Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 164-197.

Titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NPs (have been extensively researched because of their intriguing characteristics across several domains, such as agriculture, medicine, construction, and the cosmetics sector. Additionally, they possess a wide-ranging antibacterial impact that enhances the longevity of food. Nevertheless, they also exert detrimental effects on several organs, such as the liver, kidneys, and brain. Ginseng components provide a wide range of pharmacological actions, including anti-inflammatory, anticancer, antioxidant, and antiapoptotic properties. The objective of this study was to examine the effects of TiO2-NPs on the liver, kidneys, and brain tissues of rats and to assess the possible protective and therapeutic properties of ginseng extract against these effects. A total of thirty-five adult male albino rats were randomly assigned to five groups, with each group consisting of seven rats. The experimental groups were categorized as follows: Group I was designated as the control group. Group II was administered 200 mg/kg BW of ginseng orally. Group III was given 200 mg/kg BW of TiO2-NPs orally. Group IV served as the protective group, where rats were pretreated with ginseng for 1 hour before receiving TiO2-NPs at a dose similar to Group II and Group III, respectively. Group V was the treatment group, where rats received TiO2-NPs for 14 days, followed by ginseng until the end of the experiment at a dose identical to Group III and Group II, respectively. Twenty-four hours after the last dose, all rats were subjected to behavioral assessment. After that, serum samples were obtained, the rats were euthanized, and the liver, kidney, and brain tissues were gently eliminated for further biochemical, histological, and immunohistochemical studies. According to behavioral tests, the TiO2-NPs treatment had a significant impact on the rats' cognitive function, emotional reactivity, and spatial recognition memory. Moreover, TiO2-NPs substantially raised the concentration of malondialdehyde (MDA), and diminished the level of glutathione (GSH) in the aforementioned tissues. In addition, TiO2-NPs exerted a significant alterations in the renal and hepatic mRNA expression of the glutathione peroxidases (GPx), cysteine-aspartic acid protease (Caspase3) and cyclooxygenase (COX-2) genes. TiO2-NPs induced deterioration of hepatorenal tissue, characterized by necrosis of hepatocytes and vacuolation in the cytoplasm. This degeneration also affected the central veins, portal vein branches, and blood sinusoids, leading to congestion. Additionally, there was thickening of the walls of the hepatic artery and bile duct branches, accompanied by epithelial hyperplasia. Some renal corpuscles showed hypertrophy and others showed atrophy with wide urinary spaces. Most of the renal tubules exhibited notable luminal dilatation, flattening of the epithelial cells, and necrosis of the tubules. Furthermore, TiO2-NPs triggered notable histopathological changes in brain tissue, such as neuropil vacuolation, dilated pericellular and perivascular gaps, neuronal deterioration, and nuclear pyknosis in several brain regions. Oral administration of TiO2-NPs significantly decreased the immunohistochemical expression of Ki-67 in the hepato-renal sections while increasing the expression of GFAP in brain tissue. In contrast, the administration of ginseng extract mitigated the negative effects caused by TiO2-NPs. Hence, ginseng extract may improve the hepato-renal and neurological toxic effects caused by TiO2-NPs

تمت دراسة الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم على نطاق واسع بسبب خصائصها العامة المثيرة للاهتمام في العديد من المجالات، مثل الزراعة والطب والبناء وقطاع مستحضرات التجميل. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تمتلك تأثيرًا مضادًا للبكتيريا واسع النطاق يعزز طول عمر الغذاء. ومع ذلك ، فهي تؤثر سلبا ايضا على عدة اعضاء ، كالكبد والكليتين والدماغ، وتوفر مكونات الجينسنج مجموعة واسعة من التأثيرات الدوائية، بما في ذلك خصائص مضادة للالتهابات ومضادة للسرطان ومضادة للأكسدة ومضادة لموت الخلايا.
كان الهدف من هذه الدراسة هو فحص تأثيرات الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم على الكبد والكلى وأنسجة الدماغ لدى الجرذان. وتقييم الخصائص الوقائية والعلاجية المحتملة لمستخلص الجينسنج ضد هذه التأثيرات.
تم توزيع إجمالي خمسة وثلاثين من ذكور الجرذان البيضاء البالغة بشكل عشوائي على خمس مجموعات، حيث تتكون كل مجموعة من سبعة جرذان. تم تعيين المجموعة الأولى: كمجموعة ظابطه. المجموعة الثانية: أعطيت۲۰۰ ملجم/كجم من وزن الجسم من الجينسنج عن طريق الفم. المجموعة الثالثة: أعطيت ۲۰۰ ملجم/كجم من وزن الجسم من الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم عن طريق الفم. المجموعة الرابعة: المجموعة الوقائية، حيث تم معالجة الجرذان بالجينسنج لمدة ساعة واحدة قبل تلقي الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم بجرعة مماثلة للمجموعة الثانية والمجموعة الثالثة، على التوالي. كانت المجموعة الخامسة: هي مجموعة العلاج، حيث تلقت الجرذان الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم لمدة ۱٤ يومًا، يليها االجينسنج حتى نهاية التجربة بجرعة مماثلة للمجموعة الثالثة والمجموعة الثانية، على التوالي. وبعد أربع وعشرين ساعة من آخر جرعة، تم إخضاع جميع الجرذان لتقييم سلوكي. بعد ذلك، تم الحصول على عينات المصل، وتم القتل الرحيم للجرذان، وتم إزالة أنسجة الكبد والكلى والدماغ بلطف لإجراء مزيد من الدراسات البيوكيميائية والنسجية والنسجو كيميائية المناعية. وفقا للاختبارات السلوكية، كان للعلاج بـ الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم تأثير كبير على الوظيفة الإدراكية لدى الجرذان، والتفاعل العاطفي، وذاكرة التعرف المكاني. أدت الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم إلى زيادة كبيرة في تركيز مالون داي الدهيد وقللت من مستويات الجلوتاثيون في الأنسجة المذكورة أعلاه. بالإضافة إلى ذلك، أجرت الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم تغييرات كبيره في تعبير الحمض النووي الريبوزي الرسول الكلوي والكبدي لبيروكسيداز الجلوتاثيون وجينات حمض السيستين الأسبارتيك (كازبيز ۳) والسيكلوأوكسيجيناز. تسببت الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم في تدهور أنسجة الكبد، والتي تتميز بنخر خلايا الكبد والفراغ في السيتوبلازم. وقد أثر هذا الانتكاس أيضًا على جميع الأوردة المركزية وتفرعات الوريد البابي، وأشباه الجيوب الدموية، مما أدى إلى الاحتقان. بالإضافة إلى ذلك، كان هناك سماكة في جدران تفرعات الشريان الكبدي والقناة الصفراوية، مصحوبة بتضخم الخلايا الظهارية. أظهرت بعض كريات الكلى تضخم والبعض الأخر ضمور مع اتساع في الفراغ البولي. وأظهرت معظم الأنابيب الكلوية توسعًا ملحوظًا، وتسطيح الخلايا الظهارية، ونخر الأنابيب. علاوة على ذلك، تسببت الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم في حدوث تغيرات نسجية مرضية ملحوظة في أنسجة الدماغ، مثل تفريغ الخلايا العصبية، واتساع الفراغات حول الخلايا وحول الأوعية الدموية، واحتقان الأوعية الدموية، وتدهور الخلايا العصبية، وتغلظ الأنوية في العديد من مناطق الدماغ. أدى تناول الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم عن طريق الفم إلى انخفاض ملحوظ في التعبير النسجو كيميائي المناعي عن كيه اي-٦٧ في أنسجة الكبد والكلى مع زيادة التعبير عن الحمض البروتيني الدبقي في أنسجة المخ. في المقابل، فإن تناول مستخلص الجينسنج خفف من الآثار السلبية الناجمة عن الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم. ومن ثم، فإن مستخلص الجينسنج قد يحسن التأثيرات السامة العصبية والكبدية الكلوية الناجمة عن الجسيمات النانوية لثاني أكسيد التيتانيوم.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.