Renoprotective Effect of Lactoferrin against Chromium-Induced Acute Kidney Injury in Rats: Involvement of IL-18 and IGF-1 Inhibition

Abstract

Hexavalent chromium (CrVI) is a heavy metal widely used in more than 50 industries. Nephrotoxicity is a major adverse effect of chromium poisoning. The present study investigated the potential renoprotective effect of lactoferrin (Lf) against potassium dichromate (PDC)-induced acute kidney injury (AKI) in rats. Beside, because previous studies suggest that interlukin-18 (IL-18) and insulin-like growth factor-1 (IGF-1) play important roles in promoting kidney damage, the present work aimed to evaluate the involvement of these two cytokines in PDC model of AKI and in the potential renoprotective effect of lactoferrin. Adult male albino Wistar rats were pretreated with Lf (200mg/kg/day, p.o.) or (300mg/kg/day, p.o.); the doses that are usually used in the experiment studies, for 14 days followed by a single dose of PDC (15mg/kg, s.c.). PDC caused significant increase in serum urea, creatinine, and total protein levels. This was accompanied with decreased renal glutathione content, and increased renal malondialdehyde, IL-18, IL-4, nuclear factor kappa B (NFκB), IGF-1, and the phosphorylated form of forkhead box protein O1 (FoxO1) levels. Moreover, normal expression IFN-γ mRNA and enhanced expression of TNF-α mRNA was demonstrated in renal tissues. Histopathological investigations provoked deleterious changes in the renal tissues. Tubular epithelial hyperplasia and apoptosis were demonstrated immunohistochemically by positive proliferating cell nuclear antigen (PCNA), Bax, and Caspase-3 expression, respectively. Pretreatment of rats with Lf in both doses significantly corrected all previously mentioned PDC-induced changes with no significant difference between both doses. In conclusion, the findings of the present study demonstrated the involvement of oxidative stress, inflammatory reactions, tubular hyperplasia and apoptosis in PDC-induced AKI. It suggested a role of IL-18 through stimulation of IL-4-induced inflammatory pathway, and IGF-1 through triggering FoxO1-induced cell proliferation. Moreover, the study revealed that Lf protected the kidney against Cr-induced AKI in rats and significantly showed antioxidant, anti-inflammatory, and anti-proliferative properties with down-regulation of IL-18 and IGF-1.

Intranasal Chromium Induces Acute Brain and Lung Injuries in Rats: Assessment of Different Potential Hazardous Effects of Environmental and Occupational Exposure to Chromium and Introduction of a Novel Pharmacological and Toxicological Animal Model

“…These findings also showed that the effect of the highest dose of inPDC was more destructive than that brought either by the other doses of inPDC or by ipPDC. The induction of oxidative stress by CrVI has been shown in many studies [4–6, 30]. Moreover, Wang et al .…”

“…It can generate reactive oxygen species (ROS) during their reduction, and these ROS can cause injury to the cellular proteins, lipids, and DNA [4, 5]. Involvement of inflammation in the Cr-toxicity has been also reported [6]. The propagation of this inflammatory response is dependent upon the stimulation of signaling pathways within the cell that include many components work sequentially to control the reaction and to express cytokines [7].…”

Impact of the Humic Origin Supplement on the Antioxidant System of Rats Affected by Chromium (VI)

“…Важкі метали є одним із найбільш розповсюджених хімічних факторів професійного ризику в умовах сучасної промисловості [1]. Сполуки шестивалентного хрому використовують на підприємствах кольорової металургії, хімічної та лакофарбової промисловості, текстильних і шкіряних заводах [2,3]. Біхромати використовують для виробництва сірників, сухих батарей, неорганічних пігментів, лакофарбових покриттів.…”

“…У складній системі біохімічної адаптації організму до токсичних впливів важких металів важливе значення має застосування антиоксидантів, як засобів, що гальмують утворення вільних радикалів та продуктів перекисного окиснення клітинних компонентів, тим самим забезпечуючи високий рівень обміну речовин та енергії [3,5]. До таких речовин належать сполуки гумінової природи, які проявляють імуномодулюючий, адаптогенний, антистресовий, гепатопротекторний і ензимостимулюючий ефект на живі системи.…”

“…Обговорення отриманих результатів. У дослідженнях in vitro та in vivo показано, що Cr(VI) індукуючи оксидативний стрес шляхом стимулювання продукції реакційно активних форм кисню (АФК), підвищує рівень утворення супероксидного аніону, гідроксильного радикалу, викликає збільшення інтенсивності ПОЛ, порушення структури молекул ДНК, окиснювальне пошкодження ліпідів і протеїнів [3,5]. Ці дані підтверджують встановлене в проведених дослідженнях зростання концентрації ГПЛ, ТБК-активних продуктів та КГП в плазмі щурів за 14-добового введення калію біхромату.…”