Studies On The Effects Of Copper Oxide Nanoparticles On Some Organs Of Albino Rats With The Possible Ameliorative Effect Of Betaine /
دراسات على تأثير جزيئيات أكسيد النحاس النانوية على بعض أعضاء الجرذان البيضاء مع التأثير التحسيني المحتمل للبيتين /
By Asmaa Rabie Hashim Ibrahim; Under Supervision of Dr. Dina Wagih Mohamed Bashir, Dr. Eman Rashad Mohamed Fathi, Prof. Dr. Mona Khames Galal Mabrouk
- 176 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 152-176.
Copper oxide nanoparticles (CuO-NPs)are the most commonly used metal oxide nanoparticles worldwide. They are incorporated into various applications including drug delivery, cellular and molecular biology, and biotechnology. Betaine is a trimethylglycine which is a naturally existing amino acid in various feedstuffs, widely used as a potent antioxidant, neuroprotective, and hepatoprotective agent. The current study was designed to investigate the potentially toxic effects of CuO-NPs on both brain and hepatic tissues and the ability of betaine to ameliorate such toxic effects. A total of 40 adult male albino rats were alienated into 4 groups 10 rats each: the control group only received distilled water, CuO-NPs -exposed group received CuO-NPs (0.5 mg/kg) intraperitoneally, betaine co-treated group received 0.5 mg/kg CuO-NPs intraperitoneally plus betaine (250mg/kg orally, 1hr before CuO-NPs), and betaine group only received betaine (250mg/kg) orally daily for 28 days. At the end of the experiment, rats were subjected to behavioral assessment and then euthanized, blood samples were collected from each rat, and serum was separated for determination of liver function tests; Aspartate aminotransferase (AST) and Alanine aminotransferase (ALT). Some brain and liver samples were collected for estimation of oxidative stress markers and quantitative RT-PCR analysis for gene expression (nuclear factor erythroid 2 (Nrf-2), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx),acetylcholinesterase (AchE), tumor necrosis factor-alpha (TNFα), and Interleukin 1 beta (IL-1β)). While other samples were used for histopathological as well as immune-histochemical examinations. To sum up, behavioral performance was restored by betaine administration as evidenced by increasing the locomotion and cognitive abilities of rats compared to CuO-NPs intoxicated rats. CuO-NPs -exposed group revealed a significant increase in ALT, AST, Malondialdehyde (MDA) levels, TNFα and IL-1β expression, and a significant decrease in glutathione (GSH) content, and expression of Nrf-2, SOD, GPx, and AchE. Moreover, several histopathological alterations were observed. For brain tissue, finding confirmed neuronal degeneration, pericellular spaces, neuropillar vacuolation, dilatation of perivascular spaces, congestion, and hemorrhage at the three studied brain regions (cerebral cortex, cerebellar cortex, and hippocampus), and in the form of hyalinization, vacuolation, and severe congestion and dilatation of blood vessels, different forms of hepatocytic degeneration in hepatic tissue. There was an increase in immune reactivity for both glial fibrillary acidic protein (GFAP) in the brain and IL-1β in both brain and hepatic tissues. On the other hand, the betaine co-treated group exhibited significant improvement at all levels in both brain and hepatic tissues. It could be concluded that the adverse effects induced by CuO-NPs were markedly ameliorated by co-treatment with betaine. الجزيئيات النانوية لأكسيد النحاس هي الجزيئيات النانوية لأكسيد المعدن الأكثر استخدامًا في جميع أنحاء العالم. والتي يتم استخدامها في تطبيقات مختلفة بما في ذلك توصيل الأدوية، والبيولوجيا الخلوية والجزيئية، والتكنولوجيا الحيوية. تم تصميم الدراسة الحالية لدراسة التأثيرات السامة المحتملة لجزيئـات اكسيد النحاس النانوية على كل من أنسجة الدماغوالكبد وقدرة البيتين على تخفيف هذه التأثيرات السامة. اشتملت هذه الدراسة على 40 من ذكور الجرزان البيضاء تم تقسيمها الى أربع مجموعات، 10 جرذان لكل منها: تلقت المجموعة الضابطة فقط الماء المقطر، وتلقت المجموعة المعرضة للجزيئات النانوية لأكسيد النحاس داخل الصفاق 0.5 مجم / كجم، وتلقت المجموعة المعالجة بالبيتين و الجزيئات النانوية لأكسيد النحاس داخل الصفاق 0.5 مجم / كجم من الجزيئات النانوية لأكسيد النحاس بالإضافة إلى البيتين بالتجريع (250 ملغم / كغم 1 ساعة قبل الجزيئيات النانوية لأكسيد النحاس)، ومجموعة البيتين تلقت البيتين بالتجريع فقط (250 ملغم / كغم) يوميا لمدة 28 يوما. في نهاية التجربة تم جمع عينات الدم من كل جرذ وفصل المصل لفحص وظائف الكبد (إنزيم الألانين أمينو ترانسفيريز وإنزيم الأسبارتيت أمينو ترانسفيريز (، كما تم جمع بعض عينات الدماغوالكبد لتقدير علامات الإجهاد التأكسدي. والتحليل الكمي للتعبير الجيني (انترليوكين 1 بيتا،عامل نخر الورم ألفا، الجلوتاثيونبيروكسيديز، سوبر اكسيد ديسميوتاز، أستيل كولينستراز، العامل النووي الكريات الحمر 2). بينما تم استخدام عينات أخرى للتشريح المرضي والكيميائي النسيجي المناعي. كشفت المجموعة المعرضة للجزيئات النانوية لأكسيد النحاس عن زيادة كبيرة في مستويات إنزيم الألانين أمينو ترانسفيريز وإنزيم الأسبارتيت أمينو رانسفيريزومستوى المالوندهايد، والتعبير الجيني لكلا منانترليوكين 1 بيتا،عامل نخر الورم ألفا، وانخفاض كبير في محتوى الجلوتاثيون، والتعبير الجيني للجلوتاثيون بيروكسيديز، سوبر اكسيد يسميوتاز، أستيل كولينستراز، العامل النووي الكريات الحمر 2 علاوة على ذلك، لوحظت العديد من التغيرات النسيجية المرضية. بالنسبه للدماغ فظهر تنكس عصبي، ووجود مساحات حول الخلايا، وفجوات بالنسيج العصبي، وتوسع المساحات المحيطة بالأوعية الدموية، والاحتقان والنزيف في مناطق الدماغ الثلاث التي تمت دراستها (المخ والمخيخ والحصين). اما بالنسبه الأنسجة الكبدية فقد ظهر التوسع والتشكل الزجاجي، واحتقان شديد وتوسع الأوعية الدموية، وأشكال مختلفة من تنكس خلايا الكبد. كما انه كانت هناك زيادة في التفاعل المناعي لكل من انترليوكين 1 بيتا كل من أنسجة الدماغ والكبد والحمضي الليفي الدبقي في الدماغ. ومن ناحية أخرى، أظهرت المجموعة المعالجة بالبيتين تحسناً ملحوظاً على جميع المستويات في كل من أنسجة الدماغوالكبد. ومن خلال ما سبق يمكن أن نستنتج أن التأثيرات الضارة الناجمة عن الجزيئات النانوية لأكسيد النحاس قد تم تحسينها بشكل ملحوظ من خلال المعالجة المشتركة بالبيتين.