Protective effects of Nostoc cummune extract on ketamine-induced hepatotoxicity in male mice

Document Type : Research Paper

Authors
Akbar Hajizadeh Moghaddam 1
Fariba Aghabozorgnezhad 2
sedigheh khanjani jelodar 3
, Parisa Jahani Bahnamiri 2
1 Department of Animal Sciences,, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran
2 Msc in Animal Physiology, Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran , Babolsar, Iran
3 Assistant professor of Animal Physiology, Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, I.R. of Iran
10.22034/jar.2024.8258.1947
Abstract
Ketamine, a phencyclidine derivative, induces oxidative stress in the liver by disrupting the redox equilibrium. The cyanobacterium Nostoc commune possesses notable antioxidant properties, making it a valuable resource in the treatment of various diseases. The objective of this study is to investigate the protective effects of Nostoc commune extract (NCE) against ketamine-induced toxicity in adult male mice. In this research study, a total of 20 adult male mice were used and divided into four groups: a control group, a ketamine group, and two treatment groups receiving different doses of NCE. All groups, except the control group, were injected with ketamine intraperitoneally at a dose of 20 mg/kg for a duration of 14 days. Following the ketamine injections, the treatment groups were administered NCE at two different doses: 70 and 150 mg/kg. The concentrations of various liver enzymes including alkaline phosphatase (ALP), alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and malondialdehyde (MDA) were measured. The results showed that ketamine injection increased the concentration of AST, ALT, ALP, MDA level and decreased the activity of antioxidant enzymes CAT and SOD. While NCE in both doses decreased the concentration of AST, ALT, ALP and MDA levels compared to the ketamine group. Also, only the higher dose of NCE increased the activity of CAT and SOD. This conclusion suggests that NCE likely has a moderating effect on antioxidant enzymes, which helps to inhibit oxidative stress. As a result, NCE shows potential in protecting against liver toxicity caused by ketamine.

Keywords

Subjects

اثرات محافظتی عصاره نوستوک­کمون بر سمیت کبدی القا شده با کتامین در موش نر

اکبر حاجی زاده مقدم*، فریبا آقابزرگ نژاد خشکرودی، صدیقه خانجانی جلودار و پریسا جهانی بهنمیری

ایران، بابلسر، دانشگاه مازندران، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی جانوری

تاریخ دریافت: 12/07/1402          تاریخ پذیرش: 29/07/1403

چکیده

کتامین دارویی مشتق از فن­سیکلیدین است که با اختلال در تعادل ردوکس استرس اکسیداتیو در کبد را القا می‌کند. سیانوباکتری نوستوک­کمون دارای خواص آنتی اکسیدانی قابل توجهی است که آن را به منبعی ارزشمند در درمان بیماری های مختلف تبدیل می کند. هدف از این پژوهش، بررسی اثر محافظت کبدی عصاره نوستوک­کمون بر سمیت کبدی القا شده با کتامین در موش کوچک آزمایشگاهی نر بالغ می­باشد. در این پژوهش،20 موش نر بالغ به 4 گروه کنترل، کتامین و دو گروه تیمار با عصاره نوستوک­کمون (NCE) تقسیم شدند. به تمامی گروه­ها بجز کنترل، کتامین در دوز 20 میلی گرم بر کیلوگرم به صورت درون صفاقی 14 روز تزریق شد و گروه های تیمار پس از تزریق کتامین، NCE را در دو دوز 70 و 150 میلی­گرم بر کیلوگرم دریافت کردند. غلظت آنزیم­های کبدی آلکالین ­فسفاتاز ( (ALP، آلانین آمینوترنسفراز (ALT)، آسپارتات آمینوترنسفراز( (AST،کاتالاز( (CAT، سوپراکسیددیسموتاز ((SOD و مالون­دی­آلدهید  (MDA) اندازه­گیری شدند. نتایج نشان داد که تزریق کتامین سبب افزایش غلظت AST  ، ALT ،  ALP، سطح MDA و کاهش فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانی CAT و SODشد. در حالی که  NCE در هر دو دوز موجب کاهش غلظت AST،  ALT ، ALP و سطح MDA در مقایسه با گروه کتامین شدند. همچنین تنها دوز بالاتر NCE فعالیت CAT و  SOD را افزایش داد. نتایج نشان می‌دهند که NCE احتمالا اثر تعدیل کننده بر روی آنزیم های آنتی اکسیدانی دارد که به مهار استرس اکسیداتیو کمک می‌کند. در نتیجه، NCE پتانسیل محافظت در برابر سمیت کبدی ناشی از کتامین نشان می دهد.

واژگان کلیدی: کتامین، نوستوک کمون، استرس اکسیداتیو، آنزیم­های کبدی

* نویسنده مسئول، پست الکترونیکی: a.hajizadeh@umz.ac.ir

مقدمه

 

کتامین دارویی مشتق از فن سیکلیدین است که  اولین بار در سال  1962توسط دانشمند آمریکایی  Calvin-Davis  سنتز شد (18) و از سال 1970به عنوان داروی بی­هوشی در انسان و حیوانات استفاده می‌شود (15). کتامین به دلیل اثر کوتاه مدت و توهم زایی، به یک داروی سوء مصرف تفریحی در بین جوانان تبدیل شده است. مهمترین اثر  نامطلوب آن، اثرات روانی است. کتامین بسیار محلول در چربی است و به سرعت در بافت­های محیطی توزیع می شود. نیمه عمر حذف کتامین 2 تا 3 ساعت است و به سرعت جریان خون از کبد بستگی دارد (25). کتامین توسط سیستم میکروزومی سیتوکروم P-450 در کبد متابولیزه می­شود. هنگامی که سلول­های کبدی در معرض کتامین قرار می­گیرند، مهار فسفوریلاسیون اکسیداتیو، افزایش آپوپتوز و تولید گونه­های فعال اکسیژن (ROS) اتفاق می­افتد (31). کبد نسبت به سایر اندام­ها دربرابر شرایط اکسیداتیو آسیب پذیرتر است. تولید بیش ازحد ROS و تشکیل رادیکال­های آزاد سبب استرس اکسیداتیو در کبد می­شود که به سلول­ها، بافت­ها و اندام­ها آسیب می­رساند (27). مطالعات نشان داده است که، افزایش آنزیم های آسپارتات آمینوترنسفراز ( (AST، آلانین آمینوترنسفرار  (ALT) و آلکالین ­فسفاتاز (ALP) نشانگر آسیب سلول های کبدی هستند. مشخصه آسیب کبدی سطح بالای AST، ALT و ALP است که به دلیل تغییرات اکسیداتیو و نکروز در کبد است. کالکان و همکاران در سال 2014 با تزریق درون­صفاقی کتامین، به مدت دو هفته در موش­ها مشاهده کردند، استفاده طولانی­مدت کتامین سبب افزایش غلظت آنزیم­های ALP ،  ALT وAST  و تغییرات بافتی در سلول­های کبدی و آپوپتوز کبدی شده است (14). لیو و همکاران در سال 2015 نیز گزارش کردند که تزریق متوالی 14 روزه کتامین به موش­ها سبب افزایش تولید ROS و وقوع استرس اکسیداتیو شده همچنین آنزیم­های کبدی را افزایش و فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدانی سوپراکسید دیسموتاز  SOD) و کاتالاز( (CAT  را  کاهش داده است (21).

امروزه سیانوباکتری­ها به دلیل دارا بودن ترکیبات زیست فعال طبیعی برای کاربردهای مختلف صنعتی، دارویی و بیوتکنولوژیکی مورد استفاده قرار می­گیرند (29). نوستوک­کمون (Nostoc commune)  یک جنس از جلبک­های سبز آبی تثبیت کننده ازت از خانواده Nostocaceae است که در صورت کمبود نیتروژن ترکیبی می­تواند از نیتروژن اتمسفری استفاده کند (26). نوستوک­کمون در خاک استوایی، مناطق معتدل، قطب شمال و جنوب پراکنده است در بیشتر کشورهای آسیای شرقی استفاده می­کنند سیانوباکتری­های هتروسیست­دار نقش مهمی در باروری خاک ایفا می­کنند. تعداد زیادی در شالیزار، گندم­زار و جنگل­های شمال ایران، وجود دارند. مردم چین از این جلبک هم در طب چینی برای درمان بیماری­ها و هم به عنوان یک غذا استفاده می­کنند (3و22). کتاب فارماکوپه چینی نشان می­دهد عصاره نوستوک­کمون از نیکتالوپی، کبدچرب، بیماری­های قلبی و سنگ­های کلیه جلوگیری می­کند و فعالیت­های ضدتوموری و آنتی­اکسیدانی دارد (34). این سیانوباکتری دارای اثرات موثری بر سلامتی است. خواص ضد‌عفونی، ضد‌باکتریایی و آنتی‌اکسیدانی دارد و همچنین باعث کاهش سطح کلسترول سرم می­شود (13). مطالعات بسیاری اثبات کردند که رنگدانه­های جاذب اشعه ماورا بنفش مانند اسیدهای آمینه شبه مایکوسپورین و اسکیتونمین و همچنین پلی­ساکاریدهای نوستوک­کمون به عنوان ترکیبات قوی آنتی­اکسیدانی نوستوک عمل می­کنند(32). لی و همکاران درسال2011 ، ظرفیت آنتی اکسیدانی و حفظ رطوبت پلی ساکاریدها را نیز بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند پلی ساکاریدها فعالیت مهارکنندگی آنیون سوپراکسید و رادیکال­های هیدوکسیل را نشان دادتد (26). ترکیبات موجود در نوستوک کمون دارای خواص آنتی‌اکسیدانی بسیار قوی هستند و در شرایط آزمایشگاهی توانایی پاکسازی رادیکال‌های آزاد را دارد و در نتیجه احتمالا می‌تواند از استرس اکسیداتیو ظاهر شده در بیماری­ها به علت خاصیت آنتی­اکسیدانی خود جلوگیری کند(12).  در مطالعات پیشین حود نیز گزارش کردیم عصاره نوستوک کمون سبب افزایش سطح گلوتاتیون (GSH) و افزایش فعالیت  CAT، SOD و گلوتاتیون ردوکتاز (GRx) و کاهش سطح مالون دی آلدهید (MDA) در بافت  قشر مغز مدل حیوانی ایسکمی/خونرسانی مجدد شده است (23).

هدف از این مطالعه، بررسی اثرات محافظتی عصاره نوستوک­کمون بر آنزیم­های کبدی AST، ALT، ALP و آنزیم­های آنتی­اکسیدانی CAT، SOD  و سطح   MDA بر سمیت کبدی القا شده با کتامین در موش کوچک نر می­باشد.

مواد و روشها

روش عصاره­گیری: نمونه­های سیانوباکتری نوستوک­­کمون از منطقه زیرآب استان مازندران با طول و عرض جغرافیایی 52°57'30.1"E) 36°11'14.7"N) پس از بارندگی جمع‌آوری شد. پس از شستن نمونه­ها، آنها برای مدتی در هوای آزاد آزمایشگاه قرار داده شدند تا خشک شوند. نمونه­های خشک شده برای فرآیند عصاره­گیری پودر شدند. برای تهیه عصاره در ابتدا ، 150گرم از پودر نوستوک­کمون با 1500 میلی لیتر متانول 80 درصد به مدت 24 ساعت و با سرعت 100 دور در دقیقه روی شیکر قرار داده شد درادامه با کاغذ صافی سلولوزی ، صاف شد. در مرحله دوم، 250 میلی لیتر از متانول به پودر نوستوک­کمون اضافه شد بعد از طی مراحل بالا توسط دستگاه روتاری تبخیر کننده چرخشی با دمای 38 درجه سانتی­گراد و فشار هوای پایین غلیظ شد. در پایان، این عصاره به مدت 72 ساعت و با دمای 37 درجه در آون انکوباتور خشک شد و تا زمان استفاده در یخچال نگهداری می­شود.

مطالعه حیوانی: تمامی آزمایش­ها در دانشگاه مازندران با کد مطالعه ( 065. 1401 IR .UMZ.REC.) و براساس منشور اخلاق زیستی انجام شد. در این پژوهش تجربی، 20 عدد موش­های نر کوچک آلبینو  با سن حدود چهار هفته و وزن ­20- 25­ گرم از دانشگاه علوم پزشکی ساری خریداری شدند و به اتاق حیوانات گروه زیست شناسی دانشگاه مازندران منتقل شدند. حیوانات با دوره­های روشنایی و تاریکی 12 ساعت در روز و در دمای 24 درجه سانتی گراد نگهداری شدند و در طول دوره آزمایش به آن­ها آب و غذا داده شد. آزمایشات یک هفته بعد از انتقال آن­ها برای سازگاری با محیط انجام شد.

 در این پژوهش، موش­ها به 4 گروه 5 تایی تقسیم شدند. گروه کنترل هیچ دارویی دریافت نکردند. گروه کتامین دوز 20 میلی­گرم بر­کیلوگرم کتامین را به مدت 14 روز دریافت کردند. گروه های تیمار، عصاره نوستوک کمون را در دو دوز 70 و 150 میلی گرم برکیلوگرم در ساعت 8 صبح  به صورت گاواژ خوراکی دریافت می کردند، پس از دو ساعت تزریق درون صفاقی کتامین به صورت روزانه انجام می شد. (23). در روز آخر دوره آزمایش، موش­ها با گیوتین سربریده شدند و بافت کبد هر موش جهت اندازه­گیری آنزیم­های کبدی و شاخص­های استرس اکسیداتیو نمونه برداری شدند.

تهیه هموژن بافتی: در این پژوهش، 300 میلی­گرم از هر بافت کبد موش در 3000 میکرولیتر بافر سدیم فسفات با 4/7pH = هموژن شدند. بعد با سرعتrpm   12000و در دمای 4 درجه ­سانتی­گراد به مدت زمان 20 دقیقه سانترفیوژ شدند. در نتیجه محلول شفاف رویی نمونه­ها برداشته­ شدند و فعالیت آنزیم­های کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز، آلکالین فسفاتاز، آلانین آمینوترنسفراز، آسپارتات آمینوترنسفراز و سطح مالون­دی­آلدهید اندازه­گیری شدند.

اندازه گیری آنزیم­های کبدی: بررسی فعالیت آنزیم کبدی AST با استفاده از کیت آنزیمی CO بیوشیمی (شرکت پارس آزمون 92003Lot no )، ALT با استفاده از کیت آنزیمیCO   بیوشیمی (شرکت پارس آزمون 92005 Lot no )، ALP با استفاده از کیت آنزیمیCO  بیوشیمی (شرکت پارس آزمون 92003Lot no ) و توسط روش پیشنهادی فدراسیون بین المللی شیمی بالینی  (IFCC) و با دستگاه اتو آنالایزر   Cobas Mira انجام شد و سمیت کبدی با تغییر در سطوح آسپارتات­آمینوترنسفراز ، آلانین­آمینوترنسفراز ،آلکالین فسفاتاز تعیین شد.

اندازه گیری فعالیت CAT : از روش ابی برای بررسی فعالیت آنزیم  CATاستفاده شد (4). مخلوط واکنش، شامل بافر سدیم فسفات با  7pH=  در غلظت 50 میلی مولار است که شامل 10 میلی مولار هیدروژن پراکسید (H2O2)  است و  120 میکرولیتر از سوپرناتانت به 740 میکرولیتر مخلوط واکنش اضافه شد. بعد به مدت زمان 2 دقیقه و در طول موج 240 نانومتر جذب آنزیم خوانده شد.

اندازه­گیری فعالیتSOD  : برای محاسبه فعالیت آنزیم SOD از روش جنت استفاده شد که عملکرد آن، مهار اتواکسیداسیون پیروگالل سوپراکسید­ دیسموتاز است (11). به طور کلی مخلوط واکنش، شامل بافر سدیم فسفات با  7pH= در غلظت50 میلی مولار است که شامل0018/0 گرم اتیلن ‌دی‌ آمین تترا استیک اسید و 003/0 گرم پیروگالل است و 120 میکرولیتر از سوپرناتانت به740  میکرولیتر مخلوط واکنش اضافه شد. بعد به مدت زمان 3 دقیقه و در طول موج 420 نانومتر جذب محلول واکنش مشخص شد.

سنجش سطح MDA : برای سنجش سطح MDA از روش استربائر و چیزمن استفاده شد (10). 200 میکرولیتر از سوپرناتانت با 5/0 میلی لیتر تری‌کلرو استیک اسید  20 درصد و 1میلی لیتر  تیوباربیتوریک اسید 67/0 درصد مخلوط شد. سپس در دمای 90 درجه سانتی گراد و به مدت زمان 60 دقیقه در بن ماری قرار داده شد. بعد به مدت زمان 10 دقیقه و با 3000 دور بر دقیقه در داخل سانترفیوژ گذاشته شد. در نتیجه محلول شفاف رویی آن با طول موج 535 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر مشخص شد. براساس قانون بیرلامبرت (A=𝝴Ic) غلظت مالون دی آلدهید کبدی با  ضریب خاموشی  mM-1Cm-1156 محاسبه شد و به صورت نانومول بر میلی گرم پروتئین گزارش شد .آنالیز آماری: از واکنش تحلیل واریانس یک­طرفه  برای بررسی تجزیه و تحلیل آماری و مقایسه بین گروه­ها استفاده شد. از آزمون تعقیبی توکی  در صورت معنی­دار شدن استفاده شد. تمام محاسبات با استفاده از نرم افزار  Prism با نسخه 8 انجام شد و مقدار(05/0>p)  معنی دار در نظر گرفته شد. نتایج به صورت  (Mean ± SD) بیان شدند.

نتایج

با توجه به نمودار1- فعالیت آنزیم AST کبدی گروه کتامین، افزایش معنی­داری (001/0>p) نسبت به گروه کنترل نشان داده است. در صورتی که تیمار با عصاره نوستوک کمون در دو دوز 70 (01/0>p) و 150 (001/0>p) میلی­گرم برکیلوگرم کاهش معنی­داری در مقایسه با گروه کتامین نشان داده است.

با توجه به نمودار2-­ فعالیت آنزیم ALT کبدی گروه کتامین، افزایش معنی­داری (001/0>p) نسبت به گروه کنترل نشان داده است. در صورتی که تیمار با عصاره نوستوک­کمون در دوز70 میلی­گرم برکیلوگرم کاهش معنی­داری (05/0>p) در مقایسه با گروه کتامین نشان داده است. اما دوز 150 میلی­گرم برکیلوگرم در مقایسه با گروه کتامین معنی­دار نشده است.

نمودار1- اثر عصاره نوستوک­کمون بر فعالیت آنزیم آسپارتات آمینو ترنسفراز در بافت کبد(5 n= و Mean ± SD). ٠٠1/٠>p *** در مقایسه با گروه کنترل، 01/0>p ++ و ٠٠1/٠>p +++ در مقایسه با گروه کتامین. گروه کنترل (Control)، گروه کتامین (ketamine)، عصاره نوستوک­­کمون 150و 70 میلی گرم/کیلوگرم (NCE).

نمودار2- اثر عصاره نوستوک­کمون بر فعالیت آنزیم آلانین آمینوترنسفراز در بافت کبد (5 n= و Mean ± SD). ٠٠١/٠>p *** در مقایسه با گروه کنترل، 05/0>p + در مقایسه با گروه کتامین. گروه کنترل (Control)، گروه کتامین (ketamine)، عصاره نوستوک­­کمون 150و 70 میلی گرم/کیلوگرم (NCE).

 

با توجه به نمودار3- فعالیت آنزیم ALP کبدی گروه کتامین افزایش معنی­داری  و گروه های کتامین تیمار شده در دو دوز در مقایسه با گروه کنترل نشان داده است(001/0>p). اما تیمار با عصاره نوستوک­کمون در دو دوز 70  (001/0>p) و 150 (001/0>p) میلی­گرم برکیلوگرم کاهش معنی­داری در مقایسه با گروه کتامین نشان داده است.

نمودار 3- اثر عصاره نوستوک­کمون بر فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در بافت کبد (5 n= و Mean ± SD). ٠٠١/٠p< *** در مقایسه با گروه کنترل، 001/0 p< +++ در مقایسه با گروه کتامین. گروه کنترل (Control)، گروه کتامین (ketamine)، عصاره نوستوک­­کمون 150و 70  میلی گرم/کیلوگرم (NCE).

با توجه به نمودار 4- فعالیت آنزیم CAT در گروه کتامین کاهش معنی­داری (01/0>p) در مقایسه با گروه کنترل نشان داده است.  در صورتی که تیمار با عصاره نوستوک­کمون در دوز 150 میلی­گرم برکیلوگرم افزایش معنی­داری (01/0>p) در مقایسه با گروه کتامین نشان داده است.

با توجه به نمودار 5- فعالیت آنزیم SOD در گروه کتامین کاهش معنی­داری (01/0>p) در مقایسه با گروه کنترل نشان داده است. در صورتی که تیمار با عصاره نوستوک­کمون در دوز 150 میلی­گرم برکیلوگرم افزایش معنی­داری (05/0>p) در مقایسه با گروه کتامین نشان داده است. 

‌

نمودار4- بررسی اثرات تیمار با عصاره نوستوک­کمون بر فعالیت آنزیم کاتالاز. (5 n= و Mean ± SD). 01/0>p ** در مقایسه با گروه کنترل ، 01/0>p ++ در مقایسه با گروه کتامین. گروه کنترل (Control)، گروه کتامین (ketamine)، عصاره نوستوک­­کمون 150و 70 میلی گرم/کیلوگرم (NCE).

نمودار 5- بررسی اثرات تیمار با عصاره نوستوک­کمون بر فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز. (5 n= و Mean ± SD). 05/0>p*، 01/0>p ** گروه کتامین در مقایسه با گروه کنترل ، 05/0>p + در مقایسه با گروه کتامین. گروه کنترل (Control)، گروه کتامین (ketamine)، عصاره نوستوک­­کمون 150و  70 میلی گرم/کیلوگرم (NCE.).

 

با توجه به نمودار 6- سطح فعالیت آنزیمMDA در گروه کتامین افزایش معنی­داری (01/0>p) درمقایسه با گروه کنترل نشان داده است. در صورتی که تیمار با عصاره  نوستوک­­کمون در دو دوز 70 و150  میلی­گرم برکیلوگرم کاهش معنی­داری (01/0>p) در مقایسه با گروه کتامین نشان داده است.

نمودار6 - بررسی اثرات تیمار با عصاره نوستوک­کمون بر سطح فعالیت آنزیم مالون دی آلدهید در کبد. (5 n= و Mean ± SD).  01/0 p<** گروه کتامین در مقایسه با گروه کنترل، 01/0>p ++  در مقایسه با گروه کتامین. گروه کنترل (Control)، گروه کتامین (ketamine)، عصاره نوستوک­­کمون 150و 70  میلی گرم/کیلوگرم (NCE.).

بحث

در این مطالعه اثرات آنتی­اکسیدانی عصاره سیانوباکتری نوستوک­کمون در  سمیت کبدی القا شده با کتامین مورد بررسی قرارگرفت. نتایج این مطالعه نشان می­دهد که تزریق کتامین موجب افزایش آنزیم­های کبدی AST ، ALT ،  ALP، افزایش سطح MDA و کاهش آنزیم­های آنتی­اکسیدانی  CAT و  SOD شد. و تیمار با عصاره نوستوک­کمون توانست تا حدودی سبب بهبود وضعیت آنزیم­های کبدی و آنتی­اکسیدانی  بافت کبد شود. تزریق طولانی مدت کتامین با تولید  ROSو افزایش پراکسیداسیون لیپیدی (LPO) موجب آسیب کبدی می­شود (5). کتامین دارای یک فعالیت پرواکسیدانی بالقوه است که در تجویز حاد و دوز زیر بیهوشی، استرس اکسیداتیو ایجاد می­کند (28). کتامین بر کبد از نظر تاخیر در رشد بیوشیمیایی تأثیر می­گذارد . گزارش شده است‌ که فعالیت‌ آنزیم‌های  ALT و AST سرم و بافت کبد در حیواناتی که با کتامین تجویز شده‌اند .افزایش این آمینوترانسفرازها به عنوان شاخص­های حساس آسیب سلول­های کبدی گزارش شده است (5). علاوه بر تغییرات آنزیم­های کبدی، اعتیاد به کتامین برای دوره­های طولانی در انسان موجب آسیب­های مهم دیگری در کبد، از جمله آسیب­های میکروسکوپی، کاهش ذخیره گلیکوژن و تشکیل فیبروز می­شود (9). اونائولاپو و همکاران در سال  2019 در مطالعات خود بیان کردند که تزریق مزمن کتامین به حیوانات عملکرد کبد و کلیه  را مختل می­کند و موجب افزایش سطح AST ،ALT ،ALP  و کاهش فعالیت CAT می­شود. همچنین مصرف مزمن کتامین منجربه تولید فزاینده ROS می‌شود، که با توسعه آسیب اکسیداتیو و تغییرات عملکردی هم در کبد و هم در کلیه‌ها سازگار است (7). کتامین به خودی خود می­تواند آسیب­های شدیدی ایجاد کند زیرا یکی از متابولیت­های آن هیدروکینون است که مستقیماً DNA سلول­ها را تکه تکه می­کند. مصرف طولانی مدت کتامین به عنوان یک داروی اعتیادآور و توهم­زا در بین افراد جوان می­تواند منجر به آسیب کبدی، آسیب گلومرولی و نکروز لوله­ای در کلیه­ها و همچنین موجب ایجاد سمیت کبدی در بیماران مبتلا به درد مزمن شود (14و33). نتایج این پژوهش نشان داد کتامین موجب افزایش آنزیم­های کبدی AST ، ALT ، ALP و افزایش سطح MDA و کاهش آنزیم­های آنتی اکسیدانی CATوSOD   شد. همسو با نتایج این پژوهش، حاجی­زاده و همکاران در سال 2019 نیز بیان کردند که کتامین موجب سمیت نورونی، کبدی و کلیوی می­شود، تزریق مزمن کتامین موجب افزایش سطح MDA وکاهش GSH در بافت کبد می­شود. همچنین فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانی CAT،  SODو گلوتاتیون پراکسیداز (GPX) و GRX کاهش می­یابد (1). بن آزو و همکاران در سال ٢٠١۶ بیان کردند تزریق درون‌صفاقی کتامین به مدت ١٤ روز متوالی با غلظت ٢٠ میلی‌­گرم بر کیلوگرم وزن بدن به موش­ها موجب افزایش در سطح MDA  و کاهش در میزان فعالیت آنزیم‌های CAT، SOD و GSH در مغز می­شود (6). جوی تای چن و همکاران درسال 2018 در مطالعه­ای مشاهده کردند، تزریق مزمن کتامین با دوز پایین در موش‌ها کمپلکس I میتوکندری را مهار می‌کند و تولید ROS میتوکندری را تشدید می‌کند که با کاهش گلیکوژن کبدی و کاهش تولید   ATP همراه است (8).

عصاره سیانوباکتری­ها حاوی ترکیبات فعال زیستی و آنتی­اکسیدان­های طبیعی مانند پروتئین­ها، لیپیدها، پلی­ساکاریدها، روغن­ها، ویتامین­ها، ترپن­ها، استرها، پلی فنول­ها، کاروتنوئیدها، فلوروتانین­ها، فیکوبیلی پروتئین‌ها، اسکیتونمین و MAA  است که بواسطه وجود این ترکیبات دارای خواص ضدباکتریایی، ضد­قارچی، آنتی­اکسیدانی و ضد­سرطانی هستند. آنتی­اکسیدان­های جلبکی از نظر دامنه فعالیت آنتی­اکسیدانی، حلالیت و اندازه متنوع هستند. همچنین از نظر درمانی نقش مهمی دارند (17و30). MAA و اسکیتونمین دو نوع رنگدانه جذب کننده اشعه ماوراء بنفش نوستوک­کمون هستند. (12و24). مطالعات نشان داده­اند اسکیتونمین نیز همانند MAA فعالیت ضدالتهابی و آنتی­اکسیدانی دارد و از طریق فعال کردن مسیر­های سلولی می­تواند التهاب را سرکوب کند (13). حاجی‌زاده و همکاران در سال 2021 نشان دادند فعالیت آنزیم‌هایCAT ، SOD و GPx قشر مغز در مدل حیوانی ایسکمی/خونرسانی مجدد با پیش‌تیمار  با عصاره نوستوک­کمون در دو دوز 35 و 70 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن به مدت 14 روز افزایش یافت (2).  لی اچ و همکاران در سال2023  بیان کردند یک پلی­ساکارید جدید از لاکتوباسیلوس تخمیر شده نوستوک­کمون می­تواند با افزایش فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانی SOD، GSH و GSH-Px، کاهش آنزیم­های ALT، AST، آسیب کبدی و ضایعات بافت کلیه را در مدل موش­های آسیب دیده با کادمیوم کاهش دهد و سطح سیتوکین­ها را مهار کند (19). خلیفا و همکاران در سال 2021 در طی آزمایشی نشان دادند. سیانوباکتری اسپیرولینا به علت خواص آنتی اکسیدانی که دارند. با از بین بردن رادیکال­های آزاد، مهار پراکسیداسیون لیپیدی و  با افزایش فعالیت آنزیم­های CAT  و  SOD در برابر استرس اکسیداتیو محافظت می­کنند (16). میزان ظرفیت پاک‌سازی آنیون­های سوپراکسید از پلی­ساکاریدهای نوستوک­کمون درمقایسه با Sphaeroides kiitz  و Nostoc flagelifrome  به ترتیب 103.7 % و   54.8 % بالاتر است که این نشان­دهنده فعالیت آنتی­اکسیدانی نوستوک­کمون است (22). لی و همکاران در سال 2011 اثرات آنتی‌اکسیدانی پلی‌ساکارید خارج سلولی نوستوک کمون  را در کرم سی الگانس (Caenorhabditis elegans) بررسی کردند. نتایج نشان داد که تیمار با پلی‌ساکارید فعالیت  SOD، CAT و GPX را افزایش و سطح  MDA  را در سی الگانس کاهش می‌دهد و موجب افزایش بقای آن می‌شود (20). نظیفی و همکاران در سال 2015، در پژوهش­هایی که انجام دادند، مشاهده کردند در نوستوک‌کمون MAA فعالیت‌های مهار رادیکال قوی در شرایط آزمایشگاهی را دارد. بنابراین MAAها نقش‌های متنوعی به عنوان محافظت کننده UV و ترکیبات آنتی‌اکسیدانی نوستوک‌کمون را برعهده دارند (24). نتایج این مطالعه نشان می­دهد که تیمار با عصاره نوستوک­کمون سبب افزایش آنزیم­های آنتی­اکسیدانی  CAT و  SODو کاهش سطح MDA  و کاهش فعالیت آنزیم­های کبدی AST،  ALT،  ALP شد که احتمالا مربوط به خواص آنتی­اکسیدانی عصاره نوستوک­کمون است.

نتیجه گیری

نتایج این مطالعه نشان داد تیمار با عصاره نوستوک کمون سبب کاهش آنزیم­های کبدی AST ،ALT ، ALP  و کاهش سطح MDA و افزایش فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانی CAT و SOD  در بافت کبد مسموم شده با کتامین شد. که نشان دهنده خاصیت آنتی­اکسیدانی عصاره نوستوک­کمون است.

سپاس گزاری

این پژوهش با حمایت معاونت پژوهشــی دانشــگاه مازندران انجــام گرفت. بدین وسیله از آقای محمد امین شرج پور که در انجام این پژوهش به نویسندگان یاری رسانده است، تقدیر و تشکر بــه عمل می آید.

1. پرهیزگار، م-، خانجانی جلودار، ص-، صیرفی، ر-، حاجی زاده مقدم، ا-،1397. اثرات درمانی هسپرتین و نانوهسپرتین بر مسمومیت کبدی القاء شده با کتامین ، فصلنامه گیاهان دارویی ، سال18،دوره چهارم، شماره مسلسل 72.
2. حاجی زاده مقدم ، آ-، امینی ،س- ، ابراهیمی ،س-،  نظیفی ، ا-،  اثرات ضد افسردگی و آنتی اکسیدانی عصاره سیانو باکتری  نوستوک کمون یک مدل ایسکمی/ رپرفیوژن مغز موش صحرایی . مجله تحقیقات حیوانی (مجله زیست شناسی ایران). 2021 دسامبر 22; 34 (4): 225-34.
3. نوروزی ، بهار، احمدی مقدم ، علی (1386). گزارش جدیدی از روابط بین ماکروالمانهای خاک و پراکنش سیانوباکتریهای هتروسیست دار در شالیزار، گندمزار و جنگل استان گلستان. مجله زیست شناسی ایران. جلد20 شماره 1.
4-محمد نژاد، سپیده, حاجی زاده مقدم, اکبر, ولی زادگان, فرهاد. اثر ضد افسردگی کوئرستین و نانوکریستال کوئرستین در مدل حیوانی بیماری اسکیزوفرنی با استفاده از تست شنای اجباری. مجله پژوهشهای جانوری (مجله زیست شناسی ایران)(علمی), 1396; 30(3): 365-376.
 
5. Aebi, H., 1974. Catalase in Methods of Enzymatic Analysis (Second Edition), H.U. Bergmeyer, Editor, Academic Press, PP: 673-684.
6. Bedir Z, Ozkaloglu Erdem K, Ates İ, Ölmezturk Karakurt Tu, Gursul C, Onk D, Kurt N, Suleyman Z, Suleyman H, 2022. Effects of ketamine, Thiopental and their Combination on the rat liver: A Biochemical Evaluation. Advances in Clinical and Experimental Medicine.;31(3).
7. Ben-Azu B, Aderibigbe AO, Ajayi AM, Iwalewa EO, 2016. Neuroprotective effects of the Ethanol Stem Bark Extracts of Terminalia Ivorensis in Ketamine-Induced Schizophrenia-like Behaviors and Oxidative Damage in Mice. Pharmaceutical Biology. 1;54(12):2871-9..
8. Brum GF, Rosa HZ, Rossato DR, Rosa JL, Metz VG, Milanesi LH, Burger ME, 2020. Binge and Subchronic Exposure to ketamine Promote Memory Impairments and Damages in the Hippocampus and Peripheral Tissues in Rats: Gallic Acid Protective Effects. Neurotoxicity Research.;38:274-86.
9. Chen JT, Wei L, Chen TL, Huang CJ, Chen RM, 2018. Regulation of Cytochrome P450 Gene Expression by Ketamine: a Review. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 3;14(7):709-20.
10. Cheung HM, Chow TC, Yew DT, 2017. How Ketamine Affects livers of Pregnant Mice and Developing Mice?. International Journal of Molecular Sciences. 19;18(5):1098.
11. Esterbauer H, Cheeseman KH. Determination of Aldehydic lipid Peroxidation Products: Malonaldehyde and 4-HydroxynonenalMethods in Mnzymology. 186.
12. Genet, S., Kale, R. K., and Baquer, N. Z., 2002. Alterations in Antioxidant Enzymes and Oxidative Damage in Experimental Diabetic Rat Tissues: Effect of Vanadate and Fenugreek (Trigonella Foenum Graecum). Molecular and Cellular Biochemistry, 236(1), PP: 7-12.
13. Gulcin İ. 2020, Antioxidants and Antioxidant Methods: An Updated Overview. Archives of Toxicology.;94(3):651-715.
14. Itoh T, Tsuchida A, Muramatsu Y, Ninomiya M, Ando M, Tsukamasa Y, Koketsu M, 2014. Antimicrobial and Anti-Inflammatory Properties of Nostocionone Isolated from Nostoc Commune Vauch and its Derivatives Against Propionibacterium Acnes. Anaerobe. 1;27:56-63.
15. Kalkan YI, Tomak Y, Altuner D, Tumkaya LE, Bostan H, Yilmaz AD, Unal D, Kara A, Turan A, 2014. Hepatic Effects of Ketamine Administration for 2 Weeks in Rats. Human & Experimental Toxicology.;33(1):32-40.
16. Kasıkara H, Sungu N, Arslan M, Kucuk A, Ozturk L, Afandiyeva N, Kavutcu M. 2021, Repeated doses of Ketamine Effect the Infant Rat Urogenital System. Drug Design, Development and Therapy. 11:1157-65.
17 . Khalifa SA, Shedid ES, Saied EM, Jassbi AR, Jamebozorgi FH, Rateb ME, Du M, Abdel-Daim MM, Kai GY, Al-Hammady MA, Xiao J, 2021. Cyanobacteria—From theO to the Potential Biotechnological and Biomedical Applications. Marine Drugs. 24;19(5):241.
18. Kini S, Divyashree M, Mani MK, Mamatha BS,  2020. Algae and Cyanobacteria as a Source of Novel Bioactive Compounds for Biomedical Applications. Inadvances in Cyanobacterial Biology .1 (pp. 173-194). Academic Press.
19. Liao Y, Tang YL, Hao W, 2017. Ketamine and International Regulations. The American Journal of Drug and Alcohol Abuse. Sep 3;43(5):495-504.
20. Li H, Liu Y, Zhou J, Liu S, Liu Y, Yang Y, Wang W, Che Y, Inam M, Guan L, 2023. The Protective Mechanism of a Novel Polysaccharide from Lactobacillus-Fermented Nostoc Commune Vauch. on Attenuating Cadmium-Induced Kidney Injury in Mice. International Journal of Biological Macromolecules. 31;226:1444-54.
21. Li H, Xu J, Liu Y, Ai S, Qin F, Li Z, Zhang H, Huang Z, 2011. Antioxidant and Moisture-Retention Activities of the Polysaccharide from Nostoc Commune. Carbohydrate Polymers. 1;83(4):1821-7.
22. Liu KM, Chuang SM, Long CY, Lee YL, Wang CC, Lu MC, Lin RJ, Lu JH, Jang MY, Wu WJ, Ho WT, 2015. Ketamine-Induced Ulcerative Cystitis and Bladder Apoptosis Involve Oxidative Stress Mediated by Mitochondria and the Endoplasmic Reticulum. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 15;309(4):F318-31.
23. Li Z, Guo M, 2018. Healthy Efficacy of Nostoc Commune Vaucher. Oncotarget., 3;9(18):14669.
24. Bahnamiri PJ, Moghaddam AH, Ranjbar M, Nazifi E, 2024, Effects of Nostoc commune extract on the cerebral oxidative and neuroinflammatory status in a mice model of schizophrenia. Biochemistry and Biophysics Reports. 1;37:101594..
25. Nazifi E, Wada N, Asano T, Nishiuchi T, Iwamuro Y, Chinaka S, Matsugo S, Sakamoto T, 2015. Characterization of the Chemical Diversity of Glycosylated Mycosporine-Like Amino Acids in the Terrestrial Cyanobacterium Nostoc Commune. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 1;142:154-68.
26. Nowacka A, Borczyk M, 2019. Ketamine Applications Beyond Anesthesia–A Literature Review. European Journal of Pharmacology. 5;860:172547.
27. Quan Y, Yang S, Wan J, Su T, Zhang J, Wang Z, 2015. Optimization for the Extraction of Polysaccharides from Nostoc Commune and its Antioxidant and Antibacterial Activities. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 1;52:14-21.
28. Sadasivam N, Kim YJ, Radhakrishnan K, Kim DK, 2022. Oxidative Stress, Genomic Integrity, and Liver Diseases. Molecules. 15;27(10):3159
29. Shawer EE, Sabae SZ, El-Gamal AD, Elsaied HE, 2022. Characterization of Bioactive Compounds with Antioxidant Activity and Antimicrobial Activity from Freshwater Cyanobacteria. Egyptian Journal of Chemistry.  1;65(9):723-35.
30. Sonani RR, Rastogi RP, Madamwar D, 2017. Natural Antioxidants from Algae: A Therapeutic Perspective. InAlgal Green Chemistry  (pp. 91-120). Elsevier.
31. Venâncio C, Antunes L, Félix L, Rodrigues P, Summavielle T, Peixoto F,2013. Chronic Ketamine Administration Impairs Mitochondrial Complex I in the Rat Liver. Life Sciences. 6;93(12-14):464-70  .
32. Wada N, Sakamoto T, Matsugo S, 2015. Mycosporine-Like Amino Acids and their Derivatives as Natural Antioxidants. Antioxidants. 7;4(3):603-46.
33.  Wai MS, Chan WM, Zhang AQ, Wu Y, Yew DT, 2012. Long-Term Ketamine and Ketamine Plus Alcohol Treatments Produced Damages in Liver and Kidney. Human & Experimental Toxicology.;31(9):877-86.
34. Wang Y, Liu J, Liu X, Zhang X, Xu Y, Leng F, Avwenagbiku MO, 2019. Kinetic Modeling of the Ultrasonic-Assisted Extraction of Polysaccharide from Nostoc Commune and Physicochemical Properties Analysis. International Journal of Biological Macromolecules. 1;128:421-8.
Journal of Animal Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 38, Issue 1
Spring 2025
Pages 1-15

  • Receive Date 04 October 2023
  • Revise Date 28 January 2024
  • Accept Date 20 October 2024