Effective Inhibition of TNF-α/mTOR Axis-Mediated Liver Inflammation and Fibrosis Induced by TAA Using a Combination of Metformin and Resveratrol in Association with the Inhibition of the Profibrotic Gene and Protein Expression

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.

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.

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.

Paracetamol poisoning induces acute liver injury in rats: inhibition of miR-155/cd45 axis-mediated antioxidant depletion and hepatotoxicity using quercetin and resveratrol / La intoxicación por paracetamol induce daño hepático agudo en ratas: inhibición de la depleción de antioxidantes mediado por el eje miR-155/cd45 y hepatotoxicidad usando quercetina y resveratrol

SUMMARY: Ingestion of an overdose of paracetamol (also called acetaminophen, or APAP) induces hepatotoxicity that can lead to liver failure. The link between the pro-inflammatory microRNA-155 (miR-155) and leukocyte infiltration (CD45) in APAP- antioxidant depletion and liver toxicity with and without the natural polyphenolic compounds, quercetin (QUR) plus resveratrol (RES) has not been previously studied. Therefore, acute hepatic injury was induced in rats by 2 g/kg APAP (single dose, orally) and another group started QUR (50 mg/kg) plus RES (30 mg/kg) treatment one week prior to APAP ingestion. Animals were culled 24 hours post the paracetamol treatment. APAP overdose induced hepatic and blood levels of miR-155 expression, CD45 (leukocyte common antigen) immunostaining, degenerated hepatocytes, and hepatic injury enzymes; alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST), which were markedly decreased by QUR+RES. Whereas, APAP intoxication ameliorated liver tissue levels of the antioxidants, glutathione peroxidase and superoxide dismutase that were augmented by QUR+RES. Moreover, a significant (p<0.05) correlation between miR-155/CD45 axis and liver tissue injury was observed. These findings show that paracetamol intoxication augments miR- 155/CD45 axis-mediated modulation of antioxidants and liver injury in rats, and is protected by QUR+RES.

RESUMEN: La ingestión de una sobredosis de paracetamol (también llamado acetaminofeno o APAP) induce hepatotoxicidad que puede provocar insuficiencia hepática. El vínculo entre el microARN-155 proinflamatorio (miR-155) y la infiltración de leucocitos (CD45) en el agotamiento de APAP- antioxidante y la toxicidad hepática con y sin los compuestos polifenólicos naturales, quercetina (QUR) más resveratrol (RES) no ha sido previamente investigado. En este estudio, se indujo daño hepático agudo en ratas con 2 g/kg de APAP (dosis única, por vía oral) y otro grupo comenzó el tratamiento con QUR (50 mg/ kg) más RES (30 mg/kg) una semana antes de la ingestión de APAP. Los animales se sacrificaron 24 horas después del tratamiento con paracetamol. La sobredosis de APAP indujo niveles hepáticos y sanguíneos de expresión de miR-155, inmunotinción de CD45 (antígeno leucocitario común), degeneración de los hepatocitos y daño hepático enzimático; alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST), disminuyeron notablemente con QUR+RES. Mientras que la intoxicación con APAP mejoró los niveles de antioxidantes, glutatión peroxidasa y superóxido dismutasa en el tejido hepático los que aumentaron con QUR+RES. Además, se observó una correlación significativa (p<0,05) entre el eje miR-155/CD45 y la lesión del tejido hepático. Estos hallazgos muestran que la intoxicación por paracetamol aumenta la modulación mediada por el eje miR-155/CD45 de los antioxidantes y la lesión hepática en ratas, y está protegida por QUR+RES.