Therapeutic effect of melatonin and/or adipose-derived mesenchymal stem cells against doxorubicin-induced hepato-renal toxicity in wistar rats /
التأثير العلاجي للميلاتونين مع / أو الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من النسيج الدهني على السمية الكبدية الكلوية المستحثة بالدوكسوروبيسين –في جرذان ويستار
by Romisaa Hussein Sayed Hussein ; Supervisor Prof. Jehane Ibrahim Eid, Prof. Emad Mahmoud El Zaya, Dr. Mohamed Hosney Abd El Naby.
- 313 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 228-313.
Doxorubicin (DOX), is highly potent against cancer, but it is limited due to its severe side effects, including hepatotoxicity and renal toxicity. This toxicity is caused by oxidative stress, resulting in biochemical, histological, and genetic abnormalities. The antioxidant activity of Melatonin (MEL) and the regenerative properties of Adipose-derived mesenchymal stem cells (ADMSCs) show a promising strategy against DOX-induced toxicity. This study investigated the therapeutic effects of MEL & ADMSCs against DOX-induced toxicity. The research aimed to find whether the antioxidant properties of MEL, the regenerative capabilities, and the anti-inflammatory effect of ADMSCs could synergistically alleviate the adverse effects of DOX. The study included 2 main groups: a negative control group and a DOX group receiving 6 doses of DOX to induce organ toxicity. Subsequently, rats from both groups were subdivided to receive treatments of saline, MEL, ADMSCs, or a combination of them. Rats were euthanized, then blood and tissue samples were collected. The analysis included the evaluation of histopathological changes, oxidative stress biomarkers, gene expression profiles, and DNA damage. DOX induces oxidative stress, inflammation, and genotoxicity in livers and kidneys while reducing antioxidant enzyme activity. MEL and/or ADMSCs treatments effectively mitigate these effects, suggesting the protective mechanisms involved in apoptosis pathways, evidenced by changes in p53 and Bcl-2 expression levels, as well as assessment of double-stranded breaks using the neutral comet assay, and also improvement of the inflammatory markers IL-6 & IL-10 evidenced by the histopathological changes. MEL and ADMSCs counteract the adverse effects caused by DOX, potentially enhancing chemotherapy safety. The synergistic benefits of combination therapy in improving chemotherapy tolerability allow further investigation in preclinical models to optimize treatment strategies and support efficacy before clinical application. يعد عقار الدوكسوروبيسين (DOX) فعالاً للغاية ضد السرطان، ولكنه محدود الاستخدام بسبب آثاره الجانبية الشديدة، والتي تتضمن السمية الكبدية والكلوية. كما تحدث هذه السمية بسبب الإجهاد التأكسدي، مما يؤدي إلى تغيرات كيميائية حيوية ونسيجية وجينية. ويظهر النشاط المضاد للأكسدة للميلاتونين (MEL) والخصائص التجديدية للخلايا الجذعية المتوسطة المشتقة من الأنسجة الدهنية (ADMSCs) استراتيجية واعدة وهامة ضد السمية الناجمة عن عقار دوكسوروبيسين. اهتمت هذه الدراسة بالتأثيرات العلاجية لكلا من الميلاتونين والخلايا الجذعية المتوسطة المشتقة من الأنسجة الدهنية ضد السمية الناجمة عن عقار دوكسوروبيسين. هدف البحث إلى معرفة ما إذا كانت خصائص الميلاتونين المضادة للأكسدة، والقدرات التجديدية، والتأثير المضاد للالتهابات لـ ADMSCs يمكن أن تخفف بشكل تآزري من الآثار الضارة لـ DOX. وقد شملت الدراسة مجموعتين رئيسيتين: مجموعة control ومجموعة DOX تلقت 6 جرعات من DOX لإحداث سمية في الأعضاء. بعد ذلك، تم تقسيم الفئران من كلتا المجموعتين لتلقي علاجات المحلول الملحي، والميلاتونين، و ADMSCs، أو مزيج منها. ثم تم ذبح الفئران، بعد ذلك تم جمع عينات الدم والأنسجة. كما تم اجراء بعض التحليل لتقييم التغيرات النسيجية المرضية، وعلامات الإجهاد التأكسدي، وملامح التعبير الجيني، وتلف الحمض النووي DNA. وقد وجد أن DOX يحفز الإجهاد التأكسدي، والالتهاب، والسمية الجينية في الكبد والكلى مع تقليل نشاط إنزيم مضادات الأكسدة.بالاضافة الى ذلك، إن علاجات الميلاتونين و/أو الخلايا الجذعية المشتقة من الأنسجة الدهنية تخفف من هذه التأثيرات بشكل فعال، مما يشير إلى الآليات الوقائية التي تشارك في مسارات موت الخلايا المبرمج Apoptosis، والتي تظهر في التغيرات في مستويات التعبير عن p53 وBcl-2، فضلاً عن تقييم اDNA breaks ds باستخدام اختبار ال comet assay، وكذلك تحسين العلامات الالتهابية IL-6 وIL-10 التي تظهر في التغيرات النسيجية المرضية. يعمل الميلاتونين والخلايا الجذعية المشتقة من الأنسجة الدهنية على مواجهة الآثار الضارة التي يسببها DOX، مما يعزز من سلامة العلاج الكيميائي. لذلك تسمح الفوائد التآزرية للعلاج المركب في تحسين تحمل العلاج الكيميائي بإجراء المزيد من التحقيقات في النماذج السريرية لتحسين استراتيجيات العلاج ودعم الفعالية قبل التطبيق السريري.