BIOCHEMICAL AND ULTRA STRUCTURAL STUDIES ON THE ROLE OF CURCUMIN IN TREATMENT OF LIVER DAMAGE INDUCED IN DIABETIC MICE SUBJECTED TO WHOLE
BODY GAMMA IRRADIATION *

MANSOUR, H.H. and ABD EL-AZEEM, M.G.

Health Radiation Research Department, National Centre
for Radiation Research and Technology, Cairo, Egypt.

Key words: Curcumin, Diabetic mice, Irradiated mice, Liver damage.

دراسات بيوكيمائية و تركيبية دقيقة على دور الكركم فى معالجة الأضرار
الكبدية المستحدثة فى الفئران المصابة بمرض السكر بفعل تعريض
الجسم الكلى للتشعيع الجامى

هبة حسنى منصور و منى جلال عبد العظيم

خلاصـــة

يستعرض هذا البحث الآثار الضارة للإشعاعات المؤينة التى قد تحدث عبر إنتاجها لجزيئات الأوكسجين النشطة و اختلال التوازن بين العناصر المؤكسد والمضادة للأكسدة فى الخلايا مما قد يؤدى إلى موت الخلية. وتشير الأدلة المستخلصة عبر الدراسات الإكلينيكية والمعملية على حد سواء إلى أن إجهاد الأكسدة يلعب دوراً رئيسياً فى الآلية المرضية للداء السكرى.

و الهدف من الدراسة هو معرفة قدرة الكركم الوقائية ضد الآثار الضارة لأشعة جاما على خلايا الكبد فى الفئران وتقييمه كمضاد لارتفاع نسبة السكر و كمضاد لعمل الستربتوزوتوسين الذى يسبب الداء السكرى و قد شملت الدراسة عدة قياسات منها نسبة الدهون فى المصل, نسبة الجلوكوز و عامل نخر الورم، هذا ﺇلى جانب قياس أكسيد النيتريك والنترات, مالون داى الدهايد, الجلوتاثيون المختزل,  الجلوتاثيون بيروكسيديز, كاتالاز و نشاط سوبراوكسيد ديزموتيز.

أوضحت النتائج أن التعرض للإشعاع بمقدار 7 جراى أو الإصابة بالداء السكرى أو الإصابة بالداء السكرى والتعرض للإشعاع معاً أحدث زيادة ملحوظة فى نسبة الدهون فى المصل ومالون داى الدهايد وأكسيد النيتريك والنترات وعامل نخر الورم بالإضافة إلى انخفاض ملحوظ فى نسبة الجلوتاثيون و الأنزيمات المضادة للأكسدة، كما أوضحت الدراسة انه فى حالة الفئران التى تم معالجتها بالكركم أولا ثم تم تشعيعها بعد ذلك أو إصابتها بالداء السكرى دلت النتائج على نقص واضح فى نسبة الدهون فى المصل و مالون داى الدهايد وأكسيد النيتريك والنترات وعامل نخر الورم (TNF-α) بالإضافة الى زيادة ملحوظة فى نسبة الجلوتاثيون و الأنزيمات المضادة للأكسدة.

أظهرت الدراسات التركيبية الدقيقة تغيرات فى أنسجة كبد الفئران بعد الحقن بمادة الستربتوزوتوسين بالبطن لإحداث الداء السكرى وذلك بعد تعرضها الكلى لأشعة جاما وقد أدى ذلك إلى خلل فى خلايا الكبد مع تحلل للسيتوبلازم والنواة.

أما التعرض لأشعة جاما بجرعة واحدة مقدارها 7 جراى وحدها أو مع الحقن بمادة الستربتوزوتوسين لإحداث الداء السكرى فقد أدى إلى خلل أيضاً فى خلايا الكبد مصحوباً بظهور نقط مختلفة فى حجمها من الدهون وارتخاء الجيب الدموى وتمزق الشبكة الإندوبلازمية، كما أوضحت نتائج الفئران المعرضة للأشعة المؤينة ثم إصابتها بالداء السكرى خلل حاد فى خلايا الكبد، كما أوضحت الدراسة أن حالة الحيوانات التى تم معالجتها بالكركم لمدة خمس أيام متتالية  تحسناً فى خلايا الكبد والمادة السيتوبلازمية.

ونستخلص من الدراسة بان الكركم يلعب دوراً وقائياً فعالاً لحماية الكبد ضد الآثار الضارة للإشعاع أو الآثار الضارة الناتجة عن الإصابة بالداء السكرى لذا فمن الممكن تطويره واستخدامه كوسيلة علاج فعالة للحماية من تلك الآثار الضارة.

ABSTRACT

Ionizing radiation is known to induce oxidative stress through generation of reactive oxygen species (ROS) resulting in imbalance of the pro-oxidant and antioxidant in the cells, which are suggested to culminate in cell death. Increasing evidence in both experimental and clinical studies suggests that oxidative stress plays a major role in the pathogenesis of diabetes mellitus. The present study  was aimed to evaluate the  radioprotective effect of curcumin (CMN), a yellow pigment of turmeric, on gamma radiation-induced toxicity in diabetic mice and evaluate the anti-hyperglycemic properties of this compound on streptozotocin (STZ) (65 mg/kg of body weight) which induce diabetes.  Serum lipid profiles, glucose and tumour necrosis factor-α (TNF-α) levels were determined. The cellular changes were estimated using malondialdehyde (MDA) as indices of lipid peroxidation, the antioxidants superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) and reduced glutathione (GSH) and total nitrate/nitrite (NO(x)) as end product of nitric oxide. The level of blood glucose was elevated in diabetic animals. Circulatory lipid profiles, MDA, NO(x) and TNF-α were increased significantly, whereas the levels of GSH and antioxidant enzymes were significantly decreased in irradiated mice (7 Gy), STZ and irradiated-STZ mice. Pre-treatment with CMN (200 mg/kg, i.p.) for 5 consecutive days resulted in significant decrease in the levels of blood glucose and lipid profiles along with significant decrease in the levels of MDA, TNF-α and NO(x). The antioxidant enzymes were increased significantly along with the levels of GSH.

The ultra structural studies revealed that STZ induced degeneration of hepatocyte with lysis of cytoplasm and nucleus in irradiated or diabetic mice liver and accompanied by lipid droplets of variable sizes, dilatation of blood sinusoids and fragmented endoplasmic reticulum. Severally degeneration of liver cells of diabetic irradiated mice showed severe degeneration. Pre-treatment with CMN resulted in regeneration of hepatocytes and cytoplasmic matrix. 

Administration of CMN revealed a remarkable protective effect in biochemical and histological levels, thus, pre-treatment with CMN helps in protecting the livers against irradiated and/or diabetic-induced cellular damage and can be
developed in near future as an effective radioprotector during radiotherapy.