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Nov 06, 2023

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Wissenschaftliche Berichte, Band 13, Artikelnummer: 5938 (2023) Diesen Artikel zitieren 610 Zugriffe auf Metrikdetails Chemische Lebensmittelkonservierungsstoffe kommen in großem Umfang in verschiedenen verarbeiteten Lebensmitteln in der Welt vor

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 5938 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Details zu den Metriken

Chemische Lebensmittelkonservierungsmittel kommen in der menschlichen Umwelt häufig in verschiedenen verarbeiteten Lebensmitteln vor. Ziel dieser Studie war es daher, die Auswirkungen einer langfristigen Exposition gegenüber fünf Lebensmittelkonservierungsstoffen (Kaliumsorbat (PS), Butylhydroxyanisol (BHA), Natriumbenzoat (SB), Calciumpropionat (CP) und Borsäure (BA)) zu untersuchen. auf Leber und Niere bei Ratten und die wahrscheinlich zugrunde liegenden Mechanismen. 90 Tage lang erhielten sechzig männliche Albino-Ratten oral entweder Wasser (Kontrolle), 0,09 mg/kg KG BHA, 4,5 mg/kg KG PS, 0,9 mg/kg KG SB, 0,16 mg/kg KG. Gewicht BA oder 0,18 mg/kg KG CP. Es wurden Leber- und Nierenfunktionstests beurteilt. Es wurden Biomarker für oxidativen Stress in der Leber und der Niere geschätzt. Es wurde eine histologische Untersuchung des Leber- und Nierengewebes durchgeführt. Toll-like-Rezeptoren 2 und 4 (TLR-2 und TLR-4), Tumornekrosefaktor-Alpha (TNF-α) und Kernfaktor-Kappa-Leichtketten-Enhancer aktivierter B-Zellen (NF-κB) mRNA-Expressionsniveaus wurden gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine langfristige orale Gabe der fünf Lebensmittelkonservierungsstoffe zu einem signifikanten Anstieg der alkalischen Phosphatase-, Alanin-Transaminase-, Aspartat-Transaminase-, Harnstoff-, Harnsäure- und Kreatininspiegel führte. Es kam zu einer signifikanten Verringerung der antioxidativen Enzyme in Leber und Nieren, zu einem Anstieg der MDA-Konzentrationen und zu pathologischen Veränderungen im Nieren- und Lebergewebe. Die mRNA-Spiegel von TLR-4, TLR-2, NF-κB und TNF-α waren in den Gruppen, die Lebensmittelkonservierungsmitteln ausgesetzt waren, erhöht. Zusammenfassend zeigen die aktuellen Ergebnisse, dass eine langfristige Exposition gegenüber PS, BHA, SB, CP und BA einen negativen Einfluss auf die Leber- und Nierenfunktion hat. Darüber hinaus könnten diese negativen Auswirkungen durch die Induktion von oxidativem Stress, Entzündungsreaktionen und Zytokinproduktion vermittelt werden.

Traditionell verfolgt die Lebensmittelkonservierung drei Ziele: die Erhaltung des Aussehens der Lebensmittel, die Bewahrung der Nährwerteigenschaften der Lebensmittel und die Verlängerung der Haltbarkeitsdauer der Lebensmittel1,2. Antioxidantien und antimikrobielle Wirkstoffe gehören zu den fast 3000 Lebensmittelkonservierungsmitteln, die derzeit auf dem Markt sind3. Kaliumsorbat (PS), Butylhydroxytoluol (BHT), Natriumbenzoat (SB), Butylhydroxyanisol (BHA), Mononatriumglutamat, Kaliumbromat, Borsäure (BA) und Calciumpropionat (CP) sind die am häufigsten verwendeten Lebensmittelkonservierungsstoffe4. Derzeit haben Bedenken hinsichtlich der gesundheitlichen Auswirkungen chemischer Konservierungsstoffe dazu geführt, dass eine umfassende Bewertung ihrer Auswirkungen erforderlich ist, insbesondere bei langfristiger Exposition5.

Butyliertes Hydroxyanisol (BHA, C11H16O2, E320) ist ein Lebensmittelzusatzstoff und kann Verpackungsmaterialien zugesetzt werden, um Lebensmittel in der Verpackung zu schützen, indem das Antioxidans verflüchtigt wird6. Es ist nicht reizend, kann jedoch aufgrund seines geringen allergischen Sensibilisierungspotenzials Hautreaktionen (allergische Kontaktdermatitis) hervorrufen. Es ist möglicherweise krebserregend für den Menschen7.

Mehrere Verbraucherprodukte enthalten Kaliumsorbat (PS, C6H7O2K, E202), das das Wachstum von Hefen und Schimmelpilzen hemmt und das Wachstum bestimmter Bakterien kontrolliert8. PS ist als antimikrobieller Wirkstoff9 in vielen Lebensmitteln wie Käse, Gurken, Soßen, Fischprodukten und Erfrischungsgetränken enthalten und hat nachweislich mutagene und/oder genotoxische Wirkungen10. Sowohl SB als auch PS können die Leber belasten, eine Sensibilisierung hervorrufen und das Verhalten von Kindern stören11.

Natriumbenzoat (SB, C7H5O2Na, E211) ist ein häufig verwendetes Konservierungsmittel in Lebensmitteln und Getränken. Es ist ein beliebtes Konservierungsmittel für Erfrischungsgetränke, da es das Bakterien- und Pilzwachstum in der sauren Umgebung kohlensäurehaltiger Getränke hemmt. Es wird auch in Salaten, kohlensäurehaltigen Getränken, Marmeladen, Fruchtsäften und in der Pharmaindustrie verwendet, um flüssige Medikamente frisch zu halten12. Nach oraler, kutaner oder inhalativer Exposition gegenüber SB wurde über Urtikaria, Asthma, Rhinitis oder anaphylaktischen Schock berichtet. Kurz nach der Exposition verschwinden die Symptome innerhalb weniger Stunden7.

Borsäure (BA, H3BO3, E284) wird in verschiedenen Humankosmetika und Arzneimitteln sowie in antibakteriellen und antimykotischen Produkten und Veterinärprodukten13 verwendet. Borhaltige Verbindungen werden in verschiedenen Konsumgütern verwendet, insbesondere in Glas und Keramik, Wetter- und Feuerschutzmitteln, Düngemitteln und Herbiziden14. Nach oraler, systemischer oder kutaner Exposition ist BA in hohen Konzentrationen gefährlich für Mensch und Tier15. Zuvor wurden degenerative Veränderungen in Leber, Niere und Gehirn sowie intrazytoplasmatische Einschlusskörperchen in Azinuszellen der Bauchspeicheldrüse festgestellt16.

Calciumpropionat (CP, C6H10CaO4, E282) ist ein organisches Salz, das entsteht, wenn Calciumhydroxid und Propionsäure miteinander reagieren17. CP ist ein starkes Konservierungsmittel mit wenig oder gar keinem Geschmack, das gut gegen Bakterien und Schimmel wirkt und häufig in Futtermitteln, Lebensmitteln und Medikamenten verwendet wird18. Während der Verzehr von CP in hohen Dosen möglicherweise nicht toxisch ist, kann seine langfristige Exposition gesundheitliche Folgen haben, wie z. B. berichtete Angstzustände, visuelle Halluzinationen, Hyperaktivität und Schlafstörungen19. Darüber hinaus wurde berichtet, dass eine längere Exposition gegenüber hohen CP-Werten immuntoxische und hämatotoxische Auswirkungen hervorruft20.

Je nach Alter der Verbraucher, Orten und Schätzmethoden liegt der durchschnittliche tägliche Verzehr von BHA zwischen 0,002 mg/kg/Tag und 0,3 mg/kg/Tag21. Die Konzentrationen von 25 mg PS/kg, 5 mg SB/kg22 und 1 mg CP/kg23 wurden als akzeptable tägliche Aufnahme von Lebensmittelkonservierungsmitteln angegeben. Das Landwirtschaftsministerium der Türkei24 gab an, dass BA als Lebensmittelkonservierungsmittel bis zu 4 g/l (4000 mg/l) verwendet werden kann.

Lebensmittelzusatzstoffe wirken als Xenobiotika, denen der Mensch ausgesetzt ist25. Die Leber ist für einen Großteil des xenobiotischen Stoffwechsels verantwortlich26. Die Nierentubuluszelle produziert proinflammatorische Zytokine, die direkt auf Infektionen oder Toxine reagieren27. Diese Zellen fungieren als proinflammatorische Zellen oder reagieren auf das Immunsystem und sind entscheidend für die Entwicklung einer Nierenfunktionsstörung28.

Toll-like-Rezeptoren (TLRs) sind wichtige Bestandteile des hepatischen Immunsystems, die eine entscheidende Rolle in der Leberphysiologie und -pathologie spielen29. TLR-1, 2, 3, 4 und 6 werden von tubulären Epithelzellen in der Niere exprimiert. TLR-4 ist in proximalen und sammelnden Tubuli reichlich vorhanden30. Die TLR-2-Proteinexpression ist auch in verschiedenen Zelltypen in der Niere (Tubuli, Mark, Glomeruli und Nierengefäßsystem) vorhanden31. Tumornekrosefaktor-Alpha (TNF-α)-Rezeptoren und TLRs können den Kernfaktor Kappa-Light-Chain-Enhancer aktivierter B-Zellen (NF-κB) aktivieren. Dieser Transkriptionsfaktor verbessert das Überleben und die Zellproliferation erheblich32. Der NF-κB-Spiegel stieg als Reaktion auf die höheren Dosen von Lebensmittelzusatzstoffen signifikant an33. NF-κB ist ein wichtiger Akteur im TLR-4-Signalweg und spielt eine Rolle bei der Entzündungsreaktion34.

In unserer früheren Studie veränderte die orale Gabe der fünf Lebensmittelkonservierungsstoffe (PS, BHA, BA, SB und CP) über 90 Tage die angeborenen und humoralen Immunkomponenten erheblich20. Allerdings untersuchten nur sehr wenige Studien oxidative Schäden und die Entzündungsauslösung in Leber- und Nierenorganen nach längerer Exposition gegenüber PS, BHA, BA, SB und CP. Die aktuelle Studie bewertete und verglich einige toxische Wirkungen und Stoffwechselveränderungen, die durch PS, BHA, BA, SB und CP verursacht werden. Die aktuelle Arbeit untersuchte außerdem histopathologische Veränderungen im Leber- und Nierengewebe nach der Exposition gegenüber Lebensmittelkonservierungsstoffen. Darüber hinaus wurden die mRNA-Spiegel von hepatischem und renalem TLR-2 und 4, NF-κB und TNF-α mithilfe der quantitativen Echtzeit-Polymerasekettenreaktion (RT-PCR) untersucht.

PS, BHA, BA, SB und CP wurden von Sigma (St. Louis, MO, USA) erworben. Alle anderen Chemikalien und Reagenzien waren von analytischer Qualität.

Erwachsene männliche Albino-Ratten (n = 60, Durchschnittsgewicht 160 ± 5 g) wurden in der Zuchtabteilung des Nationalen Forschungszentrums (Gizeh, Ägypten) gekauft. Alle Ratten wurden in sauberen, gut belüfteten Stahlgitterkäfigen in einer kontrollierten Umgebung (50–60 % relative Luftfeuchtigkeit, 20–24 °C, 12-stündiger Hell-Dunkel-Zyklus) gehalten. Während des gesamten Experiments hatten die Ratten uneingeschränkten Zugang zu Leitungswasser und normalem Nagetierfutter. Die Ratten wurden vor der Untersuchung zwei Wochen lang an die Versuchsbedingungen gewöhnt.

90 Tage lang wurden die Ratten gewogen und willkürlich einer von sechs Gruppen (n = 10) zugeordnet, denen oral destilliertes Wasser, 4,5 mg PS/kg KG22, 0,09 mg BHA/kg KG21, 0,16 mg BA/kg verabreicht wurden KG24, 0,9 SB mg/kg KG22 oder 0,18 mg CP/kg KG23. Alle Lebensmittelkonservierungsstoffe wurden oral über eine orogastrische Sonde zwischen 8 und 10 Uhr aufgenommen. Jede Woche wurde die Menge der aufgenommenen Lebensmittelkonservierungsstoffe basierend auf den Körpergewichtsschwankungen der Ratten angepasst. Schmerzen, Beschwerden, Schäden, abnormales Verhalten, Stress, Atemmuster, Schleimhautfarbe, Morbidität und Mortalität wurden während des Versuchs engmaschig überwacht.

Der aktuelle Tierversuch wurde im Einklang mit den allgemeinen Kriterien der National Institutes of Health für die Pflege und Verwendung von Labortieren in wissenschaftlichen Untersuchungen durchgeführt und vom Forschungsausschuss für Ethik der Tiernutzung der Universität Kairo genehmigt (Genehmigungsnummer: VETCU01122022573). Darüber hinaus wurde die Studie im Einklang mit den ARRIVE-Richtlinien35 durchgeführt.

Am Ende des Versuchs (Tag 90) ließen die Ratten über Nacht fasten. Anschließend wurden die Ratten gewogen und mit einer intramuskulären Injektion von Ketaminhydrochlorid (50 mg/kg KG) und Xylazin (5 mg/kg KG) betäubt. Das Blut aller Ratten wurde in Röhrchen ohne Antikoagulanzien aus dem medialen Augenwinkel entnommen. Die Röhrchen wurden 20 Minuten lang bei Raumtemperatur belassen, bevor sie 10 Minuten lang bei 322 g zentrifugiert wurden. Das Serum wurde sorgfältig abgetrennt und bis zur biochemischen Analyse bei –20 °C gelagert. Anschließend wurden die Ratten durch Genickbruch eingeschläfert. Bei der Autopsie wurden den Ratten Leber und Nieren entnommen. Das Leber- und Nierengewebe wurde in drei Teile geteilt. Die erste wurde sofort übertragen und in flüssigem Stickstoff bei –80 °C für die Echtzeit-PCR-Analyse mit einer 1-ml-RNA-Leiter gelagert. Die zweiten Leber- und Nierenproben wurden präpariert und bei –20 °C gelagert, um ein Homogenat für die Abschätzung von Biomarkern für oxidativen Stress herzustellen. Die Homogenisierung wurde in einer kalten Lösung aus 0,015 M NaPOH-Puffer und 0,15 M NaCl (1:6 w/v; pH 7,8) unter Verwendung eines Ultra-Turrax-Homogenisators durchgeführt. Die letzten Teile des Leber- und Nierengewebes wurden zur histopathologischen Untersuchung mit einer 10 %igen gepufferten Formalinlösung fixiert.

Ein halbautomatisches Photometer (5010 V5+, RIELE GmbH & Co, Berlin, Deutschland) wurde verwendet, um Leber- und Nierenschädigungsindikatoren aus getrennten Serumproben zu bewerten. Die Aktivitäten von Alanin-Transaminase (ALT) und Aspartat-Transaminase (AST) wurden mit der Methode von Bergmeyer et al.36 gemessen. Die Aktivität der alkalischen Phosphatase (ALP) im Serum wurde mit der von Kind und King37 beschriebenen Methode gemessen. Laut Coulombe und Favreau38 und Fossati et al.39 wurden die Harnstoff- bzw. Kreatininwerte gemessen. Der Harnsäurespiegel wurde gemäß dem Protokoll von Barham und Trinder40 bestimmt. Alle biochemischen Variablen wurden mit kommerziellen Kits (BioMed Diagnostic Co., Kairo, Ägypten) bewertet.

Die Konzentrationen von Katalase (CAT), Superoxiddismutase (SOD) und reduziertem Glutathion (GSH) in Leber- und Nierenhomogenaten wurden spektrophotometrisch unter Verwendung von Kit-Reagenzien von Bio-diagnostic Co., Egypt, gemäß den Verfahren von Sinha41, Nishikimi et al.42 bestimmt bzw. Beutler et al.43. Die Konzentration von Malondialdehyd (MDA) wurde über einen kolorimetrischen Assay gemäß dem Protokoll von Ohkawa et al.44 bestimmt.

Die Gesamt-RNA wurde aus Leber- und Nierengewebeproben unter Verwendung des TRIzol-Reagens gemäß den Anweisungen des Herstellers (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) extrahiert. TaKaRa Bio Inc. stellte Anweisungen für die quantitative Echtzeit-PCR unter Verwendung von SYBR-green zur Verfügung. Tabelle 1 zeigt den thermischen Echtzeit-PCR-Überblick und die Primersequenz mit einer anfänglichen Denaturierungsphase von 10 Minuten bei 95 °C und einem letzten Verlängerungsschritt von 10 Minuten bei 72 °C. Nach der Normalisierung auf β-Actin wurde jedes Transkript in drei Replikaten mit der 2−ΔΔCt-Technik von Livak und Schmittgen45 zur relativen Messung der mRNA-Spiegel in Gewebeproben quantifiziert.

Von jedem Tier wurden Leber und Nieren präpariert, zur Fixierung in einer 10 %igen Formalinlösung konserviert, dann durch aufsteigende Alkoholkonzentrationen dehydriert, in Xylol geklärt, eingebettet und in Paraffin blockiert. Drei Mikrometer dicke Schnitte wurden mit Hämatoxylin und Eosin gemäß dem Protokoll von Suvarna et al.46 gefärbt. Die Gewebe wurden nach dem Zufallsprinzip mit einem Lichtmikroskop (Olympus, Tokio, Japan) von einem Pathologen untersucht, der keine Ahnung hatte, zu welcher Gruppe die Ratte gehörte. Die mikroskopische Bewertung wurde nach Arsad et al. auf einer Skala nach Abwesenheit von Läsionen (−) oder leichten (+), mäßigen (++) und schweren Veränderungen (+++) bewertet.47

Die Tests von Kolmogorov-Smirnov und Levene wurden verwendet, um die Daten auf Normalität bzw. Varianzhomogenität zu überprüfen. Wenn die Normalitätsannahmen erfüllt waren, wurden die Daten unter Verwendung von IBM SPSS Statistics, Version 21 (IBM; Armonk, New York, USA)48 durch eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) analysiert, um die Variation zwischen Gruppen statistisch zu definieren, gefolgt von Tukeys Vielfachem Bereichs-Post-hoc-Test für paarweise Vergleiche. Die Daten wurden als Mittelwert ± SE für jede Gruppe angezeigt. Bei P < 0,05 wurden mittlere Unterschiede als signifikant angesehen. Darüber hinaus wurde GraphPad Prism Version 8 (GraphPad Software, San Diego, CA, USA) für die Datenpräsentation verwendet49. Die Hauptkomponentenanalyse wurde auf die Replikate biochemischer und molekularer Analysen nach der Methode von Granato et al.50 angewendet.

Die Veränderungen der hepatorenalen Funktionsindikatoren bei den Ratten, die 90 Tage lang BHA, PS, SB, BA oder CP ausgesetzt waren, sind in Tabelle 2 dargestellt. Die AST- und ALT-Spiegel im Serum waren signifikant um 35 %, 134 %, 123 %, 73 % erhöht. und 83 % bzw. um 146 %, 99 %, 234 %, 1607 % bzw. 73 % in den BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Serum-ALP-Aktivität war in der BHA- bzw. BA-Gruppe signifikant um 136 % bzw. 690 % erhöht. Es zeigte sich ein signifikanter Rückgang von 60 %, 63 % bzw. 61 % in den PS-, SB- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe.

Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten die BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen einen signifikanten Anstieg der Serumharnstoffspiegel (224 %, 137 %, 334 %, 173 % bzw. 187 %) und des Serumkreatinins (11). %, 10 %, 9 %, 24 % bzw. 49 %). Die SB-, BA- und CP-Gruppen hatten mit 26 %, 45 % bzw. 82 % signifikant höhere Serumharnsäurewerte als die Kontrollgruppe (Tabelle 2).

Tabelle 2 zeigt die Veränderungen der Indikatoren für oxidativen Stress in der Leber bei Ratten, die 90 Tage lang kontinuierlich mit BHA, PS, SB, BA oder CP behandelt wurden. Die SOD-Werte in der Leber waren in den BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant um 8 %, 40 %, 39 %, 46 % bzw. 17 % reduziert. Die hepatischen CAT-Werte waren in den PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant um 57 %, 54 %, 68 % bzw. 24 % reduziert. Darüber hinaus waren die GSH-Spiegel in der Leber in den PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant um 51 %, 50 %, 57 % bzw. 22 % reduziert. Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten die PS-, SB- und BA-Gruppen einen signifikanten Anstieg der MDA-Spiegel in der Leber (102 %, 108 % bzw. 136 %).

Was die Indikatoren für oxidativen Nierenstress bei Ratten betrifft, die 90 Tage lang BHA, PS, SB, BA oder CP ausgesetzt waren, waren die renalen SOD-, CAT- und GSH-Spiegel signifikant um 35 %, 31 %, 43 % und 15 % reduziert. und um 56 %, 52 %, 59 % und 20 % sowie um 55 %, 51 %, 60 % und 17 % in den PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Im Vergleich zur Kontrollgruppe hatten die PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen alle signifikant höhere renale MDA-Spiegel als die Kontrollgruppe (138 %, 128 %, 167 % bzw. 50 %) (Tabelle 2).

Abbildung 1A und B zeigen die Auswirkungen der oralen Dosierung von BHA, PS, SB, BA und CP über 90 Tage auf die mittleren mRNA-Expressionsniveaus von TLR-2 und TLR-4 in der Leber. Die hepatische TLR-4-Expression war in den BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant um das 5,52-, 1,95-, 1,24-, 3,21- und 2,10-fache erhöht. Die mittlere Expression von hepatischem TLR-2 stieg in den BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe um das 4,26-, 1,32-, 1,18-, 2,65- bzw. 1,82-fache.

Expression von Toll-like-Rezeptoren 2 (TLR2) und Toll-like-Rezeptoren 4 (TLR4) im Leber- und Nierengewebe von butyliertem Hydroxyanisol (BHA), Kaliumsorbat (PS), Natriumbenzoat (SB), Borsäure (BA), oder mit Calciumpropionat (CP) behandelte Ratten. Als interne Kontrolle wurde β-Actin verwendet. Die Daten werden als Mittelwert ± SE (n = 3 Replikate) ausgedrückt. Spalten mit unterschiedlichen hochgestellten Zeichen unterscheiden sich deutlich (einfaktorielle ANOVA, p < 0,05).

In den BHA-, PS-, BA- und CP-Gruppen war die renale TLR-4-Expression im Vergleich zur Kontrollgruppe erheblich um das 4,25-, 1,72-, 2,62- bzw. 1,45-fache erhöht. In den BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen war die mittlere renale TLR-2-Expression im Vergleich zur Kontrollgruppe um das 3,98-, 1,41-, 1,22-, 2,20- bzw. 1,45-fache erhöht (Abb. 1C, D).

In der Leber war die NF-κB-Expression als Reaktion auf die BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Exposition im Vergleich zur Kontrolle signifikant um das 6,46-, 2,14-, 1,31-, 2,89- und 1,81-fache hochreguliert. Die TNF-α-Expression war in den BHA-, PS-, SB-, BA- und CP-Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe ebenfalls erheblich um das 2,55-, 2,12-, 1,84-, 3,28- und 1,85-fache erhöht (Abb. 2A, B). Während die renale NF-κB- und TNF-α-Expression als Reaktion auf BHA, PS, SB, BA und signifikant um das 4,89-, 1,64-, 1,36-, 2,20- und 1,48-fache und um das 2,32-, 1,64-, 1,36-, 2,85- und 1,28-fache hochreguliert wurde CP-Exposition im Vergleich zur Kontrolle (Abb. 2C, D).

Expression von Kernfaktor Kappa B (NF-κB) und Tumornekrosefaktor Alpha (TNF-α) in den Leber- und Nierengeweben von butyliertem Hydroxyanisol (BHA), Kaliumsorbat (PS), Natriumbenzoat (SB), Borsäure (BA) oder mit Calciumpropionat (CP) behandelte Ratten. Als interne Kontrolle wurde β-Actin verwendet. Die Daten werden als Mittelwert ± SE (n = 3 Replikate) ausgedrückt. Spalten mit unterschiedlichen hochgestellten Zeichen unterscheiden sich deutlich (einfaktorielle ANOVA, p < 0,05).

Das makroskopische Erscheinungsbild der Leber der Kontrollgruppe zeigte ein normales Erscheinungsbild, während die behandelten Gruppen Hepatomegalie und Stauung aufwiesen. Mikroskopisch zeigte die normale Kontrollgruppe eine normale Architektur des Lebergewebes mit klar definierten Hepatozyten um die Zentralvene und gut angeordneten Lebersträngen zwischen Sinusoiden und normalen Gallengängen (Abb. 3A). Während die behandelten Gruppen zeigten, dass das normale lobuläre Muster der Leberstränge verzerrt war, was zur Erweiterung einiger Sinusoide und zur Auslöschung anderer führte. Es wurden periportale vakuoläre degenerative Veränderungen von Hepatozyten mit pyknotischen Kernen und Kupffer-Zellproliferation festgestellt. Es kam zu einem Kernverlust oder zu zweikernigen Hepatozyten. Im Portalbereich wurden fokale und/oder diffuse mononukleäre entzündliche Zellinfiltrationen, hauptsächlich Lymphozyten und Makrophagen, nachgewiesen. Die Zentralvene und die Lebersinusoide waren erweitert und verstopft, und es wurde eine Erweiterung der Lymphgefäße beobachtet. Es wurden auch interlobuläre Ödeme festgestellt. Es wurden Gallengangshyperplasie und Epithelzerstörung mit neu gebildeten Gallengängen beobachtet und mit periportaler Fibrose in Verbindung gebracht. Der Schweregrad dieser pathologischen Veränderungen war je nach behandeltem Material in den verschiedenen Gruppen unterschiedlich, wie in Tabelle 3 aufgeführt. Sie waren bei BA (Abb. 3H), BHA (Abb. 3B, C) und SB (Abb. 3F) ausgeprägter ,G) behandelte Gruppen, gefolgt von PS (Abb. 3D,E) und dann CP (Abb. 3I) behandelten Gruppen.

Repräsentative histopathologische Mikrofotografien von mit Hämatoxylin gefärbten Querschnitten von Rattenlebern. (A) Kontrollgruppe: zeigt normale Architektur mit normalen Hepatozyten in den Lebersträngen (H) und der Zentralvene (CV) (H&E-Färbung, × 100). Mit Butylhydroxyanisol behandelte Gruppe: (B) zeigt eine Desorganisation der Hepatozyten (H), eine erweiterte und verstopfte Zentralvene (CV), entzündliche Zellinfiltrationen (I) im Portalbereich, erweiterte Gallengänge (N) und periportale Fibrose (F) ( H&E-Färbung × 100). (C) zeigt eine erweiterte und verstopfte Zentralvene (CV) und Sinusoide (S), entzündliche Zellinfiltrationen (I) im Portalbereich und eine Gallengangshyperplasie (B) (H&E-Färbung, × 400). Mit Kaliumsorbat behandelte Gruppe (D): zeigt eine Desorganisation der Hepatozyten (H) und eine verstopfte Zentralvene (CV) (H&E-Färbung × 40). (E) zeigt degenerative Veränderungen der Hepatozyten (H) mit pyknotischen Kernen, verstopfter Zentralvene (CV), erweiterten Blutsinusoiden und entzündlichen Zellinfiltrationen (I) im Portalbereich (H&E-Färbung, × 400). Mit Natriumbenzoat behandelte Gruppe zeigt: (F) desorganisierte Hepatozytenstränge (H), verstopfte Zentralvene (CV), mononukleäre leukozytäre Infiltrationen (I), neu gebildete Gallengänge (N) und Fibrose (F) im Portalbereich (H&E). Fleck, × 100). (G) Periportale degenerative Veränderungen von Hepatozyten (H) mit pyknotischen Kernen, Kernverlust (L) oder zweikernigen Hepatozyten (BH), erweiterter und verstopfter Zentralvene (CV) und Erweiterung der Lebersinusoide (S) (H&E-Färbung, × 400) . Mit Borsäure behandelte Gruppe mit: (H) verstopfter Pfortader (CV), entzündlichen Zellinfiltrationen (I) im Pfortaderbereich, neu gebildeten Gallengängen (N) und Pfortaderfibrose (F) (H&E-Färbung, × 100). Mit Calciumpropionat behandelte Gruppe zeigt: (I) verstopfte Pfortader (CV) und Lebersinusoide (S) sowie degenerative Veränderungen der Hepatozyten (H) mit pyknotischen Kernen (H&E-Färbung, × 400).

Insgesamt zeigten die Nieren der Kontrollgruppe keine groben Anomalien, während die Nieren der mit BHA, PS und BA behandelten Ratten verstopft und vergrößert wirkten und die mit SB und CP behandelten Nieren der Ratten klein und blass waren. Die histologische Untersuchung ergab keine Veränderungen der Histoarchitektur bei normalem Kortex und Mark. In den Nieren der Kontrollgruppe gab es einen gut entwickelten Glomerulus, eine Bowman-Kapsel sowie proximale und distale gewundene Tubuli (Abb. 4A). Wie in Abb. 4 gezeigt, zeigten Nierengewebeschnitte bei den Tieren, die eine Behandlung mit BHA (Abb. 4B, C), PS (Abb. 4D, E) und BA (Abb. 4H, I) erhielten, eine deutliche körnige Degeneration im Nierentubulus Zellen. Es kam zu einer Zellschwellung mit undeutlichen Zellgrenzen und pyknotischen Zellkernen. Es wurde eine Abschuppung des Auskleidungsepithels der Nierentubuli beobachtet. Im Lumen einiger Nierentubuli wurde eosinophiles Protein abgelagert, wodurch das Tubuluslumen verengt und andere erweitert wurden. Es wurde eine mäßige Schrumpfung der Glomeruli mit leicht erweitertem Bowman-Raum, einer Verdickung der glomerulären Basalmembran sowie glomerulären Büscheln und einer Blutungsstauung beobachtet. Es wurde eine fokale interstitielle Nephritis mit leukozytären Infiltrationen festgestellt. Außerdem kam es zu einer Verstopfung der intertubulären Blutgefäße mit Vaskulitis und interstitiellem Ödem.

Repräsentative histopathologische Mikrofotografien von mit Hämatoxylin gefärbten Querschnitten von Rattennieren. (A) Kontrollgruppe: zeigt normale Struktur mit Nierenglomeruli (G) und Nierentubuli (T) (H&E-Färbung, × 100). Mit butyliertem Hydroxyanisol behandelte Gruppe zeigt: (B) degenerative Veränderungen in Nierentubuluszellen (T), fokale leukozytäre Infiltrationen (I) und Stauung intertubulärer Blutgefäße (C) (H&E-Färbung × 100). (C) Granuläre Degeneration in Nierentubuluszellen (T), das abgeschuppte Epithel (D), Zellschwellung mit pyknotischen Kernen (N), Stauung intertubulärer Blutgefäße (C) mit Vaskulitis (V) (H&E-Färbung, × 400). Mit Kaliumsorbat behandelte Gruppe zeigt: (D) Degeneration der Nierentubuli (T), intertubulären Blutgefäße (BV) und glomerulären Büschel (C), Stauung, fokale interstitielle Nephritis (I), glomeruläre Schrumpfung (G) (H&E-Färbung, × 100). ). (E) Tubular-granuläre Degeneration (T) und Stauung intertubulärer Blutgefäße (BV) (H&E-Färbung, × 400). Mit Natriumbenzoat behandelte Gruppe zeigt: (F) chronische interstitielle Glomerulonephritis (N) mit trüber Schwellung der Tubuli (T) und Verstopfung der intertubulären Blutgefäße (BV) (H&E-Färbung × 100). (G) chronische interstitielle Nephritis mit vakuolisiertem Zytoplasma und pyknotischen Kernen, degenerierten und abgeschuppten Epithelzellen und leukozytären Infiltrationen, hauptsächlich Neutrophilen, innerhalb der Tubuli (T) sowie interstitiellen entzündlichen Zellinfiltraten (I) (H&E-Färbung, × 400). Mit Borsäure behandelte Gruppe zeigt: (H) tubuläre Zellschwellung (T), Verstopfung intertubulärer Blutgefäße und glomerulärer Büschel (G), interstitielle leukozytäre Infiltrationen (I) und glomeruläres Ödem (E) sowie Schrumpfung (H&E-Färbung, × 100). ). (I) Vakuoläre Degeneration in renalen Tubuluszellen (T), Abschuppung des Auskleidungsepithels, Verengung des Tubuluslumens und Stauung intertubulärer Blutgefäße (BV) (H&E-Färbung, × 400). Mit Calciumpropionat behandelte Gruppe mit: (J) chronischer interstitieller Glomerulonephritis mit erweiterten Tubuli und gefüllt mit degenerierten Zellen, leukozytischen Infiltrationen und abgeschuppten Epithelzellen (T), interstitiellen entzündlichen Zellinfiltraten (I) (H&E-Färbung, × 100). (K) Degenerierte Zellen, leukozytäre Infiltrationen, abgeschuppte Epithelzellen in erweiterten Tubuli (T), interstitielle entzündliche Zellinfiltrate (I) und tubuläre Atrophie (H&E-Färbung, × 400). (L) Chronische interstitielle Glomerulonephritis mit Atrophie der Tubuli (T), interstitieller Fibrose (F) und entzündlichen Zellinfiltraten (I) sowie glomerulärem Ödem, Hyperämie und Schrumpfung (G) (H&E-Färbung, × 400).

Andererseits war die mit SB (Abb. 4F, G) und CP (Abb. 4J–L) behandelte Niere der Ratte durch eine bemerkenswerte chronische interstitielle Glomerulonephritis mit schweren degenerativen Veränderungen gekennzeichnet. Sowohl die proximalen als auch die distalen gewundenen Tubuli waren mit abgeschuppten und degenerierten Epithelzellen und leukozytären Infiltrationen, hauptsächlich Neutrophilen, erweitert. In einigen Tubuli war die granuläre Degeneration verstärkt, während andere stark geschwollen und dissoziiert mit vakuolisiertem Zytoplasma, undeutlichen Zellgrenzen und pyknotischen Kernen wirkten. Multifokale und/oder diffuse interstitielle Fibrose und entzündliche Zellinfiltration mit unterschiedlicher Anzahl an Lymphozyten, Makrophagen, Histiozyten, Plasmazellen und wenigen Neutrophilen waren die histologischen Kennzeichen beider Gruppen. Es wurde eine tubuläre Atrophie mit einer deutlich verdickten, faltigen Basalmembran und einem engen oder fehlenden Lumen festgestellt. Auch andere Tubuli erfuhren häufig eine kompensatorische Lumenerweiterung und die Bildung des hyaliner Zylinders. Darüber hinaus wurde auch das Nierenkörperchen geschädigt, einschließlich glomerulärem Ödem, Verdickung des Basalgewebes und geschrumpften Glomeruli. Es kam zu einer Verstopfung des glomerulären Büschels und der intertubulären Blutgefäße, die mit einer Vaskulitis einhergingen. Die Schwere der vorangegangenen Nierenschäden unterschied sich zwischen den verschiedenen Gruppen, wie in Tabelle 4 aufgeführt.

Die Hauptkomponentenanalyse wurde verwendet, um die Zusammenhänge zwischen den Leber- und Nierenfunktionsserumparametern und oxidativen Stress- und Lipidindikatoren sowie den TLR-4-, TLR-2-, NF-κB- und TNF-α-Genexpressionen in Leber- und Nierengeweben zu testen. Das Belastungsdiagramm der ersten beiden Komponenten wurde wie in Abb. 5 dargestellt dargestellt, und beide Komponenten repräsentierten etwa 97,91 % der Gesamtvariation in den experimentellen Daten. Im Belastungsdiagramm weisen die eng verbundenen Variablen (< 90°) starke Korrelationen auf und korrelieren positiv miteinander. Dementsprechend umfassen die Variablen Leberenzyme (ALT, AST und ALP), Nierenschädigungsprodukte (Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin) und Lipidperoxidationsmarker (MDA) sowie TLR-4, TLR-2, NF-κB und TNF-α-Genexpressionen in Leber- und Nierengewebe werden gruppiert und stark mit der ersten Komponente korreliert. Außerdem wurden die Variablen der hepatischen und renalen Antioxidantien, einschließlich GSH, SOD und CAT, gruppiert und mit der zweiten Komponente korreliert. Die Leberenzyme, Nierenschädigungsprodukte und die Lipidperoxidation sowie die TLR-4-, TLR-2-, NF-κB- und TNF-α-Genexpression in Leber- und Nierengewebe korrelierten stark negativ mit dem Gehalt an hepatischen und renalen Antioxidantien.

Das Diagramm der Hauptkomponentenanalyse zeigt die Beziehungen der geschätzten Variablen. (A) Kumulativer Varianzanteil als Funktion der Anzahl der Hauptkomponenten (PC). (B) Alle biochemischen und Genexpressionsindikatoren werden als Funktion von PC1 und PC2 dargestellt, die 89,32 % bzw. 8,59 % der Varianz ausmachen. H_ hepatisch, R_ renal, AST-Aspartat-Transaminase, ALT-Alanin-Transaminase, ALP-alkalische Phosphatase, MDA-Malondialdehyd, SOD-Superoxiddismutase, CAT-Katalase, GSH-reduziertes Glutathion, NF-κB-Kernfaktor-Kappa-Leichtketten-Enhancer aktivierter B-Zellen, TLR -2 Toll-like-Rezeptoren 2, TLR-4 Toll-like-Rezeptoren 4, TNF-α Tumornekrosefaktor-alpha.

Die Leber ist der Hauptstandort des xenobiotischen Stoffwechsels und daher sehr anfällig für dessen schädliche Auswirkungen27,51. In der aktuellen Studie wurde bei den Ratten, denen 90 Tage lang BHA, PS, SB, BA und CP oral verabreicht wurden, eine deutliche Beeinträchtigung der Leberfunktion festgestellt, was sich in einem signifikanten Anstieg der AST- und ALT-Spiegel im Serum im Vergleich zu den Kontrolltieren widerspiegelte. Diese Ergebnisse könnten mit den pathologischen Störungen zusammenhängen, die durch die getesteten Futtermittelzusatzstoffe im Lebergewebe hervorgerufen werden, einschließlich der vakuolären Degeneration von Hepatozyten mit pyknotischen Kernen und dem Wachstum von Kupffer-Zellen. Wenn die Hepatozytenmembran gebrochen ist, werden zytosolische Enzyme in den Blutkreislauf freigesetzt52. Auch die erhöhte AST- und ALT-Enzymaktivität könnte durch die Entstehung freier Radikale erklärt werden, insbesondere in den mit PS, SB, BA und CP behandelten Gruppen. Diese freien Radikale reagieren mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren in der Zellmembran und verursachen Schäden an Mitochondrien und Plasmamembranen sowie einen Enzymaustritt53. Ähnliche Ergebnisse wurden von Mehedi et al.54 berichtet.

Die BHA- und BA-exponierten Ratten hatten einen deutlich erhöhten ALP-Spiegel. Im Gegensatz dazu zeigten die PS-, SB- und CP-Gruppen im Vergleich zu den Kontrollgruppen eine signifikante Verringerung der ALP-Werte. Der Anstieg der ALP-Konzentration kann auf die zytotoxische Wirkung von BHA und BA zurückgeführt werden, die zu einer Schädigung der Leberzellen führte26. Andererseits könnte die hemmende Wirkung von PS, SB und CP auf die ALP-Enzymaktivität mit ihrer Wechselwirkung mit Zn zusammenhängen, da ALP ein Zn2+-Metalloprotein ist. Monanu et al.55 korrelierten die hemmende Wirkung von SB auf das ALP-Enzym mit seiner aggressiven Verarbeitung in der Leber bei chronischen Konzentrationen, die die Leber belasten und zu Leberfehlfunktionen führen können.

Die Niere ist aufgrund ihrer Rolle als Hauptausscheidungsweg der meisten Xenobiotika und Toxine sehr anfällig für die Entwicklung verschiedener Formen von Verletzungen56. Veränderungen der tubulären Reabsorptionsschwelle, des renalen Blutflusses und der glomerulären Filtrationsrate könnten für diese Probleme verantwortlich gemacht werden26. Zur Beurteilung der Nierenfunktion werden üblicherweise die Serumharnstoff- und Kreatininspiegel gemessen57,58. Dabei wurde ein erheblicher Anstieg von Serumharnstoff, Kreatinin und Harnsäure bei den Ratten festgestellt, denen 90 Tage lang oral BHA, PS, SB, BA und CP verabreicht wurde. Die erhöhten Nierenschädigungsprodukte im Serum gingen auch mit verschiedenen histopathologischen Veränderungen im Nierengewebe von Ratten einher, die Lebensmittelkonservierungsmitteln ausgesetzt waren, einschließlich granulärer Degeneration in Nierentubuluszellen, mäßiger Schrumpfung der Glomeruli, Verstopfung der intertubulären Blutgefäße und interstitiellen Ödemen. Tawfek et al.26 berichteten zuvor über ähnliche Ergebnisse bei Ratten, die anderen Lebensmittelzusatzstoffen wie Mononatriumglutamat, Tartrazin und Sonnenuntergangsgelb ausgesetzt waren. Dies könnte auf den festgestellten oxidativen Stress und die Entzündung im Nierengewebe zurückzuführen sein, die auf die getesteten Lebensmittelkonservierungsstoffe zurückzuführen sind, wie die biochemischen, molekularen und histopathologischen Befunde zeigen. Darüber hinaus könnten BHA, PS, SB, BA und CP den Kreatininstoffwechsel gestört haben, was zu einer erhöhten Synthese geführt oder die Funktionsfähigkeit des Gewebes zur tubulären Ausscheidung ganz oder teilweise beeinträchtigt haben59,60.

Oxidativer Stress wurde als zugrunde liegender Mechanismus für die Toxizität vieler Lebensmittelkonservierungsstoffe vermutet61,62. Im aktuellen Experiment zeigten oral verabreichte PS-, SB-, BA- und CP-Ratten einen erheblichen Rückgang der hepatischen und renalen SOD-, CAT- und GSH-Spiegel. Der frühere Abbau von Antioxidantien kann auf deren übermäßigen Einsatz bei der Inaktivierung der durch die getesteten Lebensmittelzusatzstoffe erzeugten freien Radikale zurückzuführen sein61. Diese Beobachtungen standen im Einklang mit der Studie von Yetuk et al.63, die über eine Abnahme der SOD-, CAT-, Glutathionperoxidase- und GST-Aktivitäten in den Erythrozyten durch SB berichteten. Darüber hinaus könnte die in der aktuellen Arbeit aufgezeichnete erhöhte Lipidperoxidation mit der direkten Wirkung einer erhöhten ROS-Bildung durch die Verabreichung von PS, SB, BA und CP zusammenhängen. Im Vergleich dazu führten andere Lebensmittelzusatzstoffe wie Mononatriumglutamat, Tartrazin und Gelborange oxidativer Stress und Lipidperoxidation im Nierengewebe von Ratten26. Darüber hinaus wurde berichtet, dass BA in verschiedenen Geweben oxidativen Stress und Lipidperoxidation verursacht64,65. Darüber hinaus berichtete die Studie von Khodaei et al.66 über einen signifikanten Anstieg der Lipidperoxidation, einen verringerten GSH-Gehalt und eine erhöhte CAT-Aktivität im Nierengewebe von SB-exponierten Mäusen. Andererseits wurde bei Ratten, die BHA konsumierten, im Vergleich zur Kontrollgruppe eine nicht signifikante Veränderung von GSH, CAT, SOD und MDA in Leber- und Nierengewebe, aber eine signifikante Abnahme des hepatischen SOD festgestellt. In dieser Hinsicht könnte BHA die Synthese antioxidativer Enzyme als Kompensationsmechanismus erhöhen, um Nieren- und Leberschäden vorzubeugen67. Darüber hinaus kann der in BHA enthaltene aromatische Ring freiradikalische ROS binden und so stabilisieren68. Tatsächlich fungiert dieses Molekül als ROS-Fänger, indem es instabilen Wasserstoff an von Fettsäuren gebildete Sauerstoffradikale abgibt, was zu einem oxidierten Phenolion führt, das durch die Resonanz des Benzolrings stabilisiert wird69.

Oxidativer Stress kann verschiedene Transkriptionsfaktoren aktivieren, was zur unterschiedlichen Expression einiger Gene führt, die an Entzündungswegen beteiligt sind70. Im aktuellen Experiment wurde die mRNA-Expression der Gene TLR-4, TLR-2, NF-κB und TNF-α in Leber- und Nierengewebe untersucht. TLR-2 und TLR4 werden in allen Leberzellen exprimiert und spielen eine Rolle bei Gewebeschäden, die durch verschiedene Ursachen verursacht werden71. Darüber hinaus spielen TLR-2 und TLR-4 eine entscheidende Rolle in der Pathophysiologie einer akuten Nierenschädigung und können ein potenzielles therapeutisches Ziel sein, um Nierenschäden als Reaktion auf verschiedene pathologische Reize zu verringern72,73. In der Niere führt die Ansammlung von ROS und reaktiven Stickstoffspezies zu einer Nierenfunktionsstörung74 sowie zu einer erhöhten TLR-4-Expression durch tubuläre Zellen75. Die Stimulation des TLR-2- und TLR4-Signalwegs löst eine Reihe von Ereignissen aus, zu denen die Übertragung von NF-κB in den Zellkern, die Stimulation und die Produktion der entzündlichen Zytokine (TNF-α, INF-γ und IL-6) gehören )76. TNF-α, ein starkes proinflammatorisches Zytokin, spielt Schlüsselfunktionen bei Differenzierung, Immunität, Entzündung und Apoptose77. Darüber hinaus berichteten Matsumura et al.78, dass Hepatozyten unter entzündlichen Bedingungen stärker auf TLR-2-Liganden reagieren, was zu einer Hochregulierung von TLR-2 über LPS, TNF-α und IL-1β in einem NF-κB-abhängigen Zustand führt Benehmen. Dabei korrelierte sowohl im Leber- als auch im Nierengewebe der Gruppen, die Lebensmittelkonservierungsmitteln ausgesetzt waren, eine signifikante Hochregulierung der TLR-4-, TLR-2-, NF-κB- und TNF-α-Gene stark mit einem verminderten Gehalt an Antioxidantien (CAT, SOD). , und GSH). Darüber hinaus war eine starke Korrelation zwischen der Expression der Gene TLR-4, TLR-2, NF-κB und TNF-α und den Indikatoren für hepato-renale Dysfunktion erkennbar. Die früheren Ergebnisse deuteten darauf hin, dass eine langfristige Exposition gegenüber BHA, BA, SB, PS und CP wahrscheinlich über den TLRs/NF-κB-Weg entzündliche Reaktionen in der Leber und den Nieren hervorrief. In Übereinstimmung mit unseren Ergebnissen stellten Yilmaz und Karabay79 fest, dass SB bei seinen zytotoxischen Konzentrationen die NF-κB-p65-Proteinspiegel und die NF-κB-Aktivierung von HCT116-Dickdarmkrebszellen steigerte. Der signifikante Anstieg der TNF-α-Genexpression wurde zuvor von Abd-Elhakim et al.20 in Milzgewebe als Reaktion auf BA-, BHA-, PS-, SB- und CP-Exposition berichtet. Darüber hinaus beobachteten Iheanyichukwu et al.28 einen signifikanten Anstieg der TNF-α-Genexpression nach der Verabreichung von Tartrazin und Erythrosin, was auf eine schwere Schädigung oder entzündliche Aktivität in den Nieren der behandelten Ratten schließen lässt. Eine erhöhte Expression von TNF-α könnte entweder als Reaktion auf die ROS-Induktion/oxidativen Stress80 oder als Ergebnis der Aktivierung der TLR-2- und 4-Downstream-Signalkaskaden erfolgen und nicht als direkte Folge der ROS-/oxidativen Stress-Induktion. Die vorgeschlagenen oxidativen Stress- und Entzündungswege, über die die fünf Lebensmittelkonservierungsmittel eine Leberschädigung verursachten, sind in Abb. 6 dargestellt.

Schematische Darstellung des vorgeschlagenen Mechanismus der hepatorenalen Schädigung durch Kaliumsorbat (PS), Butylhydroxyanisol (BHA), Natriumbenzoat (SB), Calciumpropionat (CP) und Borsäure (BA). ALP-alkalische Phosphatase, ALT-Alanin-Transaminase, AST-Aspartat-Transaminase, CAT-Katalase, CP-Calciumpropionat, GSH-reduziertes Glutathion, MDA-Malondialdehyd, NF-κB-Kernfaktor-Kappa-Leichtketten-Enhancer aktivierter B-Zellen, SOD-Superoxiddismutase, TLR-2 Toll-like-Rezeptoren 2, TLR-4 Toll-like-Rezeptoren 4, TNF-α Tumornekrosefaktor-alpha.

In der aktuellen Studie zeigte die 90-tägige orale Gabe von fünf Lebensmittelkonservierungsmitteln (PS, BHA, BA, SB und CP) in einem Rattenmodell einen signifikanten Anstieg des Austritts von Leberenzymen, der Konzentration von Nierenschädigungsprodukten im Serum, einer Erschöpfung antioxidativer Enzyme usw verschiedene histopathologische Störungen im Nieren- und Lebergewebe. Die Hochregulierung der hepatischen und renalen TLR-4-, TLR-2-, NF-κB- und TNF-α-Gene könnte ein wahrscheinlicher zugrunde liegender Mechanismus sein. Borsäure zeigte die schädlichsten Auswirkungen auf Leber und Niere, gefolgt von BHA und PS. Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse der aktuellen Studie, wie wichtig es ist, Lebensmittelkonservierungsstoffe zu begrenzen und bei der Herstellung nur die gesetzlichen Grenzwerte zu verwenden. Zusätzliche Forschung könnte erforderlich und hilfreich sein, um die Wahrnehmung der Industrie hinsichtlich Lebensmittelkonservierungsmitteln als sichere Bestandteile zu ändern und zu einer vorsichtigeren Verwendung zu führen. Für den Einsatz dieser Chemikalien in der Lebensmittelproduktion sind strengere Überwachungsuntersuchungen durch die Öffentlichkeit und die Lebensmittelsicherheitsbehörden erforderlich.

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel enthalten.

Alkalische Phosphatase

Alanin-Transaminase

Aspartattransaminase

Borsäure

Butyliertes Hydroxyanisol

Katalase

Calciumpropionat

Reduziertes Glutathion

Malondialdehyd

Kernfaktor-Kappa-Leichtketten-Enhancer aktivierter B-Zellen

Kaliumsorbat

Quantitative Polymerase-Kettenreaktion in Echtzeit

Natriumbenzoat

Hyperventilieren

Toll-like-Rezeptoren 2

Toll-like-Rezeptoren 4

Tumornekrosefaktor-Alpha

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Open-Access-Finanzierung durch die Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) in Zusammenarbeit mit der Egyptian Knowledge Bank (EKB). Diese Forschung wurde von der Universität Kairo im Rahmen eines Projekts mit dem Titel „Bewertung der Risikorisiken der Co-Exposition gegenüber Nanomaterialien und Umweltschadstoffen mit Minderungsstrategien unter Verwendung von Naturprodukten“ finanziert (Projekte der Universität Kairo – 12.2021).

Abteilung für forensische Medizin und Toxikologie, Fakultät für Veterinärmedizin, Universität Zagazig, Zagazig, 44519, Ägypten

Yasmina M. Abd-Elhakim

Abteilung für Physiologie, Fakultät für Veterinärmedizin, Universität Zagazig, Zagazig, 44519, Ägypten

Amany Behairy

Abteilung für Pharmakologie, Fakultät für Veterinärmedizin, Universität Kairo, Gizeh, 12613, Ägypten

Mohamed MM Hashem & Khaled Abo-EL-Sooud

Abteilung für Pathologie, Institut für Tierreproduktionsforschung, Gizeh, 3514805, Ägypten

Abeer E. El-Metwally

Abteilung für Pharmakologie, Fakultät für Pharmazie, Future University, Kairo, 11835, Ägypten

Nach A. Hassan

Abteilung für Biochemie, Fakultät für Veterinärmedizin, Universität Zagazig, Zagazig, 44519, Ägypten

Haytham A. Ali

Abteilung für Biochemie, Fakultät für Naturwissenschaften, Universität Jeddah, Jeddah, 23218, Saudi-Arabien

Haytham A. Ali

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YMA sammelte die Proben, analysierte die Daten, erstellte die Zahlen und überarbeitete das Manuskript kritisch. AB führte eine Datenanalyse durch und verfasste das Manuskript. MMMH hat Experimente entworfen und die meisten Experimente durchgeführt. KAE führte eine Datenanalyse durch und überarbeitete das Manuskript kritisch. AEE führte die histopathologische Untersuchung durch und erstellte die Zahlen. BAH führte eine Datenanalyse durch und überarbeitete das Manuskript kritisch. HAA führte die Genexpressionsanalyse durch. Alle Autoren haben die endgültige Fassung des Manuskripts gelesen, überarbeitet und genehmigt.

Korrespondenz mit Yasmina M. Abd-Elhakim.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Abd-Elhakim, YM, Behairy, A., Hashem, MMM et al. Beteiligung von Toll-like-Rezeptoren und dem Signalweg des Kernfaktors Kappa B an hepatorenalen oxidativen Schäden, die durch einige Lebensmittelkonservierungsstoffe bei Ratten hervorgerufen werden. Sci Rep 13, 5938 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-32887-9

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Eingegangen: 21. September 2022

Angenommen: 04. April 2023

Veröffentlicht: 12. April 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-32887-9

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