Furanın TM4 sertoli hücrelerinde oluşturduğu toksisiteye vitamin C ve çinkonun etkisi
Effect of vitamin C and zinc on furan induced toxicity in TM4 sertoli cells
Yazar: ZİYA DUMANOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN AYDIN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Farmasötik Toksikoloji = Pharmaceutical Toxicology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Askorbik asit = Ascorbic acid ; Furan = Furan ; Oksidatif hasar = Oxidative damage ; Sertoli hücreleri = Sertoli cells ; Çinko = Zinc

Özet:
Furan ya da furfuran, gıda ürünlerinin ısıl işlem görmesi ve saklama teknikleri sırasında oluşan, renksiz, uçucu heterosiklik aromatik organik bir bileşiktir. Furan ayrıca endüstriyel olarak, reçineler, cilalar, pestisitler ve ilaçlar gibi bazı bileşiklerin üretilmesi sürecinde ara kimyasal olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda yapılan araştırmalar, furanın (C4H4O) pişmiş veya kızartılmış tahıl ürünleri, kahve, bebek maması, meyve suları, kavanoz ve konserve yiyeceklerde, sebzeler ve et ürünleri, bisküviler, kızartılmış buğday unu ve ekmek kabuğunda önemli seviyelerde bulunduğunu ortaya koymuştur. Vücuda alınımı kaçılmaz olan furanın insan sağlını olumsuz etkilediği ve toksisiteye yol açtığı tespit edilmiştir. Furanın, deride, karaciğerde, böbrekte, bağışıklık sistemi, sinir sistemi ve yağ dokusun üzerinde potansiyel zararlı etkileri vardır. Endokrin sistemi bozan etkilerinin yanı sıra üreme sistemini de etkileyerek kısırlığa sebep olmaktadır. Buna rağmen furanın erkek üreme sistemi üzerindeki toksikolojik etkileri hakkında yeterli sayıda çalışma bulunmamaktadır. Yapılan in vivo çalışmalarda furana maruz kalan bireylerde testis ve seminal vesikül ağırlığının, LH ve testosteron seviyelerinin azaldığı ve testisteki hücrelerde dejenerasyon meydana geldiği belirlenmiştir. Ayrıca testiküler ve epididimal sperm sayısının azalmasına neden olmaktadır. Bununla birlikte, furan ile yapılmış Sertoli hücrelerindeki hasarı belirleyen bir çalışma bulunmamaktadır. Bu nedenle, spermlerin beslenmesi ve spermatogenez sırasında desteklenmesi için çok önemli görevleri olan Sertoli hücrelerinin furandan nasıl etkilendiğini araştırılması elzem olmuştur.
Serbest radikaller, yiyecek bileşenleri veya organizmanın hücrelerinin bileşenleri ile hızlı oksidasyon reaksiyonlarına girerek hücreye ve organizmaya zarar verirler. Vitamin C, serbest radikallerin etkisinin en aza indirilmesinde katkıda bulunarak, hücreyi oksidatif hasardan korumaktadır. Çinko, insan vücudunda en yaygın bulunan ikinci eser elementtir ve vücutta depolanamadığı için diyetle düzenli olarak tüketilmesi gerekmektedir. Çinko vücutta ağır metallerin oluşturduğu toksik hasarı azaltmada görev yaptığı gibi, testosteron gibi steroid hormonların düzenleyicisi olarak görev yapar. Erken spermatogenez sırasında testiste toplanır ve germ hücrelerinin mayozunda önemli bir rol oynar. Yapılan birçok çalışma, diyette alınan çinkonun erkek üreme sisteminde sperm hareketliliğini arttırdığı, protein metabolizmasını ve nükleik asit sentezini arttırdığı göstermiştir. 
Yapılan bu çalışmada, furan 3 mM konsantrasyonunda ve furana ilave olarak 50 µM vitamin C ve 50 µM çinko 24 saat süreyle TM4 Sertoli hücrelerine uygulanmıştır. uygulamalar sonrasında Sertoli hücrelerinde hücre canlılığına, lipid peroksidasyon miktarına, süperoksit dismutaz, katalaz, glutatyon peroksidaz gibi antioksidan enzim aktivitelerine ve apoptotik hücre oranlarına bakılmıştır. Bulgular furanın hücre canlılığını ve antioksidan enzim aktivitelerini azalttığını gösterirken, lipid peroksidasyonunu ve apopototik hücre oranlarını arttırdığını ortaya koymuştur. Furana ilave olarak vitamin c ve çinko uygulamaları furanın oluşturduğu bu hasarı vitamin C ve çinkonun birlikte uygulandığı koşullarda en aza indirdiği tespit edilmiştir. Bu bulgular furanın erkek üreme sisteminde önemli bir rol üstlenen TM4 Sertoli hücresi üzerinde oluşturduğu toksisite ve bu toksisiteye karşı antioksidan olan vitamin c ve çinkonun koruyucu rolü ortaya çıkarılmıştır.

Abstract:
Furan or furfuran is a colorless, volatile heterocyclic aromatic organic compound formed during heat treatment and storage techniques of food products. Furan is also used industrially as an intermediate in the production of certain compounds such as resins, varnishes, pesticides, and drugs. Recent studies have revealed that furan (C4H4O) is found at significant levels in cooked or fried cereal products, coffee, baby food, fruit juices, jars and canned foods, vegetables and meat products, biscuits, toasted wheat flour and bread crust. It has been determined that furan, which is inevitably taken into the body, negatively affects human health and causes toxicity. Furan has potential harmful effects on the skin, liver, kidney, immune system, nervous system and adipose tissue. In addition to its effects that disrupt the endocrine system, it also affects the reproductive system and causes infertility. However, there are not enough studies on the toxicological effects of furan on the male reproductive system. In in vivo studies, it was determined that testicular and seminal vesicle weight, LH and testosterone levels decreased and degeneration occurred in testicular cells in individuals exposed to furan. It also causes a decrease in testicular and epididymal sperm count. However, there are no studies to determine the damage to Sertoli cells made with furan. For this reason, it is essential to investigate how Sertoli cells, which have a very important role in feeding the sperms and supporting them during spermatogenesis, are affected by furan.
Free radicals damage the cell and the organism by entering into rapid oxidation reactions with food components or components of the cells of the organism. Vitamin C contributes to minimizing the effect of free radicals and protects the cell from oxidative damage. Zinc is the second most common trace element in the human body, and since it cannot be stored in the body, it must be consumed regularly in the diet. Zinc acts as a regulator of steroid hormones such as testosterone, as well as reducing the toxic damage caused by heavy metals in the body. It collects in the testis during early spermatogenesis and plays an important role in meiosis of germ cells. Many studies have shown that dietary zinc increases sperm motility in the male reproductive system, increases protein metabolism and nucleic acid synthesis.
In this study, furan at a concentration of 3 mM and in addition to furan, 50 µM vitamin C and 50 µM zinc were applied to TM4 Sertoli cells for 24 hours. After the applications, cell viability, lipid peroxidation amount, antioxidant enzyme activities such as superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase and apoptotic cell ratios were examined in Sertoli cells. Findings revealed that furan decreased cell viability and antioxidant enzyme activities, while increasing lipid peroxidation and apoptotic cell rates. In addition to furan, it has been determined that vitamin C and zinc applications minimize this damage caused by furan in conditions where vitamin C and zinc are applied together. These findings revealed the toxicity of furan on the TM4 Sertoli cell, which plays an important role in the male reproductive system, and the protective role of antioxidant vitamin C and zinc against this toxicity.