Sigara dumanının sığır akciğer dokusunda oksidan
antioksidan sistem üzerine olan etkileri: Antioksidan özellikli bitki ekstrelerinin koruyucu etkilerinin araştırılması / Effects of cigarette smoke on oxidant / antioxidant system in bovine lung tissue: Investigation of protective effects of antioxidant plant extracts
Yazar: HİKMET CAN ÇUBUKÇU
Danışman: PROF. DR. İLKER DURAK
Ankara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Akciğer = Lung ; Akciğer hastalıkları = Lung diseases ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Bitki özütü = Plant extract ; Lipid peroksidasyonu = Lipid peroxidation ; Nitrik oksit = Nitric oxide ; Oksidanlar = Oxidants ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Sigara içme = Smoking

Özet:
Amaç: Sigara kullanımı, serbest radikaller aracılığıyla oksidatif strese yol açmakta, akciğer kanseri ve kronik obstrüktif akciğer hastalığı gibi pek çok hastalığın patogenezinde yer almaktadır. Bu çalışmada,  in vitro bir deneyle sigara dumanın sığır akciğer dokusunda oksidan/antioksidan sistem üzerindeki etkilerini, oksidatif stres belirteçleri aracılığıyla araştırmak, sigaranın selüloz asetat filtresine eklenecek C vitamini ve limon suyunun olası koruyucu etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Hayatı henüz sonlandırılmış tek bir sığıra ait karkastan elde edilen taze akciğer dokusundan yüzde 10'luk (ağırlık /hacim) homojenat hazırlanmıştır. 4000 g devirde 20 dakika santrifüj edilen homojenattın üst kısmından süpernatan elde edilmiştir. Frit diskli cam yıkama şişesi, basınç ölçer, akım ölçer, portatif aspiratör, sigara ve sigara tutucunun uygun aparatlarla bağlantıları sağlanıp sabitlenerek sigara dumanı deney düzeneği oluşturulmuştur. Süpernatandan 30 mL cam yıkama şişesine aktarılarak deney düzeneği aracılığıyla içerisinden sabit basınç ve akım hızında, belirlenen dozlarda sigara dumanı geçirilmiştir. Sigara dumanı maruziyeti sonrası süpernatan üzerinde malondialdehit (MDA), süperoksit dismutaz (SOD), ksantin oksidaz, glutatyon peroksidaz, katalaz, paraoksonaz-1, nitrik oksit, nitrik oksit sentaz analizleri yapılmıştır. Çalışmamızın ikinci aşamasında sigara filtresine C vitamini ve limon suyu emdirilerek oksidatif stres üzerine etkileri aynı deney prosedürü uygulanarak araştırılmıştır. 
Bulgular: Sigara dumanı dozu arttırıldıkça MDA düzeyinin arttığı ve MDA konsantrasyonunun 6 doz sigara verilen grupta 1 doz sigara verilen gruba göre yüksek olduğu tespit edilmiştir(p=0,027). SOD ve ksantin oksidaz aktivitelerinin verilen sigara dumanı dozu arttırıldıkça azaldığı (p=0,025,  p=0,024) ve 6 doz sigara dumanı verilen gruptaki SOD ve ksantin oksidaz aktivitelerinin sigara verilmeyen gruba göre düşük olduğu gözlenmiştir (p=0,055, p=0,039). Nitrik oksit düzeyinin verilen sigara dumanı dozu arttırıldıkça yükseldiği (p=0,022) ve 6 doz sigara dumanı verilen grupta sigara verilmeyen gruba göre daha yüksek nitrik oksit konsatrasyonu bulunduğu tespit edilmiştir(p=0,013). Glutatyon peroksidaz, katalaz, nitrik oksit sentaz ve paraoksonaz-1 aktivitelerinde ise istatistiksel olarak anlamlı bir değişim gözlenmemiştir. Deneyin ikinci aşamasında, filtrede limon suyu kullanılmasının sigara dumanına bağlı nitrik oksit oluşumunu %81,5 kadar azalttığı tespit edilmiştir.
Sonuçlar: Sigara dumanının dozu arttırıldıkça akciğer homojenatındaki malondialdehit konsantrasyonun artması, sigara dumanının lipid peroksidasyonuna yol açtığını göstermektedir. Önemli bir antioksidan enzim olan süperoksit dismutazın aktivitesi sigara dumanı maruziyeti ile azalmaktadır. Bu etki sigara dumanının yol açtığı oksidatif strese karşı antioksidan savunmanın yetersiz kalmasına yol açabilmektedir. Ksantin oksidaz enziminin aktivitesinin sigara dumanına bağlı azaldığı tespit edilmiştr. Her ne kadar ksantin oksidaz enzim aktivitesinin azalması, süperoksit radikali üretimini azaltsa da sigara dumanı içeriğinde çok sayıda oksidan bulunmakta ve oksidatif stresin artışına doğrudan sebep olmaktadır. Filtrede limon suyu kullanılmasının sigara dumanına bağlı nitrik oksit oluşumunu % 81,5 kadar azalttığı ortaya konmuştur. Ancak bu etki oksidatif stresi engelleyebilecek güçte bulunmamıştır.

Abstract:
Aim: Smoking leads to oxidative stress through free radicals and is involved in the pathogenesis of various diseases such as lung cancer and chronic obstructive pulmonary disease. The aim of the present study was to investigate the effects of cigarette smoke on the oxidant/antioxidant system in the cattle lung tissue by measuring oxidative stress biomarkers. Additionally, this study set out to assess the possible protective effects of vitamin C and lemon juice when they were added into cellulose acetate filters of the cigarettes.
Material and Methods: The homogenate was prepared from lung tissue of the cattle freshly sacrificed at the concentration of %10 (weight/volume). The supernatant fraction was obtained by centrifuging the lung homogenate at 4000 g for 20 minutes. Gas washing bottle with a frit disc, manometer, flowmeter, portable aspiratör, cigarette holder and the cigarette was connected with each other and fixed with proper devices to establish the possible mechanism. Thirty mL of supernatant fraction was added into a gas washing bottle. Cigarette smoke was passed into the supernatant by cigarette smoke experiment system at the fixed pressure and flow velocity. Malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), xanthine oxidase, glutathione peroxidase, catalase, paraoxonase-1, nitric oxide, nitric oxide synthase analyzes were performed after cigarette smoke exposure. In the second stage of the study, vitamin C and lemon juice were injected into the cellulose acetate filters of the cigarettes separately and the same experimental protocol was conducted.
Results: MDA levels were found to be increased as the dose of cigarette smoke increased. MDA concentration of the group exposed to 6 doses of cigarette smoke was higher than the group exposed to 1 dose of cigarette smoke (p=0.027). The activities of SOD and xanthine oxidase were found to be decreased with increasing doses of cigarette smoke exposure (p=0.025,  p=0.024). SOD and xanthine oxidase activities of the group exposed to 6 doses of cigarette smoke was lower than the group not exposed to cigarette smoke (p=0.055,p=0.039). Nitric oxide levels were found to increase with increasing doses of cigarette smoke (p=0.022). Nitric oxide concentration of the group treated with 6 doses of cigarette smoke was higher than the group not exposed to cigarette smoke (p=0.013). There was no statistically significant difference in glutathione peroxidase, catalase, nitric oxide synthase, and paraoxonase-1 activities. In the second stage of the experiment, the utility of lemon juice in cellulose acetate filters of the cigarettes led to 81,5 percent reduction in nitric oxide formation caused by cigarette smoke.
Conclusion: The increase in MDA levels caused by cigarette smoke exposure has shown that cigarette smoke results in lipid peroxidation. The activity of the antioxidant enzyme SOD was decreased with cigarette smoke exposure. This effect can lead to failure in antioxidant defense against oxidative stress caused by cigarette smoke. The activity of xanthine oxidase was decreased owing to cigarette smoke exposure. Although the reduction of xanthine oxidase enzyme activity decreases the production of superoxide radicals, there are a large number of oxidants in the content of cigarette smoke and these can directly cause oxidative stress. We observed that the use of lemon juice in the filter of cigarette reduced the formation of nitric oxide due to cigarette smoke by 81.5 percent. However, this effect was not able to prevent oxidative stress.