Effect of the flavonoid quercetin on cadmium-induced hepatotoxicity.

The present study was designed to evaluate whether treatment with quercetin exerts any beneficial effect on cadmium (Cd)-induced hepatotoxicity in order to establish the possible protective mechanisms of quercetin. Wistar rats were distributed in four experimental groups: control, Cd, quercetin, and Cd+quercetin. Hepatic toxicity was evaluated by measuring plasma concentrations of markers of hepatic injury. The activity of antioxidant enzymes in liver was also measured. Hepatic expression of metallothioneins (MT), and endothelial nitric oxide synthase (eNOS) was assayed by Western and Northern blot. Our results demonstrated that Cd administration induced an increased marker enzyme activity in plasma. This effect was not inhibited by quercetin. However, the administration of quercetin softened Cd-induced oxidative damage. MT levels in liver were substantially increased when the animals received Cd and quercetin. Hepatic eNOS expression was significantly increased after treatment with Cd and quercetin, being this increase higher than in animals receiving Cd alone. In conclusion, in this experimental model, quercetin was not able to prevent the Cd-induced liver damage although the animals that received both, Cd and quercetin showed a marked improvement in oxidative stress and an increase in the MT and eNOS expression. These results suggest that other mechanisms different to oxidative stress could be involved in hepatic damage.

Protective effect of quercetin on experimental chronic cadmium nephrotoxicity in rats is based on its antioxidant properties.

Oxidative stress can play a key role in Cd-induced dysfunctions. Quercetin is a potent oxygen free radicals scavenger and a metal chelator. Our aim was to study the effect of quercetin on Cd-induced kidney damage and oxidative stress as well as its mechanism of action. Wistar rats were distributed in four experimental groups: control rats; Cd; quercetin and Cd+quercetin. Renal toxicity was evaluated by measuring urinary excretion of proteins, albumin, glucose and enzymes markers of tubular necrosis, as well as plasma concentration of creatinine. Plasma TBARS concentration and activity of antioxidant enzymes in kidney were also measured. Renal cell damage was assessed by electron microscopy. Animals that received both Cd and quercetin showed a better renal function than those receiving Cd alone. Cd-induced tubular lesions were markedly reduced in rats that also received quercetin. Cd-induced increase in plasma TBARS was prevented by the administration of quercetin. Total plasma antioxidants and renal superoxide dismutase and glutathione-reductase activities were higher in the group that received Cd and quercetin than in rats that received Cd alone. Quercetin administration does not modify the renal content or the urinary excretion of Cd. In conclusion, quercetin treatment prevents renal tubular damage and increased oxidative stress induced by chronic Cd administration, most probably throughout its antioxidant properties.

Papel de la vía de Ras en un modelo de nefrotoxicidad inducida por cadmio. Efecto protector del antioxidante quercetina / Role of Ras signalling pathway in a model of cadmium-induced nephrotoxicity. Protective effect of the antioxidant quercetin

El cadmio (Cd) es un tóxico presente en el medio ambiente que afecta a los sistemas biológicos por varias rutas. Los mecanismos moleculares de su toxicidad no están bien definidos. Nosotros hemos demostrado recientemente en un modelo de administración crónica de Cd en ratas, que la quercetina, un potente “scavenger" de radicales libres de oxígeno, tiene un efecto protector sobre la nefrotoxicidad inducida por Cd. La potente actividad antioxidante de la quercetina pudiera ser la responsable de este efecto protector. Sin embargo, el Cd activa múltiples rutas de señalización relacionadas con respuestas celulares frente al estrés. Ras es un miembro de la familia de las pequeñas GTPasas, con una gran variedad de funciones que incluyen la regulación de genes de expresión y proliferación celular. Nuestro objetivo en este trabajo fue estudiar el efecto del cadmio y la quercetina en el proceso proliferativo relacionado con las vías de señalización mediadas por Ras. El estudio se realizó durante nueve semanas con ratas Wistar. Se dividieron en cuatro grupos: 1) Grupo control, 2) Grupo cadmio: 1,2 mg/Kg/día, s.c., 3) Grupo quercetina: 50 mg/Kg/día, i.p., 4) Grupo cadmio-quercetina: animales tratados con cadmio y quercetina a las dosis y vías de administración anteriormente descritas. Para valorar la toxicidad renal se determinó la excreción urinaria de proteínas y enzimas marcadoras de necrosis tubular, así como las concentraciones plasmáticas de creatinina y urea. La expresión y activación renal de Ras se evaluó mediante Western blot e inmunohistoquímica. La proliferación celular se determinó por detección del antígeno Ki-67. Los resultados mostraron que la co-administración de cadmio y quercetina mejoró la función renal alterada por la exposición a cadmio. Por otra parte, se observó una mayor activación de Ras y una mayor proliferación celular en los riñones de los animales tratados con cadmio. El tratamiento con quercetina redujo la activación renal de Ras y el número de células en proliferación. Nuestros resultados sugieren que el efecto protector de la quercetina sobre la nefrotoxicidad inducida por cadmio pudiera deberse a la inhibición de esta ruta de señalización (AU)

Cadmium (Cd) is an ubiquitous environmental toxicant that affects biological systems in various ways. The molecular mechanisms of its toxicity are not yet well defined. We have recently reported in an experimental model of chronic cadmium administration in rats, that quercetin, a potent oxygen free radical scavenger, has a protective effect on cadmium-induced nephrotoxicity. Quercetin´s strong antioxidant activity could be responsible for the protective effect. However, Cd activates multiple signal transduction pathways related to cellular responses to stress. Ras is a member of a family of small GTPases with a great variety of functions including regulation of gene expression and cell proliferation. Our aim in this work was to study the effect of Cd and quercetin on the proliferation related to Ras-mediated signal transduction pathways. Experiments were carried out in male Wistar rats during nine weeks. Rats were distributed in four experimental groups: 1) control rats; 2) cadmium group (1,2 mg Cd/Kg/day s.c.); 3) quercetin group (50 mg/Kg/day, i.p.) and 4) cadmium-quercetin group (Cd and quercetin at the same doses as in the groups 2 and 3 respectively). Renal toxicity was evaluated by measuring urinary excretion of proteins and enzyme markers of tubular necrosis, as well as plasma concentrations of creatinine and urea. Renal expression of Ras and Ras activation was assessed by Western blot and inmuhistochemistry. Assessment of cell proliferation was evaluated by detection of the Ki-67 antigen. Animals that received both Cd and quercetin showed a better renal function than those receiving Cd alone. On the other hand, Cd increased renal Ras activation and cell proliferation. Quercetin treatment reduced Ras activation and the number of cells in proliferation. Our results suggest that the protective effect of quercetin on cadmium-induced nephrotoxicity could be associated with the inhibition of Ras signal transduction pathway (AU)

Efecto de la quercetina sobre la nefrotoxicidad producida por cadmio / Effect of quercetin in cadmium-induced nephrotoxicity

El incremento en la producción anual de cadmio ha favorecido que la incidencia de la intoxicación crónica por este elemento haya aumentado en los últimos años. El estrés oxidativo es uno de los mecanismos implicados en la generación del efecto tóxico, manifestándose, entre otras patologías, por una disfunción y lesión renal. La quercetina, un flavonoide muy abundante en la dieta mediterránea, es un potente antioxidante y un buen quelante de metales. Nuestro objetivo fue estudiar si la administración de quercetina pudiera prevenir la aparición de los procesos nefrotóxicos asociados a la exposición crónica al cadmio. Los experimentos se realizaron con ratas Wistar (200g), incluidas en tres grupos experimentales: 1) ratas a las que se administró cadmio (1,2 mg/kg/día, s.c.) cinco veces por semana, durante nueve semanas, 2) ratas a las cuales se les administró quercetina (50 mg/kg/día, i.p.) cinco veces por semana, empezando en la cuarta semana y 3) ratas a las que se administró cadmio y quercetina. La lesión renal se evaluó midiendo proteinuria, microalbuminuria y glucosuria, así como la excreción de enzimas urinarias N-acetil-beta-D-glucosaminidasa, fosfatasa alcalina y gamma-glutamil-transpeptidasa. Las muestras de plasma se utilizaron para la determinación de creatinina y nitrógeno ureico plasmático, así como dialdehido malónico, como índice de peroxidación lipídica y antioxidantes totales en plasma. En riñón se midió la actividad enzimática de la superóxido dismutasa y de la glutation reductasa. Nuestros resultados mostraron que la administración de cadmio durante 9 semanas produjo un incremento en los valores de flujo urinario, proteinuria, microalbuminuria y glucosuria. El tratamiento con cadmio incluso incrementó la creatinina sérica y el nitrógeno uréico plasmático y elevó drásticamente la actividad de enzimas urinarias. Finalmente el aclaramiento de creatinina disminuyó como consecuencia de la disfunción renal. La administración de quercetina con cadmio mostró una clara mejora en la función renal y revirtió dichas alteraciones. La peroxidación lipídica se incrementó en las ratas tratadas con cadmio y este incremento fue revertido por la administración de quercetina. La concentración de antioxidantes totales en plasma, fue más alta en el grupo que recibió cadmio y quercetina. El grupo tratado con cadmio mostró una disminución en la actividad de la superóxido dismutasa y la glutation reductasa en riñón, sin embargo en el grupo al que se administró también quercetina este descenso fue significativamente menor. Este estudio revela que la quercetina tiene un efecto protector frente a la nefrotoxicidad producida por cadmio y que su propiedad antioxidante parece ser la responsable de esta acción protectora (AU)

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