ABSTRACT
SUMMARY: The response of the immune system to harmful stimuli leads to inflammation, and the adverse effects of the toxic hepatitis chemical, thioacetamide (TAA) on the human body are well documented. This article investigated the degree of protection provided by the combined pleotropic drug, metformin (Met) and the plant polyphenolic and the antiinflammatory compound, resveratrol (Res) on liver tissue exposed to TAA possibly via the inhibition of the inflammatory cytokine, tumor necrosis factor-α (TNF-α) / mammalian target of rapamycin (mTOR) axis-mediated liver fibrosis, as well as amelioration of profibrotic gene and protein expression. Rats were either given TAA (200 mg/kg via intraperitoneal injection) for 8 weeks beginning at the third week (experimental group) or received during the first two weeks of the experiment combined doses of metformin (200 mg/kg) and resveratrol (20 mg/kg) and continued receiving these agents and TAA until experiment completion at week 10 (treated group). A considerable damage to hepatic tissue in the experimental rats was observed as revealed by tissue collagen deposition in the portal area of the liver and a substantial increase (p<0.0001) in hepatic levels of the inflammatory marker, tumor necrosis factor-α (TNF-α), as well as blood levels of hepatocellular injury biomarkers, alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST). TAA also augmented hepatic tissue levels of the signalling molecule that promotes liver fibrosis (mTOR), and profibrogenic markers; alpha-smooth muscle actin (α-SMA) protein, tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1) mRNA, and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) mRNA. All these parameters were protected (p≤0.0016) by Met+Res. In addition, a significant correlation was detected between liver fibrosis score and inflammation, liver injury enzymes, mTOR, and profibrogenesis markers. Thus, these findings suggest that Met+Res effectively protect the liver against damage induced by thioacetamide in association with the downregulation of the TNF-α/mTOR/fibrosis axis.
La respuesta del sistema inmunológico a estímulos dañinos conduce a la inflamación y los efectos adversos de la tioacetamida (TAA), una sustancia química tóxica para el hígado, están bien documentadas. Este artículo investigó el grado de protección proporcionado por el fármaco pleotrópico combinado metformina (Met), el polifenólico vegetal y el compuesto antiinflamatorio resveratrol (Res) en el tejido hepático expuesto a TAA, posiblemente a través de la inhibición de la citoquina inflamatoria, factor de necrosis tumoral α (TNF-α)/objetivo de la fibrosis hepática mediada por el eje de rapamicina (mTOR), así como mejora de la expresión de genes y proteínas profibróticas. Las ratas recibieron TAA (200 mg/kg mediante inyección intraperitoneal) durante 8 semanas a partir de la tercera semana (grupo experimental) o recibieron durante las dos primeras semanas del experimento dosis combinadas de metformina (200 mg/kg) y resveratrol (20 mg/kg) y continuaron recibiendo estos agentes y TAA hasta completar el experimento en la semana 10 (grupo tratado). Se observó un daño considerable al tejido hepático en las ratas experimentales, como lo revela el depósito de colágeno tisular en el área portal del hígado y un aumento sustancial (p<0,0001) en los niveles hepáticos del marcador inflamatorio, el factor de necrosis tumoral-α (TNF- α), así como los niveles sanguíneos de biomarcadores de lesión hepatocelular, alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST). TAA también aumentó los niveles en el tejido hepático de la molécula de señalización que promueve la fibrosis hepática (mTOR) y marcadores profibrogénicos; proteína actina del músculo liso alfa (α- SMA), inhibidor tisular de las metaloproteinasas-1 (TIMP-1) mRNA y matriz metaloproteinasa-9 (MMP-9) mRNA. Todos estos parámetros fueron protegidos (p≤0.0016) por Met+Res. Además, se detectó una correlación significativa entre la puntuación de fibrosis hepática y la inflamación, las enzimas de lesión hepática, mTOR y los marcadores de profibrogénesis. Por lo tanto, estos hallazgos sugieren que Met+Res protege eficazmente el hígado contra el daño inducido por la tioacetamida en asociación con la regulación negativa del eje TNF-α/mTOR/fibrosis.
ABSTRACT
Excessive consumption of carbohydrate and fat increases the risk of cardiovascular disease. We sought to determine the potential ultrastructural alterations in large blood vessels induced by a high fat and fructose diet (HFD) in a rat model of prediabetes. Rats were either fed with HFD (model group) or a standard laboratory chow (control group) for 15 weeks before being sacrificed. The harvested thoracic aorta tissues were examined using transmission electron microscopy (TEM), and blood samples were assayed for biomarkers of pre-diabetes.TEM images showed that HFD induced profound pathological changes to the aortic wall layers, tunica intima and tunica media ultrastructures in the pre-diabetic rats as shown by apoptotic endothelial cells with pyknotic nuclei, damaged basal lamina, deteriorated smooth muscle cells that have irregular plasma membranes, shrunken nucleus with clumped nuclear chromatin, damaged mitochondria and few cytoplasmic lipid droplets and vacuoles. In addition, HFD significantly (p<0.05) decreased adiponectin and increased biomarkers of lipidemia, glycaemia, inflammation, oxidative stress, vascular injury such as soluble intercellular adhesion molecule-1 (sICAM-1), soluble vascular cell adhesion protein 1 (sVCAM-1), endothelin-1 (ET-1), and coagulation and thrombosis such as Von Willebrand factor (vWF), and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), compared to normal levels of these parameters in the control group. Thus, we demonstrated that feeding rats with a HFDisable to develop a pre-diabetic animal model that is useful to study the aortic ultrastructural alterations.
El consumo excesivo de carbohidratos y grasas aumenta el riesgo de enfermedades cardiovasculares. Intentamos determinar las posibles alteraciones ultraestructurales en los grandes vasos sanguíneos, inducidas por una dieta alta en grasas y fructosa (HFD) en un modelo de rata de prediabetes. Las ratas se alimentaron con HFD (grupo modelo) o una comida de laboratorio estándar (grupo de control) durante 15 semanas antes de ser sacrificadas. Los tejidos de la aorta torácica recolectados se examinaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y las muestras de sangre se analizaron para detectar biomarcadores de prediabetes. Las imágenes TEM mostraron que HFD indujo cambios patológicos profundos en las capas de la pared aórtica, túnica íntima y túnica media en la ratas pre-diabéticas como lo muestran las células endoteliales apoptóticas con núcleos picnóticos, lámina basal dañada, células musculares lisas deterioradas que tienen membranas plasmáticas irregulares, núcleo encogido con cromatina nuclear aglomerada, mitocondrias dañadas y pocas gotitas lipídicas citoplásmicas y vacuolas. Además, HFD presentó disminución significativa de adiponectina (p <0,05), y aumento de biomarcadores de lipidemia, glucemia, inflamación, estrés oxidativo, lesión vascular como la molécula de adhesión intercelular soluble 1 (sICAM-1), proteína de adhesión de células vasculares soluble 1 (sVCAM-1), endotelina 1 (ET-1), y la coagulación y la trombosis, como el factor de Von Willebrand (vWF), y el inhibidor del activador del plasminógeno-1 (PAI -1), en comparación con los niveles normales de estos parámetros en el grupo de control. Por tanto, la alimentación de ratas con HFD es capaz de desarrollar un modelo animal prediabético que es útil para estudiar las alteraciones ultraestructurales aórticas.