تقييم الدور الوقائي للمستخلص الكحولي لنبات Alpinia officinarum ضد السمية التكاثرية المستحثة بـ Bisphenol في ذكور الجرذان البيض

اطروحة دكتوراه

اسم الباحث : مهدي حمزه خشان الجبوري

اسم المشرف : أ.د. رشا عبد الأمير جواد : أ.د. نصير مرزا حمزه

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية التربية للعلوم الصرفة

الاختصاص : علوم الحياة/علم الحيوان

سنة نشر البحث : 2023

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

أُجريت هذه الدراسة في مختبر الدراسات العليا في قسم علوم الحياة/كلية التربية للعلوم الصرفة/جامعة كربلاء للمدة من شهر شباط 2022 ولغاية شهر كانون الثاني 2023 وقد تضمنت التحليل الكيميائي النباتي للمستخلص الكحولي لرايزومات نبات الخولنجان الأصغر Lesser Galangal (Alpinia officinarum) وتقييم دوره الوقائي ضد السمية التكاثرية المستحثة بالبيسفينول أ Bisphenol A (BPA) لدى ذكور الجرذان البيض.
اشتملت الدراسة على تجربتين، هدفت الأولى إلى تحديد التركيز الأكثر فعالية من بين ثلاث تراكيز آمنة للمستخلص، استعمل فيها (24) جرذاً ذكراً بالغاً من سلالة Ratus ratusبعمر (14) اسبوعاً تراوحت أوزانها بين (200-220) غرام وزِّعَت عشوائياً إلى أربع مجاميع (6 جرذان لكل مجموعة) تركت الأولى بدون معاملة وعدت مجموعة سيطرة، في حين جرعت المجموعات الثلاث الأخرى فموياً بأحد تراكيز المستخلص الكحولي ( 100, 200, 400 ملغم/كغم/يوم) ثم أعطيت بعد ساعة واحدة جرعة مفردة من البيسفينول أ (50ملغم/كغم) لمدة (30) يوماً ، بعدها تم سحب عينات الدم لتقدير نشاط أنزيم السوبر أوكسيد دسميوتيز Superoxide dismutase (SOD) الذي أعتمد كمعياراً لتحديد فعالية المستخلص.
صممت التجربة الثانية لتقييم الدور الوقائي للمستخلص بالتركيز الذي تم تحديده وفقاً لنتائج التجربة الأولى وقد استعمل فيها (30) جرذاً ذكراً بالغاً (بنفس الأعمار والأوزان أعلاه) وزِّعَت عشوائياً إلى خمس مجاميع (6 جرذان لكل مجموعة) تركت الأولى بدون معاملة وعدت مجموعة سيطرة، في حين جرعت المجاميع الثانية والثالثة والرابعة فموياً لمدة (60) يوماً بزيت الزيتون، مستخلص الخولنجان (400 ملغم/كغم)، البيسفينول أ (50 ملغم/كغم) على التوالي، أما المجموعة الخامسة فقد أعطيت مستخلص الخولنجان ثم جرعت بعد ساعة واحدة بالبيسفينول أ وعدت مجموعة وقائية.
تم تسجيل أوزان الحيوانات عند بداية ونهاية التجربة وجرت عملية التضحية بالحيوانات بعد (24) ساعة من آخر جرعة. جُمِعَت عيّنات الدم لغرض إجراء الاختبارات الكيموحيوية (مستوى هرمون التستوستيرون Testosterone (T) والهرمونين المحفز للخلايا البينيةInterstitial cell stimulating hormone (ICSH) والمحفز للجريباتFollicle stimulating hormone (FSH)، مستوى المالون ثنائي ألدهايد Malondialdehyde (MDA) والكلوتاثيون Glotathione (GSH) ونشاط أنزيم الكاتاليز Catalase (CAT) في مصل الدم) كما استُئصِلَت الخصى والبرابخ لاستعمالها في دراسة المعايير الأخرى (معالم النطف, التغيرات النسجية, تقدير تلف الحامض النووي الرايبوزي منقوص الأوكسجين Deoxyribonucleic acid (DNA)) بعد أن تم تنظيفها وأخذ أوزانها.
أظهرت نتائج الكشوفات الاستدلالية احتواء المستخلص الكحولي لرايزومات الخولنجان الأصغر على القلويدات، الستيرويدات، التربينات، الفينولات، الفلافونويدات، الصابونينات والتانينات في حين بيَّنت نتائج التقدير الكمي احتواء المستخلص على تراكيز عالية من الفينولات والفلافونويدات. كما كشفت نتائج تشخيص وفصل المركبات الفعالة باستعمال جهاز كروماتوغرافيا الغاز المدمج بمطياف الكتلة (GC-MS) Gas Chromatography-Mass Spectrometry عن وجود عدد من المركبات الفعالة التي تباينت في مساحتها وزمن احتجازها.
أشارت نتائج التجربة الأولى إلى وجود انخفاضاً معنوياً (p<0.05) في نشاط أنزيم الـ SOD لدى حيوانات مجموعتي المعاملة بالجرعتين 100, 200 ملغم/كغم من المستخلص مقارنة بمجموعة السيطرة التي لم يظهر اختلافاً معنوياً ( (p>0.05بينها وبين مجموعة المعاملة بالتركيز 400 ملغم/كغم من المستخلص مما قاد إلى اعتماد هذا التركيز (400 ملغم/كغم) في التجربة الثانية لتقييم دوره الوقائي ضد السمية التكاثرية المستحثة بالبيسفينول أ.
بيَّنت نتائج التجربة الثانية وجود انخفاض معنوي (p<0.05) في معدل الوزن المطلق للخصى والبرابخ , تركيز النطف في الخصية وذيل البربخ, النسية المئوية للنطف المتحركة والنطف الحية, مستوى هرمونات التكاثر ( T , ICSH , FSH ) , مستوى GSH ونشاط CAT, أعداد الخلايا المولدة للنطف وخلايا سرتولي, أقطار النبيبات المنوية وسمك الطبقة الجرثومية, أقطار نبيبات ذيل البربخ وسمك النسيج الظهاري المبطن لها, وارتفاع معنوي (p<0.05) في النسبة المئوية للنطف اللاسوية, مستوى MDA, أعداد النطف التي اظهرت شكل المذنب والنسبة المئوية لمحتوى الذنب من الحامض النووي منقوص الأوكسجين المتجزأ لدى حيوانات مجموعة المعاملة بالبيسفينول أ مقارنة بمجموعة السيطرة, في حين لم يلاحظ اختلافاً معنوياً (p>0.05) في مقدار الكسب الوزني للجسم بين المجموعتين.
من جهة أخرى, أظهرت النتائج وجود ارتفاع معنوي (p<0.05) في معدل الوزن المطلق للخصى والبرابخ , تركيز النطف في الخصية وذيل البربخ, النسية المئوية للنطف المتحركة والنطف الحية، مستوى هرمون التستوستيرون والهرمونين المحفز للخلايا البينية والمحفز للجريبات، مستوى الكلوتاثيون ونشاط أنزيم الكاتليز، أعداد الخلايا المولدة للنطف وخلايا سرتولي، أقطار النبيبات المنوية وسمك الطبقة الجرثومية، أقطار نبيبات ذيل البربخ وسمك النسيج الظهاري المبطن لها، وانخفاض معنوي ( (p<0.05 في النسبة المئوية للنطف اللاسوية، مستوى المالون ثنائي ألدهايد، أعداد النطف التي اظهرت شكل المذنب والنسبة المئوية لمحتوى الذنب من الحامض النووي منقوص الأوكسجين المتجزأ لدى حيوانات مجموعة الوقاية (المجموعة الخامسة) مقارنة بمجموعة السيطرة، كما لم يلاحظ اختلافاً معنوياً (p>0.05) في مقدار الكسب الوزني للجسم بين المجموعتين.
أشارت النتائج أيضاً إلى وجود ارتفاع معنوي (p<0.05) في مقدار الكسب الوزني للجسم، أوزان الخصى والبرابخ، تركيز النطف في الخصية وذيل البربخ، مستوى هرموني التستوستيرون والمحفز للجريبات، أعداد الخلايا المولدة للنطف وخلايا سرتولي لدى حيوانات المجموعة الثالثة المعاملة بالمستخلص لوحده مقارنة بمجموعة السيطرة في حين لم يلحظ اختلافاً معنوياً (p>0.05) بين المجموعتين في بقية المعايير المدروسة.
بيَّنت المقاطع النسجية وجود تغيّرات مرضيّة في أنسجة الخصية وذيل البربخ لدى حيوانات مجموعة المعاملة بالبيسفينول أ مقارنة مع مجموعة السيطرة، تضمنت اتساع المسافات أو الفسح بين النبيبات المنوية، انفصال أو انسلاخ الطبقة الجرثومية عن الغشاء القاعدي مع تفككها بشكل كبير بحث انحسرت حالة الارتباط بين الخلايا المولدة للنطف وخلايا سرتولي, اختزال كمية النطف في تجاويف اغلب النبيبات المنوية، كما تضمنت عدم انتظام توزيع النبيبات البربخية مع تفكك واتساع النسيج الرابط بينها، انفصال النسيج الطلائي المبطن للنبيبات البربخية عن الغشاء القاعدي في بعض المناطق، إختزال أعداد النطف في أغلب النبيبات البربخية . بالمقابل، أظهرت المقاطع النسجية لحيوانات مجموعة الوقاية انحساراً كبيراً في التغيرات النسجية التي لوحظت في مجموعة المعاملة بالبيسفينول أ.
إستُنتِجَ من الدراسة الحالية أنَّ المستخلص الكحولي لرايزومات نبات الخولنجان الأصغر بالتركيز (400 ملغم/كغم) يمتلك القابلية على اختزال التأثيرات الضارة على الجهاز التكاثري الذكري والناجمة عن التعرض للبيسفينول أ بالتركيز (50 ملغم/كغم) وتوفير الحماية اللازمة للقيام بالوظائف المطلوبة عن طريق تأثيره المباشر وفعاليته المضادة للأكسدة.

Evaluation of the protective role of alcoholic extract of Alpinia officinarum plant against Bisphenol-induced reproductive toxicity in male

This study was conducted at the Department of Biology/College of Education for Pure Sciences/University of Karbala for the period from February 2022 to January 2023. It included the phytochemical analysis of the alcoholic extract of the rhizomes of Lesser Galangal plant (Alpinia officinarum) and the evaluation of its protective role against reproductive toxicity induced by BPA in male albino rats.
The study included two experiments, the first aimed at determining the most effective concentration out of three safe concentrations, in which 24 adult male rats of the Ratus ratus strain, aged 14 weeks, weighed between 200-220 g , were used. They were randomly distributed into four groups (6 rats per group): the first was left without treatment and counted as a control group, while the other three groups were adminstrated orally with one of the safe concentrations of alcoholic extract (100, 200, 400 mg/kg/day), then after one hour they were given a single dose of BPA (50 mg/kg) for a period of 30 days, After that, blood samples were taken to estimate SOD activity, which was adopted as a criterion for selecting the most effective concentration.
The second experiment was designed to evaluate the protective role of the extract at the concentration that was determined according to the results of the first experiment, as it used 30 adult male rats (of the same ages and weights above) distributed randomly into five groups (6 rats per group): the first was left without treatment and was counted as a control group, while The second, third and fourth groups were dosed orally for 60 days with olive oil, galangal extract (400 mg/kg), bisphenol A (50 mg/kg) respectively, while the fifth group was given galangal extract and then adminstrated after one hour with bisphenol A and was counted as a protection group.
The weights of the animals were recorded at the beginning and end of the experiment, and the animals were sacrificed 24 hours after the last dose. Blood samples were collected for the purpose of conducting biochemical tests (Serum levels of testosterone (T), interstitial cell stimulating hormone (ICSH), follicle-stimulating hormone (FSH), malondialdehyde (MDA), glutathione (GSH), and catalase (CAT) activity) and the testes and epididymis were removed for use in the study of other criteria (sperm parameters, histological changes, assessment of deoxyribonucleic acid (DNA) damage) after they were cleaned and weighed.
The inferential results showed that the alcoholic extract of of lesser galangal rhizomes contains alkaloids, steroids, terpenes, phenols, flavonoids, saponins and tannins, while the results of quantitative assessment showed that it has high concentrations of phenols and flavonoids. The results of the identification and separation of the bioactive compounds using GC-MS revealed the presence of a number of bioactive compounds that differed in their surface area and retention time.
The results of the first experiment revealed that there was a significant decrease (p<0.05) in the activity of the SOD enzyme in the animals of the two groups treated with the two doses of 100 and 200 mg/kg of the extract compared to the control group, which did not show a significant difference between them and the treatment group with the concentration of 400 mg/kg of the extract. These results led to adopting a concentration of 400 mg/kg in the second experiment to evaluate its protective role against reproductive toxicity induced by BPA.
The results of the second experiment showed a significant decrease (p<0.05) in the average absolute weight of testes and epididymis, sperm concentration in testis and epididymis cauda, percentage of sperm motility and viability, level of reproductive hormones (T, ICSH, FSH), level of GSH and CAT activity, numbers of germ cells and sertoli cells, diameters of seminiferous tubules and the thickness of the germinal layer, diameters of epididymis cauda tubules and the thickness of the epithelial tissue lining them, and a significant increase (p<0.05) in the percentage of abnormal sperm, level of MDA, number of sperms that showed the shape of comet and the percentage of caudate content of fragmented deoxyribonucleic acid in animals of the BPA-treated group compared to the control group, while no significant difference was observed (p<0.05) in the amount of body weight gain between the two groups.
On the other hand, the results showed a significant increase (p<0.05) in the average absolute weight of testes and epididymis, sperm concentration in testis and epididymis cauda, percentage of sperm motility and viability, T, ICSH and FSH levels, GSH level and CAT enzyme activity. Number of spermatogenic cells and Sertoli cells, diameters of seminiferous tubules and thickness of germinal layer, diameters of tubules of the caudal epididymis and thickness of epithelial tissue lining them, and a significant decrease (p<0.05) in the percentage of abnormal sperms, MDA level, numbers of sperms that showed cometary shape and the percentage of tail content of fragmented DNA in the animals of the prevention group (the fifth group) compared to the control group, and there was no significant difference (p>0.05) in the amount of body weight gain between the two groups.
The results also revealed a significant increase (p<0.05) in the amount of body weight gain, testes and epididymis weights, sperm concentration in the testis and epididymis cauda, the level of T and FSH, the number of spermatogenic cells and Sertoli cells in the animals of the third group treated with the extract alone compared to a control group, while there was no significant difference (p>0.05) in the other criteria studied between the two groups.
changes in the tissues of the testis and epididymis cauda in the animals of the BPA-treated group compared with the control group, including: widening of the spaces between the seminiferous tubules, separation or sloughing of the germinal layer from the basement membrane with its disintegration significantly, the state of association between spermogenic cell and sertoli cells was decreased , reduction of the amount of sperm in the lumens of most of the seminiferous tubules and some of them being completely empty, it also included irregular distribution of epididymal tubules with disintegration and widening of the connective tissue between them, separation of the epithelial tissue lining the epididymal tubules from the basement membrane in some areas, reduction of sperm numbers in most epididymal tubules and some of them are empty. On the other hand, the histological sections of the animals of the prevention group showed a significant regression in the histological changes observed in the BPA-treated group.
It was concluded from the current study that the alcoholic extract of the rhizomes of Lesser Galangal plant at a concentration of 400 mg/kg has the ability to reduce the harmful effects on the male reproductive system resulting from exposure to BPA at a concentration of 50 mg/kg and provide the necessary protection to carry out the required functions through its direct effect and antioxidant activity.