دوره 5، شماره 2 - ( 11-1398 )                   جلد 5 شماره 2 صفحات 110-117 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Namdar F, Shahyad S, Bahrami F, Bahari Z, Mohammadi M T. Application of Fullerene Nanoparticles to Improve Brain Health and Prevent Neuronal Damages in Diabetes Mellitus; a Review Study. hrjbaq. 2020; 5 (2) :110-117
URL: http://hrjbaq.ir/article-1-384-fa.html
نامدار فریبا، شهیاد شیما، بهرامی فریده، بهاری زهرا، محمدی محمدتقی. استفاده از نانوذرات فولرن برای حفظ سلامت مغز و جلوگیری از آسیب نورونی در دیابت شیرین؛ یک مطالعه مروری. مجله پژوهش سلامت. 1398; 5 (2) :110-117

URL: http://hrjbaq.ir/article-1-384-fa.html


گروه فیزیولوژی و بیوفیزیک، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه‌الله، تهران، ایران ، (Mohammadi.mohammadt@yahoo.com)
چکیده:   (742 مشاهده)
هیپرگلیسمی مزمن در طی دیابت دلیل اصلی آسیب به بافت عصبی و اختلال در عملکرد نورون­ها است که به عنوان نوروپاتی دیابتی تعریف می­ شود. این عامل از طریق فعال­سازی طیف وسیعی از مارکرهای مخرب سلولی در مغز و سپس نقص در فرآیند یادگیری و حافظه، منجر به نوعی فراموشی می­ شود که دمانس دیابتی نام دارد. افزایش تولید و تجمع رادیکال­های آزاد که منجر به آسیب اکسیداتیو در بافت مغز می­ گردد، از مسیرهای کلیدی صدمه به نورون­ ها و بافت عصبی است. این رادیکال­ ها، علاوه بر صدمه به ساختارهای سلولی، از طریق فعال کردن مسیرهای سیگنالی مختلف منجمله PI3-kinase، AKT و ERK1/2 سبب القای تولید انواع سیتوکاین­ های پیش التهابی و پروتئین mTOR (mammalian target of rapamycin) در مغز شده و سپس به واسطه هیپرفسفریلاسیون پروتئین تاو و تجمع پروتئین بتاآمیلوئید نقش کلیدی در تخریب نورونی و دمانس ناشی از دیابت ایفا می­کند. نانوذرات فولرن (C60) به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی و جاذب رادیکال آزاد می­تواند از تجمع انواع رادیکال­های آزاد در بافت مغز در حین دیابت جلوگیری نماید. استفاده از این نانوذرات می­تواند با مهار مسیرهای سیگنالی مخرب که با افزایش تولید رادیکال های آزاد  فعال می­گردند از ایجاد آسیب نورونی و نوروپاتی دیابتی جلوگیری نماید. بنابراین، با توجه به عدم ایجاد سمیت قابل توجه این نانوذرات در محیط ­های زیستی، بکارگیری آن ها می­ تواند به عنوان یک شیوه نوین درمانی برای حفظ سلامت مغز و جلوگیری از وقوع نوروپاتی و دمانس در طی دیابت مورد توجه قرار گیرد.
متن کامل [PDF 1916 kb]   (239 دریافت)    
نوع مطالعه: مروری | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1398/7/16 | ویرایش نهایی: 1399/3/27 | پذیرش: 1399/2/10 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/2/15 | انتشار: 1399/3/25

فهرست منابع
1. Boyle JP, Thompson TJ, Gregg EW, Barker LE, Williamson DF. Projection of the year 2050 burden of diabetes in the US adult population: dynamic modeling of incidence, mortality, and prediabetes prevalence. Popul Health Metr. 2010;8:29. DOI: 10.1186/1478-7954-8-29 PMID: 20969750
2. Lin J, Thompson TJ, Cheng YJ, Zhuo X, Zhang P, Gregg E, et al. Projection of the future diabetes burden in the United States through 2060. Popul Health Metr. 2018;16(1):9. DOI: 10.1186/s12963-018-0166-4 PMID: 29903012
3. Haghdoost AA, Rezazadeh Kermani M, Sadghirad B, Baradaran HR. Prevalence of type 2 diabetes in the Islamic Republic of Iran: systematic review and meta-analysis. Eastern Mediterranean Health Journal. 2009;15(3):591-9. DOI: 10.26719/2009.15.3.591
4. Gholipour K, Asghari-Jafarabadi M, Iezadi S, Jannati A, Keshavarz S. Modelling the prevalence of diabetes mellitus risk factors based on artificial neural network and multiple regression. East Mediterr Health J. 2018;24(8):770-7. DOI: 10.26719/emhj.18.012 PMID: 30328607
5. Feldman EL, Callaghan BC, Pop-Busui R, Zochodne DW, Wright DE, Bennett DL, et al. Diabetic neuropathy. Nat Rev Dis Primers. 2019;5(1):41. DOI: 10.1038/s41572-019-0092-1 PMID: 31197153
6. Hamed SA. Brain injury with diabetes mellitus: evidence, mechanisms and treatment implications. Expert Rev Clin Pharmacol. 2017;10(4):409-28. DOI: 10.1080/175124 33.2017.1293521 PMID: 28276776
7. Walter-Holiner I, Barbarini DS, Lutschg J, Blassnig-Ezeh A, Zanier U, Saely CH, et al. High Prevalence and Incidence of Diabetic Peripheral Neuropathy in Children and Adolescents With Type 1 Diabetes Mellitus: Results From a Five-Year Prospective Cohort Study. Pediatr Neurol. 2018;80:51-60. DOI: 10.1016/j.pediatrneurol. 2017.11.017 PMID: 29429781
8. Salim S. Oxidative Stress and the Central Nervous System. J Pharmacol Exp Ther. 2017;360(1):201-5. DOI: 10. 1124/jpet.116.237503 PMID: 27754930
9. Sarami Foroshani M, Sobhani ZS, Mohammadi MT, Aryafar M. Fullerenol Nanoparticles Decrease Blood-Brain Barrier Interruption and Brain Edema during Cerebral Ischemia-Reperfusion Injury Probably by Reduction of Interleukin-6 and Matrix Metalloproteinase-9 Transcription. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2018;27 (11):3053-65. DOI: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis. 2018.06.042 PMID: 30093209
10. Elshater AA, Haridy MAM, Salman MMA, Fayyad AS, Hammad S. Fullerene C60 nanoparticles ameliorated cyclophosphamide-induced acute hepatotoxicity in rats. Biomed Pharmacother. 2018;97:53-9. DOI: 10.1016/ j.biopha.2017.10.134 PMID: 29080458
11. Galvan YP, Alperovich I, Zolotukhin P, Prazdnova E, Mazanko M, Belanova A, et al. Fullerenes as Anti-Aging Antioxidants. Curr Aging Sci. 2017;10(1):56-67. DOI: 10.2174/1874609809666160921120008 PMID: 27659261
12. Darabi S, Mohammadi M. Fullerol potentiates the brain antioxidant defense system and decreases γ-glutamyl transpeptidase (GGT) mRNA during cerebral ischemia/reperfusion injury. European J Nanomedicine. 2017;9(1). DOI: 10.1515/ejnm-2016-0024
13. Dewanjee S, Das S, Das AK, Bhattacharjee N, Dihingia A, Dua TK, et al. Molecular mechanism of diabetic neuropathy and its pharmacotherapeutic targets. Eur J Pharmacol. 2018;833:472-523. DOI: 10.1016/j.ejphar. 2018.06.034 PMID: 29966615
14. Sheen YJ, Sheu WH. Association between hypoglycemia and dementia in patients with type 2 diabetes. Diabetes Res Clin Pract. 2016;116:279-87. DOI: 10.1016/j. diabres.2016.04.004 PMID: 27321346
15. Foghi K, Ahmadpour S. Role of neuronal apoptosis in volumetric change of hippocampus in diabetes mellitus type 1: a predictive model. ISRN Anat. 2013;2013: 958461. DOI: 10.5402/2013/958461 PMID: 25938109
16. Zhao F, Li J, Mo L, Tan M, Zhang T, Tang Y, et al. Changes in Neurons and Synapses in Hippocampus of Streptozotocin-Induced Type 1 Diabetes Rats: A Stereological Investigation. Anat Rec (Hoboken). 2016; 299(9):1174-83. DOI: 10.1002/ar.23344 PMID: 27064698
17. Shakeel M. Recent advances in understanding the role of oxidative stress in diabetic neuropathy. Diabetes Metab Syndr. 2015;9(4):373-8. DOI: 10.1016/j.dsx.2014.04. 029 PMID: 25470637
18. Jiang Z, Chen Z, Chen Y, Jiao J, Wang Z. RETRACTED ARTICLE: Involvement of pro-inflammatory cytokines in diabetic neuropathic pain via central PI3K/Akt/mTOR signal pathway. Archives of Physiology and Biochemistry. 2019:1-9. DOI: 10.1080/13813455.2019.1651869
19. Bathina S, Das UN. Dysregulation of PI3K-Akt-mTOR pathway in brain of streptozotocin-induced type 2 diabetes mellitus in Wistar rats. Lipids Health Dis. 2018;17(1):168. DOI: 10.1186/s12944-018-0809-2 PMID: 30041644
20. Dann SG, Selvaraj A, Thomas G. mTOR Complex1-S6K1 signaling: at the crossroads of obesity, diabetes and cancer. Trends Mol Med. 2007;13(6):252-9. DOI: 10.1016/j. molmed.2007.04.002 PMID: 17452018
21. Sun Q, Wei LL, Zhang M, Li TX, Yang C, Deng SP, et al. Rapamycin inhibits activation of AMPK-mTOR signaling pathway-induced Alzheimer's disease lesion in hippocampus of rats with type 2 diabetes mellitus. Int J Neurosci. 2019;129(2):179-88. DOI: 10.1080/ 00207454.2018.1491571 PMID: 29962282
22. Shen W, Lu K, Wang J, Wu A, Yue Y. Activation of mTOR signaling leads to orthopedic surgery-induced cognitive decline in mice through beta-amyloid accumulation and tau phosphorylation. Mol Med Rep. 2016;14(4):3925-34. DOI: 10.3892/mmr.2016.5700 PMID: 27599409
23. Wang S, Zhou SL, Min FY, Ma JJ, Shi XJ, Bereczki E, et al. mTOR-mediated hyperphosphorylation of tau in the hippocampus is involved in cognitive deficits in streptozotocin-induced diabetic mice. Metab Brain Dis. 2014;29(3):729-36. DOI: 10.1007/s11011-014-9528-1 PMID: 24682776
24. Ma YQ, Wu DK, Liu JK. mTOR and tau phosphorylated proteins in the hippocampal tissue of rats with type 2 diabetes and Alzheimer's disease. Mol Med Rep. 2013;7(2):623-7. DOI: 10.3892/mmr.2012.1186 PMID: 23165862
25. Wei J, Jiang H, Gao H, Wang G. Blocking Mammalian Target of Rapamycin (mTOR) Attenuates HIF-1alpha Pathways Engaged-Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) in Diabetic Retinopathy. Cell Physiol Biochem. 2016;40(6):1570-7. DOI: 10.1159/000453207 PMID: 27997905
26. Yu Z, Tang L, Chen L, Li J, Wu W, Hu C. Role for HIF-1alpha and Downstream Pathways in Regulating Neuronal Injury after Intracerebral Hemorrhage in Diabetes. Cell Physiol Biochem. 2015;37(1):67-76. DOI: 10.1159/000430334 PMID: 26278717
27. Wang JP, Zhang MY. Role for Target of Rapamycin (mTOR) Signal Pathway in Regulating Neuronal Injury after Intracerebral Hemorrhage. Cell Physiol Biochem. 2017;41(1):145-53. DOI: 10.1159/000455983 PMID: 28214828
28. Li YY, Zheng YL. Hypoxia promotes invasion of retinoblastoma cells in vitro by upregulating HIF-1alpha/MMP9 signaling pathway. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2017;21(23):5361-9. DOI: 10.26355/ eurrev_201712_13921 PMID: 29243776
29. Kaminari A, Tsilibary EC, Tzinia A. A New Perspective in Utilizing MMP-9 as a Therapeutic Target for Alzheimer's Disease and Type 2 Diabetes Mellitus. J Alzheimers Dis. 2018;64(1):1-16. DOI: 10.3233/JAD-180035 PMID: 29865065
30. Hsieh HL, Chi PL, Lin CC, Yang CC, Yang CM. Up-regulation of ROS-dependent matrix metalloproteinase-9 from high-glucose-challenged astrocytes contributes to the neuronal apoptosis. Mol Neurobiol. 2014;50(2):520-33. DOI: 10.1007/s12035-013-8628-y PMID: 24395134
31. Kuwahara H, Nishida Y, Yokota T. [Blood-brain barrier and Alzheimer's disease]. Brain and nerve = Shinkei kenkyu no shinpo. 2013;65(2):145-51.
32. Bogdanovic G, Djordjevic A. Carbon nanomaterials: Biologically active fullerene derivatives. Srp Arh Celok Lek. 2016;144(3-4):222-31. PMID: 27483572
33. Yang X, Ebrahimi A, Li J, Cui Q. Fullerene-biomolecule conjugates and their biomedicinal applications. Int J Nanomedicine. 2014;9:77-92. DOI: 10.2147/IJN. S52829 PMID: 24379667
34. Bakry R, Vallant RM, Najam-ul-Haq M, Rainer M, Szabo Z, Huck CW, et al. Medicinal applications of fullerenes. International j nanomedicine. 2007;2(4):639.
35. Anilkumar P, Lu F, Cao L, Luo PG, Liu JH, Sahu S, et al. Fullerenes for applications in biology and medicine. Curr Med Chem. 2011;18(14):2045-59. DOI: 10.2174/ 092986711795656225 PMID: 21517770
36. Grebowski J, Kazmierska P, Krokosz A. [Fullerenol - properties and applications in biomedical sciences]. Postepy Hig Med Dosw (Online). 2013;67:859-72. DOI: 10.5604/17322693.1063743 PMID: 24018451
37. Injac R, Prijatelj M, Strukelj B. Fullerenol nanoparticles: toxicity and antioxidant activity. Methods Mol Biol. 2013; 1028:75-100. DOI: 10.1007/978-1-62703-475-3_5 PMID: 23740114
38. Zha YY, Yang B, Tang ML, Guo QC, Chen JT, Wen LP, et al. Concentration-dependent effects of fullerenol on cultured hippocampal neuron viability. Int J Nanomedicine. 2012;7:3099-109. DOI: 10.2147/IJN. S30934 PMID: 22802681
39. Kovel ES, Sachkova AS, Vnukova NG, Churilov GN, Knyazeva EM, Kudryasheva NS. Antioxidant Activity and Toxicity of Fullerenols via Bioluminescence Signaling: Role of Oxygen Substituents. Int J Mol Sci. 2019;20(9). DOI: 10.3390/ijms20092324 PMID: 31083407
40. Andrievsky GV, Bruskov VI, Tykhomyrov AA, Gudkov SV. Peculiarities of the antioxidant and radioprotective effects of hydrated C60 fullerene nanostuctures in vitro and in vivo. Free Radic Biol Med. 2009;47(6):786-93. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2009.06.016 PMID: 19539750
41. Osuna S, Swart M, Sola M. On the mechanism of action of fullerene derivatives in superoxide dismutation. Chemistry. 2010;16(10):3207-14. DOI: 10.1002/chem. 200902728 PMID: 20119990
42. Hu Z, Huang Y, Guan W, Zhang J, Wang F, Zhao L. The protective activities of water-soluble C(60) derivatives against nitric oxide-induced cytotoxicity in rat pheochromocytoma cells. Biomaterials. 2010;31(34): 8872-81. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2010.08.025 PMID: 20813403
43. Darabi S, Mohammadi MT. Fullerenol nanoparticles decrease ischaemia-induced brain injury and oedema through inhibition of oxidative damage and aquaporin-1 expression in ischaemic stroke. Brain Inj. 2017; 31(8):1142-50. DOI: 10.1080/02699052.2017.1300835 PMID: 28506130
44. Vani JR, Mohammadi MT, Foroshani MS, Jafari M. Polyhydroxylated fullerene nanoparticles attenuate brain infarction and oxidative stress in rat model of ischemic stroke. EXCLI J. 2016;15:378-90. DOI: 10.17179/ excli2016-309 PMID: 27540350
45. Vorobyov V, Kaptsov V, Gordon R, Makarova E, Podolski I, Sengpiel F. Neuroprotective effects of hydrated fullerene C60: cortical and hippocampal EEG interplay in an amyloid-infused rat model of Alzheimer's disease. J Alzheimers Dis. 2015;45(1):217-33. DOI: 10.3233/JAD-142469 PMID: 25589720
46. Huang SS, Tsai SK, Chih CL, Chiang LY, Hsieh HM, Teng CM, et al. Neuroprotective effect of hexasulfobutylated C60 on rats subjected to focal cerebral ischemia. Free Radic Biol Med. 2001;30(6):643-9. DOI: 10.1016/s0891-5849(00)00505-0 PMID: 11295362
47. Lin AM, Fang SF, Lin SZ, Chou CK, Luh TY, Ho LT. Local carboxyfullerene protects cortical infarction in rat brain. Neurosci Res. 2002;43(4):317-21. DOI: 10.1016/ s0168-0102(02)00056-1 PMID: 12135775
48. Li W, Zhao L, Wei T, Zhao Y, Chen C. The inhibition of death receptor mediated apoptosis through lysosome stabilization following internalization of carboxyfullerene nanoparticles. Biomaterials. 2011;32(16):4030-41. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.02.008 PMID: 21371748
49. Baati T, Bourasset F, Gharbi N, Njim L, Abderrabba M, Kerkeni A, et al. The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of [60]fullerene. Biomaterials. 2012;33(19):4936-46. DOI: 10.1016/j. biomaterials.2012.03.036 PMID: 22498298
50. Jin H, Chen WQ, Tang XW, Chiang LY, Yang CY, Schloss JV, et al. Polyhydroxylated C(60), fullerenols, as glutamate receptor antagonists and neuroprotective agents. J Neurosci Res. 2000;62(4):600-7. DOI: 10.1002/1097-4547(20001115)62:4 PMID: 11070504
51. Darabi S, Mohammadi M, Noroozzadeh A. Neuroprotective Effects of Fullerenol against Reperfusion Injuries after Focal Transient Cerebral Ischemia in Rat. J Mazandaran Univ Med Sci. 2017;26(144):250-64.
52. Fluri F, Grunstein D, Cam E, Ungethuem U, Hatz F, Schafer J, et al. Fullerenols and glucosamine fullerenes reduce infarct volume and cerebral inflammation after ischemic stroke in normotensive and hypertensive rats. Exp Neurol. 2015;265:142-51. DOI: 10.1016/j. expneurol.2015.01.005 PMID: 25625851

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله پژوهش سلامت می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2020 All Rights Reserved | Health Research Journal

Designed & Developed by : Yektaweb