Ultrastructure of thyrocytes, assessment of their functional state after prolonged exposure to sodium benzoate and simulation of bone fractures and justification for the effectiveness of mexidol and selenase

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim – to study the effect of a 60-day exposure to sodium benzoate and a defect in the tibiae on the ultrastructure and functional state of rat’s thyroid gland thyrocytes and substantiate the effectiveness of mexidol and selenase.

Material and methods. Eighty-four white rats were divided into seven groups. Animals of Group 1 and Group 2 were exposed to sodium benzoate at doses of 500 and 1000 mg/kg for 60 days, after which a through defect was applied in the tibiae. The rats of Groups 3-6 were additionally administered mexidol (50 mg/kg) or selenase (40 mcg/kg). In Group 7, saline solution was administered instead of sodium benzoate. The assessment of the functional state of thyrocytes was carried out on electronograms using a method developed by the author using a computer program.

Results. In Group 1 and Group 2, the analysis of electronograms of thyrocytes revealed the predominance of inactive chromatin in the nucleus, expanded cisterns of the rough endoplasmic reticulum with fibrillar structures inside, a few secretory granules and short microvilli in the apical part of the cells, the presence of mitochondria with a destroyed matrix on 3rd day of observation. In Group 1, the functional state of thyrocytes corresponds to hypofunction on the 3rd day (15,80±0,20 points) and normal function on the 24th day (30,00±0,21), and in Group 2 – hypofunction in both periods (13,80±0,20 and 15,00±0,21). In Groups 3-5, the severity of electron microscopic changes in thyrocytes decreases and the functional state on 24th day corresponds to normal function, except for Group 6 (hypofunction (19,30±0,21 points)).

Conclusion. Sixty-day administration of sodium benzoate and the creation of a defect in the tibiae are ultramicroscopically manifested by hypofunction of thyrocytes on the 3rd day, and by 24th day the functional state of the thyrocytes is replaced by normal function only in the group with the introduction of sodium benzoate at a dose of 500 mg/kg. The use of mexidol or selenase can reduce the severity of ultramicroscopic changes in thyrocytes and quickly restore their functional state.

About the authors

Vitalii N. Morozov

Belgorod State National Research University

Author for correspondence.
Email: morozov_v@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1169-4285

PhD, Associate professor, Department of Human Anatomy and Histology

Russian Federation, Belgorod

References

  1. Sarne D. Effects of the Environment, Chemicals and Drugs on Thyroid Function. In: Feingold KR, Anawalt B, Boyce A, et al., eds. Endotext. South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc., 2016.
  2. Economidou F, Douka E, Tzanela M, et al. Thyroid function during critical illness. Hormones (Athens). 2011;10(2):117-24. https://doi.org/10.14310/horm.2002.1301
  3. Morozov VN, Morozova EN, Tverskoi AV, et al. Ultramicroscopic features of thyrocytes structure of rat’s thyroid gland after 60-days sodium benzoate administration. Journal of Volgograd State Medical University. 2022;19(1):162-66. (In Russ.). [Морозов В.Н., Морозова Е.Н., Тверской А.В., и др. Ультрамикроскопические особенности строения тироцитов щитовидной железы крыс после 60-дневной интоксикации бензоатом натрия. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2022;19(1):162-66]. https://doi.org/10.19163/1994-9480-2022-19-1-162-166
  4. Kaur A, Gill PPS, Jawandha SK. Effect of sodium benzoate application on quality and enzymatic changes of pear fruits during low temperature. J Food Sci Technol. 2019;56(7):3391-98. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03823-5
  5. Hoa NT, Van Bay M, Mechler A, et al. Theoretical insights into the antiradical activity and copper-catalysed oxidative damage of mexidol in the physiological environment. R Soc Open Sci. 2022;9(1):211239. https://doi.org/10.1098/rsos.211239
  6. Pfister C, Dawzcynski H, Schingale FJ. Sodium selenite and cancer related lymphedema: Biological and pharmacological effects. J Trace Elem Med Biol. 2016;37:111-16. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2016.05.005
  7. Luzin VI, Ivchenko DV, Pankrat'ev AA. Method for modeling a bone defect in laboratory animals. Ukrainian morphological almanac. 2005;8(2):162. (In Russ.). [Лузин В.И., Ивченко Д.В., Панкратьев А.А. Методика моделирования костного дефекта у лабораторных животных. Український медичний альманах. 2005;8(2):162].
  8. Rybolovlev YuR, Rybolovlev RS. Dosing of substances for mammals by constants of biological activity. Reports of the USSR Academy of Sciences. 1979;6:1513-16. (In Russ.). [Рыболовлев Ю.Р., Рыболовлев Р.С. Дозирование веществ для млекопитающих по константам биологической активности. Доклады АН СССР. 1979;6:1513-16].
  9. Walczak-Nowicka LJ, Herbet M. Sodium Benzoate – Harmfulness and Potential Use in Therapies for Disorders Related to the Nervous System: A Review. Nutrients. 2022;14:1497. https://doi.org/10.3390/nu14071497
  10. Mohiuddin M, Rokeya B, Al-Shoeb MA, et al. Sodium benzoate in locally available soft drinks and its effect on DNA damage and liver function in rats. Dhaka Univ J Biol Sci. 2022;30(3CSI):371-83. https://doi.org/10.3329/dujbs.v30i3.59030
  11. Shahmohammadi M, Javadi M, Nassiri-Asl M. An Overview on the Effects of Sodium Benzoate as a Preservative in Food Products. Biotech Health Sci. 2016;3(3):e35084. https://doi.org/10.17795/bhs-35084
  12. Najah A. Effect of Sodium Benzoate in the Level of Thyroid Stimulating Hormone and the Level of Thyroxin Hormone in Mature Albino Male Rats. J Kerbala Univ. 2015;13(1):295-99.
  13. Gibson SC, Hartman DA, Schenck JM. The Endocrine Response to Critical Illness: Update and Implications for Emergency Medicine. Emerg Med Clin N Am. 2005;23:909-29. https://doi.org/10.1016/j.emc.2005.03.015
  14. Morishita Y, Kabil O, Young KZ, et al. Thyrocyte cell survival and adaptation to chronic endoplasmic reticulum stress due to misfolded thyroglobulin. J Biol Chem. 2020;295(20):6876-87. https://doi.org/10.1074/jbc.RA120.012656
  15. Shakoor S, Ismail A, Zia-Ur-Rahman, et al. Impact of tartrazine and curcumin on mineral status, and thyroid and reproductive hormones disruption in vivo. International Food Research Journal. 2022;29(1):186-99. https://doi.org/10.47836/ifrj.29.1.20
  16. Al-Seenia MN, El Rabeyb HA, Al-Hameda AM, et al. Nigella sativa oil protects against tartrazine toxicity in male rats. Toxicology Reports. 2018;5:146-55. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2017.12.022
  17. Elkalawy SAM, Abo-Elnour RK, El Deeb DF, et al. Histological and immunohistochemical study of the effect of experimentally induced hypothyroidism on the thyroid gland and bone of male albino rats. The Egyptian Journal of Histology. 2013;36(1):92-102. https://doi.org/10.1097/01.EHX.0000424169.63765.ac
  18. Schulkin AV. Mexidol: modern aspects of the pharmacokinetics and pharmacodynamics. Farmateka. 2016;s4:65-71. (In Russ.). [Щулькин А.В. Мексидол: современные аспекты фармакокинетики и фармакодинамики. Фарматека. 2016;s4:65-71. URL: https://pharmateca.ru/ru/archive/article/33771
  19. Cațianis AG, Virgolici B, Dogaru BC, et al. From selenium to selenoproteins and their role – minireview. Acta Medica Transilvanica. 2020;25(3):56-9. https://doi.org/10.2478/amtsb-2020-0052
  20. Troshina EA, Senyushkina ES, Terekhova MA. The role of selenium in the pathogenesis of thyroid diseases. Clinical and experimental thyroidology. 2018;14(4):192-205. (In Russ.). [Трошина Е.А, Сенюшкина Е.С., Терехова М.А. Роль селена в патогенезе заболеваний щитовидной железы. Клиническая и экспериментальная тиреоидология. 2018;14(4):192-205]. https://doi.org/10.14341/ket10157
  21. Li S, Sun W, Zhang K, et al. Selenium deficiency induces spleen pathological changes in pigs by decreasing selenoprotein expression, evoking oxidative stress, and activating inflammation and apoptosis. J Anim Sci Biotechnol. 2021;12(1):65. https://doi.org/10.1186/s40104-021-00587-x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Electron microscopic features of mature rat’s thyroid gland thyrocytes on the day 3 of the experiment (a – group 1SBD, b – group 2SBD, c – group 1SBD+M, d – group 2SBD+M, e – group 1SBD+S, f – group 2SBD+S): тц – thyrocyte, я – nucleus, гx – heterochromatin, д – heterochromatin in the form of a lane, яд – nucleolus, э – rough endoplasmic reticulum, м – mitochondria, мр – mitochondria with a destroyed area, л – lysosomes, ay – autophagosome, сг – secretory granules, мв – microvilli, к – capillary, рфс – loosely located fibrillar structures in the cavity of the cistern of the rough endoplasmic reticulum, фс – concentrically twisted fibrillar structures in the cavity of the cistern of the rough endoplasmic reticulum, a – cell with signs of apoptosis. Magnification×8000.

Download (3MB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Electron microscopic features of mature rat’s thyroid gland thyrocytes on the day 24 of the experiment (a – group 1SBD, b – group 2SBD, c – group 1SBD+M, d – group 2SBD+M, e – group 1SBD+S, f – group 2SBD+S): тц – thyrocyte, я – nucleus, гx – heterochromatin, яд – nucleolus, э – rough endoplasmic reticulum, м – mitochondria, мр – mitochondria with a destroyed area, л – lysosomes, сг – secretory granules, к – capillary , рфс – loosely located fibrillar structures in the cavity of the cistern of the rough endoplasmic reticulum. Magnification×8000.

Download (3MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Morozov V.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».