Kadmiyuma maruz kalan sıçanlarda davranışsal, biyokimyasal ve metabolomik parametrelerde gözlenen değşikliklere karvakrolün etkisi
Effect of carvacrol on alterations observed in behavioral, biochemical and metabolomic parameters in rats exposed to cadmium
Yazar: NİGAR ABBAK
Danışman: DOÇ. DR. OKAN ARIHAN
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Fizyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Kadmiyum (Cd) endüstri ve tarım gibi aktivitelerle çevrede bulunabilen toksik ve kanserojen ağır metallerden biridir. Karvakrol (CAR), çeşitli aromatik bitkilerde bulunan bir fenoldür. CAR'ın çeşitli biyolojik aktivitelere sahip olduğu bilinmektedir. Çalışmamızın amacı, Cd'nin sebep olduğu toksik etkilere karşı, CAR'ın koruyuculuğunu, davranış parametreleri, biyokimyasal analiz, histopatoloji ve metabolitlerle değerlendirmektir. Çalışmamızda Wistar-albino erkek sıçanlar kullanıldı. Kontrol, CAR20 mg/kg, CAR40 mg/kg, Cd50 mg/kg, Cd50 mg/kg+CAR 20 mg/kg ve Cd50 mg/kg+CAR 40 mg/kg gruplarına 12 gün oral uygulama yapıldı (her grupta n=8). CAR çözücüsü olarak %0,2'lik Tween 80 kullanıldı. Cd'nin sıçanlar üzerindeki etkilerini gözlemleyebilmek için deney sürecinin sonunda davranış testlerinden açık alan (OFT), yükseltilmiş artı labirent (EPM) ve Barnes Maze (labirenti) testi uygulandı. Lokomotor aktivite Rotarod testi ile değerlendirildi. Alınan böbrek ve karaciğer dokularında histopatolojik çalışmalar yapıldı. Buna ek olarak sıçanlardan alınan plazmada hedeflenmemiş metabolomik analizler GC-MS ve LC-QTOF teknikleri ile çalışıldı. Ayrıca plazmalarda ICP-OES'le arsenik, çinko, demir, kadmiyum ve kalsiyum ölçüldü. Bulgular Cd'nin rotarod testinde kontrole göre yürüme süresini azalttığını, EPM testinde kapalı kolda kalma süresini uzattığını, OFT testinde merkezde geçen süre ve sayısını azalttığını göstermektedir. Cd'nin kilo alımını azalttığı ve kan plazmasında elementlerin miktarlarını değiştirdiği tespit edildi. Metabolomik analiz sonuçlarında Cd'nin lipit, enerji ve amino asit metabolizmasına olumsuz etkide bulunduğuna dair belirteçler gözlendi. Davranış sonuçları birlikte değerlendirildiğinde Cd'nin anksiyete benzeri davranışları artırdığı, lokomotor aktiviteyi azalttığı ve CAR ile beraber uygulandığında bu parametrelerin daha kötüye gittiği söylenebilir. Cd'nin böbrek ve karaciğerde olumsuz değişimlere neden olduğu biyokimya sonuçlarımızla da desteklenmektedir. Sonuçlarımız Cd'nin incelenen tüm parametrelerde tek veya CAR ile beraber uygulanmasında olumsuz etki gösterdiğini, CAR'ın tek başına uygulandığında olumsuz bir etkiye neden olmadığını ortaya koymaktadır. Çalışmamız Cd ve CAR'ın etkisini davranış, biyokimya, histopatoloji, element analizi ve metabolomiks yönünden ele almaktadır.

Abstract:
Cadmium (Cd) is one of the toxic and carcinogenic heavy metals that can be found in the environment through activities such as industry and agriculture. Carvacrol (CAR) is a phenol found in various aromatic plants. CAR is known to have various biological activities. The aim of our study is to evaluate the protection of CAR against the toxic effects caused by Cd with behavioral parameters, biochemical analysis, histopathology and metabolites. Wistar-albino male rats were used in our study. Oral administration was given to the control, CAR20 mg/kg, CAR40 mg/kg, Cd50 mg/kg, Cd50 mg/kg+CAR 20 mg/kg and Cd50 mg/kg+CAR 40 mg/kg groups for 12 days (n=8 in each group). 0.2% Tween 80 was used as CAR solvent. In order to observe the effects of Cd on rats, behavioral tests such as open field (OFT), elevated plus maze (EPM) and Barnes Maze test were applied at the end of the experimental period. Locomotor activity was evaluated with the Rotarod test. Histopathological studies were performed on the kidney and liver tissues. In addition, untargeted metabolomic analyzes were performed in plasma from rats using GC-MS and LC-QTOF techniques. Additionally, arsenic, zinc, iron, cadmium and calcium were measured in plasma with ICP-OES. Findings show that Cd reduces walking time compared to the control in the rotarod test, prolongs the time spent in the closed arm in the EPM test, and reduces the time and number of hours spent in the center in the OFT test. It was found that Cd reduces weight gain and changes the amounts of elements in blood plasma. In the metabolomic analysis results, indicators for negative effects of Cd on lipid, energy and amino acid metabolism were observed. When the behavioral results are evaluated together, it can be said that Cd increases anxiety-like behaviors, reduces locomotor activity, and when applied together with CAR, these parameters worsen. It is also supported by our biochemical results that Cd causes negative changes in the kidney and liver. Our results show that Cd has a negative effect on all parameters examined when administered alone or together with CAR, and CAR does not cause a negative effect when administered alone. Our study addresses the effect of Cd and CAR in terms of behavior, biochemistry, histopathology, elemental analysis and metabolomics.