DEL 1 Antidiabetes- och antioxidanteffekter av akteosid från Jacaranda Mimosifolia-familjen Biognoniaceae vid streptozotocin-nikotinamid-inducerad diabetes hos råttor

Hur återspeglas antisocker- och antioxidanteffekterna av Verbascum-glykosider?

Salma A. El-Marasy1, Siham M. El-Shenawy1, Fatma A. Moharram2, Nagla A. El-Sherbeeny3* 1 Institutionen för farmakologi, National Research Centre, Giza, Egypten; 2 Institutionen för farmakognosi, Farmaceutiska fakulteten, Helwan University, Helwan, Egypten; 3 Institutionen för klinisk farmakologi, Medicinska fakulteten, Suez Canal University, Ismailia, Egypten

Abstrakt

BAKGRUND: Akteosidär en fenyletanoidförening isolerad frånJacaranda mimosifolia D. Don lämnar med en potentiell antidiabetisk effekt.

MÅL:Denna studie utformades för att undersöka de antidiabetiska och antioxidanteffekterna avakteosidi streptozotocin-nikotinamid (STZ-NA)-inducerad typ 2-diabetes hos råttor.

METODER:Diabetes inducerades genom intraperitoneal (ip) injektion av en enkel dos av STZ (52,5 mg/kg), 15 minuter efter ip-administrering av NA (25 mg/kg). Råttor delades in i sex grupper; Grupp I: Normal råttgrupp fick vehikeln, grupp II: diabeteskontrollgrupp och grupp III-IV: diabetiska råttgrupper behandlades antingen oraltakteosid(10, 20 och 40 mg/kg) eller pioglitazon (30 mg/kg) under 21 dagar i följd. Biokemiska parametrar utvärderades i serum- och leverhomogenaten. Undersökning av leversektioner för histopatologi utfördes också.

RESULTAT:Akteosidbehandlade råttor visade signifikant lägre nivåer av blodsocker, glykosylerat hemoglobin, totalt kolesterol, triglycerider och ökat seruminsulin jämfört med kontrolldiabetiska råttor. Vidare,akteosidbehandlade råttor, i jämförelse med den diabetiska kontrollen, visade signifikant reducerad malondialdehyd, ökad reducerad glutationleverhalt och försvagade patologiska förändringar i levern. Dessa effekter var jämförbara med de som orsakades av det vanliga antidiabetiska läkemedlet pioglitazon.In vitro, akteosidrenad stabil fri radikal 1,1-difenyl-2-picrylhydrazyl.

SLUTSATS:Akteosidkan betraktas som ett potentiellt terapeutiskt medel för typ 2-diabetes mellitus. Det rekommenderas dock att studera ytterligare mekanismer som ligger bakom dess antidiabetiska effekt.

För mer information vänligen kontakta:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola har många effekter, klicka här för att veta mer

Introduktion

Diabetes mellitus är en kronisk metabolisk störning som drabbar cirka 450 miljoner vuxna runt om i världen. Antalet förväntas uppgå till 629 miljoner år 2045 [1]. Sjukdomen kännetecknas av hyperglykemi inducerad av minskad insulinproduktion från betaceller i bukspottkörteln och/eller vävnader mot insulinverkan. Typ 2-diabetes finns i 90–95 procent av alla diabetesfall. Diabetes är förknippat med en hög risk för makrovaskulära och mikrovaskulära (nefropati, neuropati och retinopati) komplikationer [2]. Livsstilsförändringar, farmakologiska behandlingar och noggrann övervakning är grundpelaren för diabeteshantering. Att uppnå målglykemisk kontroll hjälper till att förebygga eller åtminstone kan fördröja diabeteskomplikationer [3]. Trots fördelarna med nuvarande antidiabetiska läkemedel har varje klass oönskade biverkningar. Därför är det motiverat att söka efter nya behandlingar för typ 2-diabetes. Nya läkemedel bör vara effektiva med minimala biverkningar och överkomliga kostnader. Diabetespatienter använder naturläkemedel som tros förbättra den glykemiska kontrollen, särskilt i områden där kostnaden för läkemedel utgör en verklig utmaning [4]. Släktet Jacaranda (Bignoniaceae) finns främst i tropiska och subtropiska geografiska områden. Jacaranda mimosifolia är infödd i Brasilien men odlas också som ett prydnadsträd i Egypten. Akteosid (verbascoside) isolerades från bladen på J. mimosifolia [5]. En mängd lovande aktiviteter av akteosid rapporterades i tidigare studier inklusive antiinflammatoriska [6], [7], leverskyddande [8], antioxidant [9], antineoplastiska [10] och neuroprotektiva effekter [11]. Tidigare rapporter har visat den potentiella antihyperglykemiska effekten av akteosid. Till exempel förhindrade akteosid proteinglykering in vitro, en aktivitet som är korrelerad med antidiabetiska läkemedel [12]. Dessutom visade växtextrakt innehållande akteosid antihyperglykemiska effekter vid experimentell typ 2-diabetes [13]. Dessutom rapporterades mer direkt testning av den potentiella hypoglykemiska effekten av akteosid i studien av Morikawa et al. [14]; efter 2 veckors daglig oral akteosid givet samtidigt med en stärkelsebelastning hos möss, förbättrades glukostoleransen utan signifikant förändring i vikt. Den antidiabetiska effekten av akteosid har dock ännu inte undersökts i experimentella diabetesmodeller. Därför syftar detta arbete till att undersöka de antidiabetiska och antioxidanteffekterna av akteosid i en råttmodell av typ 2-diabetes inducerad av streptozotocin-nikotinamid (STZ-NA).

akteosidi cistanche kananti-åldring

Material och metoder

Djur

Wistar-albinoråttor av hankön (vikt 180–210 g) användes i den aktuella studien. Råttor köptes från Animal House Facility vid National Research Center (Kairo, Egypten). Djuren hölls i standardiserade förhållanden och fick acklimatisera sig i 7 dagar i laboratoriet innan experimentet påbörjades. Råttor hade fri tillgång till standardmatpellets och vatten ad libitum. Det experimentella protokollet och alla djurförsök godkändes av den etiska kommittén vid National Research Centre, Egypten (godkännandenummer: 18/042). Kommitténs riktlinjer är i linje med National Institutes of Healths vägledning för vård och användning av försöksdjur.

Material

STZ anskaffades från Sigma-Aldrich (Missouri, USA), NA från Bayer Schering Pharma (Schweiz, Europa) och Pioglitazone från Amoun Pharmaceutical Industries Co., (Kairo, Egypten). Ett rent prov av akteosid tillhandahölls av den fjärde författaren. Isolering av acteosid från J. mimosifolia löv utfördes som tidigare rapporterats av Moharram och Marzouk [5]. Alla andra kemikalier och reagens var av analytisk kvalitet.

Induktion av diabetes

Efter 12 timmars fasta inducerades diabetes hos råttor genom en enda intraperitoneal dos av STZ (52,5 mg/kg) löst i 0.1mol/L citratbuffert (pH 4,5) [15]. STZ gavs 15 minuter efter intraperitoneal injektion av NA (25 mg/kg) [16]. De följande 24 timmarna efter STZ-injektion gavs en 5-procentig glukoslösning till råttor för att övervinna risken för dödsfall som kan bli resultatet av hypoglykemisk chock. Efter 48 timmars STZ-injektion uppskattades blodsockernivåerna i blodprover som tagits från svansvenen med hjälp av en bärbar glukosmeter. Råttor ansågs vara diabetiker endast om fastande blodsocker var högre än eller lika med 250 mg/dL.

Experimentell design

Efter vägning av råttor fördelades de slumpmässigt i sex grupper (sex råttor per grupp): Grupp I: tjänade som normal kontroll (endast destillerat vatten); Grupp II: Diabeteskontrollgrupp; Grupper III-V: Diabetesråttor behandlade med oral akteosid under 3 veckor (10, 20 respektive 40 mg/kg); och grupp IV: Diabetesråttor behandlade med oralt pioglitazon (30 mg/kg) under 3 veckor. Vehikeln gavs till normala råttor och råttor med diabeteskontroll. Acteosid- eller pioglitazonbehandlingar påbörjades efter bekräftelse av hyperglykemi, 48 timmar efter STZ-injektion. Akteosid- och pioglitazondoser valdes enligt tidigare publicerade data av Liu et al. [17] och av Vidal et al. [18] respektive.

Kroppsviktsförändringar Initial kroppsvikt

bestämdes genom att väga varje råtta före början av experimentet. Dessutom uppskattades den slutliga kroppsvikten för varje råtta 24 timmar efter den sista dosen av administrering av antingen vehikel eller behandling enligt studiens design. Den procentuella förändringen i kroppsvikt beräknades enligt följande:

Biokemisk analys

Glukosnivå

Glukosnivån (mg/dl) mättes kolorimetriskt med hjälp av kit köpta från (Biodiagnostic, Egypten) baserat på metoden av Trinder [19].

Seruminsulinnivå

Seruminsulinnivån (µIU/ml) mättes med enzymkopplat immunosorbentkit Råttinsulin (INS) ELISA (Cusabio Biotech Co., Ltd., Hubei, Kina) enligt tillverkarens protokoll. Nivå av glykosylerat hemoglobin (HbA1c) Nivå av glykosylerat Hb (ng/ml) uppskattades med användning av (Rått [HbA1c] ELISA) köpt från Glory Science, enligt tillverkarens protokoll. Serumtriglycerid- och totalkolesterolnivåer Triglyceridnivåer (mg/dl) och totalkolesterolnivåer (mg/dl) bestämdes med användning av enzymatiska metoder. Diagnostiska kit från Biodiagnostic, Egypten, användes enligt metoden från Fossati och Prencipe [20].

Beredning av vävnadshomogenat

iskall 0,1 M fosfatbuffert (pH 7,4). Sedan centrifugerades homogenatet vid 4000 rpm under 5 minuter i en kylcentrifug (2k15; Sigma/Laborzentrifugen). Supernatanten användes sedan för att bestämma leverinnehållet av malondialdehyd (MDA) och reducerat glutation (GSH). Alla råttor avlivades genom halshuggning under narkos och sedan avlägsnades deras lever. En del från levern homogeniserades i (20 % vikt/volym)

Den hepatiska lipidperoxidhalten

MDA-innehållet i levern (nanomol/gram levervävnad) bestämdes kolorimetriskt, enligt beskrivning av Satoh [21] med användning av ett diagnostiskt kit köpt från BioDiagnostic Co., Egypten.

GSH-innehåll i levern

Leverreducerad GSH-halt (mmol/g levervävnad) uppskattades med en kolorimetrisk metod enligt Beutler et al. [22] med ett kit köpt från BioDiagnostic Co., Egypten

Utvärdering av antioxidanteffekten (in vitro)

1,1-Difenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radikalfångande aktivitet bestämdes enligt metoden beskriven av Peiwu et al. [23]. Om föreningen är en antioxidant som kan donera väte kommer den att reagera med DPPH. Reaktionen kommer att inducera en färgförändring av DPPH från djupviolett till gult. Denna förändring i färg mättes med användning av en spektrofotometer vid 517 nm. Askorbinsyra vid 0,1 M koncentration var standarden [24]. DPPH radikalfångande aktivitet beräknades enligt ekvationen: Radikalfångande aktivitetsprocent=(Ac−At)/Ac×100 (1) Där Ac och At är absorbansen för kontrollen (DPPH) respektive akteosid.

Histopatologisk undersökning

Levervävnader togs från råttor och fixerades i 10 procent formaldehyd under 24 timmar. Därefter bearbetades vävnader för att erhålla 4 µm paraffininbäddade sektioner. Vävnadssnitten färgades med hematoxylin och eosinfärgning och undersöktes med ett ljusmikroskop [25].

Statistisk analys

Resultaten uttrycks som medelvärde ± SEM för sex råttor per grupp. Jämförelser mellan fler än två grupper utfördes med envägs ANOVA följt av Tukeys multipla jämförelsetest. Alla analyser gjordes med GraphPad Prism 6.0 statistiskt paket för Windows (GraphPad, San Diego, Kalifornien). Statistisk signifikans sattes till p <>

cistanchefungera:akteosidburkanti-åldring

Resultat

Effekt av akteosid på kroppsvikten

Figur 1 avslöjar att diabetes inducerad av en enda ip-dos av STZ (52,5 mg/kg) 15 minuter efter ip-injektionen av NA (25 mg/kg) ledde till en signifikant kroppsviktsminskning på en procentandel av kroppsvikten med 11.{ {6}} ± 1,32 efter 3 veckors diabetesinduktion. Under tiden visade normala råttor en signifikant ökning i procent kroppsvikt med 22,74 ± 1,85. Acteosid gavs oralt till diabetiska råttor i doser på 10, 20 och 40 mg/kg under 21 på varandra följande dagar, vilket resulterade i en signifikant ökning av procentandelen kroppsvikt med 19,05 ± 1,14, 16,92 ± 1.00 och 22,98 ± 1,21, respektive. På liknande sätt visade pioglitazon oralt administrerat med 30 mg/kg en signifikant ökning av procentandelen kroppsvikt med 25,59 ± 2,13.

Effekt av akteosid på blodsocker, insulinnivåer och HbA1c

Såsom visas i tabell 1 visade diabetiska råttor en signifikant höjning av blodglukos till en nivå av 318,7 0 ± 13,8 mg/dl medan normala råttors medelnivå var 81,51 ± 4,15 mg/dl. Tre veckors oral behandling med akteosid (10, 20 och 4{{40}} mg/kg) orsakade en signifikant minskning av blodsockret till 111,3{{5 0}} ± 0.61, 74.88 ± 3.23 respektive 75.15 ± 8.45 mg/dl kontra kontrollvärde. Dessutom minskade pioglitazon (30 mg/kg) blodsockernivån till 103.00 ± 3,12 mg/dl jämfört med kontrollvärdet för diabetiska råttor. När det gäller seruminsulinnivåer, visade kontrolldiabetesråttor en signifikant minskad seruminsulinnivå på 1,25 ± 0,07 µIU/ml medan normala råttor 5,32 ± 0,27 µIU/ml. Oral behandling med akteosid (10 mg/kg) resulterade i en signifikant höjning av seruminsulinnivån till 3,23 ± 0,06 µIU/ml jämfört med kontrollgruppen för diabetiker och normala. Akteosid i en dos på 20 mg/kg återställde seruminsulinnivån till 5,38 ± 0,21 µIU/ml jämfört med kontrollvärdet för diabetiska råttor. Oral behandling med akteosid 40 mg/kg ökade signifikant seruminsulinnivån till 6,80 ± 0,20 µIU/ml jämfört med kontrolldiabetiker och normala värden. Pioglitazonbehandling resulterade i en signifikant ökning av seruminsulinnivån till 8.00 ± 0,16 µIU/ml jämfört med kontrolldiabetiker och normala värden (tabell 1). Såsom visas i tabell 1, hade kontrolldiabetiska råttor en signifikant förhöjd HbA1c-nivå på 40,30 ± 3,39 ng/ml jämfört med normala medelvärden på 3,36 ± 0,21 ng/ml. Akteosid i doser på 10 och 20 mg/kg visade en signifikant höjning av HbA1c-nivåerna till 24,12 ± 1,88 ng/ml respektive 16,72 ± 1,06 ng/ml, jämfört med värden för kontrollråttor med diabetes och normala råttor. Akteosid (40 mg/kg) reducerade signifikant HbA1c-nivån till 10,18 ± 0,92 ng/ml jämfört med kontrolldiabetiska råttor. På liknande sätt reducerade pioglitazon signifikant HbA1c-nivån till 6,42 ± 0,29 ng/ml jämfört med värdena för kontrolldiabetiska råttor.

Effekt av akteosid på totalkolesterol och triglyceridnivåer

Effekten av akteosid på totalt kolesterol och triglycerid visas i tabell 2. Kontrollråttor med diabetes uppvisade en signifikant ökning av totalt kolesterol till 139,35 ± 4,28 mg/dl jämfört med normala värden 94,38 ± 2,38 mg/dl. Oral behandling med akteosid (10, 20 och 40 mg/kg) reducerade signifikant den totala kolesterolnivån till 96,24 ± 1,08, 90,62 ± 1,60 respektive 95,14 ± 4,65 mg/dl, jämfört med kontrolldiabetiska råttor. På samma sätt återställde pioglitazon (30 mg/kg) den totala kolesterolnivån till 96,80 ± 4,17 mg/dl jämfört med kontrollvärdet för diabetiska råttor. När det gäller triglyceridnivåer, visade kontrolldiabetiska råttor en signifikant höjning av triglyceridnivån till 153,90 ± 3,33 mg/dl jämfört med normala värden 107,80 ± 2,00 mg/dl. Oral behandling med akteosid (10, 20 och 40 mg/kg) återställde den totala kolesterolnivån till 118,59 ± 6,46, 100,27 ± 4,19 och 91,89 ± 3,20 mg/dl jämfört med kontrollvärdet för diabetiska råttor. Dessutom återställde pioglitazon triglyceridnivån till 108,98 ± 9,14 mg/dl jämfört med kontrolldiabetiska råttor.

Effekt av akteosid på MDA och GSH i levern

Resultaten avbildade i figur 2a visar att kontrolldiabetiska råttor signifikant förhöjde MDA-halten i levern till 65,27 ± 2,63 nmol/g jämfört med normala råttor 38,94 ± 1,57 nmol/g. Oral behandling med akteosid (10, 20 och 40 mg/kg) återställde lever-MDA-innehållet till 32,63 ± 2,14, 36,14 ± 2,75 respektive 39,40 ± 1,14 nmol/g, jämfört med kontrolldiabetiska råttor.

På liknande sätt återställde pioglitazon (30 mg/kg) leverns MDA-innehåll till 39,30 ± 3,49 nmol/g jämfört med kontrolldiabetiska råttor. När det gäller GSH-innehållet i levern, minskade kontrolldiabetesråttor signifikant GSH-halten i levern till 6,61 ± 0,17 mmol/g medan normala värden 8,69 ± 0,16 mmol/g. Akteosid (10, 20 och 40 mg/kg) ökade signifikant GSH-halten i levern till 8,99 ± 0,37, 8,30 ± 0,21 och 8,56 ± 0,39 mmol/g jämfört med kontrolldiabetiska råttor. . Dessutom återställde oral behandling med pioglitazon (30 mg/kg) lever-GSH till 9,00 ± 0,30 mmol/g jämfört med kontrolldiabetiska råttor (Figur 2b).

In vitro antioxidantaktivitet av akteosid

In vitro antioxidantaktivitet av akteosid kontra askorbinsyra (0,1 M koncentration), med användning av DPPH-metoden för radikalfångande aktivitet, visas i figur 3. Efter en reaktionstid på 5 minuter, olika koncentrationer av akteosid (200, 150, 100 och 50 mg/ml) visade maximala reaktiva reaktionshastigheter på 74,4, 74, 73 respektive 72,3 procent. På samma sätt var den reaktiva reaktionshastigheten för L-askorbinsyra 82,5 procent.

akteosidicistanchehar många funktioner

Effekt av akteosid på histopatologisk undersökning av levern

Hos normala råttor hittades inga histopatologiska förändringar. Normal histologisk struktur av den centrala venen och omgivande hepatocyter i parenkymet registrerades i den normala gruppen (Figur 4a). Patologiska förändringar som registrerades i levern hos kontrolldiabetiska råttor var allvarlig dilatation och trängsel av den centrala och portalvenen associerad med kollagenproliferation och få inflammatoriska celler infiltration i den periduktala vävnaden som omger de hyperplastiska gallgångarna i portalområdet (Figur 4b och c) ). Apoptos upptäcktes i ett fåtal hepatocyter associerade med diffus cellproliferation (Figur 4d). Råttor som behandlades oralt med akteosid (10, 20 respektive 40 mg/kg) visade markant minskning av de tidigare nämnda histopatologiska lesionerna (figur 4e, f och 5a-d) som observerades i kontrollgruppen med diabetes ( grupp II). Pioglitazon-behandlad diabetesgrupp (Grupp IV) visade få inflammatoriska celler infiltration i portalområdet (Figur 5e). Dessutom fanns det en diffus kupffer-cellproliferation mellan hepatocyterna (Figur 5f).