر سطوح اوره و کراتینین سرمی در موش‌های سالم و I/R

گروه‌ها	اوره (mg/dL)	کراتینین (mg/dL)
کنترل سالم	48/0 ± 83/14	17/0 ± 67/0
شاهد جراحی	52/0 ± 48/14	02/0 ± 68/0
تجربی سالم + نانو MgO (میلی‌گرم بر کیلوگرم) 25/1 5/2 5	43/0 ± 50/14 56/0 ± 50/14 42/0 ± 33/15	01/0 ± 68/0 01/0 ± 69/0 01/0 ± 70/0
کنترل I/R	***33/2 ± 83/70	***05/0 ± 91/2
تجربی I/R + نانو MgO (میلی‌گرم بر کیلوگرم) 25/1 5/2 5	***29/1 ± 01/68 +++***54/1 ± 33/62 +++***18/1 ± 50/46	***91/0 ± 68/2 +++***91/0 ± 52/2 +++***63/0 ± 83/1
مقادیر بعنوان میانگین ± انحراف معیار برای شش موش بیان می‌شوند *** 001/0 > p اختلاف معنی‌دار از گروه کنترل سالم +++ 001/0 > p اختلاف معنی‌دار از گروه کنترل I/R

 

 

بحث

منیزیم چهارمین کاتیون فراوان در بدن است. عنصری با کاربردهای باليني متعدد مي‌باشد (14). درگیر حفظ تعادل سلولی یونی، فعالیت آنزیم و مدولاسیون کانال یونی و همچنین برای عملکرد غدد درون ریز و سنتز پروتئین مورد نیاز می‌باشد (15).

 

جدول 2. اثر نانواکسیدمنیزیم بر سطوح آلبومین و توتال پروتئین سرمی در موش‌های سالم و I/R

گروه‌ها	آلبومین (mg/dL)	توتال پروتئین (mg/dL)
کنترل سالم	115/0 ± 60/3	40/0 ± 03/7
شاهد جراحی	000/0 ± 583/3	09/0 ± 98/6
تجربی سالم + نانو MgO (میلی‌گرم بر کیلوگرم) 25/1 5/2 5	100/0 ± 67/3	09/0 ± 87/6
	075/0 ± 25/3	21/0 ± 81/6
	087/0 ± 195/3	19/0 ± 11/7
کنترل I/R	***124/0 ± 629/2	10/0 ± 28/5***
تجربی I/R + نانو MgO (میلی‌گرم بر کیلوگرم) 25/1 5/2 5	***113/0 ± 679/2	12/0 ± 70/5 ***
	+++104/0 ± 336/3	12/0 ± 33/6 ++
	+++084/0 ± 327/3	11/0 ± 65/6 +++
مقادیر بعنوان میانگین ± انحراف معیار برای شش موش بیان می‌شوند *** 001/0 > p اختلاف معنی‌دار از گروه کنترل سالم +++ 001/0˂ p اختلاف معنی‌دار از گروه کنترل I/R

 

 

در این مطالعه، نانوذرات اکسیدمنیزیم (MgO) برای مقابله با اثرات سوء ایسکمی رپرفیوژن کلیوی انتخاب شدند. عمولاً پیدایش شکل طبیعی اکسیدمنیزیم در طبیعت نادر است. MgO معمول، به طور کلی یا توسط کلسیون هیدروکسید منیزیم و یا کربنات منیزیم تولید می‌شود (16). MgO توسط FDA  بیخطر تلقی شده است. منیزیم یک عنصر مهم برای حفظ عملکرد طبیعی تقریباً سیصد آنزیم سلولی بدن می‌باشد. یک مکمل مهم برای بیماران مبتلا به سیروز کبدی و بیماران سرطانی برای جلوگیری از هیپومنیزیمی می‌باشد (17). نمک‌های منیزیم حاوی MgO به عنوان مکمل منیزیم درمانی با اثرات مفیدی بر روی کبد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. دریافتند که مکمل منیزیم می‌تواند باعث افزایش غلظت منیزیم کبدی، افزایش بیان  mRNAی کاتالاز و در نتیجه افزایش فعالیت کاتالاز گردد (18). اکسیدمنیزیم عملا در آب محلول نیست و حتی فقط 43 درصد آن در ترشح حداکثر اسید شبیه‌سازی شده، محلول بوده است و گزارش شده است که فراهمی زیستی آن نسبتاً ضعیف است (19). دستکاری مشخصه‌های فیزیکوشیمیایی ذرات MgO  به فرم نانو می تواند فراهمی زیستی آن را افزایش دهد. در ارزیابی اثر ضد تشنج در موش گزارش شده است که نانوذرات اکسیدمنیزیم مؤثرتر از شکل معمول آن بوده است که مربوط به خصوصیات فیزیکوشیمیایی nano-MgO می‌باشد (20). نتیجه‌گیری شد که فرم نانو‌MgO  فراهمی زیستی بیشتری نسبت به فرم معمول آن دارد. نانوذرات دارای خصوصیات ویژه‌ی فعالیت بیشتر خود هستندکه مربوط به اندازه کوچک و سطح وسیع‌تر آن‌ها می‌باشد (21). نانوذرات MgO دارای مزایای زیست پزشکی و اقتصادی ویژه‌ای نظیر تهیه شده از مواد اولیه مقرون به صرفه‌ی موجود و همچنین مزیت غیر‌سمی بودن در مقایسه با  TiO2 می‌باشد، نقره و انواع مختلف باکتری کش‌های جامد می‌باشد (22). نانوذرات MgO رشد باکتری ویبریو‌کلرا را مهار می‌کنند که یک بیماری روده‌ای همه‌گیر است (23). آن‌ها در مبارزه با بیماری‌های منتقله از طریق غذا مورد استفاده قرار می‌گیرند (21). اثرات تسکین‌دهنده و ضد‌التهابی نانوذرات MgO اثبات شده است (20). اثر ضد‌باکتری MgO NPs در برابر S. aureus و E.coli نیز نشان داده شده است (24).

چند مطالعه گزارش کرده‌اند که نانوذرات MgO اثرات مفیدی در سلول‌ها دارند (27-25). اثبات شده است که غلظت پایین نانوذرات  MgOهیچ سمیت سلولی را نشان نمی‌دهد (28). علاوه بر این، گزارش شده است که آن‌ها شاخص‌های استرس اکسیداتیو نظیر گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر را کاهش داده و باعث کاهش پراکسیداسیون لیپیدها نیز می‌شوند. MgO همچنین قادر به ایجاد اثرات آنتی‌اکسیدانی، ضد‌سمی و ضد‌دیابتی در غلظت‌های پایین بودند (27). اثر بالقوه MgO NPs  در نانوپزشکی برای سرطان درمانی به عنوان یک جایگزین جدید برای شیمی درمانی به دلیل سمی بودن آنها علیه سلول‌های سرطانی، مورد استفاده قرار گرفتند (25).

از همه مهم‌تر، نانوذرات اکسیدمنیزیم دارای اثر مهاری بر روی رده‌های سلول سرطانی انسان (سلول‌‌های اپیتلیال سرطان کبد) هستند. علاوه بر این، آن‌ها سمیت ژنی قابل توجهی نشان ندادند که کاربردهای بالقوه آن‌ها را در داروهای نانو به عنوان یک ابزار تشخیصی و درمانی نشان می‌دهد (26). بیخطر بودن نانوذرات MgO بر روی رده‌های سلولی سالم و همچنین انواع مختلف رده‌های سلولی سرطانی آزمایش شده است. نانوذرات MgO توانایی ممتازی در از بین بردن سلول‌های سرطانی در مقایسه با سلول‌های طبیعی نشان می‌دهند (25).

از طریق پیشرفت‌های انجام شده در جراحی‌های حفظ اعضای بدن در بسیاری از زمینه‌های پزشکی، نه تنها آسیب‌های ایسکمیک بلکه آسیب‌های خونرسانی مجدد مهم شدند. در آزمایشات ما حیواناتی که دچار آسیب ایسکمی بازخونرسانی شده بودند آسیب‌هاي کلیوي را نشان دادند که شامل کاهش عملکرد کلیه به صورت افزایش سطح اوره و کراتینین سرم بود. لازم به ذکر است که مقدار سرمی کراتینین و اوره نشان دهنده میزان فیلتراسیون گلومرولی هستند. بنابراین به منظور بررسي عملکرد سيستم کليوي تغييرات پارامترهاي موجود در سرم اين حيوانات مورد آزمايش قرار گرفت.

با استفاده از نانوذرات اکسیدمنیزیم در حیواناتی که دچار آسیب ایسکمی رپرفیوژن شدند تغییرات و آسیب‌هاي بیوشیمیایی کاهش چشمگیري پیدا کردند. به طوري که در این مطالعه میزان سرمی کراتینین و اوره در گروه ایسکمی رپرفیوژن به طور معنی‌داري بیشتر از گروه شاهد بودند. نتایج حاصل از آزمایشات ما نشان می دهد که درمان با نانوذرات اکسیدمنیزیم افزایش اوره و کراتینین سرم را که حاصل آسیب I/R است را به طور چشمگیري کاهش می‌دهد.

آسیب ناشی از ایسکمی رپرفیـوژن بـه عنـوان عـاملی کـه باعث بدتر شدن نتیجه پیوند می‌شود، شـناخته شـده اسـت. مطالعات بالینی و آزمایشگاهی نشان می‌دهند که پیشـگیري یا کاهش آسیب ناشی از ایسکمی رپرفیوژن می‌تواند به بهبود نتایج حاصل از پیوند کلیه منجر شود (29).

غلظت کراتینین و اوره سرم در موش‌های کنترل I/R به طور معنی‌دار افزایش یافته است. همانطور که گفته شد، سطح کراتینین و اوره در سرم شاخص‌های شناخته شده ای برای نظارت بر عملکرد کلیه است (30). آنها نمایانگر مویرگ‌های گلومرولی و آسیب‌های کپسول بومن هستند (31). کلیه، مواد زائد متابولیکی مانند اوره و کراتینین را دفع می کند. تحت شرایط پاتولوژیک، بافت کلیه نمی‌تواند چنین فرآورده‌هایی را از طریق مجرای ادرار وارد کند (32،31). بنابراین، تغییر در دفع کراتینین و اوره مربوط به I/R ، شاخص نارسایی کلیه است (33). با این حال، دریافتیم که نانو MgO به طور معنی‌داری سطح کراتینین و اوره را در موش‌های I/R نسبت به موش‌های کنترل I/R کاهش می‌دهد، احتمالاً به دلیل اثرات آنتی‌اکسیدانی و تعدیل سیستم ایمنی است (35، 34). تجویز سیس پلاتین منجر به هیپومنیزمی در بیماران می‌شود (36)، مکانیسم زیربنای اثرات نفروتوکسیک سیس پلاتین طبق تحقیقات in vivo، نشانگرهای حاد آسیب کلیوی (نیتروژن اوره خون، علائم آسیب کراتینین و توبول) پس از جایگزینی منیزیم پس از تجویز همزمان، بهبودی را نشان دادند. به طور شگفت آوری منیزیم احتمالاً هیچ تاثیری بر اثر ضد‌توموری سیس پلاتین ندارد (38، 37). سایتو و همکاران همچنین اثر محافظت مجدد منیزیم را در بیماران سرطانی تحت درمان با سیس پلاتین گزارش کردند. پیش درمانی با استفاده از منیزیم با کاهش سمیت کلیوی در ارتباط بود و باعث ایجاد برخی تغییرات در کراتینین و کلیرانس کراتینین سرم می‌شود (39). در مدل حیوانی دیابت ناشی از چندین غلظت کم استرپتوزوسین به موش‌های صحرایی سالم، عوامل آسیب کلیوی (افزایش نیتروژن اوره خون و نشانگرهای استرس اکسیداتیو) پس از دریافت منیزیم معکوس شدند (40).

با مطالعه ای که بر پایه درمان با منیزیم بر روی موش های دچار آسیب ایسکمی رپرفیوژن در مدل پیچشی تخمدان موش صحرایی، توسط سلیک کاواک و همکارانش در سال 2018 صورت گرفت، اثر حفاظتی سولفات منیزیم (MgSO4) بر آسیب تخریبی ناشی از ایسکمی رپرفیوژن بواسطه تجزيه و تحليل هيستوپاتولوژيک و بيوشيميايی نشان داده شد (41). مطالعه ی اصغری و همکارانش در سال 2016 نیز با بررسی سرولوژیکی تأثیر تجویز سولفات منیزیم بر عملکرد کلیه متعاقب القا ایسکمی رپرفیوژن در موش صحرایی نشان داد که سولفات منیزیم بدلیل دارا بودن خاصیت آنتی‌اکسیدانی و ضد‌التهابی توانسته موجب کاهش آسیب کلیوي گردد (42). حاجی میر اسماعیل و همکارانش نیز در سال 2014 با بررسی اثر درمان با اسیدهاي چرب امگا 3 بر آسیب ناشی از ایسکمی رپرفیوژن کلیه موش صحرایی دریافتند که دو هفته مصرف امگا 3 قبل از ایسکمی، عملکرد کلیوي را با کاهش کلیرانس کراتینین بهبود داده و سبب کاهش استرس اکسیداتیو گردیده است (43). همانگونه که در پژوهش نجفی در سال 1398، I/R منجر به بالا رفتن غلظت‌های پلاسمایی کراتینینن و اوره نسبت به گروه شاهد گردیده بود (44).

در مطالعه ای که توسط مارتین و همکارانش در سال 1985 انجام گرفته است، غلظت‌های منیزیم و پروتئین سرمی (توتال پروتئین، آلبومین و گلوبولین) در بیش از 74000 نمونه سرمی از بیماران تعیین شده است و یک رابطه مستقیم بین غلظت منیزیم در سرم و غلظت های توتال پروتئین، آلبومین و گلوبولین در سرم مشخص شده است. غلظت های آلبومین و منیزیم به صورت خطی در غلظت‌های سطح بالا و پایین آلبومین، با یک فاصله‌ی قابل ارجاع، مرتبط هستند. با این حال، غلظت منیزیم مستقل از غلظت آلبومین می‌باشد. آنالیز رگرسیون خطی نشان می‌دهد که 25 درصد از کل منیزیم سرم به آلبومین و 8 درصد به گلوبولین‌ها متصل است (45). بنابراین بررسی آلبومین و توتال پروتئین نیز خالی از لطف نبوده است.

آلبومین نیز به عنوان یک شاخص پروتئینی مهم در سلامت و بیماري محسوب می‌شود و هر گونه تغییر در ساختار فضائی آن موجب اختلال در فعالیت بیولوژیک پلاسما می‌گردد زیرا آلبومین مهمترین و عمده‌ترین جزء پروتئینی در پلاسما است که نقش اصلی در تنظیم فشار انکوتیک، انتقال ترکیبات غیر قطبی، ذخیره آمینواسیدها و

 انتقال متابولیت‌هاي هورمون ها را برعهده دارد، بنابر این لازم است که در استرس اکسیداتیو مورد توجه قرار گیرد (46).

سینها در سال 2004 برای اولین بار کشف کرد که اندازه‌گیری انواع آلبومین که با تغییرات در ظرفیت اتصال آلبومین به فلز رخ می دهد، در موارد ایسکمیک می تواند در تشخیص بسیاری بیماری‌های ایسکمیک مورد استفاده قرار گیرد (47).

رادیکال‌های اکسیژن واکنشی و اسیدوز در مورد ایسکمی رپرفیوژن باعث برخی تغییرات ساختاری در آلبومین می‌شود. در نتیجه‌ی این تغییرات، اتصال آلبومین به یون‌های فلزی خاصی مانند مس و نیکل، منیزیم و بویژه کبالت کاهش یافته و این شکل جدید، آلبومین اصلاح شده‌ی ایسکمی (Ischemia Modified Albumin, IMA) نامیده می‌شود (50-48). IMA بعنوان یک نشانگر بیوشیمیایی غیراختصاصی در بافت‌های ایسکمیک در نظر گرفته می‌شود (49). 

هیچ نشانگر بیوشیمیایی خاصی برای مراحل اولیه‌ی آسیب I/R از نظر بالینی در بیماری‌های کلیوی در دسترس نیست. گفته شد که آسیب I/R کلیه در موارد پیوند کلیه، نفرکتومی جزئی، جراحی بای پس قلبی ریوی، سپسیس و شوک دیده می‌شود. آسیب I/R در کلیه نه تنها در جراحی کلیه (نفرکتومی نسبی و غیره) دیده می شود بلکه در شرایط مشابه جایی که پرفیوژن کاهش یافته مشاهده می‌شود. توانایی در معکوس کردن آسیب کلیوی ایسکمیک بستگی به توانایی سلول‌های توبولار کلیه برای جایگزینی و بازسازی سلول‌های اپیتلیال آسیب دیده، دارد. شناخته شده است که توانایی این سلول‌ها برای بازسازی، با زمان ایسکمی نسبت عکس دارد (51).

نیاز عینی به یک نشانگر برای دوره غیر‌ قابل‌ برگشت آسیب ناشی از  I/Rکلیه وجود دارد. مقادیر افزایش یافته‌ی اوره و کراتینین سرم که معمولاً از مارکرهای بیوشیمیایی برای ارزیابی عملکرد کلیه هستند، نشانه‌ای دیررس (کند یا با تأخیر) از اختلال عملکرد کلیه هستند و افزایش‌های قابل توجه فقط زمانیکه GFR تا 50 الی70 درصد کاهش یافته، رخ می‌دهد. علاوه بر این، کلیرانس کراتینین می‌تواند در چاقی و همراه با ادم زیاد، بالا باشد و ممکن است در بیماران باردار مبتلا به پاراپلژیک با توده‌های مایع شکمی، مبتلا به سوء هاضمه و ضعف یا توده‌‌های عضلانی، بصورت کاذب اندازه گیری شود (52). از این رو اندازه‌گیری آلبومین پلاسما می تواند معیار مهمی در بررسی‌های ایسکمی رپرفیوژن کلیه به حساب آید

تست بررسی پروتئین تام پلاسما همچنین جهت بررسی نسبت آلبومین به گلوبولین کاربرد دارد. پروتئین‌ها از اجزای مهم خون در بدن بوده که برای تمام بافت‌ها و سلول‌های بدن، یک ماده مهم و حیاتی محسوب می‌شوند. پروتئین‌های خون به دو دسته کلی آلبومین و گلوبولین تقسیم می‌شوند. آلبومین  ناقل بسیاری از مولکول‌های کوچک در بدن است اما مهم‌ترین وظیفه آن حفظ فشار اسمزی بدن می‌باشد. این تست در موارد کاهش وزن زیاد و بی سابقه، علائمی مبنی بر بیماری کلیوی و کبدی و شرایطی نظیر ادم درخواست می‌گردد (46).

در مطالعه حاضرمیزان آلبومین و توتال پروتئین در حیوانات کنترل ایسکمی نسبت به گروه کنترل سالم کاهش معنی داری نشان داده و تیمار نانواکسیدمنیزیم باعث افزایش معنی‌دار در سطح آلبومین و توتال پروتیین سرم گردید. بنابراین به این نتیجه رسیدیم که اثر درمانی نانوذرات اکسیدمنیزیم در جلوگیري از اختلال عملکردي حاصل از ایسکمی رپرفیوژن، مفید بود و وابسته به دوز مصرفی نانو ذره MgO می‌باشد.

نتیجه‌گیری

نتایج حاصل از مطالعه حاضر نشان داد که آسیب حاد کلیوی القا شده بر اثر ایسکمی پرفیوژن مجدد کلیه چپ، موجب افزایش میزان کراتینین و اوره و کاهش آلبومین و توتال پروتیین سرم می‌شود. این امر به دلیل اینکه نیتروژن اوره خون و کراتینین پلاسما به عنوان شاخص‌های عملکرد کلیوی در نظر گرفته می‌شوند و افزایش غلظت آن‌ها نشان دهنده آسیب عملکردی کلیوی است، می‌باشد. نشان‌دهنده کاهش عملکرد کلیه در گروه I/R است و یک دوره ی 30 روزه ی گاواژ نانواکسیدمنیزیم سبب اثرات حفاظتی به صورت کاهش میزان غلظت کراتینین و اوره‌ی سرم و افزایش آلبومین و توتال پروتیین سرم گروه‌های تجربی ایسکمی در مقایسه با گروه کنترل I/R می‌شود.

تعارض منافع

نویسندگان مقاله تعارض در منافع ندارند.

 

 

 

فهرست منابع

1. Abdolahzadeh Dashty M. Kesmati M. Khaje Por L. Najafzadeh Varzi H. (2014) The preventative role of MgO nanoparticles in amnesia induced by morphine in mouse. Iranian Veterinary J 10(3): 55-64.

2. Ansarihadipour H. Alhoseini M. Rostami S. Farahani N. Hashemi M. (2012). Antioxidant and prooxidant effects of ascorbate during iron-induced carbonyl formation in serum albumin. Arak Medical University Journal (AMUJ) 15(61): 17-26.

3. Asghari A. Jamshidi N. Neshat M. (2016). Serologic evaluation of the effect of administration of magnesium sulfate on the subsequent renal function Induction of reperfusion ischemia in rats. Comparative Pathobiology. Scientific Research j 13(1): 1805-1812.

4. Bonventre J.V. (1993) Mechanisms of ischemic acute renal failure. Kidney Int 43(5): 1160-78.

5. Chatterjee P.K. Patel N.S. Sivarajah A. Kvale E.O. Dugo L. Cuzzoctea S. et al. (2003). A potent and highly selective inhibitor of iNOS, reduces experimental renal ischemia/reperfusion injury. Kidney Int 63(3): 853-65.

6. Celik Kavak E. Gulcu Bulmus F. Bulmus O. Burcin Kavak S. Kocaman N.(2018). Magnesium: does it reduce ischemia/reperfusion injury in an adnexal torsion rat model? Drug Des Devel Ther 12:409–415.

7. Cai J.X. Yu B. Zhang H. Zhang Y. Fang S. Liu T. et al. (2014).Atorvastatin improves survival of implanted stem cells in a rat model of renal ischemia–reperfusion injury. Am J Nephrol 39(6): 466–475.

8. Chen T.H. Yang Y.C. Wang J.C. Wang J.J. (2013). Curcumin treatment protects against renal ischemia and reperfusion injury-induced cardiac dysfunction and myocardial injury Transplant. Proc 45(10): 3546–3549.

9. Dragun D. Hoff U. Park J.K. Qun Y. Schneider W. Luft F.C. et al. (2000) Ischemia-reperfusion injury in renal transplantation is independent of the immunologic background. Kidney Int 58(5): 2166-77.

10. De Francisco A.L.M. Rodríguez M. (2013). Nefrologia 33(3):389-99.

 

11. Emamifar A. Kadivar M. Shahedi M. SoleimanianZad S. (2011). Effect of nanocomposite packaging containing Ag and ZnO on inactivation of Lactobacillus plantarum in orange juice. Food Control 22:408-13.

12.  Elmotasem H. Farag H.K. Salama A.A. (2018). In vitro and in vivo evaluation of an oral sustained release hepatoprotective caffeine loaded w/o Pickering emulsion formula – Containing wheat germ oil and stabilized by magnesium oxide nanoparticles. Int J Pharmaceutics 547(1-2): 83-96.

13. Ferreyra C.F. Vargas I. Rodriguez-Gomez R. Perez-Abud F. O'Valle Osuna A. (2013). Preconditioning with triiodothyronine improves the clinical signs and acute tubular necrosis induced by ischemia/reperfusion in rats. PLo 8: 74960.

14. Ge S. Wang G. Shen Y. Zhang Q. Jia D. Wang H. Dong Q. Yin T. (2011). Cytotoxic effects of MgO nanoparticles on human umbilical vein endothelial cells in vitro. IET Nanobiotechnol 5(2): 36-40.

15. Hoste E.A. Clermont G. Kersten A. Venkataraman R. Angus D.C. De Bacquer D. et al. (2006). RIFLE criteria for acute kidney injury are associated with hospital mortality in critically ill patients: a cohort analysis. Crit Care 10:R73.

16. Huang L. Li D.Q. Lin Y.J. Wei M. Evans D.G. Duan X. (2005). Controllable preparation of Nano-MgO and investigation of its bactericidal properties. J Inorg Biochem 99 (5): 986-993.

17. Hajimiresmaiel J. Davoodi H. Namazi N. et al. (2014). Effect of omega 3 fatty acids on oxidative stress in acute renal failure induced by ischemia reperfusion. Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology 8(4): 155-162.

18. Jang H.R. Rabb H. (2009). The innate immune response in ischemic acute kidney injury. Clin Immunol 130(1):41-50.

19. Jahangiri, L. Kesmati M. Najafzadeh H. (2013). Evaluation of analgesic and antiinflammatory efect of nanoparticles of magnesium oxide in mice with and without ketamine. Eur Rev Med Pharmacol Sci 17(20): 2706-2710.

20. Jin T. He Y. (2011). Antibacterial activities of magnesium oxide (MgO) nanoparticles against foodborne pathogens. J Nanopart Res 13(12): 6877-6885.

21. Kellum J.A. Unruh M.L. Murugan R. (2011). Acute kidney injury. BMJ Clin Evid Published online 2011 Mar 28.

22. Kao M.C. Jan W.C. Tsai P.S. Wang T.Y. Huang C.J. (2011). Magnesium sulfate mitigates lung injury induced by bilateral lower limb ischemia-reperfusion in rats. J Surg Res 171(1):e97–e106.

23. Krishnamoorthy K. Moon J.Y. Hyun H.B. Cho S.K. Kim S.J. (2012). Mechanistic investigation on the toxicity of MgO nanoparticles toward cancer cells. J Mater Chem. 22:24610–7

24. Krishnamoorthy K. Moon J.Y. Hyun H.B. Cho S.K. Kim S.J. (2012). Mechanistic investigation on the toxicity of MgO nanoparticles toward cancer cells. J Mater Chem. 22 (12): 24610-24617.

25. Kumaran R.S. Choi Y.K. Singh V. Song H.J. Song K.G. Kim K.J. Kim H.J. (2015). In vitro cytotoxic evaluation of MgO nanoparticles and their effect on the expression of ROS genes. Int. J Mol Sci 16(4): 7551-7564.

26. Kosieradzki M. Rowinski W. (2008). Ischemia/reperfusion injury in kidney transplantation: mechanisms and prevention. Transplant Proc 40(10):3279-88.

27. Kumar G. Solanki M.H. Xue X. Mintz R. Madankumar S. Chatterjee P.K. et al. (2017). Magnesium improves cisplatin-mediated tumor killing while protecting against cisplatin-induced nephrotoxicity. Am J Physiol Ren Physiol 313(2): 339–350.

28. Lindberg J.S. Zobitz M.M. Poindexter J.R. Pak C.Y. (1990). Magnesium bioavailability from magnesium citrate and magnesium oxide. J Am Coll Nutr 9(1):48- 55.

29. Liu Y. Guo Y. Wang Z. Nie W. (2007). Effects of source and level of magnesium on catalase activity and its gene expression in livers of broiler chickens. Arch Anim Nutr 61(4): 292-300.

30. Lajer H. Daugaard G. Cisplatin and hypomagnesemia (1999). Cancer Treat Rev. 25(1): 47–58.

31. Lippi G. Montagnana M. Guidi G.C. (2006). Albumin cobalt binding and ischemia modified albumin generation: an endogenous response to ischemia? Int J Cardiol 108(3):410– 1.

32. Malek M. Nematbakhsh M. (2015). Renal ischemia/reperfusion injury; from pathophysiology to treatment. J Renal Inj Prev 4(2): 20-27.

33. Matovic V. Bulat Z.P. Dukic-cosic D. Soldatovic D. (2010). Zinc, copper, or magnesium supplementation against cadmium toxicity. New York: In, Inc NSP.

34. Moeini-Nodeh S. Rahimifard M. Baeeri M. Abdollahi, M. (2017). Functional Improvement in Rats' Pancreatic Islets Using Magnesium Oxide Nanoparticles Through Antiapoptotic and Antioxidant Pathways. Biol Trace Elem Res 175(1): 146-155.

35. Moeini-Nodeh S. Rahimifard M. Baeeri M. Abdollahi M. (2017). Functional Improvement in Rats' Pancreatic Islets Using Magnesium Oxide Nanoparticles Through Antiapoptotic and Antioxidant Pathways. Biol Trace Elem Res 175(1): 146-155.

36. Martin H. KroIl and Ronald J. ElIn. (1985). Relationships between Magnesium and Protein Concentrations in Serum. Clin Chem 31(2):244-246.

37. Mouton R. Holder K. (2006). Laboratory tests of renal function. Anaesth Intensive Care Med 7(7):240–3.

38. Najafi H. Shid-Moosavi S.M. (2010).Contribution of A1-adenosine receptor in the development of renal functional disturbances during the early hours of reperfusion following ischemia in anaesthetized rats. Arak Medical University Journal (AMUJ) 13(2): 141-154.

39. Nath K.A. Norby S.M. (2000 ). Reactive oxygen species and acute renal failure. Am J Med 109(8):665–78.

40. Patel M. Md, Z. Rizvi M. Alam M. Agrawal V. Ansari Z. Malhotra B. (2013).  Antibacterial and cytotoxic effect of magnesium oxide nanoparticles on bacterial and human cells. J Nanoeng Nanomanuf 3(2): 162-166.

41. Parvizi M.R. Parviz M. Tavangar S.M. Soltani N. Kadkhodaee M. Seifi B. Keshavarz M. (2014). Protective effect of magnesium on renal function in STZ-induced diabetic rats. J Diabetes Metab Disord 13(1): 84.

42. Shand M.A. (2006). Physical and Chemical Properties of Magnesium Oxide, in: Shand (Ed.), The Chemistry and Technology of Magnesia. John Wiley & Sons, Inc p.121-132.

43. Sharfuddin A.A. Molitoris B.A. (2011). Pathophysiology of ischemic acute kidney injury. Nat Rev Nephrol 7(4):189-200.

44. Shi L. Xing L. Hou B. Ge H. Guo X. Tang Z.H. (2010). Inorganic nano mental oxides used as antimicroorganism agents for pathogen control. Current Research Technol and Edu Topics in Applied Microb and Microb Biotechnol 361-8. 

45. Solanki M.H. Chatterjee P.K. Xue X. Gupta M. Rosales I. Yeboah M.M. et al. (2015). Magnesium protects against cisplatin-induced acute kidney injury without compromising cisplatin-mediated killing of an ovarian tumor xenograft in mice. Am J Physiol Ren Physiol 309(1): 35–47.

46. Saito Y. Kobayashi M. Yamada T. Kasashi K. Honma R. Takeushi S. et al. (2017). Premedication with intravenous magnesium has a protective effect against cisplatin-induced nephrotoxicity. Support Cancer Care 25(2): 481–487.

47. Sinha, M.K. (2004). Role of ‘Ischemia-modified albumin’, a new biochemical marker of myocardial ischaemia, in the early diagnosis of acute coronary syndromes. Emergency Medicine J 21(1): 29–34.

48. Talwalkar S.S. Bon Homme M. Miller J.J. Elin R.J. (2008). Ischemia modified albumin, a marker of acute ischemic events: a pilot study. Ann Clin Lab Sci 38(2):132–7.

49. Tang Z.H. Lv B.F. (2014). MgO nanoparticles as antibacterial agent: prepration and activity. Brazilian J Chem Eng 31(30):591-601.

50. Tang Z.X. Fang X.J. Zhang Z.L. Zhou T. Zhang X.Y. Shi L.E. (2012). Nanosize MgO as antibacterial agent: preparation and characteristics. Brazilian JChem Eng 29: 775-781.

51. Turedi S. Gunduz A. Mentese A. Karahan S.C. Yilmaz S.E. Eroglu O. et al. (2007). Value of ischemiamodified albumin in the diagnosis of pulmonary embolism. Am J Emerg Med 25(7):770–3. 

52. Wei C.C. Wu K., Gao Y. Zhang L.H. Li D.D. Luo Z. (2017). Magnesium Reduces Hepatic Lipd Accumulation in Yellow Catfish (Pelteobagrus fulvidraco) and Modulates Lipogenesis and Lipolysis via PPARA, JAK-STAT, and AMPK Pathways in Hepatocytes. J Nutr 147(6): 1070-1078.

 

 

.

 

 

Protective effect of nano magnesium oxide on renal ischemia/reperfusion injury on blood factors in male Wistar rats

Marzieh Minaei1, Akram Eidi2, Pejman Mortazavi3, Ahmad Asghari4

 

1- Assistant Professor, Department of Biology, Science and Research Unit, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

2- Professor of Biology Department, Science and Research Unit, Islamic Azad University, Tehran, Iran. Corresponding Author: [e-mail] , [e-mail]

3- Professor, Department of Pathology, Faculty of Specialized Veterinary Sciences, Science and Research Unit, Islamic Azad University, Tehran, Iran

4- Professor, Department of Clinical Sciences, Faculty of Specialized Veterinary Sciences, Science and Research Unit, Islamic Azad University, Tehran, Iran

 

 

Received:2021.07. 25                                                                                 Accepted: 2023.08.21

 

Abstract

Background & Aim: In recent years, nanotechnology has produced new forms of materials that are more effective than their predecessors. Magnesium plays a key role in many biological processes. The aim of this study was to investigate the effects of nano magnesium oxide (Nano-MgO) on renal ischemia/reperfusion (I/R) as a common complication of renal vascular surgery or renal transplantation in a male rat model.

Materials & Methods: In this study, Induction of I/R injury was done through clamping left renal pedicle for 20 min. Animals were administrated with Nano-MgO (1.25, 2.5 and 5 mg/kg) for 30 days by gavage and then blood samples were collected and changes in serum albumin, total protein, urea and creatinine were examined and the data were statistically analyzed (p <0.05).

Results: Our findings showed that Nano-MgO administration to renal I/R injury rats significantly attenuates serum creatinine and urea levels. Also, administration of Nano-MgO increased serum albumin and total protein levels.

Conclusion: The Nano-MgO administration preserves renal function and As a potent vasodilator, Nano-MgO may have been able to reduce kidney damage following ischemia-reperfusion induction.

 

Keywords: Ischemia/reperfusion, Kidney, Nano magnesium oxide, Rat