Date of Award

5-2020

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Medical Sciences (MSMS)

Department

Medical Education

First Advisor

Dr. Shreesh Kumar Ojha

Second Advisor

Ernest Adeghate

Abstract

Cannabinoid type 2 receptors (CB2), a key member of the endocannabinoid system have recently emerged as a crucial therapeutic target for cardiovascular diseases (CVDs). Downregulation of CB2 receptors has been witnessed in various cancers, neurological and cardiovascular disorders. Thus, the activation of CB2 receptors may protect against ISO-induced myocardial infarction (MI) in rats. The present study investigates the cardioprotective effect of a selective cannabinoid type 2 receptor agonist β-caryophyllene (BCP), a dietary phytocannabinoid, and a natural bicyclic sesquiterpene against isoproterenol (ISO)-induced MI in rats. Male albino Wistar rats were pre-and co-treated with β-caryophyllene (50 mg/kg, orally) twice daily for 10 days along with the subcutaneous injection of ISO (85 mg/kg) at an interval of 24 h for two days (9th and 10th day). AM630 (1 mg/kg), a CB2 receptor antagonist was injected intraperitoneally as a pharmacological challenge prior to BCP treatment to demonstrate CB2 receptor-mediated cardioprotective mechanisms of BCP. ISO-induced MI showed a significant decline in cardiac function, elevated levels of serum cardiac marker enzymes, and enhanced oxidative stress markers with increased lipid peroxidation. Isoproterenol also induced pro-inflammatory cytokines release following activation of the nuclear factor kappa-B. Furthermore, a significant rise was also observed in the levels of inflammatory mediators, namely cyclooxygenase-2 (COX-2) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) in ISO-challenged rats. Additionally, Isoproterenol also increased the expression of pro-apoptotic (Bax, and active caspase-3) proteins along with the decreased expression of the anti- apoptotic protein, Bcl2, and Bcl-xL in the myocardium. β-caryophyllene treatment resulted in significant protective effects on all biochemical and molecular parameters analyzed.

Histopathological and ultrastructural evidence was found in line with these findings. Treatment with AM630, a potent CB2 receptor antagonist abrogates protective effects\ of BCP on all the biochemical and molecular parameters analyzed in ISO induced MI in rats. Thus, this study revealed that BCP protects the myocardium against ISO-induced MI by attenuating oxidative stress, apoptosis, and inflammation and the underlying mechanism of this protection is the activation of CB2 receptors. CB2 receptor-selective compounds may provide a new potential class of cardioprotective drugs. The pharmacophore of these compounds could be used for synthesizing leads in drug discovery and development.

Comments

تعتبر مستقبلات الكانابينويد من النوع الثاني عضو أساسي في نظام الإندوكنابينويد. وقد ظهر مؤخراً كهدف علاجي حاسم للأمراض القلبية الوعائية. وقد شهد خفض تنظيم مستقبلات CB2 في مختلف أنواع السرطانات والاختلالات العصبية والقلبية. وبالتالي، قد يعمل تنشيط مستقبلات 2 CB على الحماية من إحتشاء عضلة القلب الناتج عن الأيزوبرينالن (Isoproterenol) في الجرذان. وتحقق هذه الدراسة في تأثير البيتا-كاريوفايلين (ꞵ-Caryophyllene) ناهض لمستقبلات ال 2 CB ، على وقاية عضلة القلب والأوعية الدموية من تأثير الأيزوبرينالن (Isoproterenol) المسبب بإحتشاء عضلة القلب في الجرذان. وقد إستخدمنا جرذان ويستار الذكور وقد عولجت عن طريق الفم بالبيتا-كاريوفايلين ( (ꞵ-Caryophyllene بجرعة ) 50 ملغ/كج(، مرتين في اليوم لمدة عشرة أيام، بالإضافة الى الحقن تحت الجلد للأيزوبرينالن (Isoproterenol) بجرعة ) 85 ملغ/كج( و قد أعطي جرعتين في فترة زمنية فاصلة تبلغ 24 ساعة لمدة يومين )اليوم التاسع و العاشر(. اي.ام. 63 (AM630) الذي يعتبر ضاد للمستقبل المذكور، وقد حقنت الجرذان بجرعة ) 1 ملغ/كج( داخل الصفاق لتأكيد أليات الوقاية للقلب عبر نهض مستقبلات الكانابينويد من النوع الثاني. سبب الأيزوبرينالن (Isoproterenol) بإنخفاض كبير بوظائف القلب، ارتفاع مستويات الأنزيمات القلبية وارتفاع مؤشرات الإجهاد التأكسدي و بيروكسيدات الدهون. وقد سبب أيضا بحث إطلاق السيتوكينات البادئة للالتهاب بعد تفعيل العامل النووي كابا-بي kappa-B) (nuclear factor . وعلاوة على ذلك، لوحظ أيضا ارتفاع كبير في مستويات الوسائط الالتهابية أي سيكلواكسجناز-2 ) COX-2 ) وحمض النتريك سينثاز المحرض ( iNOS ) . بالإضافة الى ذلك، سبب الأيزوبرينالن (Isoproterenol) من ارتفاع مستوى بروتينات المؤيدة للإستماته ،(proapoptotic proteins) . باكس (Bax) وكاسباز 3 النشط ( 3 (active caspase- . بالإضافة الى انخفاض مقدار البروتين المضاد للإستماته بي سي ال 2 (Bcl2) وبي سي ال–اكس ال (Bcl-xL ) في عضلة القلب. وقد أدى العلاج بالبيتا-كاريوفايلين (ꞵ-Caryophyllene) الى آثار وقائية كبيرة على جميع المُعَامِلَات الكيميائية الحيوية والجزيئية. وقد تماشت النتائج التي توصلنا لها مع الأدلة والصور المأخوذة تحت المجهر. وعلاوة على ذلك، قد سبب حقن الجرذان ب اي.ام630 . (AM630) ، وهو يعتبر ضاد لمستقبل الكانابينويد من النوع الثاني، بإلغاء التأثيرات الوقائية لل BCP على جميع المُعَامِلَات الكيميائية الحيوية و الجزيئية المدروسة في الجرذان المحقونة ب الأيزوبرينالن .(Isoproterenol) وهكذا كشفت دراستنا أن BCP يحمي عضلة القلب من الإحتشاء المصاحب للأيزوبرينالن (Isoproterenol) وذلك من خلال تخفيف الإجهاد التأكسدي stress) (oxidative والإستماته (apoptosis) والالتهاب .(inflammation) والآلية الأساسية لهذه الحماية هي تنشيط مستقبلات ال 2 CB . وقد توفر المُرَكَّبَات المحفزة لمستقبلات ال 2 CB فئة جديدة من الأدوية القلبية الوقائية ويمكن استخدام حامل الخاصة الدوائية لهذه المُرَكَّبَات في اكتشاف وتطوير العقاقير.

Download
COinS