Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 116-138.

This research comprehensively investigated the efficacy of natural compounds and nanoparticles in counteracting oxidative stress and organ-specific toxicity induced by industrial chemicals in male Sprague-Dawley rats through three distinct experimental studies. The first study focused on reproductive toxicity, demonstrating that prophylactic and therapeutic administration of rosemary essential oil (REO, 250 mg/kg/day for 56 days) effectively mitigated manganese dioxide nanoparticle (MnO₂-NPs, 100 mg/kg/day)-induced testicular damage. The protective effects were evidenced by the significant amelioration of oxidative stress markers, the restoration of normal sperm morphology and count, the rebalancing of testosterone and other reproductive hormones, and the marked upregulation of key steroidogenic genes (StAR, HSD-3β, CYP11A1), which are critical for testosterone synthesis, with the prophylactic regimen yielding superior histological and molecular outcomes. The second study explored combinatorial therapeutics against potassium dichromate (PDC, 10.5 mg/kg, 5 times/week for 8 weeks) insult, revealing that both thyme essential oil (TEO, 5 mg/kg/day) and zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs, 5 mg/kg, 3 times/week) independently conferred significant protection, but their co-administration produced a synergistic restoration of testicular function. This was confirmed through the normalization of antioxidant enzyme activities, reduction in lipid peroxidation, improvement in sperm viability and motility, correction of hormonal imbalances, and recovery of gene expression patterns essential for spermatogenesis and steroidogenesis. The third study elucidated systemic protection, where co-treatment with curcumin nanoparticles (Cur-NPs, 50 mg/kg/day for 30 days) robustly attenuated the hepatorenal damage inflicted by copper oxide nanoparticles (CuO-NPs, 50 mg/kg/day). The mitigation was achieved through a multi-faceted mechanism involving the enhancement of endogenous antioxidant defenses (GSH, SOD, CAT), the suppression of pro-apoptotic signaling, the reduction of inflammatory mediators, the promotion of DNA repair, and consequent preservation of hepatic and renal histological architecture. Collectively, these compelling findings validate Cr-NPs, REO, TEO, and ZnO-NPs as potent therapeutic agents against chemical-induced organ toxicity, attributing their efficacy to powerful antioxidant, anti-apoptotic, and gene-regulatory properties, thereby highlighting the significant promise of these natural bioactive compounds and nanotherapies in ameliorating oxidative stress-related disorders.

استهدفت هذه الدراسة تقييم التأثيرات الوقائية للزيوت العطرية والجسيمات النانوية ضد الإجهاد التأكسدي والخلل العضوي و التناسلي
الناجم عن بعض المركبات الضارة علي ذكور الجرذان .تم استخدام ثلاثة نماذج تجريبية لتقييم القدرة العلاجية للجسيمات النانوية للكركمين، وزيت إكليل الجبل العطري ، وزيت الزعتر العطري، وجسيمات أكسيد الزنك النانوية. في الدراسة الأولى: تم تقييم الدورالعلاجي لزيت إكليل الجبل العطري )بجرعة ٢٥۰ ملغم/كغم/يومياً لمدة ٥٦ يوماً( ضد السمية التناسلية التي أحدثتها جسيمات أكسيد المنغنيز النانوية )بجرعة ۱۰۰ملغم/كغم/يومياً( التي تسببت في إجهاد تأكسدي في الخصيتين، وتشوهات في الحيوانات المنوية، واضطرابات هرمونية، و خلل في الجينات المسئولة عن بناء هرمون التيستيستيرون فيما أظهرت النتائج أن المعاملة بزيت إكليل الجبل خففت بشكل فعال تلف الخصية، وذلك من خلال تحسن مؤشرات الإجهاد التأكسدي، واستعادة مورفولوجيا وعدد الحيوانات المنوية، وتصحيح الاختلالات الهرمونية، مع زيادة ملحوظة في التعبير عن الجينات الرئيسية المسؤولة عن تصنيع الستيرويدات، حيث تفوق النظام الوقائي في النتائج النسيجية والجزيئية.ركزت الدراسة الثانية على تقييم التأثير التآزري لزيت الزعتر العطري ) بجرعة ٥ ملغم/كغم/يوميًا( مع جسيمات أكسيد الزنك النانوية )بجرعة ٥ ملغم/كغم، ٣ مرات/أسبوعيًا( في مواجهة التأثير السمي علي الخصيه التي أحدثها ثنائي كرومات البوتاسيوم )بجرعة ۱۰,٥ ملغم/كغم، ٥ مرات/أسبوعيًا لمدة ٨ أسابيع.( المتمثله في الخلل تناسلي الحاد، زيادة الضرر التأكسدي، الاضطرابات الهرمونية، وتدهورالحيوانات المنوية. أظهر كل علاج بمفرده حماية معنوية، غير أن الجمع بينهما أحدث استعادة تآزرية لوظيفة الخصية، تم تأكيدها من خلال تطبيع نشاط الإنزيمات المضادة للأكسدة، وتحسين حركة وحيوية الحيوانات المنوية، وتصحيح الاضطرابات الهرمونية، واستعادة التعبير الجيني المرتبط بتكوين الحيوانات المنويه وتصنيع الستيرويدات. أما الدراسة الثالثة، فأوضحت التأثير النظامي للعلاج بجسيمات الكركمين النانوية )بجرعة ٥۰ ملغم/كغم/يوميًا لمدة ٣۰ يومًا( في التخفيف من الضرر الكبدي الكلوي الذي سبّبته جسيمات أكسيد النحاس النانوية ) بجرعة ٥۰ ملغم/كغم/يوميًا( حيث أظهرت النتائج أن جسيمات أكسيد النحاس النانوية سببت تلفا كبديًا وكلويًا، تثبيط في المناعية، تلف في الحمض النووي و موتًا خلويًا مبرمجًا، وهو ما تم تقليل تأثيره مبشكل ملحوظ بواسطة الجسيمات النانويه لكوركمين من خلال استعادة مؤشرات مضادات الأكسدة، وتحسين الوظيفة المناعية، والحفاظ على سلامة الحمض النووي والأنسجة و بشكل عام، تثبت النتائج المُجمعة لهذه الدراسات أن جسيمات الكركمين النانوية، وزيت إكليل الجبل العطري، وزيت الزعتر العطري، وجسيمات أكسيد الزنك النانوية، تمثل عوامل علاجية واعدة لمقاومة السمية العضوية المُحفزة كيميائيًا. ويمكن إرجاع فعاليتها إلى خصائصها المضادة للأكسدة والمضادة لموت الخلايا المبرمج والقدره على تنظيم التعبير الجيني، مما يسلط الضوء على إمكاناتها الكبيرة في التصدي للاضطرابات المرتبطة بالإجهاد التأكسدي.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.