Efficacy of thymoquinone in the treatment of experimental lipopolysaccharide-induced acute lung injury

Introduction: Acute lung injury (ALI) and acute respiratory distress syndrome (ARDS) are acute onset syndromes affecting the lungs, which develop for several reasons and are characterized by hypoxemia and diffuse lung infiltration. The activity of thymoquinone (TQ) is known in acute lung injury. It is considered that it could be effective in ALI/ARDS treatment by ensuring possible COX-2 inhibition.

Aim: By this study was to show the protective activity of TQ in lipopolysaccharide (LPS) induced acute lung injury.Material and methods: A total of 28 BALB/c male mice were randomized to 4 groups of 7 as the Control group, TQ group (3 mg/kg), LPS group (5 mg/kg) and TQ treatment group. TQ was administered intraperitoneally 1 hour before the intratracheal administration of LPS (5 mg/kg). The mice were sacrificed 6 hours after the LPS administration and the lungs were extracted for histopathological examination. All experimental procedures complied with the requirements of the Animal Care and Ethics Committee of Dokuz Eylul University.

Results: When all the study groups were compared, significant differences were found between the groups in terms of the degrees of neutrophil migration (p = 0.042), intra-alveolar hemorrhage (p = 0.004) and alveolar destruction (p < 0.0006). A significant recovery was observed in the lung histopathological changes (neutrophil migration, intra-alveolar hemorrhage and alveolar destruction) in the TQ treatment group.

Conclusions: The results of this study showed that TQ may have a protective effect against LPS-induced acute lung injury. The possible mechanism could be considered to be cyclooxygenase 2 (COX-2) inhibition.

Wprowadzenie: Ostre uszkodzenie płuc (ALI) i zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) stanowią dwa zespoły chorobowe o ostrym początku kończące się zajęciem płuc. Mogą mieć różne przyczyny i odznaczają się hipoksemią oraz obecnością rozlanych nacieków płucnych. Potwierdzoną aktywność w przebiegu ALI wykazuje tymochinon (TQ). Uważa się, że TQ może być skuteczny w leczeniu ALI lub ARDS dzięki mechanizmowi hamowania COX-2.

Cel pracy: Ocena ochronnego działania TQ w ALI wywołanym lipopolisacharydem (LPS).

Materiał i metody: Łącznie 28 samców myszy BALB/c przydzielono losowo do jednej z 4 grup po 7 osobników: grupy kontrolnej, grupy TQ (3 mg/kg), grupy LPS (5 mg/kg) i grupy TQ + LPS. TQ podawano dootrzewnowo 1 godzinę przed dotchawiczym podaniem LPS (5 mg/kg). Myszy uśmiercano po 6 godzinach od podania LPS i pobierano próbki z płuc do badania histopatologicznego. Wszystkie procedury doświadczalne były zgodne z zaleceniami Komisji ds. Dobrostanu Zwierząt i Etyki Uniwersytetu Dokuz Eylul.

Wyniki: Porównanie badanych grup wykazało istotne różnice pod względem stopnia migracji neutrofilów (p = 0,042), krwawienia wewnątrzpęcherzykowego (p = 0,004) i niszczenia pęcherzyków płucnych (p < 0,0006). W grupie otrzymującej TQ stwierdzono istotną poprawę pod względem płucnych zmian histopatologicznych (migracja neutrofilów, krwawienie wewnątrzpęcherzykowe i niszczenie pęcherzyków płucnych).

Wnioski: Wyniki badania wykazały, że TQ może mieć działanie ochronne, co zapobiega ALI wywołanemu przez LPS. Jako możliwy mechanizm wskazuje się hamowanie cyklooksygenazy 2 (COX-2).

Keywords: acute lung injury; lipopolysaccharide; thymoquinone.