İbrahim Aydın CANDAN, DİLEK BAYRAM, NİLÜFER ŞAHİN CALAPOĞLU, Nilgün GÜRBÜZ, Fatma Nihan CANKARA, MELTEM ÖZGÖÇMEN, İLKAY ARMAĞAN

Kadmiyum Verilen Dişi Sıçanlarda Üreme Sistemi Üzerine Melatonin ve Selenyumun Etkisi

Amaç: Fosfatlı gübrelerde, deterjanlarda ve rafine petrol türevlerinde bulunan kadmiyum, 1817 yılında keşfedilmiş toksik ağır bir metaldir ve sigaranın majör bileşenlerinden biridir. Selenyum serbest radikallerin üretimini azaltmak ve önlemek için gerekli olan, doymamış yağ asitlerinden türeyen ve peroksitleri yok ettiği düşünülen bir elementtir. Melatonin, pineal bezin majör hormonudur. Organizma, serbest radikallerin neden olduğu hücre hasarını önlemek için antioksidan savunma sistemi geliştirir. Bu çalışmada, kadmiyumun vücutta dokularda birikerek oluşturduğu toksisite üzerine Selenyum (Se) ve Melatoninin etkisinin belirlenmesi amaçlandı. Gereç-Yöntem: Deney grupları; her grupta 8 dişi sıçan olmak üzere, kontrol (Grup I), Kadmiyum (Grup II), Melatonin (Grup III), Selenyum (Grup IV), Kadmiyum+Melatonin (Grup V), Kadmiyum+Selenyum (Grup VI), Melatonin+Selenyum (Grup VII) ve Kadmiyum+Melatonin+Selenyum (Grup VIII) şeklinde düzenlendi. Kadmiyum (2 mg/kg/gün; gavajla), Melatonin (3 mg/kg/gün; intraperitoneal) 30 gün boyunca günde bir kez, selenyum ise 5'er gün arayla 30 günde 6 kez uygulandı. Deney sonunda over, tuba uterina ve uterus dokuları alınarak, bir kısmı histokimyasal ve immünohistokimyasal değerlendirme için %10'luk nötral formaldehit içerisine, diğer kısmı ise biyokimyasal çalışma için fosfat tamponu içerisine ve kan örnekleri apopitotik hücre ve DNA fragmantasyonu tayini için EDTA'lı tüplere alındı. Bulgular, Sonuç ve Tartışma: Çalışmamızın sonunda kadmiyum verilmesine bağlı olarak over, tuba uterina ve uterus dokularında MDA düzeyleri kontrol grubuna göre artış gözlendi. GSPx ve CAT aktivite değerlerinde de artış saptandı. Grup III, VII ve VIII' de benzer parametreler gözlendi. Grup V ve VI' da ise antioksidanların etkisi ile lipid peroksidasyon engellenerek MDA, GSPx ve CAT düzeylerinin kadmiyuma göre düştüğü tespit edildi. DNA ladder kit ile yapılan analizler sonucunda sadece kadmiyum verilen grupta DNA fragmantasyonu ve buna bağlı olarak apopitotik hücre artışı gözlendi. Histolojik ve immünohistokimyasal bulgularımızda biyokimyasal analizler ve DNA ladder değerlerine paralel sonuçlar elde edildi. Kadmiyum grubunun bütün dokularında hasar (overlerin foliküllerinde dejenerasyon, hemorajik alanlar, mononükleer hücre infiltrasyonu ve bağ dokusu artışı; tuba uterina'nın epitelinde dejenerasyon ve tübüllerinde dejenerasyon; uterusun epitelinde dejenerasyon, endometriyum tabakasında dilate alanlar ve endometriyal bezlerde dejenerasyon), E-kaderin, NCAM sentezinde artış ve dokularda yüksek MT-3 birikimi gözlendi. Grup VI ve VIII' de anlamlı histopatolojik düzelmeler gözlemlendi, ancak grup V'te herhangi bir düzelme tespit edilemedi. Kadmiyumun dişi genital sistem organlarında hasar meydana getirdiğini, selenyumun dokuları bu hasardan korurken Melatoninin herhangi bir koruyucu ya da düzeltici etkisi olmadığı gözlendi. Melatoninin koruyucu bir etki gösterememesinin sebebini dişi sıçanların hormonal değişimlerine ve Melatoninin uzun süreli kullanımına bağlı olabileceği düşünüldü. Çalışmamızın kadmiyum tedavisine ya da korumasına katkı sağlamasını ve yeni tedavi yollarına basamak teşkil etmesini umuyoruz.

Effect of Melatonin and Selenium on Reproductive System of Cadmium Given Female Rats

Aim: Cadmium which is discovered in 1817 is a toxic heavy metal and found in phosphate fertilizers, detergents and refined petroleum and it's one of the major components of cigarette smoking. Selenium is an element, derived from unsaturated fatty acids, thought to degrade peroxides and needed to reduce - prevent the production of free radicals. Melatonin is the major hormone of the pineal gland and it is develops an antioxidant defense system to prevent cell damage caused by free radicals in organism. In our study, it was aimed to determine whether Selenium and Melatonin show antioxidant properties on the toxicity that cadmium accumulates on tissues in the body. Material Method: Experimental groups; Control (Group I), Cadmium (Cd) (Group II), Melatonin (Group III), Selenium (Group IV), Cadmium+Melatonin (Group V), Cadmium+Selenium (Group VI), Melatonin+Selenium (Group VII) and Cadmium + Melatonin + Selenium (Group VIII) were arranged to be8 female rats in each group. Cadmium (2 mg / kg / daywith gavage), Melatonin (3 mg / kg / day, intraperitoneal)30 days were applied once a day and seleneium wasapplied 6 times in 30 days, 5 days a day. At the end ofthe experiment, over, tuba uterine and uterus tissues weretaken. Some of the receiving tissues were in 10% neutralformaldehyde for histochemical and immunohistochemicalevaluation and the other were in phosphate buffer forbiochemical study and bloods were taken into the EDTAtube for apoptotic cell and DNA fragmentation assay.Results and Discussion: At the end of our study, MDAlevels were increased in the over, tubal uterine anduterine tissues according to the cadmium administrationgroup and also increase in GSPx and CAT activity valueswas detected, similar parameters were also observed ingroup III, group VII, group VIII. But in group V and groupVI, were found to inhibit lipid peroxidation of antioxidantsand decrease MDA, GSPx and CAT levels comparedto cadmium. As a result of the analysis with DNA ladderkit, DNA fragmentation and consequently apoptotic cellsnumber were observed only in the cadmium-administeredgroup. Histological and immunohistochemical findingsgave parallel results to biochemical analyzes and DNAladder values. in all the tissues of the cadmium group were observed; High MT-3 accumulation, damage (degeneration of ovarian follicles, haemorrhagic areas, mononuclear cell infiltration and increased connective tissue; degeneration in tuba uterina epithelium and degeneration in tubules; degeneration in the uterine epithelium, dilate fields in the endometrium layer and degeneration in the endometrial glands) and increase in E-cadherin, NCAM synthesis. When significant improvements were observed in group VI and group VIII, there were no improvement in the group V. We have seen that cadmium brings damage to the female genital system organs and while selenium has protective effect for tissues from this damage, Melatonin has not a protective or corrective effect but we think, the cause of this event because of to hormonal changes of female rats and the long-term use of Melatonin. At last, we hope that our work will contribute to cadmium treatment or protection and will provide a stepping stone to new ways of treatment.

PDF

___

1. Ceylan S, Sanlı Y, 1980. Çevre ve Besin Kirlenmesi. Gıda Bil. Teknol. Derg, 3 (1-2), 76-92.
2. Prozialeck W.C, Edwards, J.R., Woods, J.M., 2006. The Vascular Endothelium as a Target of Cadmium Toxicity. Life Sci 79 (16), 1493-1506.
3. Baş L, Demet Ö. 1992. Çevresel Toksikoloji Yönünden Bazı Ağır Metaller. Ekoloji, 5; 42-46.
4. Aydoğdu, N., Kanter, M., Erbas, H., Kaymak, K., 2007. Kadmiyuma Bağlı Karaciger Hasarında Taurin, Melatonin ve Asetilsisteinin Nitrik Oksit, Lipit Peroksidasyonu ve Bazı Antioksidanlar Üzerindeki Etkileri. Erciyes Tıp Dergisi (Erciyes Medical Journal), 29 (2), 089-096.
5. Kolluru GK, Tamilarasan KP, Priya SG, Durgha NP, Chatterjee S. 2006. Cadmium induced endothelial dysfunction: Consequence of defective migratory pattern of endothelial cells in association with poor nitric oxide availability under cadmium challenge. Cell Biol Int. 30(5):427-438.
6. Wätjen W, Cox M, Biagioli M, Beyersmann D. 2002. Cadmium-induced apoptosis in C6 glioma cells: Mediation by caspase 9 activation. Biometals. 15:15-25.
7. Joseph P. 2009. Mechanisms of cadmium carcinogenesis. Toxicol Appl Pharmacol. 238: 272-279.
8. Siu ER, Mruk DD, Porto CS, Cheng CY. 2009. Cadmiuminduced testicular injury. Toxicol Appl Pharmacol. 238: 240- 249.
9. Massanyi P, Toman R, Najmık F. 1995. Concentrations of Cadmium in Ovary, Oviductus, Uterus, Testis and Tunica Albuginea of Testis in Cattle. J Environ Sci Health. 30: 1685-1692.
10. Massanyi P, Uhrin V, Toman R., Pivko J, Luka N, Forgacs ZS, Somosy Z, Fabi M, Danko J. 1995. Ultrastructural Changes of Ovaries in Rabbits Following Cadmium Administration. Acta Vet. Brno. 74: 29-35.
11. Paksy K, Rajczy K, Forgács Z, Lázár P, Bernard A, Gáti I, Kaáli GS. 1997. Effect of cadmium on morphology and steroidogenesis of cultured human ovarian granulosa cells. J Appl Toxicol. 17(5): 321-327.
12. Malik AB, Lo SK, Vascular endothelial adhesion molecules and tissue inflammation Pharmacol Rev 1996; 48: 213-29.
13. Jung U, Ley K, Mice lacking two or all three selectins demonstrate overlapping and distinct functions for each selectin. J Immunol 1999; 162: 6755-62.
14. Cabadak H. Hücre Siklusu ve Kanser. ADÜ Tıp Fak Der 2008; 9 (3): 51-61.
15. Miller L.L, Wang F, Palace V.P, and Hontela A. 2007. "Effects of Acute and Subchronic Exposure to Waterborne Selenite on the Physiological Stress Response and Oxidative Stress Indicators in Juvenile Rainbow trout", Aquatic Toxicology, 83, 263-271.
16. Fox, M. J., 1992. Selenium: Nutritional Implications and Prospects for Therapeutic Medicine. Meth Find Exp Clin Pharmacol, 14 (4), 275- 287.
17. Simonoff, M., Sergeant, C., Garnier, N., Moretto, P., Llabador, Y., Smonoff, G., Conri, C., 1992. Antioxidant Status (Selenium, Vitamins A and E) and Aging. Exs, 62, 368-97.
18. Çetin, E. 2005. "Melatonin ve Bağışıklık Sistemi", Erciyes Üniv Vet Fak Derg, 2(2), 119-123.
19. Erdem, M, Bostan, B, Güneş, T, Özkan, F, Şen, C, Özyurt, H, Köseoğlu, D.R, Erdoğan, H. 2010. "Protective effects of Melatonin on ischemia-reperfusion injury of skeletal muscle", Eklem Hastalıkları ve Cerrahisi, 21(3), 166-171.
20. Stajn A, Zikic R.V, Ognjanovic B, Saicic Z.S, Pavlovic S.Z, Kostic M.M, Petrovic V.M. Effect of Cadmium and Selenium on the Antioxidant Defense System in Rat Kidneys. Comp. Biochem. Physiol. 1997 Vol. 117C, No. 2, pp. 167-172.
21. Moğulkoç R, Kasım Baltacı A. 2002. Hipertiroidi oluşturulan ratlarda intraperitoneal Melatonin uygulamasının tiroid hormonları ve testosteron salınmasına etkisi. Genel Tıp Derg. 12(4):129-132.
22. Drapper HH, Hadley M. 1990. Melondialdehyde Determination as Index of Lipid Peroxidation. Methods Enzymol. 186: 421-431.
23. Aebi H. 1974. Catalase In: Bergmeyer U, ed. Methods of enzymatic analysis. New York and London Academic Press. pp.673-677.
24. Tapiero, H., Townsend, D.M, Tew, K.D., 2003. The Antioxidant Role of Selenium and Seleno-Compound. Biomedicine & Pharmacotheraphy, 57, 134-144.
25. Refaiy A, Muhammad E, ElGanainy E. 2011. Semiquantitative Smoothelin Expression in Detection of Muscle İnvasion in Transurethral Resection and Cystectomy Specimen in Cases of Urinary Bladder Carcinoma. African Journal of Urology, Vol. 17, No. 1, 6-10.
26. Boğa A. 2007. Ağır Metallerin Özellikleri ve Etki Yolları. 16:218.
27. Olszowski T, Barana-Bosiacka I, Gutowska I, Chlubek D. 2012. Pro-inflammatory properties of cadmium. Acta ABP Biochimica Polonica Vol. 59, No 4. 475-482.
28. Siu R. Erica, Mruk D. Dolores, Porto S. Catarina, Cheng C. Yan. 2009. Cadmium-induced testicular injury. Toxicology and Applied Pharmacology. 238; 240-249 . 29. Tran D, Moody A.J, Fisher A.S., Foulkes M.E., and Jhs, A.N. 2007. Protective Effects of Selenium on MercuryInduced DNA Damage in Mussel Haemocytes. Aquatic Toxicology. 84: 11-18.
30. Douillet C, Bost M, Accominotti M, Borson-Chazot F, Ciavatti M. 1998. Effects of selenium and vitamin E supplements on tissue lipids, peroxides, and fatty acid distribution in experimental diabetes. Lipids. 33(4): 393-399.
31. Erdem, M, Bostan, B, Güneş, T, Özkan, F, Şen, C, Özyurt, H, Köseoğlu, D.R, Erdoğan, H. 2010. "Protective effects of Melatonin on ischemia-reperfusion injury of skeletal muscle", Eklem Hastalıkları ve Cerrahisi, 21(3), 166-171.
32. Çolakoğlu N, Kükner A, Ozan E, Kara H, Koyutürk L, Kuloğlu T. 2011. Sıçan Testis Dokusunda Kadmiyum Klorür'ün Oluşturduğu Yapısak Değişiklikler ve Bu Değişiklikler Üzerine Metallothionein'in Etkileri: Elektron Mikroskobik Çalışma. F.Ü. Sağ. Bil. Tıp Derg. 25(1): 05-09.
33. Jia Y, Lin J, Mi y, Zhang C. 2011. Quercetin attenuates cadmium-induced oxidative damage and apoptosis in granulosa cells from chicken ovarian follicles. Reproductive Toxicology, 31 477-485.
34. Ekincioğlu Z, Demir G, Güneş Dağ D, Pekmez H, Acer N, Özercan M. Reşat. 2008. Sigara Dumanının Uterusa Etkileri: Histopatolojik Bir Çalışma. Sağlık Bilimleri Dergisi 17 (2) 69-76.
35. Thompson J, Bannigan J. 2008. Cadmium: Toxic effects on the reproductive system and embryo. Reproductive Toxicology 25, 304-315.
36. Goyer, R.A, Clarkson, W.T., 2001. Toxic Effects of Metals. Edited by: Klaassen, C.D. Casarett and Doull's Toxicology, The Basic Science of Poisons, 6th ed, McGrawHill, USA, 811-827.