DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2025.13661
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40849809
تاريخ النشر: 2025-08-22
المؤلف: Saed A. Althobaiti
الموضوع الرئيسي: التسمم الكبدي الناتج عن المخدرات والحماية
نظرة عامة
تدرس الدراسة التأثيرات الوقائية لمتوكوينول (MitoQ)، وهو مضاد أكسدة موجه إلى الميتوكوندريا، ضد سمية الكبد والكلى الناتجة عن المالاتيون في ذكور الفئران البيضاء من نوع ويستار. أظهر المالاتيون، وهو مبيد حشري من فئة الفوسفات العضوي، زيادات كبيرة في مؤشرات تلف الكبد والكلى، مثل إنزيم الأسبارتات أمينوترانسفيراز والكرياتينين، مع انخفاض مستويات البروتين الكلي والألبومين. على المستوى الميتوكوندري، أدى التعرض للمالاتيون إلى تقليل نشاط إنزيمات مضادات الأكسدة (سوبر أكسيد ديسموتاز، جلاوتاثيون بيروكسيداز) وإنتاج ATP، بالإضافة إلى زيادة أنواع الأكسجين التفاعلية، مما ساهم في الضرر التأكسدي والموت الخلوي المبرمج، كما يتضح من زيادة التعبير عن علامة الموت الخلوي المبرمج Bax وانخفاض التعبير عن علامة مضادة للموت الخلوي Bcl-2.
أدى إعطاء MitoQ معًا إلى اتجاه نحو تطبيع المؤشرات الكبدية الكلوية المتغيرة والاستجابات الالتهابية، مع استعادة جزئية لوظيفة الميتوكوندريا وتحسين في التغيرات النسيجية المرضية. تشير النتائج إلى أن سمية المالاتيون تتوسط من خلال آليات تتضمن الإجهاد التأكسدي الميتوكوندري، والموت الخلوي المبرمج، والالتهاب، بينما يقدم MitoQ تأثيرات واقية من خلال استعادة توازن الميتوكوندريا وتقليل تلف الأنسجة. توصي الدراسة بمزيد من الاستكشاف لفترات العلاج الأطول والتأثيرات التآزرية المحتملة مع مضادات الأكسدة الأخرى لتعزيز الحماية ضد سمية المبيدات الحشرية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الاستخدام الواسع للمالاتيون، وهو مبيد حشري من فئة الفوسفات العضوي، في الزراعة والصحة العامة، مع تسليط الضوء على تصنيفه كمانع لإنزيم الأستيل كولينستراز بسبب مجموعة الفوسفورثيوات الوظيفية. تم ربط التعرض المزمن للمالاتيون، حتى عند الجرعات المنخفضة، بتلف شديد في الكبد والكلى، ومشاكل سلوكية عصبية، وإجهاد تأكسدي في نماذج حيوانية. تؤكد الورقة على المخاطر البيئية والصحية المرتبطة بالمالاتيون، خاصة في البلدان النامية، حيث يكون التعرض المهني شائعًا. تُعزى التأثيرات العصبية السامة للمالاتيون إلى قدرته على تحفيز الإجهاد التأكسدي، وتعطيل نشاط مضادات الأكسدة، والتسبب في خلل الميتوكوندريا، وتلف الحمض النووي، وسُمية الإنجاب.
لمعالجة المخاوف الصحية الملحة المتعلقة بسمية المالاتيون، تستكشف الدراسة إمكانيات ميتوكوينول (MitoQ)، وهو مضاد أكسدة موجه إلى الميتوكوندريا مشتق من الإنزيم المساعد Q10، كعلاج علاجي. تسمح الخصائص الفريدة لـ MitoQ بتراكمه في الميتوكوندريا، مما يعزز فعاليته في تحييد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) والحفاظ على وظيفة الميتوكوندريا. تهدف الأبحاث إلى تقييم النتائج الآلية والوظيفية لإعطاء MitoQ في نموذج سمية المالاتيون، مع فرضية أنه يمكن أن يخفف من إصابة الكبد والكلى عن طريق تقليل الإجهاد التأكسدي وتعديل المسارات المبرمجة للموت والالتهاب. تسعى هذه الدراسة إلى تقديم رؤى جديدة حول التأثيرات الوقائية لـ MitoQ ضد سمية المبيدات الحشرية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام 50 من ذكور الفئران البيضاء من نوع ويستار (متوسط الوزن 190±10 جرام، العمر 8 أسابيع) للتحقيق في تأثيرات المالاتيون وMitoQ على وظائف الكبد والكلى. تم تكييف الفئران لمدة أسبوعين في ظروف بيئية محكومة قبل أن يتم توزيعها عشوائيًا إلى خمس مجموعات تجريبية (n=10 لكل مجموعة): مجموعة التحكم التي تلقت محلول ملحي عادي، مجموعة المالاتيون فقط التي تم إعطاؤها المالاتيون بجرعة 27 ملغ/كغ من وزن الجسم، مجموعة المالاتيون + MitoQ التي تلقت كلاً من المالاتيون وMitoQ (2 ملغ/كغ/يوم)، مجموعة MitoQ فقط، ومجموعة الشام التي تلقت زيت الذرة كوسيلة.
بعد الفترة التجريبية، تم euthanizing الفئران تحت تخدير عميق، وتم جمع عينات الدم عبر ثقب قلبي لتحليل المصل. تم استئصال أنسجة الكبد والكلى، ووزنها، ومعالجتها للتقييم النسيجي المرضي والتحليل الكيميائي الحيوي. التزمت الدراسة بالإرشادات الأخلاقية، مع تحديد نقاط نهاية إنسانية لتقليل معاناة الحيوانات، مما يضمن عدم وصول أي حيوانات إلى هذه النقاط خلال التجربة. تمت الموافقة على البحث من قبل لجنة الأخلاقيات بجامعة الطائف (رقم الموافقة TU-DSPP-2024-260)، وتوافقت جميع الإجراءات مع معايير المعاهد الوطنية للصحة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح النظام النتائج، مع تسليط الضوء على نقاط البيانات المهمة والاتجاهات التي لوحظت خلال الدراسة. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بتحليلات إحصائية ذات صلة، والتي قد تشمل قيم p، وفترات الثقة، أو أحجام التأثير، للتحقق من النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم تمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح البيانات بشكل أكثر فعالية. تساعد هذه الوسائل البصرية في تعزيز فهم القارئ للنتائج وتسهيل المقارنات بين ظروف أو مجموعات تجريبية مختلفة. بشكل عام، تسهم النتائج في الآثار الأوسع للبحث، مما يشير إلى تطبيقات محتملة أو مجالات لمزيد من التحقيق.
المناقشة
تؤكد قسم المناقشة في ورقة البحث على التأثيرات السامة للكبد والكلى لمبيد الحشرات الفوسفات العضوي المالاتيون، إلى جانب الدور الوقائي لمضاد الأكسدة الموجه إلى الميتوكوندريا MitoQ. أدى التعرض للمالاتيون إلى زيادة كبيرة في مؤشرات وظائف الكبد والكلى، مثل إنزيم الأسبارتات أمينوترانسفيراز (AST) والفوسفاتاز القلوي (ALP)، مما يشير إلى تلف خلايا الكبد بسبب الإجهاد التأكسدي والالتهاب. قلل إعطاء MitoQ معًا بشكل ملحوظ من هذه الزيادات، مما يشير إلى فعاليته في الحفاظ على وظيفة الكبد وتخفيف الضرر التأكسدي. بالإضافة إلى ذلك، أدى التعرض للمالاتيون إلى انخفاض مستويات البروتين الكلي والألبومين والغلوبولين، والتي تم استعادتها جزئيًا مع علاج MitoQ، مما يشير بشكل أكبر إلى دوره الوقائي في الحفاظ على سلامة الكبد.
تسلط الدراسة أيضًا الضوء على التأثير الضار للمالاتيون على وظيفة الكلى، كما يتضح من زيادة مستويات الكرياتينين، واليوريا، وحمض اليوريك. خفف العلاج المشترك مع MitoQ بشكل كبير من هذه الزيادات، مما يشير إلى استعادة معايير وظيفة الكلى. تشير النتائج إلى أن MitoQ لا يؤثر سلبًا على فسيولوجيا الكبد أو الكلى في الظروف العادية، مما يتماشى مع الأبحاث السابقة التي تؤكد على إمكانياته العلاجية في مواجهة تلف الأعضاء الناتج عن الإجهاد التأكسدي. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن MitoQ يخفف بشكل فعال من سمية المالاتيون من خلال تعزيز دفاعات مضادات الأكسدة الميتوكوندرية وتقليل الالتهاب، على الرغم من أن التعافي يبقى جزئيًا، مما يشير إلى الحاجة إلى تدخلات إضافية لاستعادة توازن الأعضاء بالكامل.
DOI: https://doi.org/10.3892/mmr.2025.13661
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40849809
Publication Date: 2025-08-22
Author(s): Saed A. Althobaiti
Primary Topic: Drug-Induced Hepatotoxicity and Protection
Overview
The study investigates the protective effects of mitoquinol (MitoQ), a mitochondria-targeted antioxidant, against malathion-induced hepatorenal toxicity in male Wistar albino rats. Malathion, an organophosphate pesticide, was shown to cause significant increases in biomarkers of liver and kidney damage, such as aspartate aminotransferase and creatinine, while decreasing total protein and albumin levels. At the mitochondrial level, malathion exposure led to reduced activity of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, glutathione peroxidase) and ATP production, alongside increased reactive oxygen species, which contributed to oxidative damage and apoptosis, evidenced by upregulation of pro-apoptotic marker Bax and downregulation of anti-apoptotic marker Bcl-2.
Co-administration of MitoQ resulted in a trend towards normalization of altered hepatorenal markers and inflammatory responses, with partial restoration of mitochondrial function and improvement in histopathological changes. The findings suggest that malathion toxicity is mediated through mechanisms involving mitochondrial oxidative stress, apoptosis, and inflammation, while MitoQ offers protective effects by restoring mitochondrial homeostasis and reducing tissue damage. The study recommends further exploration of longer treatment durations and potential synergistic effects with other antioxidants to enhance protection against pesticide-induced toxicity.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the widespread use of malathion, an organophosphate insecticide, in agriculture and public health, highlighting its classification as an acetylcholinesterase inhibitor due to its phosphorothioate functional group. Chronic exposure to malathion, even at low doses, has been linked to severe liver and kidney damage, neurobehavioral issues, and oxidative stress in animal models. The paper emphasizes the environmental and health risks associated with malathion, particularly in developing countries, where occupational exposure is prevalent. Malathion’s neurotoxic effects are attributed to its ability to induce oxidative stress, disrupt antioxidant activity, and cause mitochondrial dysfunction, DNA damage, and reproductive toxicity.
To address the pressing health concerns related to malathion toxicity, the study explores the potential of Mitoquinol (MitoQ), a mitochondria-targeted antioxidant derived from coenzyme Q10, as a therapeutic intervention. MitoQ’s unique properties allow it to accumulate in mitochondria, enhancing its efficacy in neutralizing reactive oxygen species (ROS) and preserving mitochondrial function. The research aims to evaluate the mechanistic and functional outcomes of MitoQ administration in a malathion toxicity model, hypothesizing that it can mitigate hepatorenal injury by reducing oxidative stress and modulating apoptotic and inflammatory pathways. This study seeks to contribute novel insights into the protective effects of MitoQ against pesticide-induced toxicity.
Methods
In this study, 50 male Wistar albino rats (average weight 190±10 g, age 8 weeks) were utilized to investigate the effects of malathion and MitoQ on hepatic and renal function. The rats were acclimatized for two weeks in controlled environmental conditions before being randomly assigned to five experimental groups (n=10 per group): a control group receiving normal saline, a malathion-only group administered malathion at a dose of 27 mg/kg body weight, a malathion + MitoQ group receiving both malathion and MitoQ (2 mg/kg/day), a MitoQ-only group, and a sham group receiving corn oil as a vehicle.
After the experimental period, the rats were euthanized under deep anesthesia, and blood samples were collected via cardiac puncture for serum analysis. Liver and kidney tissues were excised, weighed, and processed for histopathological evaluation and biochemical analysis. The study adhered to ethical guidelines, with humane endpoints established to minimize animal suffering, ensuring that no animals reached these endpoints during the experiment. The research was approved by the Ethics Committee of Taif University (approval no. TU-DSPP-2024-260), and all procedures complied with National Institutes of Health standards.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It systematically details the outcomes, highlighting significant data points and trends observed during the study. The results are often accompanied by relevant statistical analyses, which may include p-values, confidence intervals, or effect sizes, to validate the findings.
Additionally, the section may include visual representations such as graphs or tables to illustrate the data more effectively. These visual aids serve to enhance the reader’s understanding of the results and facilitate comparisons between different experimental conditions or groups. Overall, the findings contribute to the broader implications of the research, suggesting potential applications or areas for further investigation.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the hepatotoxic and nephrotoxic effects of the organophosphate insecticide malathion, alongside the protective role of the mitochondria-targeted antioxidant MitoQ. Malathion exposure significantly elevated liver and kidney function markers, such as aspartate aminotransferase (AST) and alkaline phosphatase (ALP), indicating hepatocellular damage due to oxidative stress and inflammation. Co-administration of MitoQ notably reduced these elevations, suggesting its efficacy in preserving liver function and mitigating oxidative damage. Additionally, malathion exposure led to decreased levels of total protein, albumin, and globulin, which were partially restored with MitoQ treatment, further indicating its protective role in maintaining hepatic integrity.
The study also highlights the detrimental impact of malathion on renal function, as evidenced by increased creatinine, urea, and uric acid levels. MitoQ co-treatment significantly alleviated these increases, suggesting a restoration of renal function parameters. The findings indicate that MitoQ does not adversely affect liver or kidney physiology under normal conditions, aligning with previous research that underscores its therapeutic potential in counteracting oxidative stress-induced organ damage. Overall, the results suggest that MitoQ effectively mitigates malathion-induced toxicity by enhancing mitochondrial antioxidant defenses and reducing inflammation, although the recovery remains partial, indicating the need for additional interventions to fully restore organ homeostasis.