Prevention of doxorubicin-induced experimental cardiotoxicity by Nigella sativa in rats

Doxorubicin (DOX) is an anthracycline cytotoxic chemotherapeutic drug that is commonly used in cancer treatment. A major side effect limiting the clinical use of DOX is cardiotoxicity due to oxidative injury. Nigella sativa (NS) is an annual flowering plant with antioxidant properties. Its seeds contain several bioactive constituents such as saturated and unsaturated fatty acids, thymoquinone, dithymoquinone, thymohydroquinone, and thymol. In this study, we investigated the effect of NS extract on DOX-induced cardiotoxicity. The experimental study animals consisted of 28 male Sprague Dawley rats weighing between 300 and 400 g. Four study groups each of seven rats were defined: controls; NS extract; DOX; and DOX+NS. Control and DOX rats received standard food, while each rat in the NS and DOX+NS groups also received 100 mg/kg NS extract orally. At day 28 of follow-up, rats in the DOX groups were administered a single 10 mg/kg intraperitoneal dose of DOX, while rats in the control and NS groups received a single 10 mg/kg dose of physiological saline solution. All animals were monitored for 35 days. On day 35, the rats were decapitated and serum and cardiac tissue samples were obtained. Troponin and NT-proBNP levels were measured in blood sera, while malondialdehyde (MDA), nitric oxide, total antioxidant capacity (TAC), and total oxidative stress (TOS) levels were quantified in sera and tissue samples. Histological alterations that were assessed in cardiac tissue included myocyte disarray, small vessel disease, myocyte hypertrophy, and fibrosis. The DOX group had significantly higher NT-proBNP, TOS, and MDA, with greater histopathological derangement. TAC was significantly elevated in the DOX+NS group, which also exhibited significantly lower troponin, TOS, and MDA, as well as significantly higher TAC compared to the DOX group. Histopathological examination showed that the significant structural derangement observed in DOX rats was markedly and significantly reduced in DOX+NS rats. Our results suggest that NS extract may prevent DOX-induced cardiotoxicity and thus represents a promising cardioprotective agent. A doxorrubicina (DX) é uma antraciclina citotóxica que é habitualmente utilizada no tratamento do cancro. Um efeito colateral major que limita a utilização clínica da DX é a cardiotoxicidade devida a lesão oxidativa. A Nigella sativa (NS) é uma planta de floração anual com propriedades antioxidantes. Contém diversos constituintes bioativos como os ácidos gordos saturados e insaturados, a timoquinona, a ditimoquinona, a timoidroquinona e o timol. Neste estudo, estudámos o efeito do extrato da NS na prevenção da cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina. Os animais utilizados neste estudo experimental consistiram em 28 ratos Sprague Dawley do género masculino com peso entre 300 e 400 g. Foram definidos quatro grupos de estudo, com sete ratos em cada: controlos; extrato NS; doxorrubicina (DX); e DX+NS. Os ratos do grupo controlo e do grupo DX receberam alimentação padrão, enquanto cada rato dos grupos NS e DX+NS também recebeu 100 mg/kg de extrato de NS por via oral. No 28.° dia de seguimento, aos ratos dos grupos de doxorubicina foi administrada uma dose única de 10 mg/kg intraperitoneal de doxorubicina, enquanto os ratos dos grupos de controlo e de NS receberam 10 mg/kg de solução salina fisiológica de dose única. Todos os animais foram monitorados durante 35 dias. No 35.° dia, os ratos foram decapitados, tendo sido obtidas amostras de soro e de tecido cardíaco. Os níveis de troponina e de NT-pro BNP foram medidos no soro, enquanto os níveis de malondialdeído, de óxido nítrico, da capacidade antioxidante total e dos níveis totais de stress oxidativo foram quantificados em soros e amostras de tecido. As alterações histológicas que foram avaliadas no tecido cardíaco incluíram desalinhamento de miócitos, doença de pequenos vasos, hipertrofia miocitária e fibrose. O grupo DX apresentou NT-proBNP, stress oxidativo total (SOT) e malondialdeído (MAD) significativamente mais elevados, com maiores alterações histopatológicas. A capacidade antioxidante total (CAT) foi significativamente mais elevada no grupo DX+NX que também apresentou valores de troponina, SOT, e DAM significativamente mais baixos, assim como valores de CAT significativamente mais elevados em comparação com o grupo DX. Os exames histopatológicos mostraram que a disfunção estrutural significativa observada nos ratos DX foi marcadamente e significativamente menor nos ratos DX e NS. Os nossos resultados sugerem que o extrato de Nigella sativa pode prevenir a cardiotoxicidade induzida pela doxorrubicina, representando um agente cardioprotetor promissor.