Published March 28, 2017
| Version v1
Publication
Open
Reduction of oxidative-nitrosative stress underlies anticataract effect of topically applied tocotrienol in streptozotocin-induced diabetic rats
Creators
- 1. Hospital Sungai Buloh
- 2. Universiti Teknologi MARA
- 3. Volgograd State Medical University
- 4. National Defence University of Malaysia
Description
Cataract, a leading cause of blindness, is of special concern in diabetics as it occurs at earlier onset. Polyol accumulation and increased oxidative-nitrosative stress in cataractogenesis are associated with NFκB activation, iNOS expression, ATP depletion, loss of ATPase functions, calpain activation and proteolysis of soluble to insoluble proteins. Tocotrienol was previously shown to reduce lens oxidative stress and inhibit cataractogenesis in galactose-fed rats. In current study, we investigated anticataract effects of topical tocotrienol and possible mechanisms involved in streptozotocin-induced diabetic rats. Diabetes was induced in Sprague Dawley rats by intraperitoneal injection of streptozotocin. Diabetic rats were treated with vehicle (DV) or tocotrienol (DT). A third group consists of normal, non-diabetic rats were treated with vehicle (NV). All treatments were given topically, bilaterally, twice daily for 8 weeks with weekly slit lamp monitoring. Subsequently, rats were euthanized and lenses were subjected to estimation of polyol accumulation, oxidative-nitrosative stress, NFκB activation, iNOS expression, ATP levels, ATPase activities, calpain activity and total protein levels. Cataract progression was delayed from the fifth week onwards in DT with lower mean of cataract stages compared to DV group (p<0.01) despite persistent hyperglycemia. Reduced cataractogenesis in DT group was accompanied with lower aldose reductase activity and sorbitol level compared to DV group (p<0.01). DT group also showed reduced NFκB activation, lower iNOS expression and reduced oxidative-nitrosative stress compared to DV group. Lenticular ATP and ATPase and calpain 2 activities in DT group were restored to normal. Consequently, soluble to insoluble protein ratio in DT group was higher compared to DV (p<0.05). In conclusion, preventive effect of topical tocotrienol on development of cataract in STZ-induced diabetic rats could be attributed to reduced lens aldose reductase activity, polyol levels and oxidative-nitrosative stress. These effects of tocotrienol invlove reduced NFκB activation, lower iNOS expression, restoration of ATP level, ATPase activities, calpain activity and lens protein levels.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يمثل إعتام عدسة العين، وهو سبب رئيسي للعمى، مصدر قلق خاص لدى مرضى السكري لأنه يحدث في البداية المبكرة. يرتبط تراكم البوليول وزيادة الإجهاد التأكسدي النتروجيني في تكوين الساد بتنشيط NFκB، وتعبير INOS، واستنفاد ATP، وفقدان وظائف ATPase، وتنشيط calpain وتحلل البروتينات القابلة للذوبان إلى غير القابلة للذوبان. ثبت سابقًا أن توكوترينول يقلل من الإجهاد التأكسدي للعدسة ويثبط تكوين الساد في الفئران التي تتغذى على الجالاكتوز. في الدراسة الحالية، قمنا بالتحقيق في الآثار المضادة للكتل من التوكوترينول الموضعي والآليات المحتملة المشاركة في الفئران المصابة بالسكري التي يسببها الستربتوزوتوسين. تم تحفيز مرض السكري في فئران Sprague Dawley عن طريق الحقن داخل الصفاق من الستربتوزوتوسين. تم علاج الفئران المصابة بداء السكري باستخدام مركبة (DV) أو توكوترينول (DT). وتتكون المجموعة الثالثة من فئران عادية غير مصابة بالسكري تم علاجها بالمركبة (NV). تم إعطاء جميع العلاجات موضعيًا وثنائيًا ومرتين يوميًا لمدة 8 أسابيع مع مراقبة المصباح الشقي أسبوعيًا. في وقت لاحق، تم قتل الفئران الرحيم وتعرضت العدسات لتقدير تراكم البوليول، والإجهاد التأكسدي النتروجيني، وتنشيط NFκB، وتعبير INOS، ومستويات ATP، وأنشطة ATPase، ونشاط الكالبين ومستويات البروتين الإجمالية. تأخر تقدم إعتام عدسة العين من الأسبوع الخامس فصاعدًا في DT مع انخفاض متوسط مراحل إعتام عدسة العين مقارنة بمجموعة DV (p<0.01) على الرغم من ارتفاع السكر في الدم المستمر. كان انخفاض تكوين الساد في مجموعة DT مصحوبًا بانخفاض نشاط إنزيم اختزال الألدوز ومستوى السوربيتول مقارنة بمجموعة DV (p<0.01). أظهرت مجموعة DT أيضًا انخفاضًا في تنشيط NFκB، وانخفاضًا في تعبير iNOS وانخفاضًا في الإجهاد التأكسدي النتروزي مقارنةً بمجموعة DV. تم استعادة أنشطة ATP العدسية و ATPase و calpain 2 في مجموعة DT إلى وضعها الطبيعي. وبالتالي، كانت نسبة البروتين القابل للذوبان إلى غير القابل للذوبان في مجموعة DT أعلى مقارنة بـ DV (p<0.05). في الختام، يمكن أن يعزى التأثير الوقائي للتوكوترينول الموضعي على تطور إعتام عدسة العين في الفئران المصابة بداء السكري الناجم عن STZ إلى انخفاض نشاط إنزيم اختزال ألدوز العدسة ومستويات البوليول والإجهاد التأكسدي النتروزي. أدت تأثيرات التوكوترينول هذه إلى تقليل تنشيط NFκB، وانخفاض تعبير iNOS، واستعادة مستوى ATP، وأنشطة ATPase، ونشاط calpain ومستويات بروتين العدسة.Translated Description (French)
La cataracte, l'une des principales causes de cécité, est particulièrement préoccupante chez les diabétiques car elle survient plus tôt. L'accumulation de polyol et l'augmentation du stress oxydatif-nitrosant dans la cataractogenèse sont associées à l'activation de NFκB, à l'expression d'iNOS, à l'épuisement de l'ATP, à la perte des fonctions ATPase, à l'activation de la calpaïne et à la protéolyse des protéines solubles à insolubles. Il a déjà été démontré que le tocotriénol réduit le stress oxydatif du cristallin et inhibe la cataractogénèse chez les rats nourris au galactose. Dans la présente étude, nous avons étudié les effets anticataractes du tocotriénol topique et les mécanismes possibles impliqués chez les rats diabétiques induits par la streptozotocine. Le diabète a été induit chez les rats Sprague Dawley par injection intrapéritonéale de streptozotocine. Des rats diabétiques ont été traités avec du véhicule (DV) ou du tocotriénol (DT). Un troisième groupe composé de rats normaux non diabétiques a été traité avec un véhicule (NV). Tous les traitements ont été administrés par voie topique, bilatérale, deux fois par jour pendant 8 semaines avec une surveillance hebdomadaire de la lampe à fente. Par la suite, les rats ont été euthanasiés et les lentilles ont été soumises à une estimation de l'accumulation de polyol, du stress oxydatif-nitrosant, de l'activation de NFκB, de l'expression d'iNOS, des niveaux d'ATP, des activités de l'ATPase, de l'activité de la calpaïne et des niveaux de protéines totales. La progression de la cataracte a été retardée à partir de la cinquième semaine dans le groupe DT avec une moyenne inférieure des stades de la cataracte par rapport au groupe DV (p<0,01) malgré une hyperglycémie persistante. La cataractogenèse réduite dans le groupe DT était accompagnée d'une activité de l'aldose réductase et d'un taux de sorbitol inférieurs à ceux du groupe DV (p<0,01). Le groupe DT a également montré une activation réduite de NFκB, une expression plus faible d'iNOS et une réduction du stress oxydatif-nitrosant par rapport au groupe DV. Les activités de l'ATP lenticulaire et de l'ATPase et de la calpaïne 2 dans le groupe DT ont été rétablies à la normale. Par conséquent, le rapport entre les protéines solubles et insolubles dans le groupe DT était plus élevé que dans le groupe DV (p<0,05). En conclusion, l'effet préventif du tocotriénol topique sur le développement de la cataracte chez les rats diabétiques induits par STZ pourrait être attribué à une réduction de l'activité de l'aldose réductase du cristallin, des taux de polyol et du stress oxydatif-nitrosant. Ces effets du tocotriénol diminuent l'activation de NFκB, diminuent l'expression d'iNOS, rétablissent le niveau d'ATP, les activités de l'ATPase, l'activité de la calpaïne et les niveaux de protéines du cristallin.Translated Description (Spanish)
La catarata, una de las principales causas de ceguera, es de especial preocupación en los diabéticos, ya que ocurre en un inicio más temprano. La acumulación de poliol y el aumento del estrés oxidativo-nitrosativo en la cataratogénesis se asocian con la activación de NFκB, la expresión de iNOS, el agotamiento de ATP, la pérdida de funciones de ATPasa, la activación de calpaína y la proteólisis de proteínas solubles a insolubles. Anteriormente se demostró que el tocotrienol reduce el estrés oxidativo del cristalino e inhibe la cataractogénesis en ratas alimentadas con galactosa. En el estudio actual, investigamos los efectos anticataratas del tocotrienol tópico y los posibles mecanismos involucrados en ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina. La diabetes se indujo en ratas Sprague Dawley mediante inyección intraperitoneal de estreptozotocina. Las ratas diabéticas se trataron con vehículo (DV) o tocotrienol (DT). Un tercer grupo consiste en ratas normales no diabéticas tratadas con vehículo (NV). Todos los tratamientos se administraron por vía tópica, bilateral, dos veces al día durante 8 semanas con monitoreo semanal con lámpara de hendidura. Posteriormente, las ratas se sacrificaron y las lentes se sometieron a la estimación de la acumulación de poliol, el estrés oxidativo-nitrosativo, la activación de NFκB, la expresión de iNOS, los niveles de ATP, las actividades de ATPasa, la actividad de calpaína y los niveles de proteína total. La progresión de la catarata se retrasó a partir de la quinta semana en DT con una media más baja de estadios de catarata en comparación con el grupo DV (p<0,01) a pesar de la hiperglucemia persistente. La reducción de la cataratogénesis en el grupo DT se acompañó de una menor actividad de aldosa reductasa y nivel de sorbitol en comparación con el grupo DV (p<0,01). El grupo DT también mostró una activación reducida de NFκB, una menor expresión de iNOS y una reducción del estrés oxidativo-nitrosativo en comparación con el grupo DV. Las actividades lenticulares de ATP y ATPasa y calpaína 2 en el grupo DT se restablecieron a la normalidad. En consecuencia, la relación de proteínas solubles a insolubles en el grupo DT fue mayor en comparación con DV (p<0.05). En conclusión, el efecto preventivo del tocotrienol tópico sobre el desarrollo de cataratas en ratas diabéticas inducidas por STZ podría atribuirse a la reducción de la actividad aldosa reductasa del cristalino, los niveles de poliol y el estrés oxidativo-nitrosativo. Estos efectos del tocotrienol invlove reducen la activación de NFκB, disminuyen la expresión de iNOS, la restauración del nivel de ATP, las actividades de ATPasa, la actividad de calpaína y los niveles de proteína del cristalino.Files
journal.pone.0174542&type=printable.pdf
Files
(2.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:faec05586fbac6e0d13baf030fac864c
|
2.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكمن الحد من الإجهاد التأكسدي النتروزي في التأثير المضاد للساد للتوكوترينول المطبق موضعياً في الفئران المصابة بالسكري الناجم عن الستربتوزوتوسين
- Translated title (French)
- La réduction du stress oxydatif-nitrosant sous-tend l'effet anticataract du tocotriénol appliqué localement chez les rats diabétiques induits par la streptozotocine
- Translated title (Spanish)
- La reducción del estrés oxidativo-nitrosante subyace al efecto anticatarata del tocotrienol aplicado tópicamente en ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2600990049
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0174542
References
- https://openalex.org/W132434727
- https://openalex.org/W1508006272
- https://openalex.org/W1515009020
- https://openalex.org/W1555079699
- https://openalex.org/W1576441802
- https://openalex.org/W1591881963
- https://openalex.org/W1778009520
- https://openalex.org/W1804813305
- https://openalex.org/W1892100288
- https://openalex.org/W1949711541
- https://openalex.org/W19595993
- https://openalex.org/W1966215425
- https://openalex.org/W1967249629
- https://openalex.org/W1967322125
- https://openalex.org/W1967329817
- https://openalex.org/W1969165223
- https://openalex.org/W1969799810
- https://openalex.org/W1973040573
- https://openalex.org/W1973235046
- https://openalex.org/W1975818407
- https://openalex.org/W1979361208
- https://openalex.org/W1979401268
- https://openalex.org/W1984943603
- https://openalex.org/W1988720723
- https://openalex.org/W1993000626
- https://openalex.org/W1997915359
- https://openalex.org/W2000043042
- https://openalex.org/W2003755959
- https://openalex.org/W2007064404
- https://openalex.org/W2007705533
- https://openalex.org/W2012810997
- https://openalex.org/W2014899695
- https://openalex.org/W2016057895
- https://openalex.org/W2017252693
- https://openalex.org/W2021732788
- https://openalex.org/W2029141864
- https://openalex.org/W2029818552
- https://openalex.org/W2029906657
- https://openalex.org/W2036181141
- https://openalex.org/W2037815171
- https://openalex.org/W2043702190
- https://openalex.org/W2045292185
- https://openalex.org/W2045640696
- https://openalex.org/W2048144868
- https://openalex.org/W2051758512
- https://openalex.org/W2062805556
- https://openalex.org/W2064088069
- https://openalex.org/W2064410795
- https://openalex.org/W2077832581
- https://openalex.org/W2077868373
- https://openalex.org/W2080801718
- https://openalex.org/W2081113721
- https://openalex.org/W2083811329
- https://openalex.org/W2087790613
- https://openalex.org/W2088077651
- https://openalex.org/W2088249944
- https://openalex.org/W2091287103
- https://openalex.org/W2099280290
- https://openalex.org/W2102958667
- https://openalex.org/W2115119825
- https://openalex.org/W2118943444
- https://openalex.org/W2120568203
- https://openalex.org/W2122768765
- https://openalex.org/W2123946565
- https://openalex.org/W2132182462
- https://openalex.org/W2132707177
- https://openalex.org/W2133986900
- https://openalex.org/W2142775406
- https://openalex.org/W2143858373
- https://openalex.org/W2150253522
- https://openalex.org/W2157757005
- https://openalex.org/W2164650286
- https://openalex.org/W2165646315
- https://openalex.org/W2170762798
- https://openalex.org/W2204074872
- https://openalex.org/W2337457656
- https://openalex.org/W2340012612
- https://openalex.org/W2419093157
- https://openalex.org/W2471605942
- https://openalex.org/W2526606020
- https://openalex.org/W3174350221
- https://openalex.org/W4251647708
- https://openalex.org/W61170847
- https://openalex.org/W79732551