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Cardioprotective roles of aged garlic extract, grape seed proanthocyanidin, and hazelnut on doxorubicin-induced cardiotoxicity

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Doxorubicin (DXR) is a chemotherapeutic agent used effectively in the treatment of several childhood malignancies. During treatment, cardiotoxicity caused by cell damage due to the free oxygen radicals that are generated is a major limiting factor. This study was undertaken to determine whether DXR-induced cardiotoxicity could be prevented by natural foods with antioxidant properties such as aged garlic extract (AGEX), grape seed proanthocyanidin (PA), and hazelnut. Wistar albino male rats were assigned randomly to 9 groups each consisting of 15 rats. AGEX, PA, and hazelnut groups received these antioxidants in addition to their standard rat diet. They were also treated with cumulative intraperitoneal (i.p.) injections according to 2 different regimens: either a high-dose of 15 mg/kg DXR (3.75 mg/kg per week for 4 weeks) or a low-dose of 7.5 mg/kg DXR (1.875 mg/kg per week for 4 weeks). The control group received i.p. 0.9% saline. AGEX, PA, or hazelnut supplements were given orally to the groups for a 6-week period starting 1 week before the DXR treatment and ending 1 week after the treatment. One week after the last DXR injection, heart tissue samples were analyzed to determine malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and xanthine oxidase (XO) levels, and serum samples were taken for creatine kinase (CK). There were no significant changes in MDA levels among the control, DXR-treated groups, or supplemented groups that received additional natural antioxidant foods. SOD enzyme levels were decreased in rats treated with DXR. PA prevented the decrease at low doses of DXR. DXR treatment decreased CAT enzyme levels, but additional PA and hazelnut consumption increased these levels at low cumulative doses. XO enzyme levels were decreased in AGEX and hazelnut groups, but PA prevented the decrease. CK levels were elevated after DXR administration, indicating myocardial injury, but PA significantly reversed this. Although there were no differences histopathologically between AGEX, PA, and hazelnut groups, the protective effects of AGEX and PA were evident in electron microscopy. In conclusion, the positive effects of natural antioxidant foods on the prevention of DXR-induced cardiac injury could not be clearly shown on the basis of antioxidant enzymes. However, the electron microscopic changes clearly demonstrated the protective effects of AGEX and PA. The supplementation of these antioxidant foods over longer periods may show more definitive results. Human studies with different doses are needed to evaluate the effects of these foods on the human heart.

La doxorubicine (DXR) est un agent chimiothérapeutique utilisé efficacement dans le traitement de plusieurs tumeurs malignes de l’enfant. Durant le traitement, la cardiotoxicité causée par l’altération cellulaire liée à la production des radicaux libres de l’oxygène est un important facteur limitant. La présente étude a eu pour but de déterminer si la cardiotoxicité induite par la DXR pourrait être prévenue par l’ingestion d’aliments naturels ayant des propriétés antioxydantes, tels l’extrait d’ail vieilli (AGEX), la proanthocyanidine extraite de pépins de raisin (PA) et la noisette. On a réparti aléatoirement des rats albinos Wistar dans neuf groupes composés de 15 rats chacun. Les groupes AGEX, PA et noisette ont reçu ces antioxydants en plus de leur ration normale. Ils ont aussi été traités avec deux schémas posologiques différents : une injection intrapéritonéale (i.p.) cumulative de 15 mg/kg (3,75 mg/kg par semaine pendant 4 semaines) de DXR, suivi d’une injection de 7,5 mg/kg (1,875 par semaine pendant 4 semaines) de DXR. Le groupe témoin a reçu une solution saline par voie i.p. (0,5 mL/200 mg). L’AGEX, la PA et la noisette ont été administrés par voie orale pendant une période de six semaines, à partir de la semaine précédant le traitement par DXR jusqu’à une semaine après le traitement. Une semaine après la dernière injection de DXR, les animaux ont été décapités et des échantillons de tissus cardiaques ont été prélevés pour déterminer les taux de malondialdéhyde (MDA), de superoxyde dismutase (SOD), de catalase (CAT) et de xanthine oxydase (XO). Des échantillons sériques ont été prélevés pour l’analyse de la créatine kinase (CK) à titre d’indice de lésion cardiaque. Il n’y a pas eu de modifications significatives dans les taux de MDA chez les groupes témoin, traité à la DXR et les groupes ayant reçu des aliments antioxydants naturels en supplément. Les taux de SOD ont diminué chez les rats traités à la DXR. La PA a prévenu la diminution aux faibles doses de DXR. Le traitement à la DXR a diminué les taux de l’enzyme CAT, mais l’ingestion additionnelle de PA et de noisettes a augmenté ces taux aux faibles doses cumulatives. Les taux de XO ont diminué chez les groupes AGEX et noisette, mais la PA a prévenu la diminution. Les taux de CK ont augmenté après l’administration de DXR, une indice de lésion myocardique. Bien qu’aucune différence n’ait été observée sur le plan histopathologique entre les groupes AGEX, PA et noisette, les effets protecteurs de l’AGEX et de la PA ont été manifestes au microscope électronique. En conclusion, les effets positifs des aliments antioxydants naturels sur la prévention de la lésion cardiaque induite par la DXR n’ont pu être clairement montrés à partir des enzymes antioxydantes. Toutefois, les modifications observées au microscope électronique ont nettement démontré les effets protecteurs de l’AGEX et de la PA. L’ingestion de ces aliments antioxydants sur de longues périodes pourrait apporter des résultats plus concluants. Des études chez les êtres humains en utilisant différentes doses de ces aliments seraient nécessaires pour évaluer leurs effets sur le cœur humain.
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Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2009

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