اثر کورکومین بر تمامیت غشا و شاخص‏های استرس اکسیداتیو بیضه و سرم موش‌های تیمار شده با کادمیوم کلراید

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی اراک، گروه زیست‏شناسی، اراک، ایران

2 دانشگاه اراک، دانشکده علوم پایه، گروه زیست‏شناسی، اراک، ایران

چکیده

هدف:  پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تاثیر کورکومین بر تمامیت غشای پلاسمایی اسپرم و فاکتورهای استرس اکسیداتیو سرم و بیضه موش­های نر تیمارشده با کادمیوم انجام شد.
مواد و روش­ها: در این مطالعه تجربی 24 موش نر بالغ نژاد NMRI به چهار گروه دسته­بندی شدند: 1- کنترل،
2- کادمیوم کلراید (5 میلی­گرم بر کیلوگرم)، 3- کورکومین (100 میلی­گرم بر کیلوگرم)، 4- کورکومین + کادمیوم کلراید.
تیمارها به‏صورت تک­دوز انجام شد و پس از 24 ساعت اسپرم­های اپی­دید­یمی گروه­های مختلف جهت بررسی تمامیت غشا مورد استفاده قرار گرفتند. علاوه بر این میزان مالون دی­آلوئید (MDA) و همچنین قدرت آنتی‏اکسیدانتی کل سرم و بیضه مورد ارزیابی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل آماری داده­ها توسط آنالیز واریانس یک‫طرفه همراه شده با تست توکی انجام و تفاوت میانگین‏ها در حد معنی­دار           (05/0p<) در نظر گرفته شد.
نتایج: در این پژوهش کادمیوم کلراید باعث کاهش معنی­دار تمامیت غشای پلاسمایی اسپرم نسبت به گروه کنترل شد. علاوه بر این کادمیوم موجب افزایش معنی‏دار MDA سرم و بیضه و کاهش معنی­دار قدرت آنتی‏اکسیدانتی کل سرم و بیضه نسبت به گروه کنترل شد. در گروه کورکومین + کادمیوم کلراید، کورکومین توانست به‏طور معنی‏داری اثرات مخرب کادمیوم را بر روی این پارامترها در مقایسه با گروه کادمیوم جبران کند.
نتیجه­گیری: به‫نظر می­رسد که کورکومین به‏عنوان یک آنتی­اکسیدانت قادر است اثرات مخرب کادمیوم کلراید را بر روی تمامیت غشا اسپرم، پراکسیداسیون لیپید و قدرت آنتی­اکسیدانتی کل سرم و بیضه بهبود بخشد.
 

تازه های تحقیق

-

کلیدواژه‌ها


مقدمه

امروزه آلاینده­های زیست­محیطی، ضمن آلوده­سازی محیط­زیست وارد چرخه غذایی شده، آب­ها را آلوده نموده و به­طور مستقیم سلامت انسان­ها را مورد تهدید قرار داده­اند و ضمن شیوع بیماری­های مختلف، موجب سرطان و حتی منجر به مرگ شده­اند (1). در عین حال در اکثر مناطق پر جمعیت، خصوصا کشورهای صنعتی، منشا اصلی آلاینده­ها فعالیت­های انسانی می‏باشد. این فعالیت­ها رابطه نزدیکی با الگوهای مناسب زندگی داشته و محدود کردن آن­ها تا حدی موجب تنزل کیفیت زندگی می‏شود. از جمله این آلاینده­ها کادمیوم می­باشد. از منابع طبیعی حاوی کادمیوم می­توان به فعالیت­های آتشفشانی، آتش‏سوزی در جنگل و انتقال ذرات خاک حاوی کادمیوم توسط باد اشاره کرد. همه این عوامل باعث افزایش میزان کادمیوم در چرخه اکولوژیکی می‏شوند (2). تماس انسان با این آلاینده از راه­های مختلف صورت می­گیرد. از مهم‫ترین آن­ها مواد غذایی مانند برنج، گندم و آب آشامیدنی است. بعضی ماهی­ها مانند ماهی تن و صدف خوراکی می­توانند مقادیر زیادی کادمیوم در خود ذخیره کنند (3). از دیگر منابع حاوی کادمیوم کودهای فسفاته می­باشد (1). سیگار هم‏چنین یکی دیگر از منابع حاوی کادمیوم است (4). بنابراین کادمیوم از جمله آلاینده­های زیست محیطی است که در بافت­های مختلف بدن انسان تجمع یافته و موجب بروز اختلال در سیستم­های مختلف از جمله بینایی، کبد، ریه، سیستم عصبی مرکزی، سیستم کلیوی و ... می­شود (8، 7، 6، 5). مشخص شده است که کادمیوم قادر است اثرات مخربی بر دستگاه تولید مثل ایجاد کند و منجر به ناباروری شود. از جمله کادمیوم سبب کاهش سطح تستوسترون، کاهش تعداد اسپرم و قابلیت تحرک اسپرم، کاهش وزن بیضه و اپی­دیدیم و افزایش اسپرم­های مرده و ناهنجار می­شود (9). کادمیوم از طریق آسیب میتوکندریایی موجب افزایش گونه­های اکسیژن واکنش­گر (ROS) Reactive oxygen species و در نتیجه عدم توازن بین رادیکال­های آزاد و فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانتی طبیعی شده و باعث تولید استرس اکسیداتیو می‏شود. تجمع ROS با کاهش تعداد اسپرم و کاهش تحرک اسپرم ارتباط مستقیم دارد (10). کادمیوم از طریق کاهش فعالیت آنتی­اکسیدانتی سوپراکسیددیسموتاز، گلوتاتیون ردوکتاز و گلوتاتیون پراکسیداز و افزایش پراکسیداسیون­ لیپید، کربوکسیلاسیون پروتئین منجر به القای استرس اکسیداتیو می­شود (12، 11) و از این طریق سبب تغییر در بافت بیضه می‏گردد (15، 14، 13). تمامیت غشا پلاسمایی و صلاحیت عملکردی آن برای متابولیسم اسپرم، ظرفیت­یابی، اتصال به تخمک، واکنش آکروزومی و در نهایت نفوذ به تخمک ضروری است. از این‫رو ارزیابی غشای پلاسمایی می­تواند برای پیش­بینی توانایی باروری اسپرم مفید باشد (16). با توجه به اینکه کادمیوم اثرات خود را از طریق القای استرس اکسیداتیو اعمال می­کند، استفاده از آنتی­اکسیدانت­ها به‫خصوص نوع گیاهی آن می‫تواند راهکار مناسبی برای جبران اثرات سمی کادمیوم باشد. کورکومین ترکیب اصلی و فعال زردچوبه (17) رنگدانه فنولیک زرد رنگی است که طیف وسیعی از فعالیت­های زیستی و فارماکولوژیک دارد (19، 18). مهم‫ترین اثرات بیولوژیک آن اثرات ضد التهابی و ضد ­توموری و آنتی‏اکسیدانتی است (22، 21، 20). مطالعات زیادی در رابطه با خاصیت آنتی­اکسیدانتی کورکومین و نقش آن در حفاظت از سیستم تولید مثلی در برابر آلاینده‏های محیطی انجام شده است (25، 24، 23). بنابراین کورکومین ممکن است یک آنتی­اکسیدانت قوی جهت جلوگیری از ناهنجاری­های ناشی از استرس اکسیداتیو کادمیوم­­کلراید و رادیکال­های آزاد شده در بیضه و سرم باشد. به‫همین دلیل این پژوهش با هدف بررسی اثر کورکومین بر ارزیابی تمامیت غشا پلاسمایی اسپرم و فاکتورهای استرس اکسیداتیو سرم و بافت بیضه در موش‫های تیمار­شده با کادمیوم­کلراید انجام شده است.

 

 

مواد و روش‌ها

گروه­بندی و تیمار حیوانات: در این مطالعه تجربی از 24 رأس موش نر بالغ نژاد NMRI  با میانگین وزنی 5                          32 گرم که از انستیتو ­پاستور ایران خریداری شده بودند و در خانه حیوانات در شرایط استاندارد (دمای 2  21 درجه سانتی‏گراد و نور محیطی با شرایط 12 ساعت تاریکی و 12 ساعت روشنایی) نگه‏داری می­شدند، استفاده شد. در این پژوهش کلیه اصول اخلاقی کار با حیوانات آزمایشگاهی رعایت شده است. موش‏ها به 4 گروه (n=6 در هر گروه) کنترل، کادمیوم­کلراید (5 میلی­گرم بر کیلوگرم، شرکت سیگما آمریکا) کورکومین (100 میلی­گرم برکیلوگرم، شرکت سیگما آمریکا) و کورکومین+ کادمیوم­کلراید تقسیم شدند. تیمار موش­ها با کورومین به‏روش تزریق داخل صفاقی و کادمیوم­کلراید به‏روش تزریق زیرجلدی و هر­کدام به‏صورت تک‏دوز صورت گرفت (15). کورکومین 24 ساعت قبل از تجویز کادمیوم کلراید به موش­ها تزریق شد.  از آب مقطر به‏عنوان حلال کادمیوم و از دی­متیل سولفوکسید  Dimethyl    Sulfoxide = DMSO به‏عنوان حلال کورکومین استفاده شد. از آن­جا که تفاوت معناداری بین نتایج گروه‏های کنترل مشاهده نشد، داده­های گروه آب مقطر به‏عنوان گروه کنترل در نظر گرفته شد. 24 ساعت پس از تیمار با کادمیوم­کلراید، حیوانات توسط اتر کاملا بی‫هوش شدند. بلافاصله خون­گیری از قلب موش­ها انجام و از نمونه­های خونی سرم تهیه شد. سرم­ها در 80- درجه سانتی­گراد تا زمان استفاده نگه‏داری شدند. هم­چنین طی جراحی، بیضه چپ جهت اندازه­گیری شاخص­های پراکسیداسیون­لیپید از بدن خارج شد.

به‏منظور تعیین میزان پراکسیداسیون­لیپیدی و هم­چنین قدرت آنتی­اکسیدانتی کل در سرم و بافت بیضه به ترتیب از سنجش مالون­دی آلدئید و قدرت آنتی­اکسیدانی/ احیاکنندگی آهن سه ظرفیتی FRAP استفاده شد (28، 27، 26).

ارزیابی تمامیت غشای پلاسمایی اسپرم با استفاده از رنگ­آمیزی هم­زمان هوخست 33342 و پروپیدیوم آیوداید: به‫ هر یک از سوسپانسیون اسپرم گروه­های چهارگانه، 5/2 میکرولیتر محلول رنگ هوخست (سیگما) اضافه گردید و به‏مدت 15 دقیقه در انکوباتور 37 درجه سانتی­گراد نگه‏داری شد. سپس 30 میکرولیتر از محلول رنگ پروپیدیوم آیوداید (سیگما) به سوسپانسیون اسپرم اضافه گردید و به‏مدت 5 دقیقه در انکوباتور 37 درجه سانتی­گراد نگه‏داری شد. بعد 20 میکرولیتر از سوسپانسیون اسپرم بر روی لام گرم منتقل و لام توسط لامل پوشانده شد و توسط میکروسکوپ فلورسانس (Olympus,DP71,Japan) مجهز به دوربین با فیلتر مناسب و بزرگنماییx  1000 به‏همراه روغن ایمرسیون، در 5 میدان دید مختلف حداقل 100 اسپرم شمارش شد. هسته اسپرم­های مرده توسط رنگ پریپدیوم آیوداید قرمز رنگ شدند ولی هسته اسپرم‏های زنده توسط هوخست آبی شدند (29).

اندازه­­گیری میزان پراکسیداسیون لیپید سرم: ابتدا یک محلول تیو باربیتوریک اسید (TBA, 375 w/7,E.Merk) تهیه شد. سپس 300 میکرولیتر از نمونه سرم با 600 میکرولیتر از محلولTBA  مخلوط شد و نمونه­ها به‏مدت 15 دقیقه در بن‏ماری جوش 95 درجه سانتی­گراد قرار داده شدند. بعد از خارج کردن نمونه‏ها از بن­ماری، به‫سرعت با استفاده از آب سرد خنک شده تا واکنش تشکیل رنگ تثبیت گردد و سپس به‏مدت 10 دقیقه با دور 1000 rpm سانتریفوژ شدند. مایع رویی به دقت جدا شد و جذب نوری آن در 535 نانومترBlank  که حاوی تمام ترکیبات به‫جز نمونه بود به‫وسیله دستگاه اسپکتروفتومتر T8ouv/vis Spectrometer pg Instruments Ltd)) خوانده شد. غلظت مالون دی آلدئید با استفاده از ضریب خاموشی آن که عبارت است از:  محاسبه گردید و بر حسب nmol/ml  بیان شد (27).

اندازه­گیری میزان پراکسیداسیون­لیپید بافت بیضه: نمونه بافتی (1/0 گرم) در محلولkCl  به نسبت 1 به 9 هموژنیزه شد. یک حجم از نمونه هموژنیزه شده با دو حجم از محلول تیوباربیتوریک­اسید ترکیب شد. سپس به‏مدت 15 دقیقه در آب جوش قرار داده شد و بعد از خنک شدن (به‏منظور تثبیت تشکیل رنگ) با دور    1000g به‏مدت 10 دقیقه سانتریفوژ شد. سپس لایه فوقانی شفاف به آرامی برداشته شد و جذب نوری نمونه­ها در طول موج 535 نانومتر با کمک دسنگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد و غلظت MDA با استفاده از ضریب خاموشی  بر حسب مولار محاسبه و MDA بر حسب nmol/gr بافت بیان شد (30).

اندازه­گیری میزان قدرت آنتی­اکسیدانتی کل سرم و بافت بیضه به‏روش احیاکنندگی آهن سه ظرفیتی FRAP: این روش بر اساس توانایی سرم یا عصاره بافتی در احیا یون­های  (فریک) به  (فرو) در حضور ماده­ای به نام TPTZ استوار است. اندازه­گیری FRAP  به‏عنوان یک تست مستقیم برای ارزیابی قدرت آنتی‫اکسیدانتی کل در نظر گرفته می‏شود به‫همین منظور منحنی استاندارد سولفات آهن رسم شد و سپس فرمول رگرسیون حاصل از منحنی استاندارد به‏دست آمد که برای سنجش FRAP سرم و بافت بیضه گروه­های مختلف استفاده شد.

FRAP سرم: بعد از تهیه معرف FRAP، 100 میکرولیتر سرم به‫علاوه 100 میکرولیتر محلول استاندارد سولفات آهن در کووت­ها ریخته سپس مقدار 1800 میکرولیتر از معرف FRAP به کووت­ها اضافه و پس از 4 دقیقه جذب آن­ها در طول موج 593 نانومتر در مقابل بلانک خوانده شد و سپس با استفاده از معادله رگرسیون حاصل در منحنی استاندارد میزان FRAP سرم محاسبه و بر حسب nmol/l بیان شد.

FRAP بافت: 100 میکرولیتر از عصاره بافتی در کووت ریخته و سپس مقدارml  3 از معرف آماده FRAP به کووت­ها اضافه و پس از 4 دقیقه جذب آن­ها در طول موج 593 نانومتر در مقابل بلانک خوانده شد سپس با استفاده از معادله رگرسیون حاصل در منحنی استاندارد میزان FRAP نمونه‫های بافتی بر حسب nmol/gr به‏دست آمد.

 

آنالیز آماری

 داده­ها به‏صورت میانگین  انحراف معیار ارایه شد. داده‫ها به‏روش آنالیز واریانس یک‫طرفه (one-way ANOVA) مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت و برای مقایسه میانگین­ها از آزمون توکی (Turkey’s Test) استفاده شد. 05/0p< به‏عنوان مرز معنی­دار بودن داده­ها در نظر گرفته شد.

 

نتایج

درصد تمامیت غشا پلاسمایی اسپرم در گروه تیمار شده با کادمیوم­کلراید (mg/kg 5 به‏مدت 24 ساعت) نسبت به گروه کنترل به‏طور معنی‫داری (001/0p<) کاهش یافت. کاربرد مشترک کورکومین (mg/kg100) و کادمیوم­کلراید (mg/kg 5) توانست این اثر را نسبت به گروه تیمار شده با کادمیوم کلراید به‏طور معنی‫داری (001/0p<) تا حد گروه کنترل جبران کند. کاربرد کورکومین به‏مدت 24 ساعت موجب افزایش معنی­دار     (05/0p<) درصد تمامیت غشای پلاسمایی نسبت به گروه کنترل شد (نمودار 1) (شکل 1).

 

 

 

 

 

نمودار 1: ارزیابی تمامیت غشای پلاسمایی اسپرم موش در گروه تیمار شده با کورکومین و کادمیوم کلراید توسط رنگ آمیزی هوخست و پروپیدیوم آیوداید.

گروه‏های تیمار شامل: کادمیوم کلراید: mg/kg5، کورکومین: mg/kg100، مدت تیمار: 24 ساعت. مقادیر به‫صورت میانگین ± انحراف معیار ارائه شده است. میانگین­های با کد حرف­های مختلف، دارای تفاوت معنی­دار نسبت به یکدیگر می­باشند (آنالیز واریانس یک طرفه، تست توکی، 6=n برای هر گروه 05/0p<). مقادیر تیمارها به‫صورت mg/kg می­باشند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1: ارزیابی تمامیت غشای پلاسمایی اسپرم موش در گروه­های تیمار شده با کورکومین و کادمیوم کلراید توسط رنگ آمیزی هوخست و پروپیدیوم آیوداید.1) اسپرم­های گروه کنترل 2) اسپرم­های گروه کادمیوم کلراید (mg/kg5) 3) اسپرم­های گروه کورکومین (mg/kg 100) + کادمیوم کلراید (mg/kg5) 4) اسپرم­های گروه کورکومین (mg/kg 100). a- اسپرم زنده با غشای پلاسمایی سالم، فقط رنگ هوخست را جذب کرده و هسته آبی شده b- اسپرم مرده با غشای پلاسمایی آسیب دیده، علاوه بر هوخست رنگ پروپیدیوم آیوداید را نیز جذب کرده، در نتیجه هسته قرمز شده است. بزرگنمایی×1000

 

 

میزان MDA سرم و بافت بیضه در گروه تیمار شده با کادمیوم کلراید با غلظت mg/kg 5 نسبت به گروه کنترل

 

به‏طور معنی داری (001/0p<)  افزایش یافت (نمودار 3 و 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نموار 2: ارزیابی پراکسیداسیون لیپید سرم موش در گروه­های تیمار شده با کورکومین و کادمیوم کلراید توسط سنجش مالون دی آلدئید (MDA).

گروه‌های تیمار شامل: کادمیوم کلراید mg/kg 5، کورکومین: mg/kg 100، کاربرد مشترک کورکومین mg/kg 100+ کادمیوم کلراید mg/kg 5. مدت تیمار 24 ساعت. مقادیر به‫صورت میانگین I انحراف معیار ارائه شده است. میانگین‌های با کد حرف‌های مختلف، دارای تفاوت معنی‌دار نسبت به یکدیگر می‌باشند. آنالیز واریانس یک‫طرفه، تست توکی، 6= n برای هر گروه 05/0p<). مقادیر تیمارها به‫صورت mg/kg می‌باشند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نمودار 3: ارزیابی پراکسیداسیون لیپید بافت بیضه موش در گروه­های تیمار شده با کورکومین و کادمیوم کلراید توسط سنجش مالون دی آلدئید (MDA).

گروه‌های تیمار شامل: کادمیوم کلراید mg/kg 5، کورکومین mg/kg 100، کاربرد مشترک کادمیوم کلراید mg/kg 5+ کورکومین mg/kg 100- مدت تیمار 24 ساعت. مقادیر به‫صورت میانگین ± انحراف معیار ارائه شده است. میانگین‌های با کد حرف‌های مختلف، دارای تفاوت معنی‌دار نسبت به یکدیگر می‌باشند. (آنالیز واریانس یک‫طرفه، تست توکی، 6= n برای هر گروه 05/0 p<) مقادیر تیمارها به‫صورت mg/kg می‌باشند.

 

 

کاربرد مشترک کورکومین (mg/kg 100) و کادمیوم (5mg/kg) به‏طور معنی‏داری میزان MDA سرم  (001/0p<) بیضه (01/0p<) را نسبت به گروه تیمار شده با کادمیوم­کلراید تقریبا تا حد گروه کنترل جبران کرد (نمودار 3 و 2).

همان­طور که در نمودارهای 2 و 3 نشان داده شده است در گروه تیمار شده با کورکومین (mg/kg 100) به‫تنهایی به‏مدت 24 ساعت کاهش معنی­داری (001/0p<) در میزان MDA سرم نسبت به گروه کنترل مشاهده شد (نمودار 2) و هم‏چنین موجب کاهش میزان MDA بیضه نسبت به گروه کنترل گردید اما تفاوت معنی­دار نبود (نمودار 3).

میزان قدرت آنتی اکسیدانتی کل سرم و کل بیضه در

 

 

 

 

گروه تیمار شده با کادمیوم کلراید (mg/kg 5 به‏مدت 24 ساعت) نسبت به گروه کنترل، به‏طور معنی­داری           (001/0p<)  کاهش یافت. کاربرد مشترک کورکومین (mg/kg 100)+کادمیوم کلراید (mg/kg 5) به‏طور معنی‏داری توانست میزان قدرت آنتی اکسیدانتی کل سرم (05/0p<) و کل بیضه (001/0p<) را نسبت به گروه تیمار شده با کادمیوم کلراید به‏طور معنی­داری تا حد گروه کنترل جبران کند.

کاربرد کورکومین به‫تنهایی به‏مدت 24 ساعت موجب افزایش قدرت آنتی­اکسیدانتی کل سرم و بیضه نسبت به گروه کنترل گردید. اما تفاوت معنی­دار نبود (نمودار 4 و 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نمودار 4: ارزیابی میزان قدرت آنتی اکسیدانتی کل سرم موش در گروه­های تیمار شده با کورکومین و کادمیوم کلراید به‫روش FRAP.

گروه‏های تیمار شامل: کادمیوم کلراید: mg/kg5، کورکومین: mg/kg100، مدت تیمار: 24 ساعت. مقادیر به‫صورت میانگین ± انحراف معیار ارائه شده است. میانگین­های با کد حرف­های مختلف، دارای تفاوت معنی­دار نسبت به یکدگیر می­باشند (آنالیز واریانس یک‫طرفه، تست توکی، 6=n برای هر گروه 05/0p<). مقادیر تیمارها به‫صورت mg/kg می­باشند.

 

 

 

نمودار 5: ارزیابی میزان قدرت آنتی اکسیدانتی کل بیضه موش در گروه­های تیمار شده با کورکومین و کادمیوم کلراید به‫روش FRAP.

گروه‏های تیمار شامل: کادمیوم کلراید mg/kg5، کورکومین: mg/kg100، مدت تیمار: 24 ساعت. مقادیر به‫صورت میانگین ± انحراف معیار ارائه شده است. میانگین­های با کد حرف­های مختلف، دارای تفاوت معنی­دار نسبت به یکدیگر می­باشند (آنالیز واریانس یک‫طرفه، تست توکی، 6=n برای هر گروه 05/0P<). مقادیر تیمارها به‫صورت mg/kg می­باشند.

 

 

 

بحث

تمامیت غشا پلاسمایی و صلاحیت عملکردی آن برای پیش­بینی توانایی باروری اسپرم مفید است (18).

 

تست‫های ارزیابی غشای پلاسمایی اسپرم متعددند که

اخیرا استفاده از رنگ‏های حیاتی فلورسنت توسعه یافته است از جمله استفاده همزمان از پروپیدیوم آیوداید و هوخست 33345. پروپیدیوم آیوداید یک رنگ فلورسنت قرمز مخصوص DNA است که قادر به نفوذ در غشای پلاسمایی سالم نیست و تنها از طریق غشای پلاسمایی

آسیب­دیده به اسپرم­های مرده نفوذ می‏کند، از این‫رو می­تواند به‏صورت هم‫زمان با رنگ‏های فلورسنت قابل نفوذ به غشای پلاسمایی سالم از جمله رنگ فلورسنت هوخست که معرف اسپرم­های زنده هستند برای تمایز هم‫زمان اسپرم­های زنده از مرده استفاده شود.

نتایج نشان داد که درصد تمامیت غشا پلاسمایی اسپرم در گروه تیمار شده با کادمیوم­کلراید نسبت به گروه کنترل به‏طور معنی­داری کاهش یافت. در مطالعه­ای که بر روی موش­های تیمار شده با کادمیوم با دوز mg/kg 5 به‏مدت 35، 25 و 15روز صورت گرفت، مشخص شد که افزایش پراکسیداسیون لیپید غشای اسپرم القا شده به‏وسیله کادمیوم باعث افزایش ناهنجاری‏های اسپرم­ها و تغییر ویژگی­های طبیعی غشا و هم­چنین از دست رفتن باروری بالقوه اسپرم­ها می­شود (31).

کادمیوم­کلراید با القای استرس اکسیداتیو (11) ممکن است سبب پراکسیداسیون لیپیدی و آسیب به تمامیت غشا شود. اگرچه غلظت فیزیولوژیکی ROS برای بلوغ اسپرم، ظرفیت­یابی و نفوذ به تخمک ضروری است (32). اما غلظت بالای آن با توجه به حساسیت اسپرم سبب پراکسیداسیون لیپیدی می­شود (33). میزان آسیب­پذیری با ROS تحت تاثیر سیستم حذف­کننده رادیکال­های آزاد و میزان مواد قابل پراکسیداسیون مثل اسیدهای چرب غیر­اشباع و غلظت اسید چرب قرار دارد (35، 34). کادمیوم با تولید نیتریک اکساید و گونه‏های اکسیژن واکنش‏گر (ROS) از قبیل رادیکال‏های هیدروکسیل، رادیکال‏های آنیون سوپرا اکسید و هیدروژن پراکسید در نهایت باعث افزایش سطح پراکسیداسیون لیپید (MDA) در بیضه می‏شود. کادمیوم همچنین اثرات شدیدی بر روی فعالیت آنزیم‏ها دارد و موجب ایجاد اختلال در آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانتی می‏شود (36).

از طرفی اسپرم بالغ دارای سیستم آنتی­اکسیدانتی ضعیفی است که احتمالا به‫علت محدود بودن سیتوپلاستم آن است و از طرف دیگر اسیدهای چرب غیر اشباع 45 درصد کل اسیدهای چرب را تشکیل می‏دهد (37). یکی از اسیدهای چرب غیر اشباع عمده decosahexanoic acid است که سوبسترای اصلی برای پراکسیداسیون لیپیدی است (38). سمیت کادمیوم می­تواند به‫وسیله واکنش با گروه تیول گلوتاتیون مدافع داخل سلولی بزرگ باعث استرس اکسیداتیو شود (39). کادمیوم باعث از بین رفتن توانایی غشای پلاسمایی می‏شود (11). همچنین اسپرم به‫دلیل وجود اسیدهای چرب غیر­اشباع فراوان در سطح غشای پلاسمایی و به­‫دلیل کمبود آنزیم­های محافظتی در سیتوپلاسم، در برابر استرس اکسیداتیو بسیار آسیب­پذیر می­باشد (40).

استرس اکسیداتیو باعث آسیب
غشای پلاسمایی شده و احتمالاً در فعالیت اسپرم تاثیرگذار است (41) و کادمیوم با القای استرس اکسیداتیو منجر به پراکسیداسیون لیپید غشا می­شود (42).

نتایج به‏دست آمده از آزمایش‏های MDA و FRAP نشان داد که کادمیوم­کلراید موجب افزایش پراکسیداسیون لیپید و کاهش قدرت آنتی­اکسیدانتی کل می­شود.

Abarikwu و همکاران (43) نشان دادند که در رت‏های نر نژاد ویستار تحت تأثیر کورکومین با دوز mg/kg100 برای چهار هفته، کورکومین تولید اسپرم، تعداد اسپرم، سطح تستوسترون پلاسما، سطح گلوتاتیون و فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز، کاتالاز و سوپرا اکسید دیسموتاز در بیضه رت را افزایش می‏دهد. همچنین کورکومین با ویژگی‏های آنتی‏اکسیدانتی روی بیان سیتوکین‏های التهابی اثر می‏گذارد.

هم‏چنین ما در این پژوهش نشان دادیم که کورکومین به‏عنوان یک آنتی­اکسیدانت قوی می­تواند کاهش تمامیت غشا پلاسمایی را در گروه تیمار شده با کورکومین+ کادمیوم­کلراید به‏طور معنی­داری جبران کند. علاوه بر این کاربرد کورکومین به تنهایی موجب افزایش تمامیت غشای پلاسمایی نسبت به گروه کنترل شد.

کورکومین با جلوگیری از تخلیه گلوتاتیون سلولی و حتی افزایش میزان آن و افزایش آنزیم­های سیستم دفاعی آنتی‏اکسیدانتی درونی (11) از جمله افزایش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز مانع پراکسیداسیون لیپیدی شده و از تولید ROS جلوگیری می­کند (33).

بنابراین کورکومین می­تواند از تغییرات اکسیداتیو غشای اسپرم به دلیل خاصیت آنتی­اکسیدانتی ذاتی خود جلوگیری کند (39). اثرات حفاظت سلولی کورکومین وابسته به خواص آنتی اکسیدانتی و حذف رادیکال­های آزاد آن می­باشد که سبب جلوگیری از هرگونه ناهنجاری در ترکیب لیپیدهای مسئول حفظ سیالیت نرمال غشا می‫شود و بنابراین توانایی باروری حفظ می‏شود. نتایج MDA و FRAP اثر آنتی اکسیدانتی کورکومین را تایید کرد.

 

نتیجهگیری

در این پژوهش به کارگیری کادمیوم کلراید موجب افزایش پراکسیداسیون لیپید و همچنین کاهش قدرت آنتی‏اکسیدانتی کل در سرم و بافت بیضه موش‏ها شد و کورکومین در گروه کورکومین‫+‫کادمیوم کلراید باعث کاهش پراکسیداسیون لیپید و همچنین افزایش قدرت آنتی‏اکسیدانتی کل سرم و بافت بیضه نسبت به گروه کادمیوم کلراید شد. کادمیوم کلراید تمامیت غشا اسپرم موش را کاهش داد و کورکومین در گروه کورکومین+کادمیوم کلراید باعث جبران پارامتر مذکور گردید.

به نظر می‏رسد که کورکومین به‏عنوان یک آنتی‏اکسیدانت قادر است اثرات مخرب کادمیوم کلراید را بر اکسیداسیون لیپید و قدرت آنتی‏اکسیدانتی کل سرم و بیضه و تمامیت غشا اسپرم مهار نماید.

 

تشکر و قدردانی

این پژوهش با حمایت مالی حوزه معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه اراک موضوع قرارداد شماره 2805/93 مورخ 02/04/1393 انجام شده است که بدین‫وسیله از مسئولین مربوطه تشکر و سپاسگزاری به‫عمل می‏آید

1. Bernard A. Cadmium and its adverse effects on human health. Indian J med res. 2008; 128: 557-64.

  1. wiasberg M, joseph p, Hale B, Beyersmann D.Molecular and Cellular of Cadmium carcinogenesis. Toxicology. 2003; 192(2-3): 117-95.
  2. Eck P.C, Wilson L. Cadmium toxicology. Alice-Phonix Arizona 85021 Usa, 2005.
  3. Bhattacharyya mlt. cadmium osteotoxicity in experimental animals: mechanism and relationship to human exposures. Toxicology and applied pharmacology. 2009; 238: 258-265.
  4. Gonic KH. C. Nephrotoxicity of cadmium and Lead. J Med Res. 2008; 128: 335-352.
  5. Paniague-Costro M, Escalona-cafdoso C, Mmadrigal-Bujaide E, Martinez – Galaero E,  et al. protection against cadmium-induced Teratogenicity in vitro by glycine. Toxical in Vitro. 2008; 22(5): 75-79.

7.  Gulisano M, Pacini S, Punzi T, Morocci G, et al. Cadmium modulets proliferation and differentiation of human Neuroblast. J of neuroscience research. 2009; 87: 228-237.

8. Godt J, scheidig F, Grosse-fiestrup C, Esche v, et al. The toxicity of cadmium and resulting hazards for human health. J occp med Toxical. 2006; 1: 22.

9. Momeni HR, Chehreii Sh, Atabaki Z, Eskandari N. Study of the effect of curcumin on sperm parameters dysfunction induced by cadmium in mice. Pajouhandeh. 2015; 20(2); 54-62.

10. Arabi M. Cadmium as an etiology of sperm dysfunction in Holstein bulls. Iranian journal of reterinary research. 2006; 7(3): 29-36.

11. Ognjanovie BI, markovic SD, Ethordevic NZ, Trbojevic Is, et al. Cadmium induced Lipid peroxidation and changes in antioxidant defense system in the rat testes: protective role of coenzyme Q (10) and vitamin E. Reprod Toxicol. 2010; 29: 191-7.

12. Cristiano C, Spizzi, Vanusa Manfredini, Fabiana E, Barcellos da silva, Erico M.M, et al.  Soares, Francielli W. Santos . y-oryzanol Protects Against acute cadmium-induced oxidative damage in mice testes. Food and chemical Texicology. 2013; 55: 526-532.

13. Ong C.N, Shen H.M. Chia SE. Biomarkers for male productive health hazards: are they available. toxical let.  2002; 134(1-3): 17-30.

14. Prasenjit Manna, Mahua Sinha, paramesc, sil.Ccadmium induced testicular pathophysiology: prophylactic role of taurine. Reproductive toxicology. 2008; 26(3-4): 282-291.

15. Wenxiang wang, yan sun, jin Liu, Jieying wang, et al. Protective effect of theaflavin on cadmium-induced testicular toxicity in male rats. Food and chemical toxicology. 2012; 50: 3243-3250.

 

16.  Brito L, Barth A, Bilodeau – Goeseels S, Panich P, et al. Comparison of methods to evaluate the plasmalemma of bovine sperm and their relationship with in vitro fertilization rat. Theriogenology. 2003; 60(8): 1539-1551.

17. Yum SS, kim sp, kang my, Nam Sh. Inhibitory effect of curcumin on liver injury in a murine model of exdotoxemic shock. Biotechnol. 2010; 23: 209-14.

18.  EL-wakf am, Elhabiby EM, El-Kholy wm, Abd El-Ghany E. Use of turmeric and curcumin to alleviate adverse reproductive outcomes of water nitrate pollution in male rats. Nat Sci. 2011; 9(7): 229-39.

19. Hbeyyo, ozbek E, cekmen M, simsek A, otunctemur A, somay A. Protective effect of curcumin in cisplatin induced oxidative injury in rat testis: mitogen–activate protein kinase and nuclear factor-kappa B Signaling pathways. Hum reprod. 2009; 24(7): 1717-25.

20. Anand p, Thomas S, Kunnumakkara. Biological activities of curcumin and its analogues (congeners) made by man and mother nature. Biochemical pharmacology. 2008; 76(11): 1590-1611.

21. FAO, curcumin chemical and Technical assessmen F (CTA) First dra ft prepard by Ivan stankovic, chemical and Technical assessment. 2004.

22.  Wen-Guang YU, Gang UX, Gui-Jie Ren, Xia XU, et al. Preventive action of curcumin in experimental acute pancreatitis in mouse. Indian j Med Res. 2011; 134: 717-24.

23.  Aktas C, Kantar M, Erboga M, Ozturk S. Anti apoptotic effects of curcumin on cadmium-induced apoptosis in rat testes. Toxical Ind Health. 2012; 28(2): 122-30.

24. Momeni H.R, Eskandari N, effect of vitamin E on sperm parameters and DNA integrity in sodium arsenite-treated rats. Iranian journal of Reproductive Medicine. 2012; 10.

25. Singh, preeti, Deora, Kanchan, Sankhla, Vandana, Mogra, Priya. curcumin rendered protection against cadmium chloride induced testicular damage in swiss albino mice. Journal of cell and molecular biology. 2012; 10: 32-38.

26. Sanocka, kurpism, Reactive oxygen species and sperm cells. Reprod Biology Endocrinal.  2004; 2: 12-19.

27. Turki, Ameen (M. B. Ch. B. C), Majeed Moayed, Naji. Measurment of serum malondialdehyde (MDA) levels as marker of Lipid peroxidation in neonatal sepsis. Thi-Qar Medical Journal (TQMJ). 2011; 5(2): 9-17.

28. Katalinica V, Modunb D, Musicb 1, Bohan M, Gender. differences in antioxidant capacity of rat tissues defermined by Z, ZV-azzinobis (3 ethylbenzothiazoline sulfonate; ABTS) and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays. Comparative Biochemistry and physiology, partc. 2005; 140(1): 47-52.

29. Sutradhar B.C, Park J, Hong G, Choi S.H, et al.  Effects of trypsinization on viability of equine chondrocytes in cell culture. Pakistan veterinary journal. 2010; 30(4): 232-238.

 30. Kheradmand A, Alirezaei M, Asadian P, Rafiei Alavi E, et al. Antioxidant enzyme activity and MDA level in the rat testis following chronic administration of ghrelin. Blank well verlag GmbH. Andrologia. 2009; 41: 335-340.

 31. Ren XM, Wang GG, Xu Da, Luo K, et al. The Protection of Selenium on cadmium-induced inhibition of  spermatogenesis via activating testosterone synthesis in mice. Food and chemical toxicology. 2012; 50: 3221-3229.

32. Kothari S, Thompson A, Agarwal A, du Plessis ss. Free radicals: their beneficial and detrimental effects on sperm function. Indian J Exp Biol. 2010; 48(5): 425-435.

33. Bucak MN, Sariozkan S, Tuncer PB, Sakine F, Atessahind A. Kulak size R, et al. The Effect of antioxidant on post-thawed angora goat (capra hircus ancryrensis) sperm parameters, Lipid peroxidation and antioxidant activates. Small Ruminant Res. 2010; 89: 24-30.

34. Ollero M, Gil Guzman E, Lopez Mc, Sharma Rk, et al.Ccharacterization of subsets of human spermatozoa at different stages of maturation: implications in the diagnosis and treatment of male infertility. Hum reprod. 2001; 16(9): 1912-21.

35.  Bielski B.H, Arudi R.L, Sutherland M.W. A study of  the reactivity of  Ho2/O2 – with unsaturated fatty acids. Journal of biological chemistry. 1983; 258(8): 4759-4761.

36. Ognjanovic B, Markovic N, Trbojevic I. Cadmium–induced lipid peroxidation and changes in antioxidant defense system in the rat testes: Protective role of coenzyme Q10 and Vitamin E. Reproductive Toxicology. 2010; 29(2): 191-197.

37. castellanos P, Mateo R, Reglero NM, Esteso MC, et al. In vitro effects of lead on fatty acid composition, oxidative stress biomarkers and quality of ram spermatozoa toxicol environ chem. 2008; 90: 1163-75.

38. Jones R, Mann T. Damage to ram spermatozoa by peroxidation of endogenous Phospholipids. Journal of reproduction and fertility. 1977; 50: 261-268.

39. Salama AF, El-Bahr SM. Effect of curcumin on cadmium-induced oxidative testicular damage in rats. J Med Res Ins. 2007; 28(2): 167-73.

40. Zoran B, Vidmar G, Meden-vrtovec H.Sseminal reactive oxygen species as predictors of fertilization embryo quality pregnancy rates after conventional in vitro fertilization and intra cytoplasmic sperm injection. International journal of and rology. 2003; 26: 279-285.

41. Aitken RJ, De Iulis GN Sharma R.K, Alvarez JG, et al. Origins and consequences of DNA damage in male germ cells. Reprod Bjomed on line. 2007; 14: 727-33.

42.  Hammadeh M.E, Radwan M, Al-Hasani S, Micu R, et al. Comparison of reactive oxygen species concentration in seminal plasma and semen parameters in partners of pregnant and non-pregnant patients after IVF/ICSI. Reproductive biomedicine online. 2006; 13: 696-706.

43. Sharma Pk. Physiology of male gametogenesis. Clinical reproductive medicine and surgery. 2007; 4: 73-83.

44.  Abarikwu S, Akiri O, Durojaiye M, Alabi A. Combines administration of curcumin  and gallic acid inhibits gallicacid-induced suppression of steroidogenesis, sperm output antioxidant defenses and inflamentory responsive genes. Journal of steroid Biochemistry and Molecular Biology. 2014; 143: 49-60.