Evidencia molecular del potencial inhibidor de la melatonina contra el envejecimiento inducido por NaAsO2-en ratas macho

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Resumen:El envenenamiento por arsénico (As) está muy extendido debido a la exposición a la contaminación. El nivel tóxico de (As) provoca el envejecimiento inducido por el estrés oxidativo y el daño tisular. Dado que la melatonina (MLT) tiene propiedades antioxidantes y antienvejecimiento, nuestro objetivo fue evaluar el efecto protector de la MLT contra la toxicidad del arsenito de sodio (NaAsO2). Ratones NMRI macho sanos se dividieron en ocho grupos diferentes. El grupo de control recibió una dieta regular estándar. Otros grupos fueron tratados con diferentes dietas, incluyendo MLT solo, NaAsO2 y NaAsO2 más MLT. Después de un mes de tratamiento, se realizaron pruebas bioquímicas y patológicas en muestras de sangre, corazón y tejido pulmonar. Además, aumentó los niveles de TNF-, 8-hidroxi-2-desoxi guanosina (8OHdG), malondialdehído (MDA), especies reactivas de oxígeno (ROS) y caja de grupo de alta movilidad 1 (HMGB1), aumentó la la expresión del ARNm del dominio de muerte asociado al receptor de TNF tipo 1- (TRADD) y la transcriptasa inversa de la telomerasa, y disminuyó la expresión del ARNm de Klotho (KL) tanto en el plasma como en los tejidos. Por el contrario, MLT redujo MDA, ROS, HMGB1, lactato y TNF, mejoró la expresión de ARNm de KL y suprimió la expresión de ARNm de los genes TERT y TRADD. Por lo tanto, MLT confiere una potente protección contra la lesión tisular inducida por NaAsO2- y el estrés oxidativo.

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Palabras clave:envejecimiento; Klotho; melatonina; arsenito de sodio; TERT; TRADD

1. Introducción

El arsénico es un metaloide y la toxina número uno en la lista de contaminantes prioritarios de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) [1]. Sigue siendo uno de los contaminantes más importantes de las aguas subterráneas [2]. Su concentración en el agua potable de más de 50 ug/L no se considera segura para la salud pública, pero tales niveles aún son comunes en muchos países [1]. También se ha detectado en varios productos cosméticos, para la piel, la cara, el cabello y a base de hierbas. Se absorbe directamente en el torrente sanguíneo a través de la piel y luego se acumula en el cuerpo, causando efectos tóxicos en diferentes órganos [3]. La inactivación de aproximadamente 200 enzimas provoca la toxicidad aguda y crónica del arsénico; muchos de estos están involucrados en las vías de energía celular y en la síntesis y reparación del ADN.prolongación de la vida de la cistancheLas náuseas, los vómitos, el dolor de estómago y la diarrea son ejemplos de toxicidad aguda, mientras que la toxicidad crónica puede provocar enfermedades multisistémicas y cáncer que afectan a múltiples órganos [4]. El arsénico es citotóxico, mutagénico y genotóxico porque causa daño oxidativo en el ADN, reduce las enzimas antioxidantes y genera especies reactivas de oxígeno (ROS) [5]. La activación de la telomerasa es un paso crucial en la progresión de los cánceres humanos. La represión transcripcional del gen de la transcriptasa inversa de la telomerasa (TERT) de su porción catalítica lo mantiene silencioso en las células sanas [6,7]. Como agente clastogénico, el arsénico reduce la expresión de la telomerasa y la longitud de los telómeros, causando apoptosis, necrosis y generación de ROS e induciendo la muerte celular [8].

Cistanche puede antienvejecimiento

La melatonina (MLT), una hormona secretada por la glándula pineal, juega un papel esencial en la regulación circadiana. También tiene efectos antioxidantes, antienvejecimiento, inmunomoduladores y anticancerígenos [9,10]. MLT ayuda a evitar el envejecimiento celular al eliminar los radicales y reducir el daño oxidativo a las mitocondrias [10]. MLT también ayuda en la reducción del daño genotóxico inducido por mitomicina C en sangre periférica en ratas [11]. MLT puede inhibir la proliferación de células de cáncer de mama y la angiogénesis, la invasión de células cancerosas y la función de la telomerasa [12]. MLT disminuye la actividad de la telomerasa en las células tumorales y la expresión de ARNm de las subunidades TERT y TR, restaurando la función de la telomerasa [13,14]. La evidencia indica que la exposición a MLT puede desempeñar un papel en la prevención del envejecimiento inducido por el estrés oxidativo. Este estudio está diseñado para evaluar si el tratamiento con MLT puede proteger contra el envejecimiento inducido por el estrés oxidativo provocado por el arsenito de sodio (Na AsO,).

El arsénico causa genotoxicidad en la sangre periférica humana, mientras que el tratamiento conjunto con MLT reduce significativamente las medidas genotóxicas [15] y el daño al tejido cerebral [16,17].cistanche nueva zelandaLos estudios in vitro han demostrado que MLT disminuye la autofagia inducida por arsenito y promueve la biogénesis mitocondrial en neuronas cultivadas primarias [18]. El tratamiento con MLT reduce las citocinas proinflamatorias, lo que sugiere que puede proteger el SNC del estrés oxidativo inducido por el arsénico, el daño del ADN y la apoptosis [19]. MLT también ha mostrado efectos protectores contra la toxicidad metabólica inducida por arsénico [20], la toxicidad hepática/renal inducida por arsénico y la lesión testicular inducida por arsénico [21]. Estos estudios revelan que MLT protege contra la toxicidad inducida por arsénico en la sangre, el hígado, los riñones y los tejidos testiculares. Este estudio tiene como objetivo evaluar si el tratamiento de ML protege los tejidos del corazón y los pulmones contra el envejecimiento inducido por el estrés oxidativo provocado por el arsenito de sodio (NaAsO) como un efecto protector potencial de MLT contra el envejecimiento inducido por arsénico en estos tejidos aún no explorado.

2. Resultados

2.1. Arsénico total en tejidos utilizando un espectrómetro de masas de plasma acoplado inductivamente

Las concentraciones de As en las muestras de tejido de corazón y pulmón expuestas a 1/2, 1/3 y 1/10 LD50 NaAsO, con y sin tratamiento MLT, se muestran en la Tabla 1. Se encontró que la concentración total de As en tejido aumentó tanto en tejido cardíaco como pulmonar de forma dependiente de la dosis en comparación con el grupo de control. Por otro lado, se demostró que el tratamiento con MLI reduce la concentración de As en el tejido.

2.2.Biomarcadores de estrés oxidativo

El malondialdehído (MDA) es conocido como uno de los marcadores cruciales para la evaluación del estrés oxidativo. Como tóxico de alto grado, este compuesto químico es un subproducto de la peroxidación lipídica celular [22]. Se examinaron muestras de corazón y pulmón después del tratamiento con diferentes dosis de NaAsOz solo o combinado con MLT para evaluar los biomarcadores de estrés oxidativo. Tanto en muestras de corazón como de pulmón, encontramos niveles similares de estrés oxidativo con cantidades variables de NaAsO2 (1/2, 1/3 y 1/10 LD50). No hubo diferencia estadística entre los niveles de MDA de los grupos control y MLT. Un aumento significativo dependiente de la dosis en los niveles de MDA del 1/10 （ambos<0.05）,1 （both=""><0001）, and="" ld50="" （both=""><0001）naaso2 groups="" was="" observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" mda="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" mda="" levels="" in="" the="" mlt="" +="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" higher="" oxidative="" stress="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">

2.3. Especies de oxígeno reactivas

Las especies reactivas de oxígeno (ROS) pertenecen a los derivados del oxígeno; dañan las funciones celulares y tienen efectos tóxicos. Las moléculas de ROS se componen de un oxígeno y varios electrones desapareados durante la inflamación [23]. Se examinaron muestras de corazón y pulmón después del tratamiento con diferentes dosis de NaAsO, solo o en combinación con MLT para evaluar las especies reactivas de oxígeno. Tanto en muestras de corazón como de pulmón, encontramos niveles similares de ROS con cantidades variables de NaAsO (1/2, 1/3 y 1/10 LD50). No hubo diferencia estadística entre los niveles de ROS del control y los grupos MLT.tamaño del pene cistancheUn aumento significativo dependiente de la dosis en los niveles de ROS de los grupos 1/10, 1/3 y LD50 NaAsO (todos los<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" ros="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the'="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" ros="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso,="" group="" (all=""><0.0001)was observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" reactive="" oxygen="" species="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">

2.4. TNF-y citocinas proinflamatorias

Una de las citoquinas proinflamatorias esenciales en la etapa temprana de la inflamación es el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-). Esta citocina se libera del macrófago cuando se inicia una vía inflamatoria, lo que provoca una disfunción celular. El TNF- es un mediador del sistema inmunitario en respuesta a patógenos internos o externos [24]. Las muestras de plasma se examinaron después del tratamiento con diferentes dosis de NaAsO, solo o en combinación con MLT para la evaluación de TNF-c. No hubo diferencia estadística en los niveles de TNF-o de los grupos control y MLT. Un aumento significativo dependiente de la dosis en los niveles de TNF- de los grupos 1/10, 1/3 y 5 LD50 NaAsO (todos p<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" tnf-α="" levels="" compared="" to="" the}="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" tnf-α="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" tnf-α="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (figure="">

2.5. Grupo de Alta Movilidad Box 1 Niveles

El grupo box1 de alta movilidad (HMGB1), una proteína nuclear conservada y un mediador tardío de las vías inflamatorias, tiene un papel regulador en el daño celular durante la inflamación. [25] Se examinaron muestras de corazón y pulmón para determinar el nivel de HMGB1. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los niveles de HMGB1 del control y los grupos MLT. En comparación con los grupos control y MLT, se observó un aumento significativo en los niveles de HMGB1 en el grupo LD50 NaAsO2 (ambos p<0.0001） was="" observed.="" however,="" compared="" to="" the号ld50="" naaso,="" group,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" hmgb1="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples.="" a="" significant="" decrease="" in="" levels="" of="" hmgb1="" was="" observed="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group.="" these="" results="" show="" that="" exposure="" to="" mlt="" will="" help="" reverse="" high="" levels="" of="" hmgb1="" induced="" by="" naaso2="" (figure="">

2.6.Niveles de8-hidroxi-2-desoxiguanosina

La 8-hidroxi-2-desoxiguanosina (8-OHG) es un producto de oxidación del ADN que se establece como un marcador de estrés oxidativo. Los factores ambientales afectan la hidroxilación de guanosina [26]. Se examinaron muestras de plasma después del tratamiento con diferentes dosis de NaAsO, solo o combinado con MLT para evaluar 8OHdG. No hubo diferencia estadística entre los niveles de 8OHdG del control y los grupos MLT. Aumentos significativos en los niveles de 8OHdG en los grupos 1/2 y 1/3 LD50 NaAsO (ambos<0.0001)were observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" or="" mltgroup.="">polvo de cistancheSin embargo, el tratamiento con MLT evitó el aumento de los niveles de 8OHdG inducidos por NaAsO en comparación con el grupo LD50 NaAsO. Se observó una disminución significativa en los niveles de 8OHdG en el grupo MLT más NaAsO2. Estos hallazgos indican que la exposición a MLT puede ayudar a revertir el daño oxidativo del ADN causado por NaAsO (Figura 3).

2.7.Niveles de lactato

La síntesis de lactato aumenta durante el deterioro de la función celular y la elevación de las reacciones anaeróbicas. Un nivel elevado de lactato es un indicador de daño mitocondrial e hipoperfusión tisular [27]. Se examinaron muestras de corazón y pulmón después del tratamiento con diferentes dosis de NaAsO, solo o con MLT para evaluar el lactato. Encontramos diferentes niveles de lactato en muestras de corazón y pulmón. No hubo diferencia estadística entre los niveles de lactato del control y los grupos MLT.

En contraste con el grupo control o MLT, se observó un aumento significativo en los niveles de lactato en los grupos 1/10, 1/3 y LD50 NaAsO2. Sin embargo, el tratamiento con MLT evitó el aumento en el nivel de lactato inducido por NaAsO2-en muestras de corazón y pulmón en comparación con los grupos 1/10 LD50 NaAsO2 y} LD50 NaAsO (todas<0.0001). a="" significant="" decrease="" in="" lactate="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" increased="" lactate="" levels="" caused="" by="" naaso,(table="">

2.8.PCR de transcripción inversa en tiempo real para la expresión génica

En presencia de (cambio de veces {{0}}.09) y 1/3 (cambio de veces 0.23) LD50 de NaAsO2 (ambos p<0.0001), the="" mrna="" expression="" level="" of="" the="" anti-aging="" kl="" gene="" in="" the="" heart="" samples="" was="" significantly="" downregulated="" compared="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.02)="" or="" mlt="" (fold="" change="" 1.02)groups(both=""><0.0001). on="" the="" other="" hand,="" mlt="" treatment="" tended="" to="" reduce="" the="" effects="" of="" naasoz,="" as="" demonstrated="" by="" the="" higher="" mrna="" expression="" levels="" of="" kl="" genes="" in="" all="" treatment="" groups=""><0.0001) compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" in="" the="" +,="" 1/3,="" and="" 1/10ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups,="" the="" mrna="" kl="" gene="" expression="" level="" increased="" compared="" to="" the="" +ld50="" naasoz="" group="" (all=""><0.0001). tert="" is="" a="" telomerase="" catalytic="" subunit="" that,="" along="" with="" the="" telomerase="" rna="" component="" (terc),="" forms="" the="" fundamental="" unit="" of="" the="" telomerase="" complex.="" in="" normal="" cells,="" tert="" gene="" expression="" is="" inactive="" or="" very="" low.="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.00)="" and="" mlt="" (fold="" change="" 0.92）="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （fold="" change="" 2.54）and="" 1/3（fold="" change="" 2.30）ld50="" naaso2="" (both=""><0.001)significantly doubled="" tert="" gene="" mrna="" expression.="" on="" the="" other="" hand,="" mlt="" exposure="" tended="" to="" minimize="" and="" normalize="" tert="" overexpression="" in="" the="" treatment="" groups.="" the="" +="" and="" 1/10ld50="" naaso2="" +="" mlt="" treatment="" groups="" had="" significantly="" decreased="" mrna="" tert="" gene="" expression="" (both=""><0.001). tradd="" is="" a="" human="" adaptor="" protein="" responsible="" for="" programmed="" cell="" death="" and="" is="" encoded="" by="" the="" tradd="" gene.="" similar="" to="" tert,="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (1.03-fold)="" and="" mlt="" (1.02-fold)="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （1.81-fold）="" and="" 1/3（1.56-fold）ld50="" naaso2（both=""><0.05）significantly increased="" tradd="" gene="" mrna="" expression.="" when="" compared="" to="" the="" ld50="" naaso2="" group,="" mlt="" treatment="" reduced="" tradd="" gene="" mrna="" expression="" by="" 1.16="" and="" 1.09-fold="" in="" the="" +="" and="" 1/10="" ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups="" (both=""><0.05)(figure>

2.9.Evaluaciones histológicas de tejidos cardíacos y pulmonares

Los resultados representativos del análisis histológico de tejidos cardíacos y pulmonares recuperados de ratas tratadas con melatonina y NaAsOz en dosis de 1/2, 1/3, 1/10 se presentan en la Figura 5. Cualquier cambio, incluida la congestión, respuesta inflamatoria aguda, necrosis, hemorragia, o hiperemia, se han evaluado comparativamente en los diferentes grupos. Las micrografías de tejido cardíaco y pulmonar de las dosis 1/3 y 1/10 fueron normales sin cambios histopatológicos. La evaluación histopatológica del grupo inyectado con la 1/2 dosis de arsénico mostró necrosis de células miocárdicas.extracto de salsa cistanche,Sin embargo, en el grupo de 1/2 dosis, que también recibió melatonina, se observó menos necrosis del tejido cardíaco. En comparación con el grupo que recibió melatonina y 1/2 arsénico en el pulmón, el grupo que recibió solo 1/2 arsénico mostró más hiperemia, edema e infiltración de células inflamatorias.

Este artículo está extraído de Molecules 2021, 26, 6603. https://doi.org/10.3390/molecules26216603 https://www.mdpi.com/journal/molecules