DOI: https://doi.org/10.1186/s13048-024-01577-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39773284
تاريخ النشر: 2025-01-07
المؤلف: Omnia E. Shalaby وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة التأثيرات الواقية لجزيئات النانو من الكيتوزان المحملة بالسيلينيوم (CS-SeNPs) ضد السمية المبيضية الناتجة عن جزيئات النانو الفضية (Ag-NPs) في إناث الفئران البيضاء البالغة. أظهرت الأبحاث السابقة أن جزيئات النانو الفضية يمكن أن تسبب إجهادًا تأكسديًا وتلفًا خلويًا من خلال إطلاق أنواع الأكسجين التفاعلية. في هذه التجربة، تم تقسيم أربعين فأرًا إلى أربع مجموعات: مجموعة ضابطة تتلقى ماءً مقطرًا، مجموعة تعرضت لجزيئات النانو الفضية، مجموعة تتلقى كل من جزيئات النانو الفضية وCS-SeNPs، ومجموعة تتلقى فقط CS-SeNPs. استمرت الدراسة لمدة 60 يومًا، وبعد ذلك تم إجراء تحليلات متنوعة على أنسجة المبيض.
أشارت النتائج إلى أن التعرض لجزيئات النانو الفضية أدى إلى انخفاض كبير في علامات مضادات الأكسدة مثل الجلوتاثيون المختزل (GSH) وسوبر أكسيد ديسموتاز (SOD)، إلى جانب تغييرات هيستوباثولوجية ملحوظة وزيادة في التعبير عن PCNA وكاسبيز-3. ومع ذلك، فإن إعطاء CS-SeNPs خفف بشكل فعال من هذه التأثيرات السلبية، واستعاد مستويات GSH وSOD وقلل من التغيرات الهيستوباثولوجية. تشير النتائج إلى أن CS-SeNPs يمكن أن تعاكس التأثيرات السامة لجزيئات النانو الفضية على أنسجة المبيض من خلال إعادة تأسيس حالة الأكسدة والاختزال الخلوية وتعزيز نشاط السيلينيوم بسبب تغليف الكيتوزان. تسلط هذه الأبحاث الضوء على إمكانية استخدام CS-SeNPs كعامل واقٍ ضد السمية المبيضية الناتجة عن جزيئات النانو الفضية، مما يثير اعتبارات مهمة بشأن السلامة على المدى الطويل لجزيئات النانو الفضية في التطبيقات النسائية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الاهتمام المتزايد في تكنولوجيا النانو عبر مجالات مختلفة، وخاصة في التغذية والطب، مع التأكيد على عدم اليقين المحيط بالتأثيرات الصحية طويلة الأمد للتعرض لجزيئات النانو. من بين هذه الجزيئات، اكتسبت جزيئات النانو الفضية (Ag-NPs) اهتمامًا بسبب خصائصها المضادة للبكتيريا وتطبيقاتها المتنوعة، بما في ذلك توصيل الأدوية والأجهزة الطبية. ومع ذلك، هناك أبحاث محدودة حول سمّيتها، حيث تشير الدراسات الحديثة إلى احتمال حدوث تلف في المبيض وتعطيل الإباضة.
على النقيض من ذلك، تُعرف جزيئات النانو من السيلينيوم (Se-NPs) بخصائصها المضادة للالتهابات ومضادات الأكسدة، المنسوبة إلى دورها في البروتينات السيلينومية التي تحارب الإجهاد التأكسدي. تظهر جزيئات السيلينيوم بحجم النانو توافرًا حيويًا معززًا وسُمّية أقل مقارنةً بأشكال أخرى. بالإضافة إلى ذلك، تُعرف جزيئات النانو من الكيتوزان (CS-NPs) بقدراتها في توصيل الأدوية ووظائفها البيولوجية، بما في ذلك الأنشطة المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات. تفترض المقدمة أن الجمع بين CS وSe-NPs قد يقدم تأثيرات واقية ضد السمية المبيضية الناتجة عن Ag-NPs، وهي فرضية لا تزال غير مستكشفة في الأدبيات الحالية. تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في التأثيرات التخفيفية لـ CS-Se-NPs على التغيرات الهيستوباثولوجية في المبيض الناتجة عن Ag-NPs.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم إخضاع أربعين فأرًا لتصميم تجريبي بعد مرحلة التكيف، حيث تم تقسيمهم إلى أربع مجموعات متميزة لتقييم تأثيرات العلاجات المختلفة. كانت المجموعة الأولى هي المجموعة الضابطة، التي تلقت نظامًا غذائيًا قياسيًا مع 0.5 مل/كغ من الماء المقطر. تم إعطاء المجموعة الثانية جزيئات النانو الفضية (Ag-NPs) بجرعة 100 ملغ/كغ. تلقت المجموعة الثالثة مزيجًا من Ag-NPs (100 ملغ/كغ) وجزيئات النانو من الكيتوزان-سيلينيوم (CS-SeNPs) بجرعة 0.5 ملغ/كغ. أخيرًا، تم علاج المجموعة الرابعة فقط بـ CS-SeNPs بنفس الجرعة 0.5 ملغ/كغ. طوال الدراسة، تم تسجيل أوزان أجسام الفئران أسبوعيًا لمراقبة أي تغييرات مرتبطة بالعلاجات.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة عن اختلافات كبيرة في الاستجابة المناعية لكاسبيز-3 بين مجموعات العلاج المختلفة في مقاطع أنسجة المبيض. أظهرت أنسجة المجموعة الضابطة استجابة مناعية إيجابية خفيفة لكاسبيز-3، كما هو موضح في الأشكال 7a و7b. على النقيض من ذلك، أظهرت الفئران المعرضة لجزيئات النانو الفضية (Ag-NPs) استجابة مناعية إيجابية قوية، كما هو موضح بتصنيف (+++) في الأشكال 7e و7f. ومن الجدير بالذكر، لوحظ انخفاض ملحوظ في تعبير كاسبيز-3 في الفئران المعرضة معًا لجزيئات النانو الفضية وجزيئات النانو من الكيتوزان-سيلينيوم (CS-SeNPs)، كما هو موضح في الأشكال 7g و7h. تشير هذه النتائج إلى أن CS-SeNPs قد تخفف من تأثيرات Ag-NPs على الموت الخلوي في أنسجة المبيض.
المناقشة
تدرس الدراسة تأثيرات جزيئات النانو الفضية (Ag-NPs) على أنسجة المبيض في إناث الفئران البيضاء البالغة وتقييم الدور الواقي لجزيئات النانو من الكيتوزان المحملة بالسيلينيوم (CS-SeNPs). تم اعتماد البروتوكول التجريبي من قبل لجنة رعاية الحيوانات المؤسسية، وتم تكييف الفئران قبل التعرض لجزيئات النانو الفضية. كشفت خصائص جزيئات النانو أن جزيئات النانو الفضية كانت بمتوسط قطر 44.6 ± 8.5 نانومتر، بينما كانت CS-SeNPs بمتوسط 241.6 ± 26.8 نانومتر، مع كفاءة تغليف كبيرة للسيلينيوم. أشارت التحليلات الكيميائية الحيوية إلى أن التعرض لجزيئات النانو الفضية أدى إلى انخفاض ملحوظ في مستويات الجلوتاثيون المختزل (GSH) وسوبر أكسيد ديسموتاز (SOD)، مما يشير إلى إجهاد تأكسدي، بينما استعادة هذه المستويات المضادة للأكسدة كانت ملحوظة عند الإعطاء المشترك مع CS-SeNPs.
كشفت الفحوصات الهيستوباثولوجية عن تلف شديد في أنسجة المبيض من الفئران المعرضة لجزيئات النانو الفضية، بما في ذلك الجريبات المتآكلة والنخر، بينما أظهرت معالجة CS-SeNPs علامات على التعافي الجزئي. أظهر التحليل المناعي الكيميائي زيادة في تعبير كاسبيز-3 ومولد مضاد نواة الخلية المتكاثرة (PCNA) في مجموعة Ag-NPs، مما يشير إلى زيادة في الموت الخلوي وتكاثر الخلايا، على التوالي. ومع ذلك، فإن الإعطاء المشترك لـ CS-SeNPs قلل بشكل كبير من هذه العلامات، مما يشير إلى آلية واقية ضد السمية الناتجة عن Ag-NPs. تؤكد النتائج على إمكانية استخدام CS-SeNPs لتخفيف التأثيرات السلبية لجزيئات النانو الفضية على صحة المبيض، مما يبرز دورها في استعادة الدفاعات المضادة للأكسدة وتحسين سلامة الأنسجة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s13048-024-01577-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39773284
Publication Date: 2025-01-07
Author(s): Omnia E. Shalaby et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This study investigates the protective effects of selenium-loaded chitosan nanoparticles (CS-SeNPs) against the ovarian toxicity induced by silver nanoparticles (Ag-NPs) in adult female albino rats. Previous research has shown that Ag-NPs can induce oxidative stress and cell damage through the release of reactive oxygen species. In this experiment, forty rats were divided into four groups: a control group receiving distilled water, a group exposed to Ag-NPs, a group receiving both Ag-NPs and CS-SeNPs, and a group receiving only CS-SeNPs. The study lasted for 60 days, after which various analyses were performed on the ovarian tissues.
The results indicated that Ag-NPs exposure led to a significant decrease in antioxidant markers such as reduced glutathione (GSH) and superoxide dismutase (SOD), alongside notable histopathological changes and increased expression of PCNA and Caspase-3. However, the administration of CS-SeNPs effectively mitigated these adverse effects, restoring levels of GSH and SOD and reducing histopathological alterations. The findings suggest that CS-SeNPs can counteract the toxic effects of Ag-NPs on ovarian tissue by reestablishing the cellular redox state and enhancing selenium activity due to the chitosan coating. This research highlights the potential of CS-SeNPs as a protective agent against Ag-NP-induced ovarian toxicity, raising important considerations regarding the long-term safety of Ag-NPs in gynecological applications.
Introduction
The introduction highlights the burgeoning interest in nanotechnology across various fields, particularly in nutrition and medicine, while underscoring the uncertainty surrounding the long-term health effects of nanoparticle exposure. Among these, silver nanoparticles (Ag-NPs) have gained attention for their antibacterial properties and diverse applications, including drug delivery and medical devices. However, limited research exists on their toxicity, with recent studies indicating potential ovarian damage and disruption of ovulation.
In contrast, selenium nanoparticles (Se-NPs) are recognized for their anti-inflammatory and antioxidant properties, attributed to their role in selenoproteins that combat oxidative stress. Nanosized selenium exhibits enhanced bioavailability and lower toxicity compared to other forms. Additionally, chitosan nanoparticles (CS-NPs) are noted for their drug delivery capabilities and biological functions, including antioxidant and antimicrobial activities. The introduction posits that the combination of CS and Se-NPs may offer protective effects against Ag-NP-induced ovarian toxicity, a hypothesis that remains unexplored in current literature. This study aims to investigate the ameliorative impact of CS-Se-NPs on ovarian histopathological changes induced by Ag-NPs.
Methods
In this study, forty rats were subjected to an experimental design following an adaptation phase, where they were divided into four distinct groups to assess the effects of various treatments. Group I served as the control group, receiving a standard diet along with 0.5 mL/kg of distilled water. Group II was administered silver nanoparticles (Ag-NPs) at a dosage of 100 mg/kg. Group III received a combination of Ag-NPs (100 mg/kg) and chitosan-selenium nanoparticles (CS-SeNPs) at 0.5 mg/kg. Lastly, Group IV was treated solely with CS-SeNPs at the same dosage of 0.5 mg/kg. Throughout the study, the body weights of the rats were recorded weekly to monitor any changes associated with the treatments.
Results
The results of the study reveal significant differences in caspase-3 immunoreactivity among various treatment groups in ovarian tissue sections. Control group tissues exhibited mild positive immunoreactivity for caspase-3, as shown in Figures 7a and 7b. In contrast, rats exposed to silver nanoparticles (Ag-NPs) demonstrated strong positive immunoreactivity, indicated by a (+++) rating in Figures 7e and 7f. Notably, a marked decrease in caspase-3 expression was observed in rats co-exposed to Ag-NPs and chitosan-selenium nanoparticles (CS-SeNPs), as illustrated in Figures 7g and 7h. These findings suggest that CS-SeNPs may mitigate the effects of Ag-NPs on apoptosis in ovarian tissues.
Discussion
The study investigates the effects of silver nanoparticles (Ag-NPs) on ovarian tissue in adult female albino rats and evaluates the protective role of selenium-loaded chitosan nanoparticles (CS-SeNPs). The experimental protocol was approved by the institutional animal care committee, and the rats were acclimated before exposure to Ag-NPs. Characterization of the nanoparticles revealed that Ag-NPs had an average diameter of 44.6 ± 8.5 nm, while CS-SeNPs measured 241.6 ± 26.8 nm, with significant encapsulation efficiency of selenium. Biochemical analyses indicated that Ag-NPs exposure led to a marked decrease in reduced glutathione (GSH) and superoxide dismutase (SOD) levels, suggesting oxidative stress, whereas co-administration with CS-SeNPs significantly restored these antioxidant levels.
Histopathological examinations revealed severe damage in ovarian tissue from Ag-NPs-exposed rats, including atretic follicles and necrosis, while CS-SeNPs treatment showed signs of partial recovery. Immunohistochemical analysis demonstrated increased expression of caspase-3 and proliferating cell nuclear antigen (PCNA) in the Ag-NPs group, indicating enhanced apoptosis and cell proliferation, respectively. However, co-administration of CS-SeNPs significantly reduced these markers, suggesting a protective mechanism against Ag-NPs-induced toxicity. The findings underscore the potential of CS-SeNPs to mitigate the adverse effects of Ag-NPs on ovarian health, highlighting their role in restoring antioxidant defenses and improving tissue integrity.