Investigation of the effects of folk medicinal plant Epilobium hirsutum L. on cytochrome P450 dependent and antioxidant enzymes: A molecular approach
Yerel tıbbi bitki Epilobium hirsutum L.'un sitokrom P450 bağımlı ve antioksidant enzimler üzerine etkilerinin araştırılması: Moleküler yaklaşım
- Tez No: 341030
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN ADALI, PROF. DR. ALAATTİN ŞEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Biyokimya, Biochemistry
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyokimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Epilobium sp. cinsi üyeleri dünya üzerinde geniş bir şekilde yayılmış olup 200?ü aşkın türe sahiptir. Bu cinsin bir üyesi olan Epilobium hirsutum L. analjezik, anti-mikrobiyal ve tümör hücrelerinin büyümesini önleyici özelliği ile tanınmakta ve ülkemizde alternatif ilaç olarak kullanılmaktadır. Epilobium hirsutum L.? nin farmakolojik etkisi onun sahip olduğu steroidler, taninler ve flavonoidlere dayanmaktadır. Sitokrom P450 enzimleri birçok ilaç ve kimyasalın metabolizmasından sorumludurlar. Birçok öncül karsinojen madde toksik ya da karsinojenik etki gösterebilmeleri için sitokrom P450 enzimleri tarafından metabolize edilmeleri gerekmektedir. Bu toksik etki faz II enzimleri tarafından katalizlenen konjugasyon reaksiyonları ya da antioksidan enzimler tarafından önlenebilir. Tez çalışmasının ilk kısmında EH örnekleri toplanmış olup liyofilize edilerek bitki ekstraktı hazırlandı ve aktif bileşikleri ve bunların miktarı LC-MS/MS tekniği yardımıyla saptandı. İkinci kısımda ise EH?un sulu ektresi suda çözülerek 37,5 mg ekstre/kg vücut ağırlığı/gün olacak şekilde intraperitonal yolla 3 aylık erkek Wistar Albino sıçanlara 9 gün boyunca enjekte edilerek EH? un sıçan karaciğer faz I, faz II ve antioksidan enzimler üzerinde teröpatik ve toksik etkileri araştırıldı. Bu çalışma EH? un sıçan karaciğer faz I, faz II ve antioksidan enzim aktiviteleri, mRNA ve protein ekspresyonlarının incelendiği ilk çalışma olmaktadır. Spektrofotometrik analizler EH? un sıçan karaciğer dokuları üzerine her hangi bir sitotoksik etkisi olmadığını göstermiştir (1.01-kat). EH enjeksiyonu sonucunda sıçan karaciğer faz I, faz II ve antioksidan enzim aktivitelerinde meydana gelen değişimler incelenmiş ve EH? un sitokrom P450 enzim aktiviteleri üzerinde önemli ölçüde inhibe edici etkisi olduğu bulunmuştur; CYP1A1 bağımlı EROD (1.46-kat) p<0.0003,CYP2B1 bağımlı benzfetamin N-demetilaz (2.12-kat) p<0.0001, CYP2E1 bağımlı anilin 4-hidroksilaz (4.93-kat) p<0.0001 ve NDMA N-demetilaz (1.2-kat) p<0.05 ve CYP3A4 bağımlı etilmorfin N-demetilaz (8.68-kat) p<0.0001. Sitokrom P450 enzim aktivitesine benzer şekilde, toplan GST ve onun izoformları olan GST-mu ve GST-theta enzim aktivitelerinde de önemli ölçüde bir inhibisyon gözlenmiştir (p<0.0001). Diğer bir yandan faz II enzimlerinden NQO1 ve antioksidan enzimlerden SOD ve GPx enzim aktivitelerinde kontrol gruplarına göre kıyaslandığında önemli bir artış saptanmıştır (p<0.0001). Bu değişimlerin kaynağını bulmak için protein ve mRNA ekspresyonları western blot ve qRT-PCR teknikleri yardımıyla incelenmiştir. Western blot çalışmaları sonucunda CYP1A1, CYP2B1, CYP2E1, CYP3A1 ve GST-mu protein ekspresyonlarında ciddi bir azalma (p<0.0001) gözlemlenirken NQO1 ve GPx protein ekspresyonlarında sırasıyla 2.97-kat ve 1.93-kat artma saptanmıştır. qRT-PCR çalışmaları sonucunda EH? un mRNA ekspresyonlarda meydana getirdiği değişimler incelenmiştir. Analizler sonrasında CYP1A1, CYP2B1, CYP2E1, CYP3A1, GST-mu ve GSTT1 mRNA ekspresyonlarında ciddi bir azalma olduğu gözlenmiştir (p<0.0001). Buna karşılık NQO1 ve GPx mRNA ekspresyonlarında ise 4.97-kat ve 3.5-kat (p<0.0001) gibi anlamlı bir artma meydana gelmiştir. Enzim aktivitesine karşı protein ve mRNA ekspresyonları çaprazlama olarak incelendiğinde enzim aktivitesindeki artış hem protein seviyesinde hem de mRNA seviyesinde meydana gelen değişimlerle paralel olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Sitokrom P450 enzimlerinde meydana gelen inhibisyon bu enzimler tarafından metabolize edilen birçok kimyasal maddenin ve ilacın da metabolizmasını etkilemektedir. Öncül karsinojen maddelerin aktif hale gelmeleri için sitokrom P450 enzimleri tarafından mertabolize edilmeleri gerektiğinden, bu enzim sisteminde meydana gelen inhibisyon zararlı metabolitlerin oluşumunu da engellemektedir. Ayrıca sitokrom P450 enzimleri tarafından metabolize edilen öncül veya aktif toksisite ya da arttırılmış etkinlikleri de bu enzim sisteminde meydana gelen inhibisyon sonucunda değişime uğramaktadır. Dolayısıyla özellikle CYP2B6 ve CYP3A4 enzimleri tarafından metabolize edilen ilaçların kullanımında EH alınımına dikkat etmek gerekir. Ayrıca sitokrom P450 enzim sistemi tarafından katalizlenen reaksiyonlar sonucunda ROS bu sistemdeki inhibisyon dolaylı yolla da olsa ROS miktarında azalmaya neden olacaktır. Ayrıca oluşan ROS?ların tüketimini sağlayan NQO1, SOD ve GPx enzim aktivitelerindeki artış da ROS?ların insan vücuduna vereceği zararı azaltmaktadır. Aynı zamanda kanser tedavisinde kullanılan bazı kemoteröpatik ilaçlar GST enzimi tarafından metabolize edilerek hücreden dışarı atılmakta ve etkinliklerini gösterememektedirler. EH? un GST enzim aktivitesi üzerindeki inhibe edici özelliği kemoteröpatik ilaçların etkinliklerini arttırabileceğinden kanser tedavisinde destek madde olarak kullanılabilir. Bu çalışma EH' un ksenobiyotik maddelerin aktivasyonu ve detoksifikasyonu yolağında rol alan enzimlerin ekspresyonlarını ve aktivitelerini değiştirdiğini göstermektedir. Bundan dolayı EH' un düzenleyici bu etkisi onu birçok karsinojenik kimyasal maddelere karşı ya da kullanılan ilaçların metabolizmasını etkilediklerinden koruyucu özellikte olduğunu göstermektedir. Ancak bu bitki tarafından ekspresyonları değiştirilen enzimler tarafından metabolize edilen ilaçları kullanan kişilerde olası ilaç-gıda etkileşimlerinden dolayı kullanılmadan önce dikkat edilmesi gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
The genus Epilobium sp. (Onagraceae) is widely distributed all over the world and consists of over 200 species. Epilobium hirsutum L. (EH) one of the members of this genus is known as its analgesic, anti-microbial and anti-proliferative activity and it is used in our country as an alternative medicine. The pharmacological effect of EH could be explained by the presence of polyphenolics including steroids, tannins and flavonoids in the aerial parts. Cytochrome P450s (CYPs) known as phase I enzymes have important function on the metabolism of xenobiotics including drugs and other chemicals. Several procarcinogens require metabolic activation by CYP enzymes in order to show their toxic and carcinogenic effects. This toxic effect can be eliminated by phase II enzymes known as conjugation or antioxidant enzymes. In the first part of the thesis study, EH was collected, and plant extract was prepared via lyophilisation and then active substances were identified and quantitated by LC-MS MS. In the second part of the study, the water extract of EH was dissolved in ddH2O and 37 mg extract/kg body weight/day was intraperitoneally (i.p.) injected to 4 months old male Wistar Albino rats for a period of 9 days to investigate in vivo therapeutic/toxic effects of EH on rat liver enzymes. To our knowledge, this is the first study which investigates the effects of EH on liver phase I, phase II and antioxidant enzymes activities, as well as mRNA and protein levels of those in rats. Spectrophotometric analysis of lactate dehydrogenase activity was shown that EH does not cause any cytotoxicity on rat liver (1.01-fold). EH has an inhibitory effect on rat liver cytochrome P450 dependent enzyme activities; CYP1A1 catalyzed ethoxyresorufin-o-demethylase (1.46-fold) p<0.0003, CYP2B1 dependent benzphetamine N-demethylase (2.12-fold) p<0.0001 and ethylmorphine N-demethylase (8.68-fold) p<0.0001 and CYP2E1 dependent aniline 4-hydroxylase (4.93-fold) p<0.0001 and NDMA N-demethylase (1.2-fold) p<0.05. Similar to cytochrome P450s, total GST and its isoforms GST mu and GST theta were also inhibited significantly (p<0.0001) when rats were injected with EH . On the other hand, phase II enzyme NQO1 and antioxidant enzymes SOD and GPx activities significantly increased (p<0.0001) upon treatment of animals with EH. In order to investigate the causes of the alteration of enzyme activities, protein and mRNA expressions of those enzymes were determined by western blot and qRT-PCR, respectively. Western blotting analysis have shown that CYP1A1, CYP2B1, CYP2E1 and CYP3A1 and GST-mu protein expressions significantly decreased (p<0.0001) in EH treated rats as compared to control animals. In contrast to these findings, treatment of rats with EH caused induction of the protein expressions of NQO1 and GPx as 2.97-fold and 1.93-fold, respectively. Analysis of mRNA expressions by qRT-PCR demonstrated that mRNA expressions of CYP1A1, CYP2B1, CYP2E1, CYP3A1 GST-mu and GSTT1 were significantly decreased (p<0.0001) In contrast to these, EH treatment increased the GPx and NQO1 mRNA expressions as 4.97-fold and 3.5-fold (p<0.0001) compared to control, respectively. Cross analyses of enzyme activity versus protein and mRNA expressions showed that there is a correlation between mRNA and protein expression levels and corresponding enzyme activities in EH treated samples. Inhibition of CYP enzymes may affect the metabolism of many chemicals and drug molecules. Since procarcinogens require metabolic activation by CYP enzymes in order to show their toxic and carcinogenic effects, inhibition of the enzyme system prevents the formation of hazardous metabolites. Pro-drugs or active drugs? metabolism may be modulated by EH which resulted in toxicity or enhanced response. The presented evidences point out that EH alters the activity and expression of enzymes involved in xenobiotics activation/detoxification pathways. Therefore, modulatory effect of EH on these enzymes suggests an inherent chemopreventive action against a group of chemicals including carcinogens and drugs. However, necessary precautions such as medical advice should be taken regarding the usage of this plant in replacement treatments since it reveals possible interactions with drugs and dietary foods.
Benzer Tezler
- Epilobium hirsutum L. ekstresinin prostat kanseri hücre hatlarındaki sitotoksik etkisinin moleküler düzeyde incelenmesi
Investigation of the cytotoxic effect of Epilobium hirsutum L. extract on prostate cancer cell lines at the molecular level
BUSE VATANSEVER
Doktora
Türkçe
2020
BiyolojiBursa Uludağ ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HULUSİ MALYER
PROF. DR. HALE ŞAMLI
- Ferula elaeochytris korovin ve ferula communis L. bitkilerinin farmakognozik açıdan araştırılması ve ferula elaeochytris korovin bitkisinden hazırlanan ekstrelerin erektil disfonksiyon üzerinde etkisinin in vivo ve in vitro araştırılması
Pharmacognostic investigation of ferula elaeochytris korovin and ferula communis L. and in vivo and in vitro investigation the effect of extracts prepared from ferula elaeochytris korovin on erectile dysfunction
ALİ RİFAT GÜLPINAR
Doktora
Türkçe
2018
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmakognozi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KARTAL
- Teucrium seksiyonunun bazı türlerinin antiviral ve biyolojik aktivitelerinin araştırılması
The investigation of the antiviral and biological activities of some species of teucrium section
ÜMMÜHAN ÜNLÜ
- Bazı Astragalus L. taksonlarının fenolik bileşik ve biyoaktivitelerinin karşılaştırmalı incelenmesi
Comparative investigation of phenolic compounds and the bioactivities of some Astragalus l. taxa
ONUR KAYA
- Plantago lanceolata ekstraktının antioksidan, antimikrobiyal ve sitotoksik aktivitelerinin araştırılması
Investigation of antioxidant, antimicrobial and cytotoxic activities of Plantago lanceolata extract
HİLAL KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyolojiDicle ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM DEMİRCİ TURGUNBAYER