Doksorubisin kardiyotoksisitesinin önlenmesinde deksrazoksan ve silimarin etkinliğinin karşılaştırmalı olarak araştırılması
Comparative investigation of the efficiency of dexrazoxane and silymarin in rats with doxorubicin-induced cardiotoxicity
Yazar: EMRAH İPEK
Danışman: PROF. DR. RECAİ TUNCA
Adnan Menderes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Patoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Patoloji = Pathology ; Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine
Dizin: Deksrazoksan = Dexrazoxane ; Dekstranlar = Dextrans ; Doksorubisin = Doxorubicin ; Kalp hastalıkları = Heart diseases ; Silimarin = Silymarin ; Toksisite = Toxicity ; Toksisite testleri = Toxicity tests

Özet:
Antrasiklinler (ANT) grubunda yer alan Doksorubisin (DOKS), pek çok kansere karşı oldukça etkili olmasına rağmen, diğer kanser ilaçları gibi çok sayıda yan etkileri bulunmaktadır. Bu yan etkiler arasında hayatı tehdit etmesi bakımından en önemlisi kardiyotoksik yan etkidir. DOKS'un kardiyotoksik etkilerinin önlenmesi ya da azaltılmasında kullanılan Deksrazoksan (DEKS)'in tıpkı DOKS gibi Topoizomeraz (Top) II enziminin katalitik inhibitörü olması olması nedeniyle, bu ilaçların birlikte kullanılması durumunda DOKS'un kanser hücreleri üzerindeki etkilerinin azalabileceği endişesine neden olmuştur. Bu bakımdan, DOKS kardiyotoksisitesine karşı kalbi koruyucu etkileri olan ancak TopII enziminin aktivitesi üzerinde etkisi olmayan yeni ajanlara ihtiyaç duyulduğu açıktır. Bu nedenle bu çalışmada antioksidan özelliklere sahip Silimarin (SİL)'in DOKS kardiyotoksisitesine karşı kalbi koruyucu etkileri DEKS ile karşılaştırmalı olarak araştırıldı. Ayrıca, SİL'in kalbi koruyucu etkisinde TopIIβ enziminin rolü değerlendirildi. Bu amaçla, 45 adet 6-8 haftalık Balb/c ırkı fare rastgele seçilerek 6 gruba ayrıldı. Grup I (Kontrol grubu, n=5): Bu gruptaki hayvanlara toplamda 6 hafta süren deneyin ilk 2 ve son 2 haftasında haftada iki doz olmak üzere intraperitoneal (ip) yolla serum fizyolojik (SF) uygulandı. Ayrıca, deney süresi boyunca hergün gavajla SF uygulandı. Grup II (DOKS grubu, n=10): Bu gruptaki hayvanlara deneyin ilk 2 ve son 2 haftasında haftada iki doz olmak üzere ip yolla 3 mg/kg dozda DOKS uygulandı. Grup III (DEKS grubu, n= 5): Bu gruptaki hayvanlara deneyin ilk 2 ve son 2 haftasında haftada iki doz olmak üzere ip yolla 30 mg/kg dozda DEKS uygulandı. Grup IV (DOKS+DEKS grubu, n= 10): Bu gruptaki hayvanlara deneyin ilk 2 ve son 2 haftasında haftada iki doz olmak üzere ip yolla 3 mg/kg dozda DOKS uygulanmasına ilaveten DOKS uygulamalarından 30 dakika önce intraperitoneal yolla 30 mg/kg dozda DEKS uygulandı. Grup V (SİL grubu, n=5): Bu gruptaki hayvanlara 6 hafta boyunca hergün gavajla 100 mg/kg dozda SİL uygulandı. Grup VI (DOKS+SİL grubu, n=10): Bu gruptaki hayvanlara deneyin ilk 2 ve son 2 haftasında haftada iki doz olmak üzere ip yolla 3 mg/kg dozda DOKS uygulanmasına ilaveten deney süresi boyunca hergün gavajla 100 mg/kg dozda SİL uygulandı.DOKS grubunda kalp dokusunda karşılaşılan en belirgin histopatolojik değişiklikler; kardiyomiyositlerde sitoplazmik vakuolizasyon, hiyalin nekrozu ve miyositolizis şeklindeydi. Miyokardiyumda diffuz dağılım gösteren bu değişikliklere çoğunlukla sol ventrikulus duvarı ve interventriküler septumda rastlandı. DEKS ve SİL uygulamalarının kalp dokusunda karşılaşılan histopatolojik değişikliklerin hem yaygınlığını hem de şiddetini belirgin olarak azalttığı saptandı. TnT ve TnI birincil antikorları ile boyanan kalp kesitleri değerlendirildiğinde; DOKS grubunda hem TnI hem de TnT immunoreaktivisinin oldukça azaldığı ortaya kondu (p˂0,001). DEKS ve SİL uygulamalarının Tn kayıplarını belirgin olarak azalttığı dikkati çekti (p˂0,001). DNA hasarını gösteren γH2Ax ifadesi değerlendirildiğinde; DOKS grubunda kardiyak hücrelerin tamamına yakınında yoğun γH2Ax ifadesi saptandı (p˂0,001). DEKS ve SİL uygulamalarının γH2Ax ifadesini belirgin olarak azalttığı ortaya kondu (p˂0,001). Deney grupları TopIIβ enzim düzeyi bakımından karşılaştırıldığında; DEKS ve SİL uygulamalarının kalp dokusu örneklerinde TopIIβ enzim düzeyini belirgin olarak azalttığı görüldü. Bununla birlikte, DEKS grubunda TopIIβ enzim düzeyi SİL grubuna göre daha az idi. Bu sonuçlar, SİL'in kardiyak hücrelerde TopIIβ enziminin ifadesini azaltarak DOKS kardiyotoksisitesine karşı koruyucu etki gösterdiğini düşündürdü.

Abstract:
Anthracyclines, including Doxorubicin (DOX) and idarubicin, also known as Topoisomerase (Topo) 'poisons', are one of the most effective anti-cancer agents. Cardiotoxicity, commonly encountered adverse effect, may limit their use. DOX exert its effect on tumour cells mostly through inhibition of DNA TopIIα enzyme activity. Dexrazoxane (DEX) is the only clinically approved drug by the U.S. Food and Drug Administration (FDA) for the prevention of DOX-induced cardiotoxicity. Because of DEX is also an established catalytic inhibitor of TopoII enzyme, the use of DEX against DOX-induced cardiotoxicity lead to concern that DEX might interfere with the antitumor activity of DOX. Therefore, there is a need for new agents that can be used safely against the cardiotoxicity of DOX which does not inhibit the activity of the Topo enzyme. The aim of this study was to investigate whether Silymarin (SLY) may protect against DOX induced cardiotoxicity and assess its effect on TopII enzyme activity. Forty five male Balb/c, 6-8 weeks of age, mice were randomly divided into 6 groups. The mice in group I (control group, n=5) received intraperitoneal (ip) serum physiologic (twice each week) in the first two week and last two week of the experiment, which lasted 6 weeks. The mice in group II (group DOX, n=10) received DOX (3 mg/kg, ip) (twice each week) in the first two week and last two week of the experiment. The mice in group III (group DEX, n=5) received DEX (30 mg/kg, ip) (twice each week) in the first two week and last two week of the experiment. The mice in group IV (group DOX + DEX, n=10) received DEX (30 mg/kg, ip) 30 mins before each DOX dose. The mice in group V (group SLY, n=5) received daily SLY (100 mg/kg, by oral gavage) for 6 weeks. The mice in group VI (group DOX + SLY, n=10) received daily SLY (100 mg/kg, by oral gavage) for 6 weeks and they also received DOX (3 mg/kg, ip) (twice each week) in the first two week and last two week of the experiment. Histological examination of the myocardium from the DOX group showed diffuse myocardial damage spread throughout the LV free wall and interventricular septum. The most prominent histopathological changes in affected cardiomyocytes are cytoplasmic vacuolization in cardiomyocytes, hyaline degeneration and necrosis and myocytolysis. Heart tissue sections stained with TnI and TnT antibodies revealed that DOX led to a significant reduction in the percentage of both TnI and TnT immunoreactivity (p˂0,001). It has been noted that the administration of DEX and SLY resulted in a reduction in Tn loss (p˂0,001). A significant increase in the percentage of γH2AX expression was detected in the DOX-treated group compared to the control (p˂0,001).  SLY and DEX treatment led to a significant reduction in the percentage of γH2AX expression (p˂0,001). When the experimental groups were compared each other in terms of the expression of TopIIβ, it was determined that DEX and SYL administrations caused a significant reduction in the levels of TopIIβ expression in the heart tissue samples. However, TopIIβ expression was lower in group DEX than that of group SYL. The results indicate that SYL shows protective effects on DOX-induced cardiotoxicity by decreasing TopIIβ gene expression in cardiomyocytes.