A Rat Model of Rheumatoid Arthritis: TDZD-8 is Associated with the Protection Against the Induction of the Synovium Knee Joint IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA Axis of Fibrosis

SUMMARY: Rheumatoid arthritis (RA) that affects the synovial knee joint causes swelling of the synovial membrane and tissue damage. Interleukin-17A (IL-17A) and the enzyme glycogen synthase kinase-3β (GSK3β) are involved in the pathogenesis of RA. The link between IL-17A, GSK3β, the oxidative stress, and the profibrogenic marker alpha-smooth muscle actin (α-SMA) with and without TDZD-8, GSK3β inhibitor has not been studied before. Consequently, active immunization of rats was performed to induce RA after three weeks using collagen type II (COII) injections. The treated group received daily injection of 1 mg/kg TDZD-8 for 21 days following the immunization protocol (COII+TDZD-8). Blood and synovium tissue samples were harvested at the end of the experiment. RA development was confirmed as corroborated by a substantial increase in blood levels of the highly specific autoantibody for RA, anti-citrullinated protein antibody as well as augmentation of reactive oxidative species (ROS) levels measured as lipid peroxidation. RA induction also increased synovium tissue levels of IL-17A and the profibrogenic marker, α-SMA. All these parameters seemed to be significantly (p<0.0001) ameliorated by TDZD-8. Additionally, a significant correlation between IL-17A, ROS, and α-SMA and biomarkers of RA was observed. Thus, knee joint synovium RA induction augmented IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA axis mediated arthritis in a rat model of RA, which was inhibited by TDZD-8.

La artritis reumatoide (AR) que afecta la articulación sinovial de la rodilla provoca inflamación de la membrana sinovial y daño tisular. La interleucina-17A (IL-17A) y la enzima glucógeno sintasa quinasa-3β (GSK3β) están involucradas en la patogenia de la AR. No se ha estudiadol vínculo entre IL-17A, GSK3β, el estrés oxidativo y el marcador profibrogénico actina de músculo liso alfa (α-SMA) con y sin inhibidor de TDZD-8, GSK3β. En consecuencia, se realizó una inmunización activa de ratas para inducir la AR después de tres semanas usando inyecciones de colágeno tipo II (COII). El grupo tratado recibió una inyección diaria de 1 µg/ kg de TDZD-8 durante 21 días siguiendo el protocolo de inmunización (COII+TDZD-8). Se recogieron muestras de sangre y tejido sinovial al final del experimento. El desarrollo de AR se confirmó como lo corroboró el aumento sustancial en los niveles sanguíneos del autoanticuerpo altamente específico para AR, el anticuerpo antiproteína citrulinada, así como el aumento de los niveles de especies oxidativas reactivas (ROS) medidos como peroxidación lipídica. La inducción de AR también aumentó los niveles de tejido sinovial de IL-17A y el marcador profibrogénico, α-SMA. Todos estos parámetros parecían mejorar significativamente (p<0,0001) con TDZD-8. Además, se observó una correlación significativa entre IL- 17A, ROS y α-SMA y biomarcadores de AR. Por lo tanto, la inducción de AR en la sinovial de la articulación de la rodilla aumentó la artritis mediada por el eje IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA en un modelo de rata de AR, que fue inhibida por TDZD-8.

A rat model of rheumatoid arthritis: TDZD-8 is associated with the protection against the induction of the synovium knee joint IL-17A/GSK3beta/ROS/alpha-SMA axis of fibrosis / Un modelo de rata de artritis reumatoide: TDZD-8 está asociado con la protección contra la inducción del eje de fibrosis de la articulación sinovial de la rodilla IL-17A/GSK3ß/ROS/α-SMA

SUMMARY: Rheumatoid arthritis (RA) that affects the synovial knee joint causes swelling of the synovial membrane and tissue damage. Interleukin-17A (IL-17A) and the enzyme glycogen synthase kinase-3β (GSK3β) are involved in the pathogenesis of RA. The link between IL-17A, GSK3β, the oxidative stress, and the profibrogenic marker alpha-smooth muscle actin (α-SMA) with and without TDZD-8, GSK3β inhibitor has not been studied before. Consequently, active immunization of rats was performed to induce RA after three weeks using collagen type II (COII) injections. The treated group received daily injection of 1 mg/kg TDZD-8 for 21 days following the immunization protocol (COII+TDZD-8). Blood and synovium tissue samples were harvested at the end of the experiment. RA development was confirmed as corroborated by a substantial increase in blood levels of the highly specific autoantibody for RA, anti-citrullinated protein antibody as well as augmentation of reactive oxidative species (ROS) levels measured as lipid peroxidation. RA induction also increased synovium tissue levels of IL-17A and the profibrogenic marker, α-SMA. All these parameters seemed to be significantly (p<0.0001) ameliorated by TDZD-8. Additionally, a significant correlation between IL-17A, ROS, and α-SMA and biomarkers of RA was observed. Thus, knee joint synovium RA induction augmented IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA axis mediated arthritis in a rat model of RA, which was inhibited by TDZD-8.

La artritis reumatoide (AR) que afecta la articulación sinovial de la rodilla provoca inflamación de la membrana sinovial y daño tisular. La interleucina-17A (IL-17A) y la enzima glucógeno sintasa quinasa-3β (GSK3β) están involucradas en la patogenia de la AR. No se ha estudiadol vínculo entre IL-17A, GSK3β, el estrés oxidativo y el marcador profibrogénico actina de músculo liso alfa (α-SMA) con y sin inhibidor de TDZD-8, GSK3β. En consecuencia, se realizó una inmunización activa de ratas para inducir la AR después de tres semanas usando inyecciones de colágeno tipo II (COII). El grupo tratado recibió una inyección diaria de 1 µg/ kg de TDZD-8 durante 21 días siguiendo el protocolo de inmunización (COII+TDZD-8). Se recogieron muestras de sangre y tejido sinovial al final del experimento. El desarrollo de AR se confirmó como lo corroboró el aumento sustancial en los niveles sanguíneos del autoanticuerpo altamente específico para AR, el anticuerpo antiproteína citrulinada, así como el aumento de los niveles de especies oxidativas reactivas (ROS) medidos como peroxidación lipídica. La inducción de AR también aumentó los niveles de tejido sinovial de IL-17A y el marcador profibrogénico, α-SMA. Todos estos parámetros parecían mejorar significativamente (p<0,0001) con TDZD-8. Además, se observó una correlación significativa entre IL- 17A, ROS y α-SMA y biomarcadores de AR. Por lo tanto, la inducción de AR en la sinovial de la articulación de la rodilla aumentó la artritis mediada por el eje IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA en un modelo de rata de AR, que fue inhibida por TDZD-8.

Vitamin E suppresses aortic ultrastructural alterations induced by toxic doses of monosodium glutamate / La vitamina E suprime las alteraciones ultraestructurales aórticas inducidas por dosis tóxicas de glutamato monosódico

SUMMARY: An association between certain food additives and chronic diseases is reported. Current study determined whether administering toxic doses of the food additive monosodium glutamate (MSG) into rats can induce aortopathy in association with the oxidative stress and inflammatory biomarkers upregulation and whether the effects of MSG overdose can be inhibited by vitamin E. MSG at a dose of (4 mg/kg; orally) that exceeds the average human daily consumption by 1000x was administered daily for 7 days to the rats in the model group. Whereas, rats treated with vitamin E were divided into two groups and given daily doses of MSG plus 100 mg/ kg vitamin E or MSG plus 300 mg/kg vitamin E. On the eighth day, all rats were culled. Using light and electron microscopy examinations, a profound aortic injury in the model group was observed demonstrated by damaged endothelial layer, degenerated smooth muscle cells (SMC) with vacuoles and condensed nuclei, vacuolated cytoplasm, disrupted plasma membrane, interrupted internal elastic lamina, clumped chromatin, and damaged actin and myosin filaments. Vitamin E significantly protected aorta tissue and cells as well as inhibited MSG-induced tissue malondialdehyde (MDA), interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α). The highest used vitamin E dosage was more effective. Additionally, a significant correlation was observed between the aortic injury degree and tissue MDA, TNF-α, IL-6, and superoxide dismutase (SOD) levels (p=0.001). Vitamin E effectively protects against aortopathy induced by toxic doses of MSG in rats and inhibits oxidative stress and inflammation.

RESUMEN: Se reporta una asociación entre ciertos aditivos alimentarios y enfermedades crónicas. El objetivo de este estudio fue determinar si la administración de dosis tóxicas del aditivo alimentario glutamato monosódico (MSG) en ratas puede inducir aortopatía en asociación con el estrés oxidativo y la regulación positiva de los biomarcadores inflamatorios y si el efecto de una sobredosis de MSG se puede inhibir con vitamina E. Se administró MSG diariamente durante 7 días una dosis de (4 g/kg; por vía oral) que excede el consumo diario humano promedio, en 1000x a las ratas del grupo modelo. Mientras que las ratas tratadas con vitamina E se dividieron en dos grupos y se administraron dosis diarias de MSG más 100 mg/kg de vitamina E o MSG más 300 mg/kg de vitamina E. Todas las ratas fueron sacrificadas en el octavo día. Usando exámenes de microscopía óptica y electrónica, se observó una lesión aórtica profunda en el grupo modelo demostrada por una capa endotelial dañada, células musculares lisas degeneradas (SMC) con vacuolas y núcleos condensados, citoplasma vacuolado, membrana plasmática rota, lámina elástica interna interrumpida, cromatina agrupada y filamentos de actina y miosina dañados. La vitamina E protegió significativamente el tejido y las células de la aorta, además de inhibir el malondialdehído tisular (MDA) inducido por MSG, la interleucina-6 (IL-6) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α). La dosis más alta de vitamina E utilizada fue más efectiva. Además, se observó una correlación significativa entre el grado de lesión aórtica y los niveles tisulares de MDA, TNF-α, IL-6 y superóxido dismutasa (SOD) (p=0,001). La vitamina E efectivamente protege contra la aortopatía inducida por dosis tóxicas de MSG en ratas e inhibe el estrés oxidativo y la inflamación.

Suppression of thioacetamide-induced hepatic injury in rats treatment with resveratrol: role of mammalian target of rapamycin (mTOR) cell signaling / Supresión de la lesión hepática inducida por tioacetamida en ratas tratadas con resveratrol: rol de la vía de señalización mTOR (mammalian target of rapamycin)

Chronic hepatotoxicity is a debilitating and frequently life-threatening disease resulting in progressive liver failure. The toxic chemical, thioacetamide (TAA) is used to evaluate hepatoprotective agents, and the polyphenolic compound, resveratrol was proposed as a novel treatment for diseases with hyperactivation of the mammalian target of rapamycin (mTOR) cell signaling pathway. This analysis sought to investigate the potential protective effect of resveratrol against liver injury induced by TAA via the inhibition of hepatic mTOR. Model group rats received several injections of TAA (200 mg/kg; twice a week for 8 weeks) before being sacrificed at week 10 and the protective group was pretreated with resveratrol (20 mg/kg) daily for two weeks prior to TAA injections and continued receiving both agents until the end of the experiment. Harvested liver tissues were examined using light microscopy and liver homogenates were assayed for biomarkers of inflammation and assessed the levels of mTOR protein in all animal groups. In addition, blood samples were assayed for biomarkers of liver injury enzyme. TAA substantially damaged the hepatic tissue of the model group such as infiltration of inflammatory cells, vacuolated cytoplasm, dark pyknotic nuclei, and dilated congested blood vessel that were effectively protected by resveratrol. Resveratrol also significantly (p<0.05) inhibited TAA-induced mTOR, high sensitivity c-reactive protein (hs-CRP), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) in harvested liver homogenates and blood samples. Thus, we conclude that resveratrol effectively protects against TAA-induced hepatotoxicity in rats, possibly due to the inhibition of mTOR and inflammation.

La hepatotoxicidad crónica es una enfermedad debilitante y potencialmente mortal que produce insuficiencia hepática progresiva. La toxicidad del químico de la tioacetamida (TAA) se utiliza para evaluar los agentes hepatoprotectores y el compuesto polifenólico, resveratrol, se propuso como un nuevo tratamiento para enfermedades con hiperactivación de la vía de señalización celular mTOR (mammalian Target of Rapamycin). Aquí buscamos investigar el posible efecto protector del resveratrol contra la lesión hepática inducida por TAA a través de la inhibición de la vía de señalización mTOR en hepatocitos. Las ratas del grupo modelo recibieron varias inyecciones de TAA (200 mg / kg; dos veces por semana durante 8 semanas) antes de ser sacrificadas en la semana 10 y el grupo protector se trató previamente con resveratrol (20 mg / kg) diariamente durante dos semanas antes de las inyecciones de TAA y continuó recibiendo ambos agentes hasta el final del experimento. Se examinaron los tejidos hepáticos recolectados usando microscopía óptica y se analizaron los homogeneizados hepáticos para detectar biomarcadores de inflamación y se evaluaron los niveles de proteína mTOR en todos los grupos de animales. Además, se analizaron muestras de sangre para detectar biomarcadores de la enzima de lesión hepática. TAA dañó sustancialmente el tejido hepático del grupo modelo, con infiltración de células inflamatorias, citoplasma vacuolado, núcleos picnóticos oscuros y vasos sanguíneos congestionados dilatados que estaban efectivamente protegidos por el resveratrol. El resveratrol también inhibió significativamente (p <0.05) mTOR, proteína C-reactiva (hs-CRP), factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), interleucina-6 (IL-6), alanina aminotransferasa (ALT ) y aspartato aminotransferasa (AST) en las muestras de sangre y de hígados recolectados. En conclusión, el resveratrol protege eficazmente contra la hepatotoxicidad inducida por TAA en ratas, posiblemente debido a la inhibición de mTOR y de la inflamación.

Suppression of monosodium glutamate-induced acute kidney injury and renal ultrastructural damage in rats by vitamin E / Supresión de lesiones renales agudas inducidas por glutamato monosódico y daño ultraestructural renal en ratas por vitamina E

Food additives and flavour enhancers used in the food industry are potential health risks. We tested the hypothesis that the food additive and flavour enhancer, monosodium glutamate (MSG), which is the sodium salt of glutamic acid can induce ultrastructural alterations to the kidney, and the antioxidant vitamin E can protect against acute kidney injuries induced by a toxic dose of MSG in a rat model of the disease. The model group of rats received a daily dose of MSG (4 gm/kg) for 7 days, whereas the protective groups were either received a 100 mg/kg vitamin E plus MSG or 300 mg/kg vitamin E plus MSG for 7 days. Rats were then sacrificed on day 8. Transmission and light microscopy images revealed substantial kidney damage induced by MSG in the model group as demonstrated by degenerated epithelial cells with Pyknotic nuclei, swollen mitochondria, damaged brush margins, dilated tubules, and widening of Bowman's space with shrinkage and deformity of some glomeruli. Treatment of the model group with vitamin E showed a substantial protection of kidney tissue and renal ultrastructure by 300 mg/kg vitamin E compared to a partial protection by 100 mg/kg vitamin E. In addition, MSG significantly (p<0.05) increased serum levels of urea and creatinine, which were significantly (p<0.05) decreased with vitamin E. However, for serum creatinine, high doses of vitamin E (300 mg/kg) were more effective than lower doses (100 mg/kg) of vitamin E. These results indicate that vitamin E at 300 mg/kg effectively protects against MSG-induced acute kidney injury in rats.

Los aditivos alimentarios y los potenciadores del sabor utilizados en la industria alimentaria son riesgos potenciales para la salud. Probamos la hipótesis de que el aditivo alimentario y el potenciador del sabor, glutamato monosódico (MSG), la sal sódica del ácido glutámico, puede inducir alteraciones ultraestructurales del riñón, y que las propiedades antioxidantes de la vitamina E, pueden proteger contra las lesiones renales inducidas por una dosis tóxica de MSG en un modelo de rata. El grupo modelo de ratas recibió una dosis diaria de MSG (4 g / kg) durante 7 días, mientras que los grupos protectores recibieron una dosis de 100 mg / kg de vitamina E más MSG o 300 mg / kg de vitamina E más MSG durante 7 días. Las ratas se sacrificaron el día 8. Las imágenes de microscopía óptica y de transmisión revelaron un daño renal sustancial inducido por el MSG en el grupo modelo, como lo demuestran las células epiteliales degeneradas con núcleos picnóticos, mitocondrias hinchadas, bordes dañados, túbulos dilatados y ensanchamiento del espacio de Bowman, además de la deformidad de algunos glomérulos. El tratamiento del grupo modelo con vitamina E mostró una protección sustancial del tejido renal y la ultraestructura renal de 300 mg / kg de vitamina E en comparación con una protección parcial de 100 mg / kg de vitamina E. Además, el MSG aumentó significativamente (p <0,05) en el suero los niveles de urea y creatinina, disminuyeron significativamente (p <0,05) con la vitamina E. Sin embargo, para la creatinina sérica, las dosis altas de vitamina E (300 mg / kg) fueron más efectivas que las dosis más bajas (100 mg / kg) de vitamina E. Estos resultados indican que la vitamina E a 300 mg / kg protege eficazmente contra la lesión renal aguda inducida por MSG en ratas.

Vitamin E protects against hepatocyte ultrastructural damage induced by high fat diet in a rat model of pre-diabetes / La vitamina E protege contra el daño ultraestructural de los hepatocitos inducido por la dieta alta en grasas en un modelo de pre-diabetes en ratas

SUMMARY: We sought to investigate the potential protective effect of Vitamin E supplementation against hepatocyte ultrastructural alterations induced by high fat diet (HFD) in a rat model of pre-diabetes. Therefore, rats were either fed with HFD (model group) or a standard laboratory chow (control group) for 12 weeks before being sacrificed. The protective group fed on a HFD and started the treatment with vitamin E (100 mg/kg/day, i.p) from day 1 until being sacrificed at week 12. The harvested liver tissues were examined using transmission electron microscopy (TEM) and blood samples were assayed for biomarkers of liver injury and prediabetes. TEM images showed that HFD induced profound pathological changes to the hepatocyte ultrastructure as demonstrated by degenerated hepatocytes with damaged cytoplasm that have mitochondrial swelling, dilation of endoplasmic reticulum, blebbing of plasma membranes, and cytoplasmic accumulations of lipid droplets and vacuoles, which were substantially but not completely protected with vitamin E. In addition, HFD significantly (p<0.05) augmented biomarkers of liver injury and pre-diabetes such as alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), malondialdehyde (MDA), total cholesterol (TC), triglycerides (TG), and low density lipoprotein cholesterol (LDL-C), which were significantly (p<0.05) reduced with vitamin E except TNF-α and TC. Furthermore, none of these biomarkers were reduced to the control level by vitamin E. We conclude that vitamin E is a partial protective agent against HFD-induced liver injury and pre-diabetes.

RESUMEN: El objetivo de este estudio fue investigar el posible efecto protector de la administración de suplementos de vitamina E contra las alteraciones ultraestructurales de los hepatocitos inducidas por una dieta rica en grasas (DRG) en un modelo de prediabetes en ratas. Antes de ser sacrificadas las ratas fueron alimentadas con DRG (grupo modelo) o un alimento estándar de laboratorio (grupo control) durante 12 semanas. El grupo protector se alimentó con una DRG y comenzó el tratamiento con vitamina E (100 mg/kg/día, i.p) desde el día 1 hasta sacrificarlo en la semana 12. Los tejidos hepáticos recolectados se examinaron mediante microscopía electrónica de transmisión (MET) y se tomaron muestras de sangre y se analizaron los biomarcadores de daño hepático y prediabetes. Las imágenes de MET mostraron que el DRG indujo cambios patológicos profundos en la ultraestructura de los hepatocitos, como lo demuestran los hepatocitos degenerados con citoplasma dañado e hinchazón mitocondrial, dilatación del retículo endoplasmático, formación de ampollas en las membranas plasmáticas y acumulaciones citoplásmicas de gotas de lípidos y vacuolas, los que fueron sustancialmente protegidas con vitamina E. Además, DRG aumentó significativamente (p <0,05) los biomarcadores de daño hepático y prediabetes como alanina aminotransferasa (ALT), aspartato aminotransferasa (AST), factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), malondialdehído (MDA), colesterol total (CT), triglicéridos (TG) y lipoproteína de colesterol de baja densidad (LDL-C), la cual se redujo significativamente (p <0,05) con vitamina E, excepto TNF-α y CT. Ninguno de estos biomarcadores se redujo al nivel de control por la vitamina E. Concluimos que la vitamina E es un agente protector parcial contra la lesión hepática inducida por DRG y la prediabetes.

Metformin protects against thioacetamide induced liver injury in rats / La metformina protege contra la lesión hepática inducida por tioacetamida en ratas

Potent heptatotoxic chemicals such as carbon tetrachloride and thioacetamide (TAA) are used to evaluate hepatoprotective agents. Here we sought to investigate the potential protective effect of the antidiabetic and antioxidant drug, metformin against liver injury induced by TAA. Model group rats received several injections of TAA (200 mg/kg) before being sacrificed after 10 weeks and the protective group started the treatment two weeks prior to TAA injections and continued receiving both agents, metformin and TAA until the end of the experiment, week 10. Harvested liver tissues were examined using light microscopy and liver homogenates were assayed for oxidative and anti-oxidative stress markers that are known to be modulated in liver injury. Profound damage in the hepatic tissue of the model group such as liver fibrosis and destruction of hepatic architectures were revealed, which were protected by metformin comparable to the control group. TAA augmented the oxidative stress biomarker, malondialdehyde (MDA) and ameliorated the antioxidant superoxide dismutase (SOD), which were significantly (p<0.05) protected by metformin treatment. These results indicate that metformin effectively protects against TAA-induced hepatotoxicity in a rat model.

Para evaluar los agentes hepatoprotectores se usan químicos heptatotóxicos potentes como el tetracloruro de carbono y la tioacetamida (TAA). En este estudio tratamos de investigar el efecto protector potencial de la droga antidiabética y antioxidante, la metformina contra la lesión hepática inducida por TAA. Las ratas del grupo modelo recibieron varias inyecciones de TAA (200 mg/kg) durante 10 semanas antes de ser sacrificadas, y el grupo protector comenzó el tratamiento dos semanas antes de las inyecciones TAA y continuó recibiendo ambos agentes, metformina y TAA, hasta el final del experimento. Los tejidos hepáticos se examinaron usando microscopía óptica y se analizaron los homogeneizados hepáticos en busca de marcadores de estrés oxidativo y antioxidante los que están modulados en la lesión hepática. Se observaron daños significativos en el tejido hepático del grupo modelo como la fibrosis hepática y destrucción de la arquitectura hepática, que estaban protegidas por la metformina comparable al grupo control. TAA aumentó el biomarcador de estrés oxidativo, malondialdehído (MDA) y mejoró la enzima antioxidante superóxido dismutasa (SOD), que fueron protegidas significativamente (p <0,05) por el tratamiento con metformina. Estos resultados indican que la metformina protege eficazmente contra la hepatotoxicidad inducida por TAA en un modelo de rata.