Activity of Doxorubicin Administration on Glutathione S-Transferase, Acetylcholinesterase and Butyrylcholinesterase Enzymes in Rats: Effect of Caffeic Acid

Abstract

Chemotherapy is a treatment conducted using anticancer medicines to exterminate cancer cells or control the growth of these cells. Doxorubicin is a commonly used medicine in chemotherapy in many treatments of cancers. While chemotherapeutic medicines destroy the ill cells in our body, they affect the normal cells in the body too. This case is seen with some side effects which depend on the chemotherapy in the body. The treatment of chemotherapy aims to diminish side effects with maximum benefits. Combined treatment increases the effectiveness of treatment by decreasing the side effects of chemotherapeutics that are used in cancer therapy. In this study, the toxicity formed in tissues and the effects of caffeic acid on muscle tissues were observed by giving the doxorubicin (DOX) medicine to Albino Wistar rats. As biochemical values, variations in Glutathione S-Transferase (GST), Acetylcholinesterase (AChE), and Butyrylcholinesterase (BChE) enzyme activity values were investigated. The experimental results revealed that GST activity was higher than the other groups. The activity of GST was determined to be a meaningful difference between only isotonic and CAPE, and this meaningful difference in GST activity compared to CAPE was found to be higher in the isotonic group (p=0.032). Any meaningful differences were determined in the other groups. AChE activity in the DOX group compared to isotonic and CAPE was found to be significantly lower (p<0.05). BChE activity in the DOX group was determined to be significantly lower compared to the isotonic and DOX+CAPE group (p<0.05). Further, any statistical differences in BChE activity were found in the other groups.

Keywords

• Doxorubicin
• Acetylcholinesterase
• Butyrlycholinesterase
• Glutathione S-transferase
• Caffeic acid

Ratlarda Doksorubisin Uygulamasının Glutatyon S-Transferaz, Asetilkolinesteraz ve Bütirilkolinesteraz Enzimleri Üzerine Aktivitesi: Kafeik Asit'in Etkisi

Abstract

Kemoterapi, kanser hücrelerini yok etmek veya bu hücrelerin büyümesini kontrol altına almak için antikanser ilaçlar kullanılarak yapılan tedavidir. Doksorubisin kemoterapide birçok kanserin tedavisinde sıklıkla kullanılan ilaçtır. Kemoterapi ilaçları bir taraftan vücudumuzda bulunan kötü hücreleri yok ederken diğer taraftan vücuttaki normal hücreler üzerine de etki etmektedir. Bu durum vücutta kemoterapiye bağlı bir takım yan etkiler ile kendini gösterir. Kanser tedavisinde amaç maksimum yararla yan etkileri en aza indirmektir. Kombine tedavi, kanser terapisinde kullanılan kemoterapötiklerin yan etkisini azaltarak tedavinin etkinliğini artırmaktadır. Bu çalışmada Albino Wistar cinsi ratlara doksorubusin (DOX) ilacı verilerek dokularda oluşan toksisitenin immunoterapide sıklıkla kullanılan kafeik asitin etkilerine kas dokusunda bakılmıştır. Biyokimyasal değer olarak da Glutatyon S-Transferaz (GST), Asetilkolinesteraz (AChE), Bütirilkolinesteraz (BChE) enzim aktivite değerleri üzerindeki değişimler incelenmiştir. Araştırma bulgularında GST değerleri incelendiğinde, İzotonik grubunun GST aktivitesi diğer gruplara göre yüksek çıkmıştır. GST aktivitesi sadece izotonik ve CAPE arasında anlamlı bir fark bulundu ve bu anlamlı farkta CAPE ye göre GST aktivitesi, izotonik grupta daha yüksek bulunmuştur (p=0.032). Diğer gruplar arasında anlamlı bir fark tespit edilmemiştir. DOX grubundaki AChE aktivitesi, izotonik ve CAPE ile kıyaslandığında anlamlı bir şekilde düşük bulunmuştur (p<0.05). DOX grubundaki BChE aktivitesi, izotonik ve DOX+CAPE grubu ile kıyaslandığında anlamlı bir şekilde düşük bulunmuştur (p<0.05). Ayrıca, diğer gruplarda BChE aktivitesinde istatistiksel bir fark belirlenmemiştir.

Keywords

• Doksorubisin
• Asetilkolin esretaz
• Bütirilkolin esteraz
• Glutatyon S-transferaz
• Kafeik asit

References

1. Alp, H., Aytekin, İ., Atakişi, O., & Ogün, M. (2011). Ratlarda akut malathion toksisitesinin neden olduğu oksidatif stres üzerine kafeik asit fenetil ester ve elajik asit’in etkileri. Atatürk Üniversitesi Veteriner Bilimleri Dergisi, 6(2), 117-124.
2. Balcı, N., Türkan, F., Şakiroğlu, H., Aygün, A., & Şen, F. (2019). Purification and characterization of glutathione S-transferase from blueberry fruits (Vaccinium arctostaphylos L.) and investigated of some pesticide inhibition effects on enzyme activity. Heliyon, 5(4).
3. Buldurun, K., Aras, A., Turan, N., Turkan, F., Adiguzel, R., & Bursal, E. (2022). Synthesis and characterization of azo dye complexes as potential inhibitors of acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, and glutathione S‐transferase. ChemistrySelect, 7(40), e202203365.
4. Costa, C., Chaves, F., Rombaldi, C., & Souza, C. (2018). Bioactive compounds and antioxidant activity of three biotypes of the sea asparagus sarcocornia ambigua (michx.) ma alonso & mb crespo: A halophytic crop for cultivation with shrimp farm effluent. South African Journal of Botany, 117, 95-100.
5. Davidson, P. G., & Touger‐Decker, R. (2009). Chemopreventive role of fruits and vegetables in oropharyngeal cancer. Nutrition in Clinical Practice, 24(2), 250-260.
6. Demir, Z., & Türkan, F. (2022). Asetilkolinesteraz ve Bütirilkolinesteraz Enzimlerinin Alzheimer Hastalığı ile İlişkisi. Journal of the Institute of Science and Technology, 12(4), 2386-2395.
7. Deveci, H. A., Karapehlivan, M., Kükürt, A., & Alpay, M. (2015). Akut klorprifos-etil zehirlenmesine karşı kafeik asit fenetil ester’in koruyucu etkisi. Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 62(4), 255-260.
8. Ellman, G. L., Courtney, K. D., Andres Jr, V., & Featherstone, R. M. (1961). A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochemical pharmacology, 7(2), 88-95.

9. Habdous, M., Vincent-Viry, M., Visvikis, S., & Siest, G. (2002). Rapid spectrophotometric method for serum glutathione s-transferases activity. Clinica Chimica Acta, 326(1-2), 131-142.
10. Habig, W. H., Pabst, M. J., Fleischner, G., Gatmaitan, Z., Arias, I. M., & Jakoby, W. B. (1974). The identity of glutathione s-transferase b with ligandin, a major binding protein of liver. Proceedings of the National Academy of Sciences, 71(10), 3879-3882.
11. Kuloğlu, T., Kocaman, N., & Artaş, G. (2022). Doksorubisin’in sıçan böbrek dokularında yaptığı hasar üzerine vitamin d’nin etkilerinin ve asprosin ile İlişkisinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Sağlık Bilimleri Tıp Dergisi, 36(1), 13-18.
12. Kutty, K., & Payne, R. (1994). Serum pseudocholinesterase and very‐low‐density lipoprotein metabolism. Journal of clinical laboratory analysis, 8(4), 247-250.
13. Nishi, K., Gunasekaran, V. P., Arunachalam, J., & Ganeshan, M. (2018). Doxorubicin-induced female reproductive toxicity: An assessment of ovarian follicular apoptosis, cyclicity and reproductive tissue histology in wistar rats. Drug and chemical toxicology, 41(1), 72-81.
14. Özalp, P., Tunçsoy, B., & Meşe, Y. (2020). Çinko oksit nanopartikülünün galleria mellonella (lepidopetra: Pyralidae)(l.) larvalarında asetilkolinesteraz enzim aktivitesi üzerine etkisi. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences, 3(Suppl 1)), 213-216.
15. Öztürk, C., Balci, N., Aslan, O. N., & Kalay, E. (2025). Novel Sulfonylhydrazones With Sulfonate Ester Framework: Promising Dual Inhibitors of AChE and hCAs. Biotechnology and Applied Biochemistry, e2780.
16. Şahin, S. (2016). Sıçanlarda monosodyum glutamatın neden olduğu oksidatif streste eritrosit ve karaciğer dokusundaki değişiklikler; melatoninin koruyucu rolü. Sağlık Bilimleri Enstitüsü.
17. Temel, H. E. (2008). Demanslı hastalarda asetilkolinesteraz aktivitesi ve oksidatif stresin asetilkolinesteraz enzim inhibitörleri ile değişimi.
18. Türkan, F., & Atalar, M. N. (2018). The effects of amoxicillin and vancomycin hydrochloride hydrateon glutathione S-transferase enzyme activity: an in vitro study. Iğdır Univ. J. Inst. Sci. Technol, 8, 141-148.
19. Türkan, F., Huyut, Z., Huyut, M. T., & Calimli, M. H. (2019). In vivo biochemical evaluations of some β-lactam group antibiotics on glutathione reductase and glutathione S-transferase enzyme activities. Life sciences, 231, 116572.
20. Türkan, F. (2021). Investigation of the toxicological and inhibitory effects of some benzimidazole agents on acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase enzymes. Archives of physiology and biochemistry, 127(2), 97-101.
21. Türkan, F., & Akil, K. (2024). Piperidin Halkası İçeren Bazı Moleküllerin Glutatyon S-Transferaz ve Kolinesteraz Enzimleri Üzerine Etkilerinin Teorik ve Deneysel Olarak İncelenmesi. Journal of the Institute of Science and Technology, 14(2), 812-821.
22. Valko, M., Leibfritz, D., Moncol, J., Cronin, M. T., Mazur, M., & Telser, J. (2007). Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 39(1), 44-84.
23. Yılmaz, İ. (2010). Antioksidan içeren bazı gıdalar ve oksidatif stres. Journal of Turgut Ozal Medical Center, 17(2), 143-154.