Therapeutic potential of stem cell and melatonin on the reduction of CCl4-induced liver fibrosis in experimental mice model

Abstract Liver fibrosis is initial stage of any chronic liver disease and its end stage is develops into cirrhosis. Chronic liver diseases are a crucial global health issue and the cause of approximately 2 million deaths per year worldwide. Cirrhosis is currently the 11th most common cause of death globally. Mesenchymal stem cell (MSCs) treatment is the best way to treat acute and chronic liver disease. The aim of this study is to improve the therapeutic potential of MSCs combined with melatonin (MLT) to overcome CCl4-induced liver fibrosis and also investigate the individual impact of melatonin and MSCs against CCl4-induced liver impairment in animal model. Female BALB/c mice were used as CCL4-induced liver fibrotic animal model. Five groups of animal model were made; negative control, Positive control, CCl4+MSCs treated group, CCl4+MLT treated group and CCl4+MSCs+MLT treated group. Cultured MSCs from mice bone marrow were transplanted to CCl4-induced liver injured mice model, individually as well as together with melatonin. Two weeks after MSCs and MLT administration, all groups of mice were sacrificed for examination. Morphological and Histopathological results showed that combined therapy of MSCs+MLT showed substantial beneficial impact on CCl4-induced liver injured model, compared with MSCs and MLT individually. Biochemically, considerable reduction was observed in serum bilirubin and ALT levels of MLT+MSC treated mice, compared to other groups. PCR results shown down-regulation of Bax and up-regulation of Bcl-xl and Albumin, confirm a significant therapeutic effect of MSCs+MLT on CCI4-induced liver fibrosis. From the results, it is concluded that combined therapy of MSCs and MLT show strong therapeutic effect on CCL4-induced liver fibrosis, compared with MSCs and MLT individually.

Resumo A fibrose hepática é a fase inicial de qualquer doença hepática crônica, e em sua fase final desenvolve-se para cirrose. As doenças hepáticas crônicas são uma questão de saúde global crucial e a causa de aproximadamente 2 milhões de mortes por ano em todo o mundo. A cirrose, hoje em dia, é a 11ª causa mais comum de morte globalmente. O tratamento da célula-tronco mesenquimal (MSCs) é uma maneira eletiva de tratar a doença hepática aguda e crônica. O objetivo deste estudo é melhorar o potencial terapêutico dos MSCs combinados com a melatonina (MLT) para superar a fibrose hepática induzida por CCl4 e também investigar o impacto individual da melatonina e MSCs contra o comprometimento do fígado induzido por CCl4 no modelo animal. Os ratos BALB / C fêmeas foram usados como modelo de animal fibrótico de fígado induzido por CCl4. Cinco grupos de modelo animal foram feitos: Controle Negativo, Controle Positivo, CCl4 + MSCs Tratados Grupo, Grupo Tratado CCl4 + MLT e Grupo Tratado CCl4 + MSCs + MLT. MSCs cultivados da medula óssea dos ratos foram transplantados para o modelo de camundongos de fígado induzido por CCl4, individualmente, bem como em conjunto com a melatonina. Duas semanas após a administração MSCs e MLT, todos os grupos de camundongos foram sacrificados para o exame. Os resultados morfológicos e histopatológicos mostraram que a terapia combinada do MSCs + MLT mostrou impacto benéfico substancial no modelo ferido no fígado induzido pelo CCl4, em comparação com o MSCs e o MLT individualmente. A redução bioquimicamente considerável foi observada em bilirrubina sérica e níveis ALT de ratinhos tratados com MLT + MSCs, em comparação com outros grupos. Os resultados de PCR mostraram regulação negativa do BAX e regulação positiva do BCL-XL e da albumina, confirmando um efeito terapêutico significativo do MSCs + MLT na fibrose hepática induzida por CCl4. Dos resultados, conclui-se que a terapia combinada de MSCs e MLT mostram um forte efeito terapêutico na fibrose hepática induzida por CCl4, em comparação com MSCs e MLT individualmente.

Therapeutic potential of stem cell and melatonin on the reduction of CCl4-induced liver fibrosis in experimental mice model / Potencial terapêutico de células-tronco e melatonina na redução da fibrose hepática induzida por CCl4 no modelo de ratos experimentais

Liver fibrosis is initial stage of any chronic liver disease and its end stage is develops into cirrhosis. Chronic liver diseases are a crucial global health issue and the cause of approximately 2 million deaths per year worldwide. Cirrhosis is currently the 11th most common cause of death globally. Mesenchymal stem cell (MSCs) treatment is the best way to treat acute and chronic liver disease. The aim of this study is to improve the therapeutic potential of MSCs combined with melatonin (MLT) to overcome CCl4-induced liver fibrosis and also investigate the individual impact of melatonin and MSCs against CCl4-induced liver impairment in animal model. Female BALB/c mice were used as CCL4-induced liver fibrotic animal model. Five groups of animal model were made; negative control, Positive control, CCl4+MSCs treated group, CCl4+MLT treated group and CCl4+MSCs+MLT treated group. Cultured MSCs from mice bone marrow were transplanted to CCl4-induced liver injured mice model, individually as well as together with melatonin. Two weeks after MSCs and MLT administration, all groups of mice were sacrificed for examination. Morphological and Histopathological results showed that combined therapy of MSCs+MLT showed substantial beneficial impact on CCl4-induced liver injured model, compared with MSCs and MLT individually. Biochemically, considerable reduction was observed in serum bilirubin and ALT levels of MLT+MSC treated mice, compared to other groups. PCR results shown down-regulation of Bax and up-regulation of Bcl-xl and Albumin, confirm a significant therapeutic effect of MSCs+MLT on CCI4-induced liver fibrosis. From the results, it is concluded that combined therapy of MSCs and MLT show strong therapeutic effect on CCL4-induced liver fibrosis, compared with MSCs and MLT individually.

A fibrose hepática é a fase inicial de qualquer doença hepática crônica, e em sua fase final desenvolve-se para cirrose. As doenças hepáticas crônicas são uma questão de saúde global crucial e a causa de aproximadamente 2 milhões de mortes por ano em todo o mundo. A cirrose, hoje em dia, é a 11ª causa mais comum de morte globalmente. O tratamento da célula-tronco mesenquimal (MSCs) é uma maneira eletiva de tratar a doença hepática aguda e crônica. O objetivo deste estudo é melhorar o potencial terapêutico dos MSCs combinados com a melatonina (MLT) para superar a fibrose hepática induzida por CCl4 e também investigar o impacto individual da melatonina e MSCs contra o comprometimento do fígado induzido por CCl4 no modelo animal. Os ratos BALB / C fêmeas foram usados ​​como modelo de animal fibrótico de fígado induzido por CCl4. Cinco grupos de modelo animal foram feitos: Controle Negativo, Controle Positivo, CCl4 + MSCs Tratados Grupo, Grupo Tratado CCl4 + MLT e Grupo Tratado CCl4 + MSCs + MLT. MSCs cultivados da medula óssea dos ratos foram transplantados para o modelo de camundongos de fígado induzido por CCl4, individualmente, bem como em conjunto com a melatonina. Duas semanas após a administração MSCs e MLT, todos os grupos de camundongos foram sacrificados para o exame. Os resultados morfológicos e histopatológicos mostraram que a terapia combinada do MSCs + MLT mostrou impacto benéfico substancial no modelo ferido no fígado induzido pelo CCl4, em comparação com o MSCs e o MLT individualmente. A redução bioquimicamente considerável foi observada em bilirrubina sérica e níveis ALT de ratinhos tratados com MLT + MSCs, em comparação com outros grupos. Os resultados de PCR mostraram regulação negativa do BAX e regulação positiva do BCL-XL e da albumina, confirmando um efeito terapêutico significativo do MSCs + MLT na fibrose hepática induzida por CCl4. Dos resultados, conclui-se que a terapia combinada de MSCs e MLT mostram um forte efeito terapêutico na fibrose hepática induzida por CCl4, em comparação com MSCs e MLT individualmente.

PCR-RFLP Based genetic diversity of Plasmodium vivax genotypes in district Mardan, Pakistan / Diversidade genética baseada em PCR RFLP de genótipos de Plasmodium vivax no distrito de Mardan, Paquistão

Plasmodium vivax is the most common human malaria parasite in Asian countries including Pakistan. Present study was designed to explore the genetic diversity of plasmodium vivax genotypes based on Pvmsp-3α and Pvmsp-3βgenes using allelic specific nested PCR and RFLP assays markers from field isolates in district Mardan, Pakistan. Blood samples of 200 P. vivax malarial patients were collected after taking their written informed consent. Genetic diversity in nested PCR products was determined by Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) utilizing Alu1 and PstI restriction enzymes for alpha and beta gene products digestion, respectively. For analysis the genetic diversity of the sub allelic variants of Pvmsp3α and Pvmsp3β genes, Chi-Square test was performed by utilizing Minitab programming software 18. The P value 0.05 was considered as statistically significant. For Pvmsp 3α genes after gel electrophoresis of digested products, four distinct genotypes were obtained from total of 50 samples; type A: 35 (70%) (1.5-2.0 kb), 12 of type B (24%) (1.5-1.7 kb), 2 of type C (4%) (0.5-1.5) and one for type D (2%) (0.5-0.65 kb) which could be characterized into 9 allelic pattern (A1-A4, B1-B3, C1, D), in which A3 remained the most predominant. For Pvmsp-3βgenes, three distinct genotypes were obtained from 50 samples; 40(80%) of type A (1.5-2.5 kb), 9 (18%) of type B (1.0-1.5kb) and 1(2%) of type C (0.65 kb) which could be characterized into 6 allelic patterns (A1-A3, B1-B2, and C1). Most dominant one in Type A was A1 alleles which were noted (46%), while in Type B, the most dominant were B1 (10%).This study is the first ever report of molecular epidemiology and genetic variation in Pvmsp-3α and Pvmsp-3β genes of P. vivax isolates by using PCR/RFLP from District Mardan and [...].

O Plasmodium vivax é o parasita da malária humana mais comum nos países asiáticos, incluindo o Paquistão. O presente estudo foi desenhado para explorar a diversidade genética de genótipos de Plasmodium vivax baseados nos genes Pvmsp-3α e Pvmsp-3β, usando marcadores de ensaios alélicos nested PCR e RFLP de isolados de campo no distrito de Mardan, Paquistão. Amostras de sangue de 200 pacientes com malária por P. vivax foram coletadas após assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido. A diversidade genética em produtos de PCR nested foi determinada por polimorfismo de fragmento de restrição (RFLP) utilizando as enzimas de restrição Alu1 e PstI para a digestão dos produtos dos genes alfa e beta, respectivamente. Para análise da diversidade genética das variantes subalélicas dos genes Pvmsp3α e Pvmsp3β, o teste Qui-quadrado foi realizado utilizando o software de programação Minitab 18. O valor P = 0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Para os genes Pvmsp 3α, após eletroforese em gel de produtos digeridos, quatro genótipos distintos foram obtidos de um total de 50 amostras; tipo A: 35 (70%) (1,5-2,0 kb), 12 do tipo B (24%) (1,5-1,7 kb), 2 do tipo C (4%) (0,5-1,5) e um para o tipo D (2%) (0,5-0,65 kb), que podem ser caracterizados em nove padrões alélicos (A1-A4, B1-B3, C1, D), em que A3 permaneceu como o mais predominante. Para Pvmsp-3βgenes, três genótipos distintos foram obtidos a partir de 50 amostras; 40 (80%) do tipo A (1,5-2,5 kb), 9 (18%) do tipo B (1,0-1,5 kb) e 1 (2%) do tipo C (0,65 kb), que podem ser caracterizados em seis padrões alélicos (A1-A3, B1-B2 e C1). Os mais dominantes no tipo A foram o alelo A1, observados em 46%, enquanto, no tipo B, os mais dominantes foram B1 (10%). Este estudo é o primeiro relato de epidemiologia molecular e variação genética em Pvmsp-3α. Os genes Pvmsp-3β de isolados de P. vivax utilizando PCR/RFLP do Distrito Mardan mostraram um nível notável de diversidade genética nos genes estudados [...].

PCR-RFLP Based genetic diversity of Plasmodium vivax genotypes in district Mardan, Pakistan

Abstract Plasmodium vivax is the most common human malaria parasite in Asian countries including Pakistan. Present study was designed to explore the genetic diversity of plasmodium vivax genotypes based on Pvmsp-3 and Pvmsp-3genes using allelic specific nested PCR and RFLP assays markers from field isolates in district Mardan, Pakistan. Blood samples of 200 P. vivax malarial patients were collected after taking their written informed consent. Genetic diversity in nested PCR products was determined by Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) utilizing Alu1 and PstI restriction enzymes for alpha and beta gene products digestion, respectively. For analysis the genetic diversity of the sub allelic variants of Pvmsp3 and Pvmsp3 genes, Chi-Square test was performed by utilizing Minitab programming software 18. The P value 0.05 was considered as statistically significant. For Pvmsp-3 genes after gel electrophoresis of digested products, four distinct genotypes were obtained from total of 50 samples; type A: 35 (70%) (1.5-2.0 kb), 12 of type B (24%) (1.5-1.7 kb), 2 of type C (4%) (0.5-1.5) and one for type D (2%) (0.5-0.65 kb) which could be characterized into 9 allelic pattern (A1-A4, B1-B3, C1, D), in which A3 remained the most predominant. For Pvmsp-3genes, three distinct genotypes were obtained from 50 samples; 40(80%) of type A (1.5-2.5 kb), 9 (18%) of type B (1.0-1.5kb) and 1(2%) of type C (0.65 kb) which could be characterized into 6 allelic patterns (A1-A3, B1-B2, and C1). Most dominant one in Type A was A1 alleles which were noted (46%), while in Type B, the most dominant were B1 (10%).This study is the first ever report of molecular epidemiology and genetic variation in Pvmsp-3 and Pvmsp-3 genes of P. vivax isolates by using PCR/RFLP from District Mardan and showed a remarkable level of genetic diversity in the studied genes of circulating parasites in the study area. The results of this study will contribute in future studies about the genetic structure of parasite and vaccine development against the malaria.

Resumo O Plasmodium vivax é o parasita da malária humana mais comum nos países asiáticos, incluindo o Paquistão. O presente estudo foi desenhado para explorar a diversidade genética de genótipos de Plasmodium vivax baseados nos genes Pvmsp-3 e Pvmsp-3, usando marcadores de ensaios alélicos nested PCR e RFLP de isolados de campo no distrito de Mardan, Paquistão. Amostras de sangue de 200 pacientes com malária por P. vivax foram coletadas após assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido. A diversidade genética em produtos de PCR nested foi determinada por polimorfismo de fragmento de restrição (RFLP) utilizando as enzimas de restrição Alu1 e PstI para a digestão dos produtos dos genes alfa e beta, respectivamente. Para análise da diversidade genética das variantes subalélicas dos genes Pvmsp3 e Pvmsp3, o teste Qui-quadrado foi realizado utilizando o software de programação Minitab 18. O valor P = 0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Para os genes Pvmsp-3, após eletroforese em gel de produtos digeridos, quatro genótipos distintos foram obtidos de um total de 50 amostras; tipo A: 35 (70%) (1,5-2,0 kb), 12 do tipo B (24%) (1,5-1,7 kb), 2 do tipo C (4%) (0,5-1,5) e um para o tipo D (2%) (0,5-0,65 kb), que podem ser caracterizados em nove padrões alélicos (A1-A4, B1-B3, C1, D), em que A3 permaneceu como o mais predominante. Para Pvmsp-3genes, três genótipos distintos foram obtidos a partir de 50 amostras; 40 (80%) do tipo A (1,5-2,5 kb), 9 (18%) do tipo B (1,0-1,5 kb) e 1 (2%) do tipo C (0,65 kb), que podem ser caracterizados em seis padrões alélicos (A1-A3, B1-B2 e C1). Os mais dominantes no tipo A foram o alelo A1, observados em 46%, enquanto, no tipo B, os mais dominantes foram B1 (10%). Este estudo é o primeiro relato de epidemiologia molecular e variação genética em Pvmsp-3. Os genes Pvmsp-3 de isolados de P. vivax utilizando PCR/RFLP do Distrito Mardan mostraram um nível notável de diversidade genética nos genes estudados de parasitas circulantes na área de estudo. Os resultados desse estudo contribuirão em estudos futuros sobre a estrutura genética do parasita e o desenvolvimento de vacinas contra a malária.

PCR-RFLP Based genetic diversity of Plasmodium vivax genotypes in district Mardan, Pakistan / Diversidade genética baseada em PCR-RFLP de genótipos de Plasmodium vivax no distrito de Mardan, Paquistão

Plasmodium vivax is the most common human malaria parasite in Asian countries including Pakistan. Present study was designed to explore the genetic diversity of plasmodium vivax genotypes based on Pvmsp-3α and Pvmsp-3ßgenes using allelic specific nested PCR and RFLP assays markers from field isolates in district Mardan, Pakistan. Blood samples of 200 P. vivax malarial patients were collected after taking their written informed consent. Genetic diversity in nested PCR products was determined by Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) utilizing Alu1 and PstI restriction enzymes for alpha and beta gene products digestion, respectively. For analysis the genetic diversity of the sub allelic variants of Pvmsp3α and Pvmsp3ß genes, Chi-Square test was performed by utilizing Minitab programming software 18. The P value 0.05 was considered as statistically significant. For Pvmsp3α genes after gel electrophoresis of digested products, four distinct genotypes were obtained from total of 50 samples; type A: 35 (70%) (1.5-2.0 kb), 12 of type B (24%) (1.5-1.7 kb), 2 of type C (4%) (0.5-1.5) and one for type D (2%) (0.5-0.65 kb) which could be characterized into 9 allelic pattern (A1-A4, B1-B3, C1, D), in which A3 remained the most predominant. For Pvmsp-3ßgenes, three distinct genotypes were obtained from 50 samples; 40(80%) of type A (1.5-2.5 kb), 9 (18%) of type B (1.0-1.5kb) and 1(2%) of type C (0.65 kb) which could be characterized into 6 allelic patterns (A1-A3, B1-B2, and C1). Most dominant one in Type A was A1 alleles which were noted (46%), while in Type B, the most dominant were B1 (10%).This study is the first ever report of molecular epidemiology and genetic variation in Pvmsp-3α and Pvmsp-3ß genes of P. vivax isolates by using PCR/RFLP from District Mardan and showed a remarkable level of genetic diversity in the studied genes of circulating parasites in the study area. The results of this study will contribute in future studies about the genetic structure of parasite and vaccine development against the malaria.

O Plasmodium vivax é o parasita da malária humana mais comum nos países asiáticos, incluindo o Paquistão. O presente estudo foi desenhado para explorar a diversidade genética de genótipos de Plasmodium vivax baseados nos genes Pvmsp-3α e Pvmsp-3ß, usando marcadores de ensaios alélicos nested PCR e RFLP de isolados de campo no distrito de Mardan, Paquistão. Amostras de sangue de 200 pacientes com malária por P. vivax foram coletadas após assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido. A diversidade genética em produtos de PCR nested foi determinada por polimorfismo de fragmento de restrição (RFLP) utilizando as enzimas de restrição Alu1 e PstI para a digestão dos produtos dos genes alfa e beta, respectivamente. Para análise da diversidade genética das variantes subalélicas dos genes Pvmsp3α e Pvmsp3ß, o teste Qui-quadrado foi realizado utilizando o software de programação Minitab 18. O valor P = 0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Para os genes Pvmsp3α, após eletroforese em gel de produtos digeridos, quatro genótipos distintos foram obtidos de um total de 50 amostras; tipo A: 35 (70%) (1,5-2,0 kb), 12 do tipo B (24%) (1,5-1,7 kb), 2 do tipo C (4%) (0,5-1,5) e um para o tipo D (2%) (0,5-0,65 kb), que podem ser caracterizados em nove padrões alélicos (A1-A4, B1-B3, C1, D), em que A3 permaneceu como o mais predominante. Para Pvmsp-3ßgenes, três genótipos distintos foram obtidos a partir de 50 amostras; 40 (80%) do tipo A (1,5-2,5 kb), 9 (18%) do tipo B (1,0-1,5 kb) e 1 (2%) do tipo C (0,65 kb), que podem ser caracterizados em seis padrões alélicos (A1-A3, B1-B2 e C1). Os mais dominantes no tipo A foram o alelo A1, observados em 46%, enquanto, no tipo B, os mais dominantes foram B1 (10%). Este estudo é o primeiro relato de epidemiologia molecular e variação genética em Pvmsp-3α. Os genes Pvmsp-3ß de isolados de P. vivax utilizando PCR/RFLP do Distrito Mardan mostraram um nível notável de diversidade genética nos genes estudados de parasitas circulantes na área de estudo. Os resultados desse estudo contribuirão em estudos futuros sobre a estrutura genética do parasita e o desenvolvimento de vacinas contra a malária.