Evaluation of the Effect of Vanadium-Zinc Complex on the Changes in Histological and Stereological Structure, Functional Enzymes, and Oxidative Stress Indices of Liver Tissue in Adult Male Rats with Type 2 Diabetes

Document Type : Basic Sciences

Authors

1 Department of Animal Biology, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran

2 Department of Basic Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tabriz, Tabriz, Iran

3 Department of Comparative Histology and Embryology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

Abstract

BACKGROUND: Vanadium and zinc are identified as low-concentration elements in the body of living organisms with a wide range of activities. Their insulin-like activity, through regulating the metabolism of carbohydrates, lipids, and eliminating the secondary symptoms of the disease, clearly demonstrates the ability of these elements to improve diabetes.OBJECTIVES: The present study aimed to evaluate the effect of vanadium-zinc complex on the structural, functional, and oxidative stress changes in liver tissue in adult diabetic male rats.METHODS: Herein, we recruited 40 adult male rats with the same weight range. They were randomly divided into four groups of 10, namely control, diabetic, healthy mice receiving vanadium-zinc complex, diabetic mice receiving vanadium-zinc complex) and received this combination at the rate of 10 mg / kg once a day for 60 days by oral gavage. At the end of the course, following blood sampling, part of the liver tissue was removed from the body to measure oxidative stress and the rest for stereological and histological studies. The serum isolated from the animals was also used to measure liver tissue functional enzymes (aspartate aminotransferase, alkaline phosphatase, alanine aminotransferase).RESULTS: The results of this research revealed that vanadium-zinc complex has no side effects on liver tissue in most case, but can greatly prevent structural damage to liver tissue by lowering blood glucose levels in diabetic rats and improving oxidative stress.CONCLUSIONS: Vanadium-zinc complex can be utilized with a certain mechanism in order to control blood sugar and inhibit oxidative stress. It could be regarded as an appropriate approach to preventing liver damage following chronic hyperglycemia in diabetic patients.

Keywords

Full Text

مقدمه

 

وانادیم یک فلز انتقالی است که با توزیع فراگیر در خاک، نفت خام و آب و هوا، در سیستم‌های بیولوژیکی نیز نقش داشته (برای مثال نمک‌های وانادیم با یک مجموعه ضروری از سیستم‌های آنزیمی مانند‌ATPase ها، پروتئین کینازها، ریبونوکلئازها و فسفاتاز‌ها تداخل دارد، ژن‌های TNF-α، اینترلوکین 8، پروتئین فعال‌کننده 1 و53P توسط این عنصر یا توسط ترکیبات آن تنظیم می‌شود، همچنین باعث کاهش سطوح کلسترول، تری‌گلیسرید و گلوکز، تأثیرات دیورتیک و ناتیورتیک و ضد سرطانی می‌باشد) و در بیشتر موجودات زنده یک عنصر اساسی است (1,2). به‌طور مشابه روی دیگر عنصر مشترک در محیط‌های انسانی و طبیعی است و در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی نقش مهمی را ایفا می‌کند (برای مثال این عنصر یک ریز مغذی بوده و برای رشد طبیعی و تولید مثل حیوانات و انسان‌ها ضروری است، عملکرد ایمنی را به عنوان یک آنتی اکسیدان برآورده می‌کند، برای عملکرد بیش از 300 نوع آنزیم، تثبیت DNA و بیان ژن بسیار حیاتی است) (3,4).

دیابت شیرین یک بیماری جهانی بوده و در حال حاضر در سرتاسر جهان از هر 11 فرد بزرگسال 1 نفر مبتلا به دیابت شیرین است که 90 درصد این افراد مبتلا به دیابت نوع دو می‌باشند (5). بیماران مبتلا به دیابت نوع دو با مشکلات عروقی و در مراحل پایانی این بیماری دچار مشکلات کلیوی می‌شوند ولی کبد نیز در دیابت نوع دو درگیر شده و سرطان هپاتوسلولار (HCC)، رسوب غیر طبیعی گلیکوژن، بیماری کبد چرب غیر الکلی (NAFLD) فیبروز، سیروز کبدی و ... نیز مشاهده می‌شود (6,7). با پیشرفت روزافزون علم روش‌های درمانی جایگزین برای دارو درمانی پیشنهاد شده ‌است. یکی از این روش‌ها استفاده از عناصر وانادیوم و روی به‌صورت مکمل غذایی است. وانادیوم با فعال کردن و اتوفسفریلاسیون رسپتور انسولین حل شده، تحریک فعالیت تیروزین کینازی زیر واحد β رسپتور انسولین و مهار فسفوپروتئین فسفاتاز، متابولیسم گلوکز را تحریک می‌کند. همچنین نمک‌های وانادیوم با تحریک مسیر PI3K/ras/ERK  نقش کلیدی در تقلید خاصیت انسولینی ایفا می‌کند (1). علاوه ‌بر این در دیابت نوع 2 روی فعالیت تیروزین کینازی رسپتور انسولین را تنظیم کرده و با انتقال انتقال دهنده‌های گلوکز (GLUT) به غشای پلاسمایی سبب افزایش جذب گلوکز می‌شود (3,4).

با توجه به عدم وجود اطلاعات مستند از اثر محافظتی کمپلکس وانادیوم-روی بر عوارض ناشی از دیابت در بافت کبد، انتظار می‌رود این ترکیب با مکانیسم‌های ذکر شده باعث کنترل قند خون و مهار استرس اکسیداتیو در بافت کبد گردد لذا مطالعه حاضر با هدف بررسی اثر این ترکیب بر تغییرات ساختاری، عملکردی و وضعیت استرس اکسیداتیو بافت کبد در موش‌های صحرایی نر بالغ دیابتی صورت گرفت.

مواد و روش کار

مطالعه حاضر در چندین مرحله به شرح زیر صورت گرفته ‌است (طرح آزمایش): در این مرحله 40 سر موش صحرایی نر بالغ با دامنه وزنی یکسان (2±193 گرم) انتخاب شده و یک هفته پس از نگهداری در شرایط استاندارد (درجه حرارت 2±22 درجه سانتی‎گراد، چرخه 12 ساعت تاریکی و 12 ساعت روشنایی و دسترسی آزادانه به آب و مواد غذایی) به‌طور تصادفی به 4 گروه 10 تایی تقسیم شدند:

گروه شاهد: در طول دوره آزمایش هم حجم با سایر گروه‌ها نرمال سالین را به صورت گاواژ دهانی دریافت کردند.

گروه دریافت کننده کمپلکس وانادیوم-روی: این ترکیب را به میزان 10 میلی‌گرم/کیلوگرم روزانه یک بار به مدت 60 روز از طریق گاواژ دهانی دریافت کردند (8).

گروه دیابتی: دو هفته پس از تغذیه با غذای پرچرب (HFD)، استرپتوزوتوسین (STZ) را با دوز 35 میلی‌گرم/کیلوگرم دریافت کردند. 72 ساعت پس از تزریق استرپتوزوتوسین، قند خون ناشتای حیوانات اندازه‌گیری شد و حیواناتی که قند خون آن‌ها بالای 250 میلی‌گرم/دسی‌لیتر بود به عنوان حیوان دیابتی وارد مرحله آزمایش شده و مشابه گروه کنترل در طول دوره آزمایش هم حجم با سایر گروه‌ها نرمال سالین را به صورت گاواژ دهانی دریافت کردند (9).

گروه دیابتی تیمار شده با کمپلکس وانادیوم- روی: پس از القای دیابت مشابه گروه 3، کمپلکس وانادیوم-روی را به میزان 10 میلی‌گرم/کیلوگرم وزن بدن روزانه یک بار به مدت 60 روز از طریق گاواژ دهانی دریافت کردند (8,9).

پس از گروه‌بندی رت‌ها، قند خون ناشتای نمونه‌ها از طریق خون ورید دمی و توسط دستگاه تست قند خون Easy Gluco (Infopia, Korea) اندازه‌گیری شد. داده‌های حاصل به‌صورت مدون ذخیره گردید و در انتهای دوره مورد آنالیز آماری (توسط نرم افزار آماری SPSS) قرار گرفت.

نمونه‌گیری بافتی: در پایان دوره حیوانات با تزریق داخل صفاقی کتامین و زایلازین به طور عمیق بی‌هوش شده و از قلب حیوانات خون‌گیری به ‌عمل آمد. سپس کبد حیوانات به‌طور کامل خارج گشته و بعد از توزین از بخش‌های مختلف آن نمونه‌گیری انجام گرفت. بخشی از نمونه بافت کبد با استفاده از نیتروژن مایع منجمد شده و تا زمان اندازه‌گیری شاخص‌های استرس اکسیداتیو در فریزر 80- درجه سانتی گراد نگهداری شد. نمونه‌هایی از بافت کبد نیز جهت ارزیابی ساختار هیستولوژی و استریولوژی کبد در محلول فرمالین بافر 10 درصد قرار داده‌ شد.

مطالعات هیستولوژی بافت کبد: به منظور بررسی میکروسکوپیک و ارزیابی ساختار هیستولوژیک بافت کبد 5 نمونه از هر حیوان پس از تثبیت در فرمالین بافر 10 درصد و انجام مراحل استاندارد و معمول تهیه مقاطع پارافینی، برش‌هایی تهیه و پس از رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین- ائوزین جهت ارزیابی هیستولوژیک مورد مطالعه قرار گرفته و تغییرات هیستوپاتولوژیک بافت کبد مشخص شد.

مطالعات استریولوژی بافت کبد: نمونه‌های تثبیت شده پس از طی مراحل استاندارد و روتین تهیه مقاطع بافتی، بلوک‌های پارافینی تهیه و با استفاده از میکروتوم دورانی از نمونه‌های تثبیت شده در بلوک‌های پارافینی برش‌گیری انجام شد. اولین مقطع و حداقل فواصل بین مقاطع با استفاده از مطالعه پایلوت تعیین شد و در تمام مراحل نمونه‌گیری و مطالعات استریولوژیک، رعایت اصل انتخاب تصادفی یکنواخت منظم در نظر گرفته شد، بدین صورت که اولین برش به ضخامت 20 میکرومتر با استفاده از اعداد تصادفی انتخاب و پس از آن 9 برش به ضخامت 20 میکرومتر و 4 برش به ضخامت 5 میکرومتر برداشته شده و مجدداً 1 برش به ضخامت 20 میکرومتر تهیه و انتخاب شد. این عمل تا انتهای نمونه در بلوک پارافینی ادامه پیدا کرد. بدین ترتیب از هر بلوک 20 تا 25 برش ضخیم جهت مطالعات استریولوژیک انتخاب شده و به روش هماتوکسیلین-ائوزین (H&E) مورد رنگ آمیزی قرار گرفت. برش‌های ضخیم 20 میکرومتری جهت مطالعات استریولوژیک مورد ارزیابی قرار گرفت. کلیه مطالعات استریولوژیک با استفاده از میکروسکوپ متصل به میکرواریتور، دوربین مدار بسته و سیستم رایانه‌ای مجهز به نسخه شماره 9 نرم افزار Stereo-investigator انجام گردید (10). برای تخمین شاخص‌های حجمی هر یک از ساختارهای مورد نظر (شامل حجم مطلق پارانشیم بافت کبد، فضای سینوزوئیدی، عروق و مجاری صفراوی)، ابتدا حجم کل بافت کبد به روش شرل محاسبه شد و سپس با تکنیک شمارش نقطه‌ای چگالی حجمی (حجم نسبی) هر ساختار با استفاده از بزرگ نمایی مناسب و گرید نقطه‌ای با فرمول VV(structure/liver)= P(structure) / P(liver) محاسبه شد (11) که در آن "P(structure)" تعداد نقاط برخورد کرده با هر ساختار و "P(liver)" تعداد نقاط گرید که با کل بافت کبد برخورد کرده‌ است می‌باشد. در نهایت حجم مطلق هر ساختار با حاصل‎ضرب چگالی حجمی آن در حجم مطلق کبد محاسبه گردید (10).

جهت تخمین تعداد سلول‌های مورد نظر در بافت کبد از روش دایسکتور نوری بر روی برش‌های ضخیم استفاده شد. بدین صورت که ابتدا تراکم عددی هر سلول (NV) با فرمول NV(cell/ref):∑Q- /∑A×h محاسبه شد که ∑Q- تعداد هسته‌های شمارش شده، ∑A مساحت مجموع قاب‌های شمارش شده در همه میدان‌های دید مورد بررسی و h ارتفاع دایسکتور نوری است. در نهایت تعداد کل هر سلول از حاصل‎ضرب تراکم عددی مربوط به آن در حجم کل بافت کبد به‎دست آمد.

ارزیابی شاخص‌های استرس اکسیداتیو در بافت کبد: به منظور ارزیابی شاخص‌های استرس اکسیداتیو در بافت کبد قطعه‌ای از بافت کبد در نیتروژن مایع منجمد شده و تا زمان آزمایش در فریزر 80- درجه سانتی‎گراد نگهداری شد. پس از تهیه سوپرناتانت از بافت کبد شاخص‌های استرس اکسیداتیو بافت شامل مالون دی‌آلدئید(MDA) ، سوپراکسید دیسموتاز(SOD) ، گلوتاتیون پراکسیداز (GPx) و ظرفیت آنتی اکسیدانی تام (TAC) بر اساس روش‌های مرسوم با استفاده از کیت تجاری شرکت نوند سلامت ایران اندازه‌گیری شد. به طور خلاصه برای ارزیابی MDA، مالون دی آلدئید در دمای بالا با تیوباربیتوریک اسید (TBA) واکنش داده و محصول صورتی رنگی تولید می‌کند که با روش رنگ ‌سنجی در طول موج 540-530 نانومتر اندازه‌گیری می‌شود. ارزیابی SOD  بر اساس مهار واکنش اتواکسیداسیون پیروگالول می‌باشد. در این واکنش با اضافه کردن نمونه حاوی SOD با غلظت نامشخص مقدار مهار واکنش اتوکسیداسیون پیروگالول در زمان مشخص سنجیده شده و در مقایسه با کنترل میزان غلظت SOD در نمونه مشخص شد. روش اندازه‌گیری GPx بر پایه کاهش میزان جذب در طول موج 340 نانومتر صورت می‌گیرد. گلوتاتیون پراکسیداز موجب اکسیداسیون گلوتاتیون احیا به گلوتاتیون اکسید می‌شود. گلوتاتیون اکسید در حضور گلوتاتیون ردوکتاز مجدداً احیا می‌شود که این واکنش با اکسیداسیون NADPH به NADP+ و کاهش میزان جذب نور در 340 نانومتر همراه است. ارزیابی TAC نیز براساس توانایی احیای آهن فریک به آهن فرو (FRAP) و با مکانیسم انتقال تک الکترون عمل می‌کند. تغییر رنگ حاصل از واکنش در طول موج 593 نانومتر اندازه‌گیری شده و برای به‎دست آوردن مقدار کمی TAC از استاندارد و نمودار حاصل از آن استفاده شد.

ارزیابی آنزیم‌های عملکردی بافت کبد: ابتدا سرم نمونه‌های خون جهت اندازه‌گیری مقادیر سرمی آنزیم‌های آلانین آمینوترانسفراز (ALT)، آسپارتات آمینوترانسفراز (AST)، آلکالین فسفاتاز (ALP) توسط سانتریفیوژ با سرعت 2500 دور در دقیقه و به مدت 15 دقیقه در دمای 30 درجه سانتی‌گراد جدا شد. سپس میزان ALT، AST و ALP با استفاده از کیت آنزیمی پارس آزمون (ایران) و بر اساس دستورالعمل مربوطه و با استفاده از دستگاه Automatic Analyzer  ( Japan، Hitachi،Hitachi747) مورد اندازه‌گیری قرار گرفت.

آنالیز آماری داده‌ها: تمام نتایج به‌دست آمده به صورت mean±SEM گزارش شده و با استفاده از نرم‌افزار آماری SPSS نسخه 22 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. جهت بررسی توزیع نرمال داده‌ها، از آزمون کولموگوروف-اسمیرنوف و جهت مقایسه شاخص‌های استرس اکسیداتیو و استریولوژیک، آنزیم‌های عملکردی بافت کبد و مقایسه آن‌ها بین گروه‌های مورد مطالعه از آزمون آماری آنالیز واریانس یک طرفه و پس آزمون (آزمون تعقیبی) توکی استفاده شد.

نتایج

شاخص‌های متابولیک: نتایج بررسی وزن نهایی بدن و قند خون ناشتای حیوانات در پایان دوره آزمایش نشان داد که القاء دیابت باعث کاهش معنی‌دار سطح وزن نهایی بدن و افزایش معنی‌دار سطح قند خون ناشتا نسبت به گروه کنترل در موش‌های صحرایی شد. تجویز کمپلکس وانادیوم-روی به حیوانات دیابتی باعث افزایش معنی‌دار وزن بدن و کاهش معنی‌دار سطح قند خون نسبت به گروه دیابتی شد (جدول 2).

آنزیم‌های عملکردی کبد: نتایج بررسی‌های انجام گرفته نشان داد که دیابت باعث افزایش قابل توجه و معنی‌دار آنزیم‌های ALT، AST و ALP شد. تیمار گروه دیابتی توسط کمپلکس وانادیوم-روی باعث کاهش معنی‌دار سطوح آنزیم‌های ALT و ALP نسبت به گروه دیابتی گردید ولی همچنان اختلاف معنی‌داری نسبت به گروه کنترل مشاهده شد. بر خلاف دو آنزیم یاد شده، کاهش آنزیم AST نسبت به گروه دیابتی معنی‌دار بود و تقریباً تا سطح گروه کنترل رسید (جدول 1).

بافت کبد: با توجه به داده‌های به دست آمده، دیابت باعث کاهش معنی‌دار تعداد کل سلول‌های کبدی و افزایش معنی‌دار تعداد کل سلول‌های کبدی دو هسته‌ای نسبت به گروه کنترل شد. کمپلکس وانادیوم-روی تغییر چندانی در تعداد کل سلول‌های دو هسته‌ای ایجاد نکرد ولی باعث افزایش معنی‌دار تعداد کل سلول‌های کبدی شد که باز هم اختلاف نسبت به گروه کنترل معنی‌دار بود (جدول 2).

شاخص‌های استرس اکسیداتیو: تأثیر دیابت بر استرس اکسیداتیو در بافت کبد در چهار شاخص SOD، MDA،  و TAC مورد مطالعه قرار گرفت. با بررسی‌های انجام گرفته نتایج قابل توجه زیر به‌دست آمد: دیابت باعث کاهش معنی‌دار SOD،  و TAC شد (جدول 3). تیمار گروه دیابتی با کمپلکس وانادیوم-روی باعث افزایش معنی‌دار هر سه شاخص نسبت به گروه دیابتی شد ولی در این بین SOD و TAC همچنان اختلاف معنی‌داری نسبت به گروه کنترل نشان داد. در گروه دیابتی و دیابتی تیمار شده با کمپلکس افزایش بی‌معنی در سطح MDA مشاهده شد.

بحث

دیابت یکی از شایع‌ترین بیماری‌های مزمن ناشی از اختلالات متابولیسمی می‌باشد و در حدود 415 میلیون نفر به این بیماری مبتلا هستند (12). امروزه علاوه‌ بر دارو درمانی با اصلاح سبک زندگی (ورزش منظم و گیاه خواری) نیز می‌توان دیابت و عوارض ناشی از آن‌ را کنترل کرد (13,14). از عناصر مورد توجه برای کنترل قند خون و عوارض جانبی دیابت در مناطق مختلف جهان، دو عنصر وانادیوم و روی می‌باشد. در سال‌های اخیر از این دو عنصر به صورت جداگانه استفاده شده و نتایج امیدوار کننده‌ای به‌دست آمده ‌است. در مطالعه‌ حاضر از کمپلکس وانادیوم- روی استفاده شد که تا به حال اطلاعات مستندی در مورد تأثیر آن بر عوارض دیابت در بافت کبد ارائه نشده ‌است.

نتایج مطالعه حاضر نشان داد که تجویز کمپلکس وانادیوم-روی باعث جلوگیری از کاهش وزن در حیوانات دیابتی مورد مطالعه شده است. همچنین سطح قند خون ناشتا در حیوانات دیابتی تیمار شده با کمپلکس وانادیوم- روی نسبت به حیوانات دیابتی کاهش یافته، هر چند که این کاهش به سطح نرمال در گروه کنترل نرسیده ‌است. به‌طور مشابه، Wang و همکاران در سال 2014 نشان دادند که نمک‌های مختلف وانادیوم اثرات تقریباً یکسانی بر روی کاهش قند خون در دیابت ناشی از استرپتوزوتوسین در موش صحرایی دارد (15). Derouiche و همکاران در سال 2017 نشان دادند که مکمل‌‌ روی می‌تواند وزن بدن را افزایش دهد (16). بررسی‌های صورت گرفته در این زمینه نشان می‌دهند که درمان با وانادیوم در کوتاه مدت، علاوه بر آن که می‌تواند قند خون را با تحریک گیرنده‌های محیطی انسولینی به حد طبیعی برگرداند، از طریق ترمیم و تکثیر سلول‌های بتای پانکراس حیوانات دیابتی شده نیز می‌تواند سطح انسولین پلاسما را نسبت به گروه‌های دیابتی درمان نشده افزایش دهد و حتی بعد از قطع مصرف وانادیوم، قند خون این حیوانات در حد طبیعی باقی می‌ماند (17). کاهش وزن به صورت وابسته به زمان از ویژگی‌های دیابت نوع 2 می‌باشد که می‌تواند به علت اختلال در کارایی انسولین جهت تنظیم متابولیسم کربوهیدرات‌ها و یا شکسته شدن پروتئین‌ها رخ دهد (15,18). مکمل‌های روی با تنظیم اشتها از طریق تغییر در متابولیسم انتقال دهنده عصبی لپتین و گیرنده آن، افزایش سطح فاکتور رشد شبه انسولینی 1 و تستسترون سرم ممکن است سبب افزایش وزن بدن شود (16).

در مطالعه انجام شده دیابت باعث افزایش معنی‌دار هر سه آنزیم نسبت به گروه کنترل شد. تیمار گروه دیابتی با کمپلکس وانادیوم-روی باعث کاهش معنی‌دار سطوح آنزیم ALT و ALP نسبت به گروه دیابتی شد که این اختلاف همچنان با گروه کنترل معنی‌دار بود. همچنین این کمپلکس باعث کاهش معنی‌دار AST در موش‌های دیابتی تیمار شده تا سطح نرمال شد. مطالعات گذشته نشان می‌دهند که وقوع دیابت باعث افزایش سطح سرمی این آنزیم‌ها می‌شود (21–19). مطالعات متعدد مشخص نموده ‌است که یکی از عوارض دراز مدت دیابت، اختلال در عملکرد کبد است. در ارزیابی آسیب کبدی، سنجش سطوح سرمی آنزیم‌های ALT، AST و ALP مورد استفاده قرار می‌گیرد. وقوع نکروز یا آسیب به غشاء سلول باعث رها شدن این آنزیم‌ها به گردش خون می‌شود. بنابراین افزایش سطح سرمی این آنزیم‌ها بیانگر آسیب به ساختار و اختلال در عملکرد غشاء سلول‌های کبدی می‌باشد (22,23).

از نتایج جالب به‌دست آمده در مطالعه حاضر، کاهش تعداد کل سلول‌های کبدی و افزایش جمعیت سلول‌های کبدی دو هسته‌ای در حیوانات دیابتی است. نشان داده شده است که افزایش جمعیت سلول‌های کبدی دو هسته‌ای، یک شاخص مهم برای بیماری‌هایی چون سیروز کبدی، دیابت و تومور‌های کبدی می‌باشد (24). تیمار این حیوانات توسط کمپلکس وانادیوم-روی موجب کاهش تغییرات ساختاری بافت کبد نسبت به گروه دیابتی شده ‌است. این مسئله نشان می‌دهد که استفاده از کمپلکس وانادیوم- روی در افراد دیابتی می‌تواند علاوه بر کاهش قند خون باعث بهبود ساختاری و عملکردی بافت کبد شود. مطالعه Oyenihi و همکاران در سال 2015 نشان می‌دهد که آسیب‌های کبدی بر اثر دیابت به دلیل بر هم خوردن دفاع آنتی اکسیدانی و افزایش استرس اکسیداتیو رخ می‌دهد. آن‌ها گزارش دادند که به دلیل دیابت میزان مالون دی آلدئید به واسطه پراکسیداسیون لیپید‌های کبدی افزایش می‌یابد. همچنین دیابت القا شده با استرپتوزوتوسین در موش صحرایی باعث کاهش ظرفیت جذب رادیکال‌های آزاد، کاهش سطح گلوتاتیون احیا شده و کاهش فعالیت کاتالاز در بافت کبد می‌شود (25). طی دهه گذشته مشخص شد که وانادیوم در سه بافت اصلی تحت تأثیر انسولین (عضله اسکلتی، بافت چربی و کبد) به روش شبه انسولینی عمل می‌کند. در یک بررسی مشابه، تیمار به‌وسیله نمک‌های وانادیوم بر جوندگان دیابتی نوع 2، توانست بسیاری از نقص‌های مرتبط با هیپرگلیسمی را درمان کند (26,27). در مطالعه دیگر تأثیر عنصر روی بر هیپرگلیسمی مزمن در دیابت ملیتوس بررسی شده‌ است. هیپرگلیسمی مزمن باعث بروز استرس اکسیداتیو و بروز مشکلات دیابتی می‌شود. روی یک آنتی اکسیدان بسیار مهم است که با تقویت فسفریلاسیون رسپتور انسولین و افزایش انتقال گلوکز به سلول باعث کاهش هیپرگلیسمی مزمن و بهبود استرس اکسیداتیو می‌شود (28). علاوه ‌بر این روی فعالیت شبه انسولینی خود را با کاهش تولید سایتوکاین‌ها که باعث مرگ سلول‌های β در خلال التهاب می‌شوند، بروز می‌دهد (29). در نهایت هر دو عنصر با مکانیسم‌های ذکر شده باعث بهبود مشکلات دیابت شده و کبد فرد بیمار تا حدودی به وضعیت نرمال باز می‌گردد.

نتایج مطالعه حاضر نشان داد که تجویز کمپلکس در حیوانات سالم باعث افزایش جزئی میزان SOD، GPx و TAC بافت کبد نسبت به گروه کنترل شد که این اختلاف به جز در مورد TAC معنی‌دار نمی‌باشد. علاوه بر این در حیوانات دیابتی تیمار شده با کمپلکس، میزان SOD، GPx و TAC بافت کبد نسبت به گروه دیابتی افزایش را نشان می‌دهد که حاکی از افزایش قدرت آنتی اکسیدانی در بافت کبد است. نتیجه مثبت دیگر این بررسی کاهش میزان MDA در حیوانات دیابتی تیمار شده با کمپلکس نسبت به گروه دیابتی است هرچند این اختلاف از لحاظ آماری معنی‌دار نبود. در یک بررسی مشابه که توسط Derouiche و همکاران در سال 2017 انجام گردید مشخص شد که تیمار موش‌های دیابتی با روی می‌تواند سطح MDA را تا گروه کنترل پایین بیاورد (16). برخلاف نتیجه‌گیری مطالعه حاضر، Bamdad و همکاران در سال 2018 به این نتیجه رسیدند که نانوذرات روی بدون اثرات آنتی اکسیدانی باعث افزایش مقدار فاکتور MDA در موش‌ها شده و علاوه بر آن سبب افزایش سطح گلوتاتیون پراکسیداز و کاتالاز نیز شده ‌است (30).

نتیجه‎گیری نهایی: با توجه به نتایج به‌دست آمده به‌طور خلاصه می‌توان نتیجه گرفت که کمپلکس وانادیوم-روی می‌تواند با کنترل قند خون و مهار استرس اکسیداتیو در بافت کبد و در نتیجه بهبود مقاومت به انسولین از بروز آسیب‌های کبدی که به دنبال هیپرگلیسمی مزمن در نمونه‌های دیابتی ایجاد می‌گردد، تا حدی ممانعت به عمل ‌آورد. بنابراین استفاده از این کمپلکس می‌تواند به عنوان رهیافتی مناسب برای جلوگیری از بروز یا کاهش شدت آسیب‌های کبدی ناشی از دیابت نوع دو در این بیماران به‌کار گرفته‌ شود.

 

سپاسگزاری

مطالعه حاضر به همت جمعی از اساتید و دانشجویان دانشگاه تبریز انجام گرفته ‌‌است لذا از زحمات و تلاش‌های این عزیزان تشکر و قدردانی می‌گردد.

تعارض منافع

بین نویسندگان تعارض در منافع گزارش نشده است.

References

  1.  

    1. Mukherjee B, Patra B, Mahapatra S, Banerjee P, Tiwari A, Chatterjee M. Vanadium - An element of atypical biological significance. Toxicol Lett. 2004; 150(2): 135-43. doi: 1016/j.toxlet.2004.01.009 PMID: 15093669
    2. Pessoa JC, Etcheverry S, Gambino D. Vanadium compounds in medicine. Coord Chem Rev. 2015; 301: 24-48. doi: 1016/j.ccr.2014.12.002 PMID: 32226091
    3. Azam A, Raza MA, Sumrra SH. Therapeutic application of zinc and vanadium complexes against diabetes mellitus a coronary disease: A review. Open Chem. 2018; 16(1): 1153-65. doi: 1515/chem-2018-0118
    4. Adulcikas J, Sonda S, Norouzi S, Sohal SS, Myers S. Targeting the zinc transporter ZIP7 in the treatment of insulin resistance and type 2 diabetes. Nutrients. 2019; 11(2): 408. doi: 3390/nu11020408
    5. Zheng Y, Ley SH, Hu FB. Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications. Nat Rev Endocrinol. 2018; 14(2): 88-98. doi: 1038/nrendo.2017.151 PMID: 29219149
    6. Mu W, Cheng X, Liu Y, Lv Q, Liu G, Zhang J, Li XY. Potential nexus of non-alcoholic fatty liver disease and type 2 diabetes mellitus: insulin resistance between hepatic and peripheral tissues. Front Pharmacol. 2019; 9: 1566. doi: 3389/fphar.2018.01566
    7. Mohamed J, Nazratun Nafizah AH, Zariyantey AH, Budin SB. Mechanisms of diabetes-induced liver damage: The role of oxidative stress and inflammation. Sultan Qaboos Uni Med J. 2016; 16(2): e132-41. doi: 18295/squmj.2016.16.02.002 PMID: 27226903
    8. Sakurai H, Kojima Y, Yoshikawa Y, Kawabe K, Yasui H. Antidiabetic vanadium (IV) and zinc (II) complexes. Coord Chem Rev. 2002; 226(1-2): 187-98. doi: 1016/s0010-8545(01)00447-7
    9. Kolahian S, Sadri H, Larijani A, Hamidian G, Davasaz A. Supplementation of diabetic rats with leucine, zinc, and chromium: effects on function and histological structure of testes. Int J Vitam Nutr Res. 2016; 1-11. doi: 1024/0300-9831/a000244 PMID: 27377195
    10. Gharahcholoo L, Talebi-Garakani E, Fathi R, Hamidian G. Effect of a ten-week endurance training program on tissue and stereological structure of liver parenchyma, and serum levels of cholestrole and triglyceride in ovariectomized rats. North Khorasan J Med Sci. 2018; 10(1): 105-16.
    11. Marcos R, Monteiro RAF, Rocha E. The use of design-based stereology to evaluate volumes and numbers in the liver: A review with practical guidelines. J Anat. 2012; 220(4): 303-17. doi: 1111/j.1469-7580.2012.01475.x PMID: 22296163
    12. Jaacks LM, Siegel KR, Gujral UP, Narayan KMV. Type 2 diabetes: A 21st century epidemic. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2016; 30(3): 331-43. doi: 1016/j.beem.2016.05.003 PMID: 27432069
    13. Karstoft K, Pedersen BK. Exercise and type 2 diabetes: focus on metabolism and inflammation. Immunol Cell Biol. 2016; 94(2): 146-50. doi: 1038/icb.2015.101 PMID: 26568029
    14. Pawlak R. Vegetarian diets in the prevention and management of diabetes and its complications. Diabetes Spectr. 2017; 30(2): 82-8. doi: 2337/ds16-0057 PMID: 28588373
    15. Wang L, Zheng M, Wang Y, Zhang Y, Qian H, Zhang H, Qi X. Anti-diabetic activity of cassava cross-linked octenyl succinic maltodextrin in STZ-induced diabetic mice. Int J Biol Macromol. 2014; 64: 247-51. doi: 1016/j.ijbiomac.2013.11.017 PMID: 24296405
    16. Derouiche S, Manel D, Kawther A. Beneficial Effect of zinc on diabetes induced kidney damage and liver stress oxidative in rats. J Adv Biol. 2017; 10(1): 2050-5. doi: 24297/jab.v10i1.6022
    17. Cohen N, Halberstam M, Shlimovich P, Chang CJ, Shamoon H, Rossetti L. Oral vanadyl sulfate improves hepatic and peripheral insulin sensitivity in patients with non-insulin-dependent diabetes mellitus. J Clin Invest. 1995; 95(6): 2501-9. doi: 1172/JCI117951 PMID: 7769096
    18. Roy A, Geetha R V., Lakshmi T, Nallanayagam M. Edible fruits - nature’s gift for diabetic patients a comprehensive review. Int J Pharm Sci Rev Res. 2011; 9(2): 170-80.
    19. Ghazanfar K, Ganai BA, Akbar S, Mubashir K, Dar SA, Dar MY, Tantry MA. Antidiabetic activity of artemisia amygdalina decne in streptozotocin induced diabetic rats. Biomed Res Int. 2014; 2014. doi: 1155/2014/185676 PMID: 24967338
    20. Karthik D, Ravikumar S. A study on the protective effect of Cynodon dactylon leaves extract in diabetic rats. Biomed Environ Sci. 2011; 24(2): 190-9. doi: 3967/0895-3988.2011.02.014 PMID: 21565691
    21. Ramljak S, Hermanns I, Demircik F, Pfützner A. Assessment of hepatic disorders in patients with type 2 diabetes by means of a panel of specific biomarkers for liver injury. Clin Lab. 2015; 61(11): 1687-93. doi: 7754/Clin.Lab.2015.140522 PMID: 26731994
    22. Drotman RB, Lawhorn GT. Serum enzymes as indicators of chemically induced liver damage. Drug Chem Toxicol. 1978; 1(2): 163-71. doi: 3109/01480547809034433
    23. De Silva NMG, Borges MC, Hingorani AD, Engmann J, Shah T, Zhang X, Luan J, Langenberg C, Wong A, Kuh D, Chambers JC, Zhang W, Jarvelin MR, Sebert S, Auvinen J, Consortium UCLEB, Gaunt TR, Lawlor DA. Liver function and risk of type 2 diabetes: bidirectional mendelian randomization study. 2019; 68(8): 1681-91. doi: 2337/db18-1048
    24. Pivtorak K V. Features of the structural and functional parameters of the liver in experimental steatohepatitis and its correction in obese rats. Reports Morphol. 2019; 25(1): 32-8. doi: 31393/morphology-journal-2019-25(1)-05
    25. Oyenihi OR, Brooks NL, Oguntibeju OO. Effects of kolaviron on hepatic oxidative stress in streptozotocin induced diabetes. BMC Complement Altern Med. 2015; 15(1): 1-7. doi: 1186/s12906-015-0760-y PMID: 26179065
    26. Goldwaser I, Gefel D, Gershonov E, Fridkin M, Shechter Y. Insulin-like effects of vanadium: Basic and clinical implications. J Inorg Biochem. 2000; 80(1-2): 21-5. doi: 1016/S0162-0134(00)00035-0 PMID: 10885459
    27. Treviño S, Diaz A. Vanadium and insulin: Partners in metabolic regulation. J Inorg Biochem. 2020; 208: 111094. doi: 1016/j.jinorgbio.2020.111094
    28. Cruz KJC. Antioxidant role of zinc in diabetes mellitus. World J Diabetes. 2015; 6(2): 333. doi: 4239/wjd.v6.i2.333
    29. Jansen J, Karges W, Rink L. Zinc and diabetes - clinical links and molecular mechanisms. J Nutr Biochem [Internet]. 2009; 20(6): 399-417. doi: 1016/j.jnutbio.2009.01.009 PMID: 19442898
    30. Bamdad K, Mohammadgani B, Dadfar F, Moradi A. The effect of gold, silver and zinc oxide nanoparticles on oxidative stress parameters level in the liver, heart and lung of male mice. J Fasa Univ Med Sci. 2018; 7(4): 455-64.
Journal of Veterinary Research
Volume 77, Issue 3
September 2022
Pages 177-186

Files

Share

How to cite

Statistics