Possible Protective Effects of Thymoquınone and Curcumin on acrylonitrile‐induced oxidative stress in Rats

Abstract

Introduction: Acrylonitrile is widely used in the synthesis of various organic products such as acrylic fibers, resins and plastics. Acrylonitrile exposure causes oxidative stress. Thymoquinone and curcumin have antioxidant, anti-inflammatory and anticancer properties.
Aim: In this study, possible protective effects of curcumin and thymoquinone on oxidative stress produced by acrylonitrile were investigated.
Methods: 42 rats included in the study were divided into 6 groups, with 7 rats in each group. Acrylonitrile, curcumin and thymoquinone were applied for 21 days. At the end of the study, the activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) enzymes and malondialdehyde (MDA) and glutathione (GSH) levels were measured in isolated liver and kidney tissues.
Results: It was found that acrylonitrile administration significantly decreased SOD, CAT activities and GSH levels in liver and kidney tissue, while increased MDA levels. Curcumin and thymoquinone administration decreased MDA levels while increased SOD, CAT and GSH levels. Conclusion: Thanks to this study, it is thought that curcumin and thymoquinone may be an option as a treatment against oxidative stress caused by acrylonitrile.

Keywords

• Oxidative stress
• Acrylonitrile
• Curcumin
• Thymoquinone
• Antioxidant system

Sıçanlarda Akrilonitril ile Oluşturulmuş Oksidatif Strese Karşı Timokinon ve Kurkuminin Olası Koruyucu Etkileri

Abstract

Giriş: Akrilonitril, akrilik elyaf, reçine ve plastikler gibi çeşitli organik ürünlerin sentezinde, yaygın olarak kullanılmaktadır. Akrilonitril maruziyeti oksidatif strese neden olmaktadır. Timokinon ve kurkumin antioksidan, anti-inflamatuar ve antikanser özelliklere sahiptir.
Amaç: Bu çalışmada, akrilonitril ile oluşturulmuş oksidatif strese karşı kurkumin ve timokinonun olası koruyucu etkileri incelendi.
Yöntem: Çalışmaya dahil edilen 42 sıçan her grupta 7 sıçan olacak şekilde 6 gruba ayrıldı. 21 gün boyunca akrilonitril, kurkumin ve timokinon uygulaması gerçekleştirildi. Çalışmanın sonunda hayvanlar sakrifiye edilerek izole edilen karaciğer ve böbrek dokularında süperoksit dismutaz (SOD) ve katalaz (CAT) enzimlerinin aktiviteleri ile malondialdehit (MDA) ve glutatyon (GSH) düzeyleri ölçüldü.
Bulgular: Akrilonitril uygulaması karaciğer ve böbrek dokusunda SOD, CAT aktivitelerini ve GSH seviyesini anlamlı düzeyde azaltırken MDA seviyesini arttırdığı bulunmuştur. Kurkumin ve timokinon uygulaması MDA seviyesini azaltırken SOD, CAT ve GSH seviyesini arttırmıştır.
Sonuç: Bu çalışmanın sayesinde akrilonitrilin neden olduğu oksidatif strese karşı kurkumin ve timokinonun tedavi olarak bir opsiyon olabileceği düşünülmektedir.

Keywords

• Oksidatif stres
• Akrilonitril
• Kurkumin
• Timokinon
• Antioksidan Sistem

References

1. 1. World Health Organization. Acrylonitrile-Environmental Health Criteria 1983;28.
2. 2. Güvendik G, Boşgelmez İ. Acrylonitrile. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi 2000;29(1):31-58.
3. 3. Naruszewicz M. Chronic intake of potato chips in humans increases the production of reactive oxygen radicals by leukocytes and increases plasma C-reactive protein: a pilot study. The American journal of clinical nutrition 2019;89(3):773-7.
4. 4. Koca N, Karadeniz F. Serbest radikal oluşum mekanizmaları ve vücuttaki antioksidan savunma sistemleri. Gıda Mühendisliği Dergisi 2003; 16: 32-7.
5. 5. Freeman BA, Crapo JD. Biology of disease: free radicals and tissue injury. Lab invest 1982;47(5):412-26.
6. 6. Gedik S. Ratlarda akrilamid kaynaklı olası oksidatif stres üzerine krosininin etkilerinin araştırılması (Yüksek Lisans Tezi), EYÜP ALTINÖZ, Yayınlanmış Tez, Karabük, 2017.
7. 7. Akbar MU, et al. Critical review on curcumin as a therapeutic agent: From traditional herbal medicine to an ideal therapeutic agent. Crit Rev Eukaryot Gene Expr 2018; 28(1): 17-24.
8. 8. Babayan V, Koottungal D, Halaby G. Proximate analysis, fatty acid and amino acid composition of Nigella sativa L. seeds. J Food Sci 1978; 43(4):1314–5.

9. 9. Gali-Muhtasib HU, et al. Molecular pathway for thymoquinone induced cell-cycle arrest and apoptosis in neoplastic keratinocytes. Anticancer Drugs 2004;15: 389–99.
10. 10. Gün M. Kutsal Tohum (Nigella Sativa): Çörek Otunun İyileştirici Etkisine İlişkin Bazı Bilgiler. Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi Lokman Hekim Tıp Tarihi ve Folklorik Tıp Dergisi 2012; 2 (1): 43-6.
11. 11. Lowry OH, et al. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem 1961;193:265-75.
12. 12. Sun Y, Oberley LW, Ying L. A simple method for clinical assay of superoxide dismutase. Clin Chem 1988;34:497-500.
13. 13. Yagi K. Simple procedure for specific enzyme of lipid hydroperoxides in serum or plasma. Methods Mol Biol 1998; 108: 107- 110.
14. 14. Moron MS, Depierre JW, Mannervik B. Levels of glutathione, glutathione reductase and glutathione S-transferase activities in rat lung and liver. Biochim Biophys Acta 1979;582(1):67-78. doi:10.1016/0304-4165(79)90289-7.
15. 15. Aebi H. Catalase in vitro. Methods Enzymol 1984;105:121-6.
16. 16. Pham-huy LA, He H, Pham-Huy C. Free radicals, antioxidants in disease and health. International Journal of Biomedical Science 2008; 4(2): 89–96.
17. 17. Yonar SM. Farklı Su Sıcaklıklarında Tutulan Pullu Sazan (Cyprinus carpio)’da Çörek Otu (Nigella sativa) Yağının Oksidatif Stres ve Bazı Antioksidan Parametrelere Etkisi. Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi 2017;5(9):1038-43.
18. 18. Balkan S. Eritrositlerde in vitro Oksidatif Strese Karşı Antioksidan Olarak Değerlendirilen Çeşitli Bitki Ekstraktları. Trakya University Journal of Natural Sciences 2017;18(2): 185-91.
19. 19. Leonard A, et al. Mutagenicity, carcinogenicity, and teratogenicity of acrylonitrile. Mutat Res 1999;436,263-83.
20. 20. Talınlı İ, Sunar T, Pilatin KM. Environmental Risk Assessment of Hazardous Materials, DPT Project, İstanbul, 1998;14-5.
21. 21. Recnage RO. Carbontetrachloride hepatotoxicity status quo and future prospects. Trends Pharmacol Sci 1983;4:129–30.
22. 22. Fennell TR, Kedderis GL, Sumner Sxasdas C. Urinary metabolites of (1,2,3–13C) acrylonitrile in rats and mice detected by 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy. Chem Res Toxicol 1991;4:678–87.
23. 23. Szabo S, et al. Acrylonitrile and tissue glutahione: differential effect of acute and chronic ınteractions. Biochem Biophys Res Commun 1977; 79(1):32-7.
24. 24. Guangweia X, et al. Curcumin pretreatment protects against acute acrylonitrile-induced oxidative damage in rats. Toxicology 2010; 267:140–6.
25. 25. Abo-Salem OM, Abd-Ellah MF, Ghonaim MM. Hepatoprotective Activity of Quercetin againstAcrylonitrile-Induced Hepatotoxicity in Rats. Biochem Moleculer Toxicology 2011;25(6):386-92.
26. 26. Mahalakshmi K, Pushpakiran G, Anuradha CV. Taurine prevents acrylonitrileinduced oxidative stress in rat brain. Pol J Pharmacol 2013; 55: 1037–43.
27. 27. Yayla N. Ratlarda Parasetamolle İndüklenen Akut Karaciğer Toksisitesi Üzerine Nigella sativa L. Etanol Ekstresinin Etkilerinin Araştırılması, (Yüksek Lisans Tezi), Yasin Bayır, Yayınlanmış Tez, Erzurum, 2014.
28. 28. Sayed-Ahmed MM, Nagi MN. Thymoquinone suplementation prevents the development of gentamicin-induced acute renal toxicity in rats. Clin Exp Pharmacol Physol 2007;34 (5), 399-05.
29. 29. Abdelmeguid NE, et al. Effects of Nigella sativa and thymoquinone on biochemical and subcellular changes in pancreatic β-cells of streptozotocin-induced diabetic rats. J Diabetes 2010;2(4):256–66.