Gama radyasyonun neden olduğu ince bağırsak hasarına karşı karnozin ve melatoninin etkileri
The effects of carnosine and melatonin against gamma radiation-induced small intestine injury
Yazar: HÜSEYİN US
Danışman: DOÇ. DR. NİHAL ÖMÜR BULAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Gama radyasyonu = Gamma radiation ; İnce bağırsak = Small intestine

Özet:
Günümüzde radyoaktif izotopların ve radyasyonun; temel bilim, tıp, tarım, endüstri, enerji ve diğer uygulama alanlarında kullanılışı çok geniş boyutlara ulaşmıştır. Bu kadar geniş bir kullanım alanı olmasına karşın radyasyonun birçok sistem, organ ve doku üzerine olumsuz etkileri mevcuttur. Bu olumsuz etkiler özellikle ince bağırsak gibi bölünme yeteneği fazla olan hücrelerde daha yoğun olarak görülmektedir. 
Biyolojik materyallerin radyasyona maruz kalmaları, hızlı bir şekilde reaktif oksijen türlerinin artışına neden olmaktadır. Reaktif oksijen türlerinin organizmadaki olumsuz etkileri çeşitli araştırmalar ile ortaya konmuştur. Bu sebeple de pek çok çalışmada, canlı materyalin radyasyona duyarlılığını etkileyebilecek antioksidanlar kullanılmıştır. Melatonin, epifiz bezinden salgılanan ve serbest radikalleri azaltabilen güçlü bir antioksidandır. Karnozin ise, β-alanin ve L-histidinin birleşmesi ile meydana gelen bir nöropeptiddir. Karnozin, aktif oksijen radikallerini temizleyen biyolojik fonksiyonuna bağlı olarak antioksidan özelliğe sahiptir. Antioksidan özelliğine ek olarak karnozinin antiapoptotik ve sitoprotektif özellikleri de bulunmaktadır.
İnce bağırsaktaki radyasyon hasarı üzerinde melatonin ve karnozin kombinasyonunun etkileri hakkında yapılmış herhangi bir çalışma rastlanmamıştır. Bu çalışmanın amacı antioksidan, anti enflamatuvar ve antiapoptotik özellikleri bilinen melatonin ve karnozinin radyasyon ile ortaya çıkan ince bağırsak hasarına karşı koruyucu bir etkisinin olup olmadığını histolojik, immünohistokimyasal ve biyokimyasal parametrelerin ışığı altında değerlendirmektir. 
Çalışmamızda, Wistar albino cinsi, 40 adet ergin erkek sıçan kullanıldı. Deney hayvanları her birinde 8'er adet sıçan bulunan beş gruba ayrıldı. Birinci grubu oluşturan kontrol sıçanlara ve ikinci grubu oluşturan radyasyon uygulanan sıçanlara serum fizyolojik, üçüncü grup sıçanlara melatonin, dördüncü gruba karnozin, beşinci gruba da karnozin ve melatonin aynı anda enjekte edildi. Bir hafta boyunca 48 saatte bir olmak üzere üç kez enjeksiyon yapıldı. İkinci enjeksiyondan bir saat sonra kontrol grubu dışındaki diğer dört grup 8 Gray total vücut ışınlamasına maruz bırakıldı. Jejunumdan alınan doku örnekleri histolojik incelemeler için Bouin fiksatifi ile fikse edildi. Parafin bloklardan alınan doku kesitlerine Hematoksilen & Eosin, Masson'un üçlü boyası ve Periodik Asit Schiff reaksiyonu uygulandı. Formalinde fikse edilmiş doku kesitlerine ise çoğalan hücrelerin nükleer antijeni (PCNA), kaspaz-3 ve tümör nekroz faktör-α (TNF-α) immünohistokimyası uygulandı. Biyokimyasal olarak katalaz ve total glutatyon değerleri ELISA yöntemiyle tayin edildi. 
Radyasyon uygulaması ince bağırsak dokularında histolojik olarak dejeneratif değişikliklere yol açtı. İmmünositokimyasal olarak PCNA pozitif kript hücre sayısında azalış gözlenirken, kaspaz- 3 ve TNF-α pozitif kript hücre sayısında artış gözlendi. Ayrıca radyasyon uygulanması katalaz ve total glutatyon değerlerinde azalışa sebep oldu. Melatonin, karnozin ve melatonin + karnozin verilen gruplarda bu bulgular kontrol bireylerdeki değerlere yakın sonuçlar gösterdi. Sonuç olarak, eksojen olarak verilen melatonin, karnozin ve melatonin + karnozinin sitoprotektif, antioksidan, antiapoptotik, antienflamatuvar  ve proliferatif bir etki  ile radyasyonun neden olduğu ince bağırsak hasarı üzerinde koruyucu bir rolü olabileceğini söyleyebiliriz.

Anahtar kelimeler: Gama Radyasyonu, Karnozin, Melatonin, İnce Bağırsak.

Abstract:
Today, application areas of radioactive isotopes and radiation such as basic science, medicine, agriculture, industry, energy have reached a very large size. Although such a wide field of radiation, its negative effects on many systems, tissue and organ are available. These negatively effects are seen as more intense in the rapidly dividing cells like small intestine, especially.
Radiation exposure to biological materials cause quickly increasing of the reactive oxygen species (ROS).  The negative effects of reactive oxygen species in the organism has been demonstrated in various studies. For this reason, the antioxidants, which may affect the sensitivity of the living material to radiation, were used in many studies. Melatonin is a powerful antioxidant which is secreted from pineal gland and decreased free radicals. Carnosine is a neuropeptid which is combination of the β-alanine and L-histidine. It has antioxidant properties depend on its biological function which cleans  active oxygen radicals. In addition to the antioxidant function, carnosine has also the anti-apoptotic and cytoprotective properties.
There is no study about the effects of combination of melatonin and carnosine on radiation damage in the small intestine. The aim of this study is to evaluate whether melatonin and carnosine, which are known as antioxidant, antiinflamatory and antiapoptotic, have protective effect against radiation-induced small intestine injury, as histologically, immunohistochemically and biochemically. 
In our study, 40 male adult Wistar albino rats were used. Experimental animals were divided into five groups which has 8 rats each. Serum physiologic was given to control rats, which is the first group, and irradiated rats, which is the second group. Melatonin, carnosine and combination of carnosine and melatonin were injected to the thirth, fourth and fifth group, respectively. They were injected for three times every 48 hours during a week. All groups, except control group, were exposed 8 Gray whole body irradiation an hour after second injection. Tissue samples which taken from jejunum were fixed with Bouin solution for histological examinations. Tissue sections which taken from paraffin blocks were stained with Hematoxylin & Eosin (HE), Masson's trichrome and Periodic Acid Schiff (PAS) reaction. Tissue sections, which were fixed in formalin, were prepared for immunohistochemical examinations of proliferating cell nuclear antigen (PCNA), caspase-3 and tumor necrosis factor- α (TNF-α). Catalase and total glutathione levels were determined by ELISA as biochemically. 
Radiation treatment caused degenerative changes on small intestine tissues, histologically. Decreasing number of PCNA positive crypt cells and increasing number of caspase-3 and TNF-α positive crypt cells were observed, immunohistochemically. Moreover, the radiation treatment also caused decreasing of catalase and glutathione levels. Findings of the groups which were applied melatonin, carnosine and melatonin + carnosine showed similar results with values of the control groups. Consequently, we can say that applying of exogenous melatonin, carnosine and melatonin + carnosine may have protective effects on radiation-induced small intestine injury.

Keywords: Gamma Radiation, Carnosine, Melatonin, Small Intestine.