فصلنامه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران

2 استادیار، گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران

10.52547/JCT/13.3.177

چکیده

هدف: اثرات سمیتی مواجهه با کادمیوم عمدتا ناشی از تولید رادیکال‌های آزاد اکسیژن، کاهش آنتی‌اکسیدانت‌های سلولی و بروز استرس اکسیداتیو است که می‌تواند منجر به تخریب اجزای سلولی، آسیب به DNA، آپوپتوزیس و در نهایت آسیب‌های بافتی شود. در این مطالعه به بررسی اثرات محافظتی N-استیل سیستئین، به‌ عنوان یک ماده دارای خواص آنتی‌اکسیدانتی، در موش‌های ویستار مواجهه ‌یافته با کادمیوم از طریق بررسی بافت‌شناسی کبد و سنجش بیان ژن‌های مؤثر در آپوپتوزیس و تکثیر سلولی پرداخته شد. مواد و روش ها: موش‌های با وزن تقریبی 150-200 گرم در سه تیمار شامل، G1) تیمار شاهد، G2) تیمار دریافت‌کننده کادمیوم، و G3) تیمار دریافت‌کننده هم‫زمان کادمیوم و N-استیل سیستئین دسته‌بندی شدند و به‫مدت چهار هفته از مواد مورد نظر دریافت کردند. سپس نمونه‌برداری از بافت کبد به‫منظور بررسی هیستوپاتولوژی و بررسی بیان ژن‌های eif4e و mad1 صورت پذیرفت. نتایج:  مواجهه با کادمیوم  باعث ایجاد آسیب‌های جدی در بافت کبد موش شد که شامل پرخونی رگ مرکزی، افزایش تعداد سلول‌های التهابی و وجود التهاب در پارانشیم کبد بود، درحالی‌که استفاده از N-استیل سیستئین موجب کاهش چشمگیر آسیب‌های مذکور گردید. همچنین، استفاده از N-استیل سیستئین  سبب کاهش چشمگیر بیان ژن‎های eif4e و mad1 به میزان 14/2 و 27/2 برابر شد. نتیجه گیری: نتایج این مطالعه پیشنهاد می‌کند که N-استیل سیستئین به‌عنوان یک ماده آنتی‌اکسیدانت می‌تواند نقش مهمی در برابر آسیب‌های بافتی ناشی از استرس اکسیداتیو و جلوگیری از القای آپوپتوزیس سلولی داشته باشد.   

تازه های تحقیق

-

کلیدواژه‌ها

dor -

عنوان مقاله [English]

The effect of N-acetylcysteine and cadmium on histopathological properties of liver tissue and expression of some effective genes on cell proliferation

نویسندگان [English]

  • B Alizadeh 1
  • A Salehzadeh 2
  • N Ranji 2
  • A Arasteh 2

1 PhD Student, Department of biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran

2 Assistant Professor, Department of Biology, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran

چکیده [English]

Aim: The toxic effects of cadmium exposure are mainly due to the production of oxygen free radicals, reduction of cellular antioxidants and oxidative stress, which can lead to cell component destruction, DNA damage, apoptosis and ultimately tissue damage. In this study, the protective effects of N-acetylcysteine, as a substance with antioxidant properties, in cadmium-exposed Wistar mice were investigated by liver histology and measuring the expression of effective genes in apoptosis and cell proliferation.
Material and Methods: Mice weighing approximately 150-200 g were classified into three treatments including, G1) control treatment, G2) cadmium recipient treatment, and G3) concomitant cadmium and N-acetylcysteine treatment and for four weeks received the desired. Then liver tissue samples were taken for histopathological examination and expression of eif4e and mad1 genes.
Results: The results of this study showed that cadmium exposure resulted in serious damage to rat liver tissue, including central artery hyperemia, increased number of inflammatory cells and inflammation in the liver parenchyma, while the use of N-acetylcysteine significantly reduced the mentioned injuries. Also, the use of N-acetylcysteine resulted in a significant reduction in the expression of eif4e and mad1 genes by 2.14 and 2.27 times, compared with mice that received only cadmium.
Conclusion: The results of this study suggest that N-acetylcysteine as an antioxidant can play an important role in preventing tissue damage due to oxidative stress and preventing the induction of cellular apoptosis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Apoptosis
  • Antioxidant
  • Cadmium
  • Histopathology
  • مقدمه

   کادمیوم (Cd) یکی از عناصر کمیاب و فلزات سنگین می‌باشد که به‫طور معمول به میزان mg/kg 15/0 در پوسته زمین یافت می‌شود (1). مهم‌ترین کاربرد این فلز سنگین در صنایع تولید باتری است که بیش از 80 درصد مصرف این فلز را در بر می‌گیرد. به‫دلیل مصرف روزافزون کادمیوم در صنایع مختلف، میزان این فلز در محیط‌زیست در حال افزایش چشم‫گیر می‌باشد. به‫دلیل ویژگی‌های سمی این فلز، مواجهه با غلظت‌های بیش‌از حد مجاز کادمیوم می‌تواند منجر به آسیب‌های متعدد در بافت‌های مختلف جانوران به‌ویژه در کبد و کلیه شود (1). به‫دلیل ناپایداری بالا، این فلز به‌طور عمده در ترکیب با یون‌های معدنی همچون سولفات، کلر، کربنات و همچنین مولکول‌های آلی همچون اسیدهای آمینه، سیترات، سالیسیلیک اسید و هیومیک اسید یافت می‌شود (1-2). اگرچه این عنصر به مقدار ناچیز در آب، هوا و خاک دیده می‌شود، به‫دلیل تجمع در پیکره جانداران می‌تواند مخاطرات جدی برای سلامت موجودات زنده ایجاد نماید (3).

مواجهه مستمر با کادمیوم می‌تواند منجر به مخاطرات و مشکلات سلامتی جدی در پستانداران شود که از آن جمله می‌توان به نارسایی کلیه، بیماری‌های عصبی، ناهنجاری‌های اسکلتی، ناباروری و حتی سرطان اشاره نمود (4). به‫‌عنوان یک یون احیای ناپذیر، مواجهه با کادمیوم می‌تواند منجر به تولید مقادیر فراوان رادیکال‌های آزاد اکسیژن و بروز استرس اکسیداتیو شود (5). در سطح سلولی، مواجهه با کادمیوم می‌تواند منجر به اختلال در بسیاری از فرایندهای سلولی شود که از آن جمله می‌توان به مهار ترمیم و متیلاسیون مولکول‌های DNA، کاهش آنتی‌اکسیدانت‌های سلولی، افزایش فعالیت‌های پروتئازهای سلولی و اختلال در متابولیسم کربوهیدرات‌ها و لیپیدها اشاره نمود. چنین رخدادهایی درنهایت می‌تواند منجر به آسیب‌های جدی و برگشت‌ناپذیر در بافت‌های میزبان شود (6-7). علاوه بر این، بروز موتاسیون، توقف چرخه سلولی و القای آپوپتوزیس از طریق فعالیت پروتئین‌هایی همچون p53 و کاسپازها از پیامدهای رایج مواجهه با کادمیوم در نظر گرفته می‌شود (2، 5).

eif4e یک انکوژن سلولی است که بیان آن به‌‫طور معمول در بسیاری از سرطان‌ها به‫طور چشمگیری افزایش می‌یابد به‌نحوی‌که برخی از منابع از آن به‌عنوان نشانگر پیش‌آگهی دهنده بروز و توسعه سرطان یاد می‌کنند (8). در سطح مولکولی eif4e به‌عنوان یک فاکتور شروع نویسی منجر به هدایت ریبوزوم به سمت مولکول‌های mRNA می‌شود و از این طریق باعث  افزایش ترجمه از رونوشت‌های ژنی می‌شود. مطالعات پیشین نشان داده‌اند که افزایش بیان ژن eif4e منجر به افزایش زنده‌مانی و تکثیر سلول‌ها می‌شود که این امر نقش مهمی در تومور زایی القا می‌نماید. همچنین، این عملکرد در شرایط استرس سلولی افزایش می‌یابد (8).

همچنین پروتئین MAD1 یکی از عوامل تنظیم‌کننده چرخه سلولی از طریق پروتئین p53 است. این پروتئین نقش بسیار مهمی در جداسازی کروماتیدهای خواهری حین تقسیم میتوز و تکثیر صحیح سلولی بر عهده دارد. مطالعات پیشین نشان داده‌اند که بیان ژن mad1 در طول تقسیم میتوز ثابت می‌ماند در حالی‫‌که افزایش بیان آن می‌تواند منجر به جداسازی غیر صحیح کروماتیدها شده و در نهایت می‌تواند زمینه‌ساز تومور زایی در نظر گرفته شود (9).

N-استیل سیستئین یک ترکیب دارویی بی‌خطر است که به‌عنوان یک عامل آنتی‌اکسیدانت کاربردهای درمانی زیادی دارد. این ماده نه‌ تنها دارای عملکرد آنتی‌اکسیدانتی مستقیم در مقابله با رادیکال‌های اکسیدکننده است، بلکه به‌عنوان پیش ساز گلوتاتیون احیا (GSH) در نظر گرفته می‌شود. با توجه به اینکه مولکول گلوتاتیون به‌عنوان یک ماده آنتی‌اکسیدانت در سلول شناخته می‌شود و این ماده نقش مهمی در مقاومت به استرس اکسیداتیو بر عهده دارد، استفاده از N-استیل سیستئین می‌تواند نقش مهمی در برابر آسیب‌های ناشی از استرس اکسیداتیو داشته باشد (10).

همان‌گونه که ذکر گردید تولید رادیکال‌های آزاد اکسیژن و استرس اکسیداتیو مهم‌ترین عامل بروز سمیت سلولی و آسیب‌های ناشی از مواجهه با کادمیوم است. بنابراین، استفاده از ترکیبات ضد اکسیدان با مهار رادیکال‌های آزاد اکسیژن می‌تواند منجر به کاهش استرس اکسیداتیو در بافت‌های میزبانی شود. بر این اساس، هدف از این مطالعه بررسی بیان ژن‌های mad1 و eif4e و آسیب‌های هیستوپاتولوژیک در بافت کبد موش‌های مواجهه یافته با کادمیوم و همچنین بررسی اثر محافظتیN-استیل سیستئین در آنان می‌باشد.

  • مواد و روش‌ها

موش‌های موردمطالعه و گروه‌های آزمایشی: موش‌های نژاد ویستار با سن 8 تا 10 هفته و محدوده وزنی 150 تا 200 گرم از مرکز مطالعات حیوانی انستیتو پاستور ایران خریداری شدند. جانوران مورد مطالعه به مدت یک هفته در شرایط آزمایشگاهی نگه‫داری شدند و سپس به‌صورت تصادفی در  سه گروه آزمایشی و در سه تکرار دسته‌بندی شدند (کد اخلاق: IR.IAU.RASHT.REC.1399.011). جانوران مورد مطالعه در قفس‌های با ابعاد 30×15×15 سانتی‌متر و با تراکم سه عدد در هر قفس نگه‫داری شدند. گروه‌های آزمایشی مورد مطالعه شامل گروه G1) گروه شاهد، G2) دریافت‌کننده مستمر کادمیوم و G3) دریافت‌کننده مستمر کادمیوم و N-استیل سیستئین بودند. در طول دوران مطالعه، موش‌های گروه G2 به‌صورت مستمر محلول کادمیوم را به‫میزان 5/2 میلی‌گرم/کیلوگرم به ‌صورت یک روز در میان به مدت چهار هفته دریافت نمودند. همچنین، موش‌های گروه G3 به‫‌صورت مستمر و هم‌زمان از محلول کادمیوم (5/2 میلی‌گرم/کیلوگرم به‌صورت یک روز در میان) و N-استیل سیستئین (50 میلی‌گرم/کیلوگرم) به‫مدت 4 هفته دریافت کردند. در گروه شاهد نیز موش‌ها با آب و غذای معمولی تغذیه شدند. تمامی موش‌ها در شرایط یکسان شامل دوره تاریکی و روشنایی 12 ساعته، رطوبت 50 درصد و دمای 22 درجه سانتی‌گراد نگه‫داری شدند (10). در این پژوهش کلیه موازین اخلاقی کار با حیوانات آزمایشگاهی رعایت شده است.

مطالعات بافت‌شناسی: به‌منظور بررسی‌های بافت‌شناسی، 48 ساعت پس از دریافت آخرین دوز، موش‌های مورد مطالعه با استفاده از  محلول xylasine (3-5 میلی‌گرم/کیلوگرم) و ketamine (30-50 میلی‌گرم/کیلوگرم) بی‌هوش شدند. به‌‫منظور مطالعات بافت‌شناسی، بافت کبد خارج شد و در محلول فرمالین 10 درصد تثبیت شد. سپس نمونه‌های کبدی با دستگاه tissue processor آب‫گیری و آماده‌سازی شد و در پارافین قالب‌گیری شد. درنهایت با استفاده از دستگاه میکروتوم برش‌هایی باضخامت 4-5 میکرومتر تهیه شد و با استفاده از هماتوکسیلین و ائوزین رنگ‌آمیزی شدند. بررسی تغییرات بافتی در موش‌های مورد مطالعه با استفاده از میکروسکوپ نوری انجام پذیرفت.

بررسی بیان ژن: به‫منظور انجام مطالعات بیان ژن، نمونه‌های بافت کبد موش‌های مورد مطالعه توسط دستگاه هوموژنایزر (Hielscher, UP100H) در دمای 4 درجه سانتی‌گراد در بافر نمکی فسفات یکنواخت شد و سپس در دمای 4 درجه سانتی‌گراد به‫مدت 15 دقیقه با سرعت 12000 دور در دقیقه سانتریفوژ شدند. مایع بالایی جمع‌آوری شد و تا زمان انجام مطالعات مولکولی در دمای 70- درجه سانتی‌گراد نگه‫داری شد (11). استخراج RNA کل از نمونه‌های بافت کبد با استفاده از کیت تجاری استخراج RNA (RNX-Plus (SinaClon; RN7713C) و بر اساس دستورالعمل سازنده انجام پذیرفت. به‌منظور بررسی کمیت و کیفیت RNA استخراج‌شده از دستگاه نانودراپ (Nanodrop ND-1000 Thermo Sci., Newington, NH) و الکتروفورز روی ژل آگاروز 1 درصد استفاده شد.  ساختن مولکول DNA مکمل با استفاده از کیت تجاری Revert AidReverse Transcriptase (Thermo Science, Germany) و بر اساس پروتکل  شرکت سازنده صورت پذیرفت. بررسی تغییرات بیان ژن‌های mad1 و eif4e در بافت کبد موش‌های تیمارهای مختلف با استفاده از روش real time polymerization chain reaction در دستگاه ترموسایکلر Rotor-Gene 6000 (Corbett Research, Australia) و با استفاده از SYBR Green انجام پذیرفت. حجم نهایی مخلوط واکنش 20 میکرولیتر و حاوی 10 میکرولیتر مستر میکس SYBR Green، یک میکرولیتر از هر پرایمر (2 میکرو مول)، دو میکرولیتر cDNA الگو و شش میکرولیتر آب مقطر بود. فرایند تکثیر قطعات ژنتیکی شامل مرحله واسرشت سازی اولیه (95 درجه سانتی‌گراد/10 دقیقه) و سپس 40 سیکل شامل واسرشت‫سازی (95 درجه سانتی‌گراد/15 ثانیه)، مکمل سازی (60 درجه سانتی‌گراد/60 ثانیه) و طویل‌سازی (72 درجه سانتی‌گراد/45 ثانیه) انجام پذیرفت. میزان بیان  ژن‌های مورد مطالعه با استفاده از روش 2−ΔΔCt محاسبه شد و ژن گلیسرآلدهید فسفات دهیدروژناز (GAPDH) به‌‫عنوان ژن خانه‌دار به‌منظور نرمال‌سازی داده‌ها مورد استفاده قرار گرفت (2). توالی پرایمرهای مورد استفاده در این مطالعه در جدول 1 نمایش داده شده است.

 

جدول 1. پرایمرهای مورد استفاده در این تحقیق

رفرنس

توالی

اسم ژنها

12

5’-CTGCGGCTGATCTCCAA-G-3’

5’-CTGCGGCTGATCTCCAAG-3’

eif4e-Forward

eif4e-Reverse

13

5’ -CTGCGTGAGAAAGAGGACAGTCT-3’

5’-GAGATCCTCCCCTTCAGT-3’

mad1- Forward

mad1- Reverse

12

5’-GAAGGTCGGAGTCAACGGATTT-3’

5’-CCTGGAAGATGGTGATGGGATT-3’ 

GAPDH- Forward

GAPDH- Reverse

 

3-آنالیز آماری

   به‌ منظور بررسی احتمال وجود تفاوت معنی‌دار در نمونه‌های موردمطالعه از نرم‌افزار SPSS نسخه 19 و آزمون آماری آنالیز واریانس یک‌طرفه استفاده شد و مقدار 05/0>p به‌عنوان سطح معنی‌داری در نظر گرفته شد

  • نتایج

بررسی تغییرات هیستوپاتولوژی در بافت کبد

مطالعات بافت‌شناسی بر روی بافت کبد موش‌های تیمارهای مختلف نشانگر وجود آسیب‌های بافتی شدید در بافت کبد موش‌های دریافت‌کننده محلول کادمیوم می‌باشد. شدیدترین آسیب‌های بافتی مرتبط با موش‌های تیمار G2 بود. مهم‌ترین آسیب‌های بافتی مشاهده‌ شده شامل پرخونی رگ مرکزی، افزایش تعداد سلول‌های التهابی و وجود التهاب در پارانشیم کبد بود. بررسی بافت کبد موش‌های متعلق به گروه G3 که هم‌زمان با کادمیوم، ان-استیل سیستئین دریافت نمودند نشان‌دهنده وجود آسیب‌های بافتی بسیار خفیف‌تر در مقایسه با تیمار G2 بود. ضمن اینکه تغییرات بافتی چندانی در بافت کبد موش‌های تیمار شاهد مشاهده نشد. نتایج بررسی‌های بافت‌شناسی در شکل 1 نمایش داده ‌شده‌اند.

 

 

 

 

شکل 1: ویژگی‌های هیستوپاتولوژیک بافت کبد موش‌های کنترل (G1)، دریافت‌کننده کادمیوم (G2) و دریافت‌کننده هم‌زمان کادمیوم و N-استیل سیستئین(G3). فلش ها پرخونی و سلول‫های التهابی را نشان می‫دهند (بزرگنمایی 40x).

 

تغییرات بیان ژن‌های mad1 و eif4e در سلول‌های  بافت کبد

تغییرات بیان ژن‌های mad1 و eif4e، به‌عنوان ژن‌های دخیل در فرایند تکثیر سلولی و آپوپتوزیس در موش‌های تیمارهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در موش‌های دریافت‌کننده کادمیوم میزان بیان ژن eif4e به‌‫طور متوسط به‫میزان 55/4 برابر بیشتر از تیمار شاهد بود در حالی‌که در موش‌هایی که به‌طور هم‌زمان کادمیوم و N-استیل سیستئین دریافت نمودند میزان بیان ژن مذکور 40/2 برابر بیشتر از تیمار شاهد بود. علاوه بر این، میزان بیان ژن mad1 در موش‌های تیمار دریافت‌کننده کادمیوم 47/4 برابر بالاتر از موش‌های شاهد بود در حالی‫‌که در موش‌های دریافت‌کننده هم‌زمان کادمیوم و N-استیل سیستئین بیان نسبی ژن mad1 به میزان 19/2 برابر بیشتر از تیمار شاهد بود. به‌بیان‌دیگر، موش‌های دریافت‌کننده هم‌زمان کادمیوم و N-استیل سیستئین میزان افزایش بیان کمتری را در مقایسه با موش‌های دریافت‌کننده کادمیوم نشان دادند. تغییرات بیان ژن در موش‌های تیمارهای مختلف در شکل‫های 2 و 3 نمایش داده شده است.

 

 

 

 

 

 

شکل 2: بیان ژن eif4e در تیمارهای مورد مطالعه. مقادیر p کمتر از 05/0 تفاوت معنی‌دار در نظر گرفته شده است (تعداد تکرارها سه تکرار می باشد).

 

 

شکل 3: بیان ژن mad1 در تیمارهای مورد مطالعه. مقادیر p کمتر از 05/0 تفاوت معنی‌دار در نظر گرفته شده است (تعداد تکرارها سه تکرار می‫باشد).

  • بحث

در این مطالعه به بررسی اثر محافظتی N-استیل سیستئین در برابر مواجهه با کادمیوم از طریق بررسی هیستوپاتولوژی و بیان ژن‌های دخیل در تکثیر سلولی و آپوپتوزیس در بافت کبد موش‌های مواجهه یافته با کادمیوم و تیمار شده با N-استیل سیستئین پرداخته شد. گزارش‌های متعددی در مورد اثرات سمی مواجهه با کادمیوم در اندام‌های مختلف پستانداران وجود دارد. اغلب این مطالعات به نقش کادمیوم در کاهش میزان آنتی‌اکسیدانت‌های بافتی و بروز استرس اکسیداتیو به‌عنوان عامل اصلی سمیت کادمیوم اشاره نمودند. در مطالعه‌ای که در سال 2015 توسط Manoharan و همکاران (14) بر موش‌های مواجهه یافته با کادمیوم انجام یافت نشان داده شده که کادمیوم می‌تواند منجر به بروز آسیب‌های اکسیداتیو در بافت قلب ماهیان گردد. آنان همچنین نشان دادند که استفاده از پروآنتوسیانیدین‌ها، به‌عنوان آنتی‌اکسیدانت‌های طبیعی، به طرز چشمگیری منجر به کاهش آسیب‌های ناشی از کادمیوم می‌شود. در مطالعه‌ای دیگر مشاهده شد که یکبار مواجهه با کادمیوم به‫میزان 15 و 30 میلی‌گرم/کیلوگرم منجر به افزایش چشمگیر نشانگرهای زیستی استرس اکسیداتیو ازجمله مالون دی آلدهید و پروتئین‌های اکسیدشده شد (15). بر این اساس آسیب‌های وارده به بافت کبد در موش‌های دریافت‌کننده کادمیوم را می‌توان به تولید بیش‌ از اندازه رادیکال‌های آزاد اکسیژن و آسیب‌های ناشی از استرس اکسیداتیو مرتبط دانست. از این منظر نتایج این مطالعه با نتایج پیشین منطبق می‌باشد.

با توجه به نقش رادیکال‌های آزاد اکسیژن در بروز آسیب‌های بافتی و همچنین وجود گزارش‌های متعدد در مورد القای استرس اکسیداتیو در اثر مواجهه با کادمیوم، در این مطالعه به بررسی نقش محافظتی N-استیل سیستئین، به‌عنوان یک ماده دارای عملکرد آنتی‌اکسیدانتی، در برابر مواجهه با کادمیوم در مدل موشی پرداخته شد. نتایج نشان داد که N-استیل سیستئین به‌طور قابل‌توجهی منجر به کاهش آسیب‌های بافتی در کبد موش‌های دریافت‌کننده کادمیوم شد. همسو با نتایج این مطالعه، مطالعات متعددی نشان دادند که استفاده از N-استیل سیستئین می‌تواند منجر به ایجاد مقاومت در برابر آسیب‌های بافتی ناشی از استرس اکسیداتیو و همچنین التهابات بافتی شود (16-17). با توجه به نقش N-استیل سیستئین در بیوسنتز گلوتاتیون احیاء، به‌ عنوان مهم‌ترین آنتی‌اکسیدانت سلولی، می‌توان نتیجه گرفت که دریافت خوراکی N-استیل سیستئین با تأمین گلوتاتیون سلولی منجر به حفظ توازن اکسیداتیو در موش‌های مورد مطالعه و در نتیجه کاهش آسیب‌های کبدی ناشی از کادمیوم شده است. همچنین اثر ضدالتهابی N-استیل سیستئین در برابر آسیب‌های اکسیداتیو در بافت کبد گزارش شده است که با توجه به مشاهده کاهش نشانگرهای التهابی در کبد موش‌های موردمطالعه، نتایج این مطالعه منطبق با نتایج پیشین است (18).

علاوه بر این، گزارش شده است که N-استیل سیستئین می‌تواند منجر به تغییر میزان بیان ژن‌های دخیل در چرخه سلولی و مسیر آپوپتوزیس شود (2، 8-9). گزارش‌های متعددی در مورد نقش eif4e، به‌عنوان یک انکوژن سلولی در بروز سرطان وجود دارد. بر اساس  این مطالعات، افزایش بیان ژن eif4e نقش مهمی در افزایش زنده‌مانی و تکثیر سلول‌ها بر عهده داشته و می‌تواند منجر به فعال‌سازی فرایند ایجاد سرطان در بافت‌های مختلف شود. همچنین، بیان این ژن در شرایط استرس اکسیداتیو افزایش می‌یابد (2، 8). در این مطالعه مشاهده شد که مواجهه با کادمیوم می‌تواند منجر به افزایش بیان ژن مذکور در موش‌های موردمطالعه به میزان 5/4 برابر در مقایسه با موش‌های شاهد شود. بنابراین افزایش بیان ژن eif4e در اثر مواجهه با کادمیوم منطبق با نتایج سایر محققین است. همچنین، مشاهده گردید که درمان با N-استیل سیستئین، منجر به کاهش بیان ژن مذکور به میزان 14/2 برابر در مقایسه با موش‌های دریافت‌کننده کادمیوم شد. بر این اساس می‌توان نتیجه گرفت که N-استیل سیستئین می‌تواند نقش مهمی را در برابر فعال‌سازی انکوژن eif4e و بروز سرطان ناشی از آن داشته باشد. علاوه بر این، مشاهده شد که درمان با N-استیل-سیستئین منجر به کاهش بیان ژن mad1 به‫میزان 27/2 برابر شد. با توجه به اینکه افزایش بیان ژن مذکور می‌تواند با ایجاد اختلال در تقسیم کروماتیدهای سلولی و تکثیر سلولی سبب ایجاد جهش ژنتیکی و بروز سرطان شود، کاهش بیان این ژن در موش‌های دریافت‌کننده N-استیل سیستئین نشانگر نقش پیشگیرانه این دارو در برابر تومور زایی از طریق تنظیم بیان ژن‌های دخیل در چرخه سلولی شود (2، 9). 

  • نتیجه­گیری

نتایج این مطالعات نشان داد که استفاده از N-استیل سیستئین به‌عنوان یک ماده آنتی‌اکسیدانت می‌تواند منجر به کاهش آسیب‌های بافتی اکسیداتیو در بافت کبد موش‌های مواجهه یافته با کادمیوم شود. همچنین، استفاده از این ماده با تنظیم بیان ژن‌های مؤثر در چرخه سلولی می‌تواند از دگرگونی و بروز سلول‌های سرطانی جلوگیری نماید. نتایج این مطالعه پیشنهاد می‌کند که N-استیل سیستئین به‌عنوان یک ماده آنتی‌اکسیدانت می‌تواند نقش مهمی در برابر آسیب‌های ناشی از استرس اکسیداتیو و بازیابی عملکردهای طبیعی بافتی داشته باشد.     

  • تشکر و قدردانی

از همکاری آقای دکتر جعفرزاده و خانم دکتر شیرین سخن بابت همکاریشان قدردانی می شود.

-

1- Zhang, H., & Reynolds, M. (2019). Cadmium exposure in living organisms: A short review. Science of the Total Environment, 678, 761-767. Doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.04.395
2- Alizadeh, B., Salehzadeh, A., Ranji, N., & Arasteh, A. (2021). Effects of N-acetyl cysteine on genes expression of c-myc, and Ask-1, Histopathological, oxidative stress, inflammation, and apoptosis in the liver of male rats exposed to cadmium. Biological Trace Element Research, 1-8. Doi: 10.1007/s12011-021-02670-w
3- Dziubanek, G., Piekut, A., Rusin, M., Baranowska, R., & Hajok, I. (2015). Contamination of food crops grown on soils with elevated heavy metals content. Ecotoxicology and Environmental Safety, 118, 183-189. Doi: 10.1016/j.ecoenv.2015.04.032
4- Queiroz, E. K. R. D., & Waissmann, W. (2006). Occupational exposure and effects on the male reproductive system. Cadernos de Saúde Pública, 22, 485-493. Doi: S0102-311X2006000300003.
5- Cao, F., Zhou, T., Simpson, D., Zhou, Y., Boyer, J., Chen, B., ... & Kaufmann, W. (2007). p53-Dependent but ATM-independent inhibition of DNA synthesis and G2 arrest in cadmium-treated human fibroblasts. Toxicology and applied pharmacology, 218(2), 174-185. Doi: 10.1016/j.taap.2006.10.031.
6- Mohajeri, M., Rezaee, M., & Sahebkar, A. (2017). Cadmium‐induced toxicity is rescued by curcumin: a review. Biofactors, 43(5), 645-661. Doi: 10.1002/biof.1376
7- Gobe, G., & Crane, D. (2010). Mitochondria, reactive oxygen species and cadmium toxicity in the kidney. Toxicology letters, 198(1), 49-55. Doi: 10.1016/j.toxlet.2010.04.013
8- Carroll, M., & Borden, K. L. (2013). The oncogene eIF4E: using biochemical insights to target cancer. Journal of Interferon & Cytokine Research, 33(5), 227-238. Doi: 10.1089/jir.2012.0142
9- Wan, J., Block, S., Scribano, C. M., Thiry, R., Esbona, K., Audhya, A., & Weaver, B. A. (2019). Mad1 destabilizes p53 by preventing PML from sequestering MDM2. Nature communications, 10(1), 1-14. Doi: 10.1038/s41467-019-09471-9
10- Andjelkovic M, Buha Djordjevic A, Antonijevic E, Antonijevic B, Stanic M, Kotur-Stevuljevic J, Bulat Z (2019) Toxic effect of acute cadmium and lead exposure in rat blood, liver, and kidney. International Journal of Environmental Research and Public Health 16(2):274
11- Ma Z, Chu L, Liu H, Wang W, Li J, Yao W, Gao Y (2017) Beneficial effects of paeoniflorin on non-alcoholic fatty liver disease induced by high-fat diet in rats. Scientific Reports 7:44819. Doi:10.1038/srep44819
12- Pang, T., Wang, S., Gao, M., Kang, H., Zhao, Y., Yao, Y. & Hu, X. (2015). HPV18 E7 induces the over-transcription of eIF4E gene in cervical cancer. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 18(7), 684.
13- Nam, C.W., Park, N.H., Park, B.R., Shin, J.W., Jung, S.W., Na, Y.W. & Seo, J.H. (2008). Mitotic checkpoint gene MAD1 in hepatocellular carcinoma is associated with tumor recurrence after surgical resection. Journal of surgical oncology, 97(7), 567-571. doi: 10.1002/jso.20999.
14- Manoharan V, Miltonprabu S (2015) Cadmium induced cardiac oxidative stress in rats and its atten ation by GSP through the activation of Nrf2 signaling pathway. Chemico Biological Interacttions 242:179–193. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2015.10.005
15- Javorac D, Đorđević AB, Anđelković M, Tatović S, Baralić K, Antonijević E, Bulat Z (2020) Redox and essential metal status in the brain of Wistar rats acutely exposed to a cadmium and lead mixture. Archives of industrial Hygiene and ToxicologyToksikol 71(3):197–204. https://doi.org/10.2478/aiht-2020-71-3425
16- Wang J, Li M, Zhang W, Gu A, Dong J, Li J, Shan A (2018) Protective effect of n-acetylcysteine against oxidative stress induced by zearalenone via mitochondrial apoptosis pathway in SIEC02 cells. Toxins 10(10):407. https://doi.org/10.3390/toxins10100407
17- Ribeiro, G., Roehrs, M., Bairros, A., Moro, A., Charão, M., Araújo, F., ... & Garcia, S. C. (2011). N-acetylcysteine on oxidative damage in diabetic rats. Drug and chemical toxicology, 34(4), 467-474. Doi: 10.3109/01480545.2011.564179
18- De Andrade, K. Q., Moura, F. A., Dos Santos, J. M., De Araújo, O. R. P., de Farias Santos, J. C., & Goulart, M. O. F. (2015). Oxidative stress and inflammation in hepatic diseases: therapeutic possibilities of N-acetylcysteine. International journal of molecular sciences, 16(12), 30269-30308. Doi: 10.3390/ijms161226225