بررسی اثرات محافظتی بروملین در برابر تغییرات مارکرهای التهابی ناشی از مسمومیت ریوی با کادمیوم در موش صحرایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری تخصصی کلینیکال پاتولوژی، گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 استاد، گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

3 دانشیار، گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

4 استادیار، گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

5 دانشیار، گروه پاتوبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

    اثرات محافظتی احتمالی بروملین، به عنوان یک داروی گیاهی با خواص ضدالتهابی، در مقابل مسمومیت حاد ریوی ناشی از کادمیوم مورد مطالعه قرار گرفت.  تعداد 66 سر موش صحرایی آلبینو نژاد ویستار به ترتیب در 11 گروه تحت درمان قرار گرفتند: گروه 1 (کنترل منفی)؛ گروه 2 و 3: کلریدکادمیوم با دوز 400 میکروگرم به ازای هر موش صحرایی به صورت داخل نایی دریافت کرده و به ترتیب پس از 5 و 10 روز مورد نمونه­گیری قرار گرفتند؛ گروه 4 و 5: بروملین با دوز 20 میلی­گرم به ازای هر کیلوگرم به صورت خوراکی از 14 روز قبل تا به ترتیب 5 و 10 روز پس از تجویز کلریدکادمیوم دریافت کردند؛ گروه 6 و 7: بروملین با دوز 40 میلی­گرم به ازای هر کیلوگرم به صورت خوراکی از 14 روز قبل تا به ترتیب 5 و 10 روز پس از تجویز کلریدکادمیوم دریافت کردند؛ گروه 8: بروملین با دوز 40 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم به مدت 24 روز دریافت کردند؛ گروه 9 و 10: سلکوکسیب با دوز 25 میلی­گرم به ازای هر کیلوگرم به صورت خوراکی از یک روز قبل تا به ترتیب 5 و 10 روز پس از تجویز کلریدکادمیوم دریافت کردند؛ گروه 11: سلکوکسیب را به مدت 11 روز دریافت کردند.  ارزیابی پروتئین سرم نشان داد تجویز داخل نایی کادمیوم منجر به افزایش تمامی فراکسیون­های گلبولین­ها در روز 5 و 10 پس از تزریق گردید.  درمان با دوز پایین بروملین برای 24 روز در موش­های صحرایی مواجه شده با کلریدکادمیوم کاهش معنی­داری در پروتئین تام سرم و تمامی فراکسیون­های گلبولین­ها ایجاد نمود.  با این وجود تجویز کلریدکادمیوم به همراه دوز بالای بروملین به مدت 24 روز، تمامی شاخص­های یاد شده را به طور معنی­داری افزایش داد.  غلظت گاماگلوبولین مایع لاواژ برونکوآلوئولار در کلیه گروه­های درمان شده با کلریدکادمیوم و/یا بروملین کاهش یافته بود.  با این حال، این تغییرات در مقایسه با گروه کنترل معنی­دار نبود.  فعالیت لاکتات­دهیدروژناز سرم، 5 روز پس از مسمومیت با کادمیوم افزایش یافته بود در حالی که تجویز همزمان بروملین یا سلکوکسیب منجر به کاهش جزئی فعالیت آنزیم گردید.  در بررسی هیستوپاتولوژیک پنومونی بینابینی شدید و برونکوپنومونی فیبرینی در موش­های مواجه شده با کادمیوم مشاهده شد و تجویز دوز پایین بروملین برای 24 روز منجر به کاهش این عوارض در بافت ریه گردید.  در مجموع تجویز بروملین می­تواند به عنوان یک درمان حمایتی یا جایگزین برای کاهش تغییرات التهابی برونکوآلوئولار و سیستمیک ناشی از کلرید کادمیوم در نظر گرفته شود.  با این وجود تحقیقات بیش­تری در جهت شناسایی ابعاد مختلف و مکانیسم اثرات محافظتی بروملین در برابر سمیت کادمیوم ضروری است.

کلیدواژه‌ها


Al-Otaibi, W.R.; Virk, P. and Elobeid, M. (2015). Ameliorative potential of stem bromelain on lead-induced toxicity in Wistar rats. Acta Biologica Hungarica, 66(2): 149-160.
Ambler, J. and Rodgers, M. (1980). Two new non-barbiturate buffers for electrophoresis of serum proteins on cellulose acetate membranes. Clinical Chemistry, 26(8): 1221-1223.
Baur, X. and Fruhmann, G. (1979). Allergic reactions, including asthma, to the pineapple protease bromelain following occupational exposure. Clinical and Experimental Allergy, 9(5): 443-450.
Bell, R.R.; Soliman, M.M.; Nonavinakere, V.K.; Hammerbeck, D.M. and Early II, J.L. (1997). Selenium and cadmium induced pulmonary functional impairment and cytotoxicity. Toxicology Letters, 90(2-3): 107-114.
Bell, R.R.; Nonavinakere, V.K. and Soliman, M.R. (2000). Intratracheal exposure of the guinea pig lung to cadmium and/or selenium: a histological evaluation. Toxicology Letters, 114(1-3): 101-109.
Bergmann, J.D.; Metker, L.W.; McCain, W.C.; Beall, P.A.; Michie, M.W. and Lee, R.B. (2000). Intratracheal instillation of zinc-cadmium sulfide (ZnCdS) in Fischer 344 rats. Inhalation Toxicology, 12(4): 331-346.
Bernhard, D.; Rossmann, A.; Henderson, B.; Kind, M.; Seubert, A. and Wick, G. (2006). Increased serum cadmium and strontium levels in young smokers: effects on arterial endothelial cell gene transcription. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 26(4): 833-838.
Bernhoft, R.A. (2013). Cadmium toxicity and treatment. The Scientific World Journal, 2013, article ID 394652.
Bertin, G. and Averbeck, D. (2006). Cadmium: cellular effects, modifications of biomolecules, modulation of DNA repair and genotoxic consequences (a review). Biochimie, 88(11): 1549-1559.
Bierie, B. and Moses, H.L. (2006). Tumour microenvironment: TGFβ: the molecular Jekyll and Hyde of cancer. Nature Reviews Cancer, 6(7): 506-520.
Blum, J.L.; Rosenblum, L.K.; Grunig, G.; Beasley, M.B.; Xiong, J.Q. and Zelikoff, J.T. (2014). Short-term inhalation of cadmium oxide nanoparticles alters pulmonary dynamics associated with lung injury, inflammation, and repair in a mouse model. Inhalation Txicology, 26(1): 48-58.
Coccini, T.; Roda, E.; Barni, S.; Signorini, C. and Manzo, L. (2012). Long-lasting oxidative pulmonary insult in rat after intratracheal instillation of silica nanoparticles doped with cadmium. Toxicology, 302(2-3): 203-211.
Damiano, V.V.; Cherian, P.V.; Frankel, F.R.; Steeger, J.R.; Sohn, M.; Oppenheim, D. and Weinbaum, G. (1990). Intraluminal fibrosis induced unilaterally by lobar instillation of CdCl2 into the rat lung. The American Journal of Pathology, 137(4): 883.
Das, U.N. (2011). Inflammation. In: Das, U.N., (ed). Molecular Basis of Health and Disease. Berlin, Springer Science and Business Media, P: 15-100.
Dogra, S.; Waseem, M.; Khanna, A.K. and Kaw, J.L. (2002). Immunotoxicity of soluble and insoluble salts of cadmium instilled intratracheally. Indian Journal of Experimental Biology, 40: 262-267.
Driscoll, K.E.; Lindenschmidt, R.C.; Maurer, J.K.; Perkins, L.; Perkins, M. and Higgins, J. (1992). Pulmonary response to inhaled silica or titanium dioxide. Toxicology and Applied Pharmacology, 111: 201-210.
Gailhofer, G.; Wilders‐Trusching, M.A.R.T.I.E.; Smolle, J. and LUDVAN, M. (1988). Asthma caused by bromelain: an occupational allergy. Clinical and Experimental Allergy, 18(5): 445-450.
Hale, L.P.; Greer, P.K.; Trinh, C.T. and Gottfried, M.R. (2005). Treatment with oral bromelain decreases colonic inflammation in the IL-10-deficient murine model of inflammatory bowel disease. Clinical Immunology, 116(2): 135-142.
Hay, F.C. and Westwood, O.M.R. (2002). Practical immunology. 4th ed. Oxford, UK, Blackwell, Pp: 1-7, 103-107.
Hirano, S.; Tsukamoto, N.; Higo, S. and Suzuki, K.T. (1989). Toxicity of cadmium oxide installed into the rat lung. II. Inflammatory responses in broncho-alveolar lavage fluid. Toxicology, 55: 25-35.
Hounkpatin, A.S.; Edorh, P.A.; Guédénon, P.; Alimba, C.G.; Ogunkanmi, A.; Dougnon, T.V. et al. (2013). Haematological evaluation of Wistar rats exposed to chronic doses of cadmium, mercury and combined cadmium and mercury. African Journal of Biotechnology, 12: 3731-3737.
Howat, R.C.L. and Lewis, G.D. (1972). The effect of bromelain therapy on episiotomy wounds—a double blind controlled clinical trial. BJOG: An International Journal of Obstetrics and Gynecology, 79(10): 951-953.
Hsu, C.W., Lin, J.L., Lin-Tan, D.T., Yen, T.H., Huang, W.H., Ho, T.C. et al. (2009). Association of environmental cadmiumexposure with inflammation and malnutrition in maintenance haemodialysis patients. Nephrology Dialysis Transplantation. 24: 1282-1288.
Kaplan, B.L.F.; Sulentic, C.E.W.; Holsapple, M.P. and Kaminski, N.E. (2013). Toxic Responses of the Immune System .In: Klaassen, C.D. (ed.) Casarett and Doull's Toxicology: The Basic Science of Poisons. 8th ed. New York (NY), McGraw-Hil, P: 559.
Kelly, G.S. (1996). Bromelain: a literature review and discussion of its therapeutic applications. Alternative Medicine Review, 1: 243-257.
Lane, E.A.; Canty, M.J. and More, S.J. (2015). Cadmium exposure and consequence for the health and productivity of farmed ruminants. Research in Vterinary Science, 101: 132-139.
Leipner, J.; Iten, F. and Saller, R. (2001). Therapy with proteolytic enzymes in rheumatic disorders. BioDrugs, 15: 779-789.
Lin, Y.S.; Rathod, D.; Ho, W.C. and Caffrey, J.J. (2009). Cadmium exposure is associated with elevated blood C-reactive protein and fibrinogen in the US population: the third national health and nutrition examination survey (NHANES III, 1988–1994). Annals of Eidemiology, 19(8): 592-596.
Massanyi, P.; Stawarz, R.; Halo, M.; Formicki, G.; Lukac, N.; Cupka, P. et al. (2014). Blood concentration of copper, cadmium, zinc and lead in horses and its relation to hematological and biochemical parameters. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 49(8): 973-979.
Messner, B. and Bernhard, D. (2010). Cadmium and cardiovascular diseases:cell biology, pathophysiology, and epidemiological relevance. Biometals, 23: 811-822.
Moss, N.; Frazier, C.V. and Martin, G.J. (1963). Bromelain - the pharmacology of the enzyme. International Archive of Clinical Pharmacology, 145: 166-189.
Naidoo, S.V.K.; Bester, M.J.; Arbi, S.; Venter, C.; Dhanraj, P. and Oberholzer, H.M. (2019). Oral exposure to cadmium and mercury alone and in combination causes damage to the lung tissue of Sprague-Dawley rats. Environmental Toxicology and Pharmacology, 69, 86-94.
Nillawar, A.N.; Bardapurkar, J.S. and Bardapurkar, S.J. (2012). High sensitive C-reactive protein as a systemic inflammatory marker and LDH-3 isoenzyme in chronic obstructive pulmonary disease. Lung India: official organ of Indian Chest Society, 29(1): 24-29.
Nogué, S.; Sanz-Gallén, P.; Torras, A. and Boluda, F. (2004). Chronic overexposure to cadmium fumes associated with IgA mesangial glomerulonephritis. Occupational Medicine, 54(4): 265-267.
Nordberg, G.F.; Onawa, K.; Nordberg, M. and Friberg, L.T. (2007). Cadmium. In: Nordberg, G.F., Fowler, B.A., Nordberg, M., Friberg, L.T. (ed). Handbook of toxicology of metals. 3rd ed.  Amsterdam, Elsevier, P: 445-486.
Olszowski, T.; Baranowska-Bosiacka, I.; Gutowska, I. and Chlubek, D. (2012). Pro-inflammatory properties of cadmium. Acta Biochimica Polonica, 59(4): 475-482.
Onken, J.E.; Greer, P.K.; Calingaert, B. and Hale, L.P. (2008). Bromelain treatment decreases secretion of pro-inflammatory cytokines and chemokines by colon biopsies in vitro. Clinical Immunology, 126(3): 345-352.
Parks, C.G.; Richards, M.K. and Hoppin, J.A. (2006). Blood cadmium in relation to white blood cell counts in a national sample of the US population. American Journal of Epidemiology, 163(11): S118.
Pavan, R.; Jain, S. and Kumar, A. (2012). Properties and therapeutic application of bromelain: a review. Biotechnology Research International; Article ID 976203.
Radi, Z.A.; Koza-Taylor, P.H.; Bell, R.R.; Obert, L.A.; Runnels, H.A.; Beebe, J.S. et al. (2011). Increased serum enzyme levels associated with kupffer cell reduction with no signs of hepatic or skeletal muscle injury. The American Journal of Pathology, 179(1): 240-247.
Rathnavelu, V.; Alitheen, N.B.; Sohila, S.; Kanagesan, S. and Ramesh, R. (2016). Potential role of bromelain in clinical and therapeutic applications. Biomedical Reports, 5(3): 283-288.
Reis, L.S.L.D.S.; Pardo, P.E.; Camargos, A.S. and Oba, E. (2010). Mineral element and heavy metal poisoning in animals. Journal of Mdicine and Medical Sciences, 1(12): 560-579.
Ritz, B.; Heinrich, J.; Wjst, M.; Wichmann, E. and Krause, C. (1998). Effect of cadmium body burden on immune response of school children. Archives of Environmental Health: An International Journal. 53(4): 272-280.
Roh, G.S.; Yi, C.O.; Cho, Y.J.; Jeon, B.T.; Nizamudtinova, I.T.; Kim, H.J. et al. (2010). Anti-inflammatory effects of celecoxib in rat lungs with smoke-induced emphysema. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, 299(2): L184-L191.
Secor, Jr., E.R.; Shah, S.J.; Guernsey, L.A. and Schramm, C.M. (2012). Bromelain limits airway inflammation in an ovalbumin-induced murine model of established asthma. Alternative Therapies in Health and Medicine, 18(5): 9-17.
Serpe, F.P.; Russo, R.; De Simone, A.; Florio, S.; Esposito, M. and Severino, L. (2012). Levels of heavy metals in liver and kidney of dogs from urban environment. Open Veterinary Journal, 2(1): 15-18.
Simsek, N.; Karadeniz, A.; Kalkan, Y.; Keles, O.N. and Unal, B. (2009). Spirulina platensis feeding inhibited the anemia-and leucopenia-induced lead and cadmium in rats. Journal of Hazardous Materials, 164(2-3): 1304-1309.
Skoczyńska, A.; Poreba, R.; Sieradzki, A.; Andrzejak, R. and Sieradzka, U. (2002). The impact of lead and cadmium on the immune system. Medycynapracy, 53: 259-264.
Sudjarwo, S.A. (2005). Anti-inflammatory and analgesic effect of bromelain in mice and rats. Universa Medicina, 24(4): 155-160.
Tassman, G.C.; Zafran, J.N. and Zayon, G.M. (1965). A double-blind crossover study of a plant proteolytic enzyme in oral surgery. Journal of Dental Medicine, 20: 51-54.
Taussig, S.J.; Yokoyama, M.M.; Chinen, A.; Onari, K. and Yamakido, M. (1975). Bromelain: a proteolytic enzyme and its clinical application. A review. Hiroshima Journal of Medical Sciences, 24(2-3): 185-193.
Thomas, P.T.; Ratajczak, H.V.; Aranyi, C.; Gibbons, R. and Fenters, J.D. (1985). Evaluation of host resistance and immune function in cadmium-exposed mice. Toxicology and Applied Pharmacology, 80: 446-456.
Van Vyve, T.; Chanez, P.; Bernard, A.; Bousquet, J.; Godard, P.; Lauwerijs, R. et al. (1995). Protein content in bronchoalveolar lavage fluid of patients with asthma and control subjects. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 95(1): 60-68.
Waalkes, M.P. (2000). Cadmium carcinogenesis in review. Journal of inorganic biochemistry, 79: 241-244.
Yamadori, E.; Dote, T.; Imanishi, M. and Kono, K. (2010). Subacute lung toxicity caused by repeated intratracheal exposure to cadmium nitrate in rats. Biomedical Research on Trace Elements, 21: 177-181.