Rotimi, Oluwakemi A.;Rotimi, Solomon O.;Oluwafemi, Flora;Ademuyiwa, Oladipo;Balogun, Elizabeth A.
Toxicological Research
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제34권3호
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pp.211-220
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2018
Early life exposure to aflatoxin B1 (AFB1) and low protein diet through complementary foods during weaning is common in parts of Africa and Asia. This study evaluated the effect of co-exposure to AFB1 and low protein diet on the extrahepatic tissues of rats. Twenty-four three-week old weanling male albino rats were used for this study and were randomly assigned into four groups: group 1 served as control and was fed normal protein diet (20% protein), group 2 was fed low protein diet (5% protein), group 3 was fed normal protein diet + 40 ppb AFB1 while group 4 received low protein diet + 40 ppb AFB1, all for eight weeks. Afterward, biomarkers of anemia (packed cell volume (PCV), hemoglobin) and kidney function (urea, uric acid, and creatinine) were determined in the blood while biomarkers of oxidative stress were determined in the tissues spectrophotometrically. Co-exposure to AFB1 and low protein diet significantly (p < 0.05) decreased body weight gain and PCV, increased biomarkers of kidney functions and induced oxidative stress in the tissues studied. There was significant (p < 0.05) reduction in glutathione concentration while TBARS was significantly increased in the tissues. Co-exposure to AFB1 and low protein diet had additive effects on decreasing the weight gain and potentiation effect of kidney dysfunction in the rats. The co-exposure also decreased antioxidant enzymes and increased oxidant status in the tissues. Our results demonstrate that this co-exposure has deleterious health effects on extrahepatic tissues and should be a public health concern especially in developing countries where AFB1 contamination is common.
Epidemiologic studies have showed a close correlation between arsenic exposure and heart disease such as, cardiovascular problem, ischemic heart disease, infarction, atherosclerosis and hypertension in human. It may increase the mortality of high risk group with heart disease. Regarding the mechanism studies of heart failure, blood vessel, vascular smooth muscle cells and endothelial cells have long been focused as the primary targets in arsenic exposure but there are only a few studies on the cardiomyocytes. In this study, the generation of oxidative stress by low dose of arsenic trioxide was investigated in rat cardiomyocytes. By direct measurement of reactive oxygen species and fluorescent microscopic observation using fluorescent dye 2',7'-dichlorofluorescin diacetate, reactive oxygen species were found to be generated without cell death, where cells are treated with 0.1 ppm arsenic for 24 hours. With the induction of reactive oxygen species, GSH level was decreased by the same treatment. However, DNA damage did not seem to be serious by DAPI staining, while high dose of arsenic (2 ppm for 24 hrs) caused fragmentation of DNA. To identify the molecular biomarkers of low-dose arsenic exposure, gene expression was also investigated with whole genome microarray. As results, 9,022 genes were up-regulated including heme oxygenase-l and glutathione S-transrerase, which are well-known biomarkers of oxidative stress. 9,404 genes were down-regulated including endothelial type gp 91-phox gene by the treatment of 0.1 ppm arsenic for 24 hours. This means that biological responses of cardiomyocytes may be altered by ROS induced by low level arsenic without cell death, and this alteration may be detected clearly by molecular biomarkers such as heme oxygenase-1.
The purpose of this study was to investigate the effect of vitamin C and vitamin E supplementation on the iron contents and oxidative stress of the rats. Rats were fed 18g ascorbic acid and 300IU $\alpha$-tocopherol/kg diet, respectively. Rats were sacrificed at 1, 3, 5 and 7 month of age. The blood, liver and brain were selected for the quantitation of iron and malondialdehyde(MDA) contents, glutathione peroxidase(GSHPx), superoxided dismutase(SOD) and catalase(CAT) activity. Iron and MDA contents and GSHPx activities were increased with aging. Vitamin C and Vitamin E supplementation increased iron contents of the plasma. Vitamin C raised iron contents, but vitamin E decreased iron contents of the liver. In the brain vitamin C and vitamin E did not affect the iron level. MDA levels were decreased with vitamin C and vitamin E supplementation in the erythrocyte and liver, and vitamin C supplementation elevated MDA levels in the brain. GSHPx activity was increased with vitamin C and vitamin E supplementation. SOD activities of erythroucyte and brain were not affected with age, but in the liver, SOD activity was raised with age and vitamin C supplementation. Vitamin C and vitamin E supplementation promoted CAT activity of erythroucyte and liver, and CAT activity of brain was eleveated with vitamin addition but was decreaed with vitamin E addition. Vitamin C and vitamin E decreased iron contents of blood plasma, MDA contents of plasma and liver, and CAT activity of erythrocyte. Above results indicated that iron contents and biomarkers of oxidative stress were more affected by age than antioxidant action of vitamin C and vitamin E.
Kim, Deok Yun;Kim, Jong Hyuk;Choi, Won Jun;Han, Gi Ppeum;Kil, Dong Yong
Animal Bioscience
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제34권11호
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pp.1839-1848
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2021
Objective: The objective of the present study was to investigate the comparative effects of dietary functional nutrients including glutamine (Gln), chromium picolinate (Cr picolinate), vitamin C (Vit C), betaine (Bet), and taurine (Tau) on growth performance, meat quality, immune responses, and stress biomarkers in broiler chickens raised under heat stress conditions. Methods: A total of 420 21-d-old Ross 308 male broiler chickens (initial body weight = 866±61.9 g) were randomly allotted to 1 of 7 treatment groups with 6 replicates. One group was kept under thermoneutral conditions and was fed a basal diet (PC, positive control). Other 6 groups were exposed to a cyclic heat stress condition. One of the 6 groups was fed the basal diet (NC, negative control), whereas 5 other groups were fed the basal diet supplemented with 0.5% Gln, 500 ppb Cr picolinate, 250 mg/kg Vit C, 0.2% Bet, or 1.0% Tau. The diets and water were provided ad libitum for 21 d. Results: Broiler chickens in NC group had decreased (p<0.05) growth performance and immune responses measured based on cutaneous basophil hypersensitivity (CBH), but increased (p<0.05) stress responses measured based on feather corticosterone concentrations and blood heterophil:lymphocyte than those in PC group. However, none of dietary functional nutrients had a positive effect on growth performance of broiler chickens. Dietary supplementation of 250 mg/kg Vit C improved (p<0.05) CBH responses of broiler chickens, but other functional nutrients had no such an improvement in CBH responses. All functional nutrients decreased (p<0.05) stress responses of broiler chickens. Conclusion: Functional nutrients including Gln, Cr picolinate, Vit C, Bet, and Tau at the supplemental levels used in this study decrease stress responses of broiler chickens to a relatively similar extent. However, this reduction in stress responses could not fully ameliorate decreased productive performance of broiler chickens raised under the current heat stress conditions.
해양환경 건강성 평가에서 바이오마커의 적용은 상대적으로 새로운 분야이다. 국립학술원 및 세계보건기구에 따르면 바이오마커는 노출바이오마커, 영향바이오마커 및 민감바이오마커 등 3가지로 나누어진다. 해양생태계에 대한 환경오염물질의 노출 및 영향을 평가하기 위하여 다음과 같은 바이오마커들이 시험되고 있다: 해독, 산화스트레스, 분해산물, 스트레스 반응, 세포사멸, 물질대사, 신경반응, 생식, 스테로이드 호르몬, 항산화물질, 유전적 변형. 1990년대 초부터 여러 바이오마커 연구그룹들은 해양생물의 건강지수를 개발하여 해양환경의 상태를 평가하기 위한 수단으로 활용해 왔다. 바이오마커 지수는 생물학적 효과에 대한 모니터링활동으로부터 얻어진 자료의 해석에 사용될 수 있다. 본 총설에서는 이제까지 보고된 바이오마커 지수 관련 연구 중 대표적인 건강평가지수(Health assessment Index), 바이오마커 지수(Biomarker Index), 생물영향평가지수(Bioeffect Assessment Index) 및 일반화된 선형모델(Generalized Linear Model) 등의 연구를 요약하였다. 오염된 지역에 서식하는 해양생물의 바이오마커 반응 측정 및 바이오마커 지수 개발은 다양한 측면의 해양생태계 위해성 평가를 위해 고안된 환경모니터링 프로그램에 공헌할 수 있는 정보를 제공해 줄 수 있을 것이다.
Parcina, Marijo;Brune, Maik;Kaese, Vareska;Zorn, Markus;Spiegel, Rainer;Vojvoda, Valerija;Fleming, Thomas;Rudofsky, Gottfried;Nawroth, Peter Paul
Nutrition Research and Practice
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제9권2호
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pp.165-173
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2015
BACKGROUND/OBJECTIVES: This study addressed the question whether the composition of supposedly 'healthy' or 'unhealthy' dietary regimes has a calorie-independent short-term effect on biomarkers of metabolic stress and vascular risk in healthy individuals. SUBJECTS/METHODS: Healthy male volunteers (age $29.5{\pm}5.9years$, n = 39) were given a standardized baseline diet for two weeks before randomization into three groups of different dietary regimes: fast food, Mediterranean and German cooking style. Importantly, the amount of calories consumed per day was identical in all three groups. Blood samples were analyzed for biomarkers of cardiovascular risk and metabolic stress after two weeks of the baseline diet and after two weeks of the assigned dietary regime. RESULTS: No dietary intervention affected the metabolic or cardiovascular risk profile when compared in-between groups or compared to baseline. Subjects applied to the Mediterranean diet showed a statistically significant increase of uric acid compared to baseline and compared to the German diet group. Plasma concentrations of urea were significantly higher in both the fast food group and the Mediterranean group, when compared to baseline and compared to the German diet group. No significant differences were detected for the levels of vitamins, trace elements or metabolic stress markers (8-hydroxy-2-deoxyguanosine, malondialdehyde and methylglyoxal, a potent glycating agent). Established parameters of vascular risk (e.g. LDL-cholesterol, lipoprotein(a), homocysteine) were not significantly changed in-between groups or compared to baseline during the intervention period. CONCLUSIONS: The calorie-controlled dietary intervention caused neither protective nor harmful short-term effects regarding established biomarkers of vascular or metabolic risk. When avoiding the noxious effects of overfeeding, healthy individuals can possess the metabolic capacity to compensate for a potentially disadvantageous composition of a certain diet.
The steaming process of Panax ginseng has been reported to increase its major known bioactive components, ginsenosides, and, therefore, its biological properties as compared to regular Panax ginseng. Biological functions of red Panax ginseng attenuating pro-oxidant environments associated with chronic diseases are of particular interest, since oxidative stress can be a key contributor to the pathogenesis of chronic diseases. Additionally, proper utilization of various biomarkers for evaluating antioxidant activities in natural products, such as ginseng, can also be important to providing validity to their activities. Thus, studies on the effects of red ginseng against various diseases as determined in cell lines, animal models, and humans were reviewed, along with applied biomarkers for verifying such effects. Limitations and future considerations of studying red ginseng were been discussed. Although further clinical studies are warranted, red ginseng appears to be beneficial for attenuating disease-associated symptoms via its antioxidant activities, as well as for preventing oxidative stress-associated chronic diseases.
Objective: Chronic obstructive pulmonary disease(COPD) is characterized by persistent airflow limitations associated with chronic inflammatory response due to noxious particles or gases in the lung. Increasing oxidative stress associated with COPD. The aim of this study was to evaluate the influencing factors of biomarkers for oxidative stress in retired miners with COPD. Methods: The levels of total peroxide(TPx), total antioxidant capacity(TAC), and oxidative stress index(TPx/TAC ratio, OSI) in plasma as biomarkers for oxidative stress, serum C-reactive protein(CRP) as a biomarker for inflammation, and general characteristics were measured in 93 male subjects with COPD. COPD was defined as post bronchodilator FEV1/FVC<0.7 by spirometry. Results: Mean levels of TPx(p=0.013), TAC(p=0.010), OSI(p=0.040), and CRP(p=0.024) were higher in current smokers. Levels of TPx(β=0.445, p<0.001), TAC(β=0.490, p<0.001), and OSI(β=0.351, p<0.001) were related to CRP levels, and CRP levels were related to %FEV1 predicted(β=-0.295, p=0.003) and current smoking(β=0.214, p=0.032). Conclusions: These results suggest that oxidative stress was related to inflammation, and inflammation were related to decreasing %FEV1 predicted and current smoking in retired miners with COPD.
Background: Breast cancer is one of the most frequent diseases in women today. Little information exists on modifiable lifestyle factors including effects of ginger supplements (as an anti-oxidant and anti-inflammatory herbal) and water-based exercise on biomarkers related to oxidative stress such as malondialdehyde (MDA), nitric oxide (NO) and glutathione peroxidase (GPx) and adiponectin in obese women with breast cancer. The aim of this study was to determine the single and concomitant effect of 6-wks water-based exercise and oral ginger supplement on the aforesaid markers in obese women with breast cancer. Materials and Methods: Forty women diagnosed with breast cancer ($48{\pm}5.4$ years, $76{\pm}9$ kg, fat mass $41.8{\pm}4%$), volunteered to participate in the study. Subjects were randomly assigned into four groups; placebo, water-based exercise, ginger supplement and water-based exercise+ginger supplement groups. Subjects in the ginger supplement group and the water-based exercise+ginger supplement group orally received 4 capsules (each capsule contained 750 mg), 7 days a week for 6 weeks. The water-based exercise program featured progressive increase in intensity and time, ranging from 50% to 75% of heart rate reserve, in a pool with 15 meters width, 4 times a week for 6 weeks. Fasting blood samples were collected at pre-test and post-test time points. Results: The ginger supplementation and or the water-base exercise resulted in an increase of adiponectin, NO and GPx and reduction MDA, as compared to pre-test values. However, the combined intervention (water-base exercise and ginger supplement) group showed significantly a far better effect on the biomarkers related to oxidative stress and adiponectin levels, as compared to the waterbase exercise or ginger supplement alone groups and the age-matched placebo group. Conclusions: Our results revealed that water-base exercise is a non-drug therapeutic strategy to reduce systemic stress in obese women suffering from breast cancer. Further, ginger supplementation alone or in combination with training, also play an important role in the pathogenesis of oxidative stress in obese women diagnosed with breast cancer.
Biomarkers identify various stages and interactions on the pathway from exposure to disease. The three categories of biomarkers are those measuring susceptibility, exposure and effect. Susceptibility biomarkers are identifiable genetic variations affecting absorption, metabolism or response to environmental agents. Biomarkers of exposure indicate the amount of a foreign compound that is absorbed into the body. Biological measurements performed on human tissues are vastly expanding the capabilities of classical epidemiology, which has relied primarily on estimates of human exposure derived form chemical levels in the air, water, and other exposure routes. Biomarkers of exposure indicate the amount of a foreign compound that is absorbed into the body. Biological measurements performed on human tissues are vastly expanding the capabilities of classical epidemiology, which has relied primarily on estimates of human exposure derived form chemical levels in the air, water, and other exposure routes. The biomarker response is typical of chemical pollution by specific classes of compound, such as (i) heavy metals (mercury, cadmium, lead, zinc), responsible for the induction of metallothionein synthesis, and (ii) organochlorinated pollutants (PCBs, dioxins, DDT congeners) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which induce the mixed function oxygenase (MFO) involved in their bio transformations and elimination. Currently genomic researches are developed in human cDNA clone subarrays oriented toward the expression of genes involved in responses to xenobiotic metabolizing enzymes, cell cycle components, oncogenes, tumor suppressor genes, DNA repair genes, estrogen-responsive genes, oxidative stress genes, and genes known to be involved in apoptotic cell death. Several research laboratories in Korea for kicking off these Environmental Genomics were summarized.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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