Antioxidative Effects of Lycium chinense Miller on Cisplatin-induced Nephrotoxicity in Rats

Objectives : Cisplatin is a widely used cancer therapy drug. However, nephrotoxicity resulting in increased oxidative stress is a major side effect of cisplatin chemotherapy, thereby limiting its chemotherapeutic use. Lycium chinense Miller (LCM) has been used as a traditional herbal medicine in various febrile and inflammatory diseases such as night sweat, cough, nosebleed, bronchitis, pulmonary tuberculosis, etc. In this study we investigated the protective and antioxidative potential of LCM against cisplatin-induced nephrotoxicity in rats. Methods : Twenty-four 8-week-old male Wistar rats were divided into four groups: normal untreated; cisplatin treatment only; LCM 10 mg/kg plus cisplatin treatment; and LCM 30 mg/kg plus cisplatin treatment. Twenty-four hours after the last cisplatin injection, all the rats were sacrificed, and serological changes were evaluated. The levels of NF-${\kappa}B$ activity and NOX-4, $p47^{phox}$, $p22^{phox}$, COX-2, iNOS, SOD, catalase expressions were analyzed in Western blot analysis. Results : Cisplatin injection caused an increase in the BUN level, which is a reliable indicator of renal toxicity. The levels of BUN, renal ROS, and renal TBARS were significantly reduced in the LCM groups compared with the cisplatin-only groups. The levels of $p47^{phox}$ and $p22^{phox}$, which are NADPH oxidase subunits, were increased in the cisplatin-only groups, whereas they were decreased in the LCM groups. The levels of renal NF-${\kappa}B$ activity and COX-2, iNOS expressions were increased significantly in the cisplatin-only groups compared with the normal groups, whereas they were decreased in the LCM groups. Compared with the cisplatin-only groups, renal GSH and GSH/GSSG increased in the LCM groups. Also, the administration of LCM increased levels of SOD and catalase as compared with the cisplatin-only groups. Conclusions : These results suggest that LCM protects cisplatin-induced nephrotoxicity via a mechanism that may involves the inhibition of oxidative stress by the activation of antioxidants.

Cisplatin으로 유도된 급성신부전증에 대한 지골피(地骨皮)의 항산화효과

목 적 : 본 연구는 청허열약(淸虛熱藥)으로서 폐(肺), 간(肝), 신경(腎經)에 귀경(歸經)하여 양혈제증(凉血除蒸), 청폐강화(淸肺降火)의 효능으로 음허조열(陰虛潮熱), 골증도한(骨蒸盜汗), 폐열해수(骨蒸盜汗), 객혈(喀血), 육혈(衄血), 내열소갈(內熱消渴) 등의 치료에 상용되는 지골피(地骨皮)에 대해, 산화적 스트레스를 유발하여 신 독성을 일으키는 것으로 알려진 cisplatin을 투여한 Wistar rats에서의 신기능 손상 방지 효능을 관찰하고, 산화적 스트레스 및 그로 인한 염증반응 관련 전사인자와 효소들에 대한 억제효과와 항산화제를 촉진하는 효능을 확인하였다. 방 법 : Cisplatin으로 급성신부전증이 유도된 Wistar rats에서 地骨皮의 복용으로 인한 혈중 BUN 수치 변화를 관찰함으로써 신기능 보호효과를 확인하였다. Cisplatin으로 인한 신 손상의 주요 기전으로 알려진 산화적 스트레스에 대한 억제 효과를 확인하기 위하여 신 조직에서의 ROS, TBARS 수치를 관찰하고, ROS를 생성시키는 NADPH oxidase의 subunits인 NOX-4, $p47^{phox}$, $p22^{phox}$와 산화적 스트레스로 유도되는 염증반응과 관련한 NF-${\kappa}B$의 활성 및 COX-2, iNOS의 단백질 발현정도를 Western blotting을 통해 확인하였다. 또한 주요 항산화제인 glutathione의 환원형과 산화형 수치를 각각 확인하고 그 비율을 조사하였으며, 또 다른 항산화제인 SOD, catalase의 발현정도를 Western blotting을 통해 확인함으로써 地骨皮의 항산화제 촉진 효능을 관찰하였다. 결 과 : 지골피(地骨皮)는 cisplatin으로 유도된 급성신부전증 모델에서 증가한 혈중 BUN 수치를 감소시켜 신기능 손상을 유효하게 방지하였다. 또한 cisplatin 투여는 Wistar rats에서 산화적 스트레스 및 그로 인한 염증반응 관련 전사인자와 효소들의 발현을 항진시켜 cisplatin의 신 독성 기전이 산화적 스트레스로 초래됨을 확인할 수 있었으며, 지골피(地骨皮) 투여군의 경우 신조직 ROS, TBARS, NADPH oxidase를 유의하게 감소시켰고 NF-${\kappa}B$의 활성과 COX-2, iNOS 발현 또한 억제하는 것을 관찰하였다. 나아가 주요 항산화제로 알려진 GSH, SOD 및 catalase에 대한 지골피(地骨皮)의 촉진효과를 확인하였다. 결 론 : 이상의 결과로 지골피(地骨皮)는 신기능 손상을 방지하고, 항산화제 활성을 촉진시켜 산화적 스트레스와 염증반응을 효과적으로 저해함으로써 cisplatin으로 유발되는 급성신부전증의 치료 및 예방에 활용될 수 있음이 시사되었다.