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

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.

RESUMEN

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.