กรดแอสคอร์บิกลดความเป็นพิษต่อเซลล์และความบกพร่องในการหลั่งอินซูลินของเซลล์เบต้าตับอ่อนชนิด RIN-m5F จากการเหนี่ยวนำด้วยแคดเมียมไนเตรต
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การได้รับสารแคดเมียมมีความเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของโรคเมตาบอลิซึม เช่น โรคเบาหวานชนิดที่ 2 โดยกระตุ้นให้เกิดภาวะเครียดออกซิเดชันและทำให้การทำงานของเซลล์เบต้าของตับอ่อนบกพร่องงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากลไกความเป็นพิษของแคดเมียมไนเตรตในเซลล์เบต้าตับอ่อนชนิด RIN-m5F และประเมินฤทธิ์ป้องกันของกรดแอสคอร์บิก ผลการศึกษาพบว่าแคดเมียมลดการรอดชีวิตของเซลล์แบบแปรผันตามความเข้มข้น โดยพบความเป็นพิษอย่างมีนัยสำคัญตั้งแต่ 5 µM ขึ้นไป และมีค่า IC50 เท่ากับ 1.7 µM ที่ระดับดังกล่าว แคดเมียมเพิ่มระดับสารอนุมูลอิสระภายในเซลล์ (ROS) และการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับภาวะเครียดออกซิเดชัน (Nox1 และ Nox4) และยีนส่งเสริมการตายของเซลล์ (Bax และ p53) ขณะที่ลดการแสดงออกของยีน Bcl-2 และ pre-insulin การให้กรดแอสคอร์บิกขนาด 100 µM ล่วงหน้าช่วยลดการสะสมของ ROS และลดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับความเครียดออกซิเดชันและการเกิดอะพ็อพโทซิส ในด้านการทำงานแคดเมียมลดการหลั่งอินซูลินเมื่อถูกกระตุ้นด้วยกลูโคส (GSIS) อย่างเด่นชัด โดยระดับ GSIS ลดจาก 6.07 ± 0.91 ng/mL ในกลุ่มควบคุม เหลือ 1.43 ± 0.21 ng/mL และค่าดัชนีกระตุ้นลดลงเหลือ 1.74 ± 0.26 การให้กรดแอสคอร์บิกช่วยฟื้นฟูระดับ GSIS เป็น 3.59 ± 0.54 ng/mL และเพิ่มค่า SI เป็น 3.95 ± 0.59 ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่ากรดแอสคอร์บิกช่วยปกป้องเซลล์เบต้าจากความเป็นพิษของแคดเมียม โดยลดภาวะเครียดออกซิเดชันและการตายของเซลล์ รวมทั้งช่วยคงสมรรถภาพการหลั่งอินซูลินของเซลล์เบต้าได้
Article Details
เอกสารอ้างอิง
Hong H, Xu Y, Xu J, et al. Cadmium exposure impairs pancreatic β-cell function and exaggerates diabetes by disrupting lipid metabolism. Environ Int 2021;149:106406.
Lee CY, Su CH, Tsai PK, et al. Cadmium nitrate-induced neuronal apoptosis is protected by N-acetyl-l-cysteine via reducing reactive oxygen species generation and mitochondria dysfunction. Biomed Pharmacother 2018;108:448-56.
Waalkes MP, Rehm S. Cadmium and prostate cancer. J Toxicol Environ Health 1994;43(3):251-69.
Edwards J, Ackerman C. A review of riabetes mellitus and exposure to the environmental toxicant cadmium with an emphasis on likely mechanisms of action. Curr Diabetes Rev 2016;12(3):252-8.
Xie XT, Liu Q, Wu J, et al. Impact of cigarette smoking in type 2 diabetes development. Acta Pharmacol Sin 2009;30(6):784-87.
Toyokuni S. Reactive oxygen species‐induced molecular damage and its application in pathology. Pathol Int 1999;49(2):91-102.
Thévenod F. Cadmium and cellular signaling cascades: to be or not to be Toxicol Appl Pharmacol 2009;238(3):221-39.
Yuan Y, Jiang CY, Xu H, et al. Cadmium-induced apoptosis in primary rat cerebral cortical neurons culture is mediated by a calcium signaling pathway. PLoS One 2013;8(5):e64330.
Charkiewicz AE, Omeljaniuk WJ, Nowak K, et al. Cadmium toxicity and health effects-a brief summary. Molecules 2023;28(18):6620.
Liu J, Qu W, Kadiiska MB. Role of oxidative stress in cadmium toxicity and carcinogenesis. Toxicol Appl Pharmacol 2009;238(3):209-14.
Branca J, Fiorillo C, Carrino D, et al. Cadmium-induced oxidative stress: focus on the central nervous system. Antioxidants (Basel) 2020;9(6):492.
Gęgotek A, Skrzydlewska E. Ascorbic acid as antioxidant. Vitam Horm 2023;121:247-70.
Dawood AFA, Alharbi HM, Ismaeel FI, et al. Cadmium-induced pancreatic toxicity in rats: comparing vitamin C and Nigella sativa as protective agents: a histomorphometric and ultrastructural study. Toxicol Mech Methods 2025;35(2):181-96.
Chang K, Hsu C, Liu S, et al. Cadmium induces apoptosis in pancreatic β-cells through a mitochondria-dependent pathway: the role of oxidative stress-mediated c-Jun N-terminal kinase activation. PLoS One 2013;8(2):e54374.
Chumroonsiri K, Chiabchalard A. A-064 improved insulin production in advanced glycation end-products (AGEs)-induced RIN-m5F pancreatic β-cells by using a flavonoid-rich medicinal plant, Kaempferia parviflora treatment. Clin Chem 2024;70 (Supplement_1):i23.
Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: Application to proliferation and cytotoxicity assays. J Immunol Methods. 1983;65(1):55-63.
Niu P, Zhu J, Wei L, et al. Application of fluorescent probes in reactive oxygen species disease model. Crit Rev Anal Chem 2024;54(3):437-72
Sharma AK, Singh V, Gera R, et al. Zinc oxide nanoparticle induces microglial death by NADPH-oxidase-independent reactive oxygen species as well as energy depletion. Mol Neurobiol 2017;54(8):6273-86.
Nooron N, Athipornchai A, Suksamrarn A, et al. Mahanine enhances the glucose-lowering mechanisms in skeletal muscle and adipocyte cells. Biochem Biophys Res Commun 2017;494(1-2):101-6.
Al-Qarakhli AMA, Yusop N, Waddington RJ, et al. Effects of high glucose conditions on the expansion and differentiation capabilities of mesenchymal stromal cells derived from rat endosteal niche. BMC Mol Cell Biol 2019;20(1):51.
Nishijo M, Suwazono Y, Ruangyuttikarn W, et al. Risk assessment for Thai population: benchmark dose of urinary and blood cadmium levels for renal effects by hybrid approach of inhabitants living in polluted and non-polluted areas in Thailand. BMC Public Health 2014;14:702.
Bakr S, Sayed MA, Salem KM, et al. Lead (Pb) and cadmium (Cd) blood levels and potential hematological health risk among inhabitants of the claimed hazardous region around Qaroun Lake in Egypt. BMC Public Health 2023;23(1):1071.
Hong H, He H, Lin X, et al. Cadmium exposure suppresses insulin secretion through mtROS-mediated mitochondrial dysfunction and inflammatory response in pancreatic beta cells. J Trace Elem Med Biol 2022;71:126952.
Lundberg JO, Weitzberg E, Gladwin MT. The nitrate-nitrite-nitric oxide pathway in physiology and therapeutics. Nat Rev Drug Discov 2008;7(2):156-67.
Yu J, Lian J, Wan Y, et al. Effects of nitrate (NO3-) stress-induced exacerbated cadmium (Cd2+) toxicity on the inflammatory response, oxidative defense, and apoptosis in juvenile Japanese flounder (Paralichthys olivaceus). J Environ Sci (China) 2025;152:535-48.
Tiedge M, Lortz S, Drinkgern J, et al. Relation between antioxidant enzyme gene expression and antioxidative defense status of insulin-producing cells. Diabetes 1997;46(11):1733-42.
Kumar S, Singh AK, Vinayak M. ML171, a specific inhibitor of NOX1 attenuates formalin induced nociceptive sensitization by inhibition of ROS mediated ERK1/2 signaling. Neurochem Int 2019;129:104466.
Waisberg M, Joseph P, Hale B, et al. Molecular and cellular mechanisms of cadmium carcinogenesis. Toxicology 2003;192(2-3):95-117.
Qu F, Zheng W. Cadmium exposure: mechanisms and pathways of toxicity and implications for human health. Toxics 2024;12(6):388.
Maechler P, Wollheim CB. Mitochondrial function in normal and diabetic beta-cells. Nature. 2001;414(6865):807-12.
Edwards JR, Prozialeck WC. Cadmium, diabetes and chronic kidney disease. Toxicol Appl Pharmacol. 2009;238(3):289-93.
Matsuoka T, Kajimoto Y, Watada H, et al. Glycation-dependent, reactive oxygen species-mediated suppression of the insulin gene promoter activity in HIT cells. J Clin Invest. 1997;99(1):144-50.
Robertson RP. Chronic oxidative stress as a central mechanism for glucose toxicity in pancreatic islet beta cells in diabetes. J Biol Chem. 2004;279(41):42351-4.
Kuo CC, Moon K, Thayer KA, et al. Environmental chemicals and type 2 diabetes: an updated systematic review of the epidemiologic evidence. Curr Diab Rep 2013;13(6):831-49.
Edwards JR, Prozialeck WC. Cadmium, diabetes and chronic kidney disease. Toxicol Appl Pharmacol 2009;238(3):289-93.
Maechler P, Wollheim CB. Mitochondrial function in normal and diabetic beta-cells. Nature 2001;414(6865):807-12
Młynarska E, Czarnik W, Dzieża N, et al. Type 2 diabetes mellitus: new pathogenetic mechanisms, treatment and the most important complications. Int J Mol Sci 2025;26(3):1094.
