Protective effects of quercetin against glyphosate-induced nephrotoxicity in rats: role of oxidative stress, inflammatory response, and apoptotic pathways.
Front Vet Sci · 2025 · 12:1624763 · PMID 41001066 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 비발암 건강영향 > 신장 · 포유동물 · 식이
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배경: 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 제초제인 글리포세이트는 신장 조직에 축적되어 불완전하게 이해된 기전을 통해 신장 손상을 유발한다. 본 연구에서는 퀘르세틴의 글리포세이트 유도 신장 손상에 대한 신장 보호 효과를 랫드를 이용하여 평가하였다. 방법: 수컷 위스타 랫드(n = 10) 다섯 그룹에게서 21일 동안 매일 처치하였다. 처리군은 대조군, 글리포세이트 (25 mg/kg), 퀘르세틴 (50 mg/kg), 그리고 저용량 (25 mg/kg) 또는 고용량 (50 mg/kg)의 퀘르세틴+글리포세이트였다. 모든 처치는 21일 동안 경구 사료 급이 방식으로 투여하였다. 신장 지표, 산화 스트레스 마커, 염증 매개체 및 세포자멸사 지표는 분광광도 측정법, ELISA, qRT-PCR 및 조직병리학을 이용하여 평가하였다. 결과: 글리포세이트는 신장 기능을 손상시키고, 신장 중량을 증가시켰으며, 신장 손상 분자-1(KIM-1) 수치를 상승시켰다. 이는 항산화 효소(CAT, SOD, GPX)를 억제하고 그 mRNA 발현(Cat, Sod2 및 Gpx-1 각각)을 하향 조절하는 동시에 GSH를 고갈시키고 산화 마커(MDA, NO)를 증가시켰다. 특히 글리포세이트는 Nrf2 단백질과 Nfe2l2 유전자 발현을 감소시켜 항산화 반응의 주요 조절 인자를 방해하였으며, 이와 동시에 Hmox-1도 하향 조절되었다. 글리포세이트는 염증성 사이토카인(TNF-$\alpha$, IL-1$\beta$, IL-6)를 상향 조절하고, TLR-4 및 NOS2 발현을 증가시켰으며, 세포자멸사 관련 단백질(BAX, CYTOCHROME C 및 CASPASE-3)을 증가시켜 미토콘드리아 세포자멸사를 활성화하는 동시에 항세포자멸사 BCL-2 단백질 수치를 감소시켰고, 이는 유전자 발현에서도 유사한 변화를 보였다. 이러한 단백질 소견과 일치하여 Bcl-2 유전자 발현은 유의하게 하향 조절되었으며, 이는 세포자멸 신호로의 전환을 추가적으로 확인시켜 주었다. 퀘르세틴은 용량 의존적으로 이러한 변화를 완화시켰으며, 고용량이 저용량보다 우수한 보호 효과를 제공하여 유전자 발현과 효소 활성을 회복시켰다. 조직병리학적 검사 결과, 퀘르세틴이 글리포세이트 유도 세뇨관 변성과 사구체 위축을 완화시킨 것이 확인되었다. 결론: 퀘르세틴은 항산화적, 항염증적 및 항세포자멸 메커니즘을 통해 글리포세이트 신독성으로부터 보호하며, 이는 제초제 유도 신장 손상에 대한 치료 잠재성을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
BACKGROUND: Glyphosate, the most widely used herbicide globally, accumulates in renal tissue causing kidney damage through incompletely understood mechanisms. This study evaluated quercetin's nephroprotective effect against glyphosate-induced kidney injury in rats. METHODS: Five groups of male Wistar rats (n = 10 each) received daily treatments for 21 days: control, glyphosate (25 mg/kg), quercetin (50 mg/kg), and quercetin+glyphosate at low (25 mg/kg) or high (50 mg/kg) doses. All treatments were administered by oral gavage for 21 days. Renal parameters, oxidative stress markers, inflammatory mediators, and apoptotic indicators were assessed using spectrophotometric assays, ELISA, qRT-PCR, and histology. RESULTS: Glyphosate impaired renal function, increased kidney weight, and elevated kidney injury molecule-1 (KIM-1) levels. It suppressed antioxidant enzymes (CAT, SOD, GPX) and downregulated their mRNA expression (Cat, Sod2, and Gpx-1, respectively), while depleting GSH and increasing oxidative markers (MDA, NO). Notably, glyphosate reduced Nrf2 protein and Nfe2l2 gene expression, disrupting this master regulator of antioxidant responses, with concurrent Hmox-1 downregulation. Glyphosate upregulated pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β, IL-6), increased TLR-4 and NOS2 expression, activated mitochondrial apoptosis by increasing pro-apoptotic proteins (BAX, CYTOCHROME C, and CASPASE-3) while decreasing anti-apoptotic BCL-2 protein levels, with corresponding changes in gene expression. Consistent with protein findings, Bcl-2 gene expression was significantly downregulated, further confirming the shift toward pro-apoptotic signaling. Quercetin dose-dependently attenuated these alterations, with high-dose providing superior protection compared to low-dose by restoring gene expression and enzyme activities. Histopathological examination confirmed quercetin mitigated glyphosate-induced tubular degeneration and glomerular atrophy. CONCLUSION: Quercetin protects against glyphosate nephrotoxicity through antioxidative, anti-inflammatory, and anti-apoptotic mechanisms, suggesting therapeutic potential against herbicide-induced kidney injury.| 저자 | Albrakati, A. |
|---|---|
| 저널 | Frontiers in veterinary science |
| 권·호·쪽 | 12, 1624763 |
| PMID | 41001066 |
| DOI | 10.1159/000490417 |