WİSTAR RATLARDA DOKSORUBİSİN İLE İNDÜKLENEN KARDİYOTOKSİSİTE ÜZERİNE KROSİNİN KORUYUCU ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

ÖZET

Antrasiklin glikozit antibiyotiklerinden biri olan doksorubisin (DOKS), meme kanseri, lösemi ve sarkom gibi hastalıklarda DNA interkalasyonuna neden olarak ve DNA replikasyonunu inhibe ederek çeşitli maligniteleri tedavi etmesi nedeniyle kemoterapötik bir ilaç olarak sıklıkla kullanılan bir ilaçtır. DOKS tedavisinin başlıca yan etkisi, antikanser tedavisinde uzun süreli uygulama sırasında ilacın klinik kullanımı için sınırlayıcı bir faktör olan doza bağlı kardiyotoksisitedir. DOKS kaynaklı toksisitenin neden olduğu ana kardiyotoksisite mekanizması bilinmemekle birlikte, DOKS, lipid peroksidasyonu, mitokondriyal DNA hasarı, apoptoz ve bozulan kalsiyum homeostazı dahil olmak üzere kalp dokusunda inflamasyonu ve oksidatif stresi artırır.

Mitokondride artan hem kalsiyum hem de reaktif oksijen türleri (ROS), lipid peroksidasyonuna ve oksidatif hasar ve kardiyomiyositlerin hücre zarında hasara oluşumuna yol açar. Ayrıca, DOKS tedavisinden sonra artan oksidatif stres, apoptotik sinyal yollarının aktivasyonuna katkıda bulunur ve miyositler de apoptotik hücre ölümüne yol açar. Miyokardiyal enfarktüs, kalp yetmezliği ve kardiyak disfonksiyonun miyokardiyal apoptoz ile ilişkili olduğu görülmektedir. DOKS'un birçok kanserde kemoterapötik bir ilaç olarak yüksek etkinliği nedeniyle, son çalışmalar DOKS ile birlikte fitokimyasallar veya ilaç kullanarak DOKS'un olumsuz kardiyak etkilerini önlemek ve tedavi etmekle ilişkilidir.

Geleneksel tıpta safran (Crocus sativus L.) uzun süredir gaz giderici, tonik, balgam söktürücü ve yatıştırıcı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, safranın kardiyovasküler bozukluklar, ürolojik enfeksiyonlar ve astım dahil olmak üzere çeşitli rahatsızlıkların tedavisinde kullanıldığı bildirilmektedir. Safranın en yaygın biyoaktif bileşenlerinden biri olan krosin, antioksidan, serbest radikal temizleyici, anti-kanser, antiinflamatuar, antiaterosklerotik ve kardiyoprotektif etkiler gibi birçok farmakolojik özelliğe sahiptir. Suda çözünür karotenoid pigment olan krosinin yapısı, krosetin adı verilen ve safranın kırmızı renginden sorumlu olan bir polien dikarboksilik asidin mono ve diglikosil esterleridir. Bazı çalışmalar, krosinin kardiyoprotektif etkilerinin antioksidan enzimatik aktivitelerin ve kardiyak belirteçlerin düzenlenmesi ile ilişkili olduğunu bildirmiştir. Krosinin, anjiyojenik bir protein olan vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) düzeyini artırarak kardiyomiyositleri hipoksik hasara karşı koruduğunu göstermiştir.

Biz burada, Wistar albino ratlarda spesifik kardiyak biyobelirteçler, biyokimyasal parametreler, oksidatif stres belirteçleri, histopatolojik ve immünohistokimyasal değerlendirmelere dayanarak, DOKS ile kombine edilmiş krosinin kardiyotoksisite üzerindeki olası etkilerini ve DOKS kaynaklı kardiyotoksisite patogenezinin olası rolünü değerlendirmeyi amaçladık. Bu amaçla kırk rat dört gruba ayrıldı; (a) kontrol (15 gün süreyle ip yoluyla 1 ml / kg'lık dozda normal salin aldı), (b) Krosin (15 gün süreyle ip yoluyla 40 mg / kg / 24 saatlik dozda krosin aldı), (c) DOKS (altı enjeksiyonda ip yoluyla 2 mg / kg / 48 saat doz olarak, kümülatif doz 12 mg / kg) ve (d) DOKS + Krosin (DOKS'u ip yoluyla 2 mg / kg / 48 saat doz olarak altı enjeksiyon uygulandı ve 15 gün süreyle 40 mg / kg / 24 saat ip dozunda krosin uygulandı). Çalışmamızın sonuçlarına göre DOKS uygulaması, lipid indekslerinde (trigliserid, düşük yoğunluklu lipoproteinler ve çok düşük yoğunluklu lipoproteinler) ve ayrıca kardiyak belirteçlerde (Kreatin kinaz-kas / beyin ve Kardiyak Troponin I) önemli artışlara neden olmuştur. Dahası, DOKS, oksidatif stres parametrelerinde (malondialdehit ve toplam oksidan seviyesi) önemli artışlara ve ayrıca antioksidan savunma sistemlerinde (glutatyon, süperoksit dismutaz, katalaz ve toplam antioksidan seviyesi) azalmaya neden oldu. Bu çalışma ayrıca, krosinin DOKS ile birlikte uygulanmasının, DOKS alan ratlarda lipid profilini ve biyokimyasal parametreleri önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Sonuçlar histopatolojik ve immünohistokimyasal değerlendirmelerle desteklenmiştir. Bütün bu veriler birlikte ele alındığında, sonuçlarımız krosinin DOKS ile tedavi edilen kanser hastalarında kardiyoprotektif bir ajan olabileceğini ortaya koymaktadır.

ABSTRACT

Doxorubicin (DOX), one of the anthracycline glicoside antibiotic, is a frequently used as a chemotherapeutic drug owing to treat several malignancies in patients, such as breast cancer, leukemia, and sarcoma by causing DNA intercalation and inhibiting the DNA replication. The chief adverse effect of DOX treatment is dose depended on cardiotoxicty that is a limiting factor for clinical usage of the drug during long-term administration in anticancer therapy. Although the main mechanism of cardiotoxicity caused by DOX-induced toxicity is unknown, DOX raises inflammation and oxidative stress in heart tissue including lipid peroxidation, mitochondrial DNA damage, apoptosis as well as deteriorate calcium homeostasis.

Increased both calcium and reactive oxygen species (ROS) in mitochondria leads to generate lipid peroxidation and the formation of oxidative injury in cell membrane of cardiomyocytes. Also, an increase oxidative stress which raised after DOX treatment contributes to the activation of apoptotic signaling pathways and leads to apoptotic cell death of myocytes. It seems that myocardial infarction, heart failure and cardiac dysfunction are associated with myocardial apoptosis. Due to the high effectiveness of DOX as a chemotherapeutic drug in many cancers, recent studies are associated with preventing and treating its adverse cardiac effects of DOX by using phytochemicals or drug along with DOX.

In traditional medicine, saffron (Crocus sativus L.) has been used for a long time as carminative, tonic, expectorant, and sedative. Also, it is reported that saffron is used to treat for several deseases including cardiovascular disorders, urological infections, and asthma. Crocin, one of the most common bioactive constituents of saffron, has many pharmacological properties, such as antioxidant, free radical scavenger, anti-cancer, anti-inflammatory, antiatherosclerotic and cardioprotective effects. The structure of crocin, water-soluble carotenoid pigment, is mono and diglycosyl esters of a polyene dicarboxylic acid, named crocetin and responsible for the red color of saffron. Some studies have reported that cardioprotective effects of crocin are associated with regulation of antioxidant enzyme activities and cardiac markers. It has shown that crocin protects for cardiomyocytes against hypoxic damage by increasing the level of vascular endothelial growth factor (VEGF), which is an angiogenic protein.

Here, we aimed to assess the possible effecs of crocin combined with DOX on cardiotoxicity and the possible role of pathogenesis of DOX-induced cardiotoxicity, based on the spesifik cardiac biomarkers, biochemical parameters, oxidative stress markers, histopatological and immunohistochemical evaluations in Wistar albino rats. Forty rats were divided into four groups; (a) control (received normal saline as a dose of 1 ml/kg by ip for 15 days), (b) Crocin (received crocin as a dose of 40 mg/kg/24h by ip for 15 days), (c) DOX (received DOX as a dose of 2 mg/kg/48h by ip in six injection, cumulative dose 12 mg/kg), and (d) DOX+Crocin (received DOX as a dose of 2 mg/kg/48h by ip in six injection and crocin as a dose of 40 mg/kg/24h ip for 15 days). According to the present study, DOX administration caused significant increases in lipid indices (triglyceride, low-density lipoproteins and very low-density lipoproteins) as well as cardiac markers (Creatine kinase-muscle/brain and Cardiac Troponin I). Morever, DOX caused significant increases in oxidative stress parameters (malondialdehyde and total oxidant status) as well as decreases in antioxidant defense systems (glutathione, superoxide dismutase, catalase, and total antioxidant status). The present study also demonstrated that co-administration of crocin with DOX significantly ameliorated the lipid profile and biochemical parameters in rats receiving DOX. The results were supported by histopathological and immunohistochemical evaluations. Taken together, our results reveal that crocin might be a cardioprotective agent in cancer patients treated with DOX treated patients for cancer.