Melittin Nanoparticles Mitigate Glyphosate-Induced Nephrotoxicity via Cytokine Modulation and Bax/Nrf2 Pathways.
Biomedicines · 2025 · 13 · PMID 41301702 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 비발암 건강영향 > 신장 · 포유동물 · 제형(GBH)
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배경/목표: 글리포세이트계 제초제(GBHs)는 산화 스트레스, 염증 및 조직 리모델링과 관련된 기전을 통해 신독성에 연루된 광범위하게 사용되는 농약이다. 멜리틴과 같은 천연 펩타이드는 강력한 항염증 및 항산화 특성을 가지지만, 그 치료적 사용은 불안정성과 독성으로 인해 제한된다. 나노기술 기반의 캡슐화는 이러한 어려움을 극복하는 유망한 접근법을 제시한다. 목표: 본 연구는 산화, 염증 및 세포자멸사 경로에 중점을 두어 쥐에서 글리포세이트 유발 신독성에 대한 멜리틴 탑재 키토산-TPP 나노입자(MEL-NPs)의 보호 효과를 평가하는 것을 목표로 하였다. 방법: 암컷 위스타 쥐를 대조군, 글리포세이트 (5 mg/kg/일, 25일), 글리포세이트 + 유리 멜리틴, 및 글리포세이트 + MEL-NPs (40 µg/kg, 경구 투여, 주 3회)의 네 그룹으로 나누었다. 신장 기능 바이오마커, 산화 스트레스 지표(MDA, GSH, SOD, CAT, NO), 사이토카인(TNF-$\alpha$, IL-6), 그리고 혈청 단백질/철분 지수를 평가하였다. 웨스턴 블로팅(Nrf2, NGAL), 조직병리학(H&E), 및 면역조직화학(Bax)을 수행하였다. 나노입자는 TEM, FTIR 및 UV-Vis 분광광도계를 이용하여 특성화하였다. 결과: 글리포세이트 노출은 혈장 요소 및 크레아티닌 수치 상승과 신장 여과율 감소를 포함하는 신장 기능 장애를 유발했으며, 이는 사구체 여과 효율 저하, 산화 스트레스(↑MDA, NO; ↓GSH, SOD) 및 전염증성 사이토카인 상향 조절을 나타냈다. 조직학적으로 세뇨관 변성과 염증 침윤이 관찰되었으며, NGAL과 Bax가 강하게 유도되었다. Nrf2 발현은 보상 반응으로 증가하였다. 유리 멜리틴은 이러한 변화를 부분적으로 완화하였으나, MEL-NPs는 신장 기능을 회복시키고, 산화 균형을 정상화하며, NGAL 및 Bax 발현을 감소시키고, 신장 조직 구조를 보존하는 등 우수한 보호 효과를 제공하였다. 결론: 멜리틴 나노입자는 산화 스트레스를 조절하고 염증을 억제하며 Nrf2/Bax 신호 전달을 조절함으로써 쥐에서 글리포세이트 유발 신독성에 대해 강력한 신장 보호 효과를 부여한다. 이러한 발견은 나노-멜리틴이 제초제 관련 신장 질환 관리를 위한 유망한 치료 플랫폼임을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Background/Objectives: Glyphosate-based herbicides (GBHs) are widely used agrochemicals implicated in nephrotoxicity through mechanisms involving oxidative stress, inflammation, and tissue remodeling. Natural peptides such as melittin possess potent anti-inflammatory and antioxidant properties; however, their therapeutic use is limited by instability and toxicity. Nanotechnology-based encapsulation presents a promising approach to overcoming these challenges. Objective: This study aimed to evaluate the protective effects of melittin-loaded chitosan-TPP nanoparticles (MEL-NPs) against glyphosate-induced nephrotoxicity in rats, with emphasis on oxidative, inflammatory, and apoptotic pathways. Methods: Female Wistar rats were divided into four groups: control, glyphosate (5 mg/kg/day, 25 days), glyphosate + free melittin, and glyphosate + MEL-NPs (40 µg/kg, orally, 3 times/week). Renal function biomarkers, oxidative stress parameters (MDA, GSH, SOD, CAT, NO), cytokines (TNF-α, IL-6), and serum protein/iron indices were assessed. Western blotting (Nrf2, NGAL), histopathology (H&E), and immunohistochemistry (Bax) were performed. Nanoparticles were characterized by TEM, FTIR, and UV-Vis spectroscopy. Results: Glyphosate exposure caused renal dysfunction, including elevated plasma urea and creatinine levels, and reduced creatinine clearance, indicating impaired glomerular filtration efficiency, oxidative stress (↑increased MDA, NO; ↓decreased GSH, SOD), and upregulation of pro-inflammatory cytokines. Histology revealed tubular degeneration and inflammatory infiltration, while NGAL and Bax were strongly induced. Nrf2 expression was elevated as a compensatory response. Free melittin partially ameliorated these alterations, whereas MEL-NPs provided superior protection, restoring renal function, normalizing oxidative balance, reducing NGAL and Bax expression, and preserving renal histoarchitecture. Conclusions: Melittin nanoparticles confer robust renoprotection against glyphosate-induced nephrotoxicity in rats by modulating oxidative stress, suppressing inflammation, and regulating Nrf2/Bax signaling. These findings highlight nano-melittin as a promising therapeutic platform for managing herbicide-related renal disorders.| 저자 | Hamed, A. M.; Eldeeb Mohana, Z. E.; Abouelella, A. M. A.; Abdellah, W. A.; Elbahy, D. A.; Fouda, N. A. R.; Monir, D. M.; Soliman, S. S.; Mahmoud Abdelfattah Elkassas, A. M.; Hamouda, E. E. M.; Abdel-Latif, H. M. R.; Ahmed, A. R. H.; Mahrous, N. S. |
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| 저널 | Biomedicines |
| 권·호·쪽 | 13(11) |
| PMID | 41301702 |
| DOI | 10.3390/ijms24076053 |