bromat 3-2009 127

BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. – XLII, 2009, 3, str. 1011 – 1016
Barbara Bobrowska, Andrzej Tokarz, Sławomir Białek 1), Tserendejid Bat-Erdene
8-izoPGF2α W SUROWICY KRWI JAKO BIOWSKAŹNIK
ZMIAN ZACHODZĄCYCH W PROCESIE NOWOTWOROWYM
INDUKOWANYM DMBA U SZCZURÓW
Katedra i Zakład Bromatologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik: prof. nadzw. dr hab. A. Tokarz
1)
Katedra i Zakład Biochemii i Chemii Klinicznej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik: prof. dr hab. J. Pachecka
Celem pracy było określenie wpływu czynników dietetycznych, działających
peroksydacyjnie (wybranych olejów ogrzewanych i nie ogrzewanych) oraz antyoksydacyjnie (związków polifenolowych-genisteiny i resweratrolu) na zawartość 8-izoprostaglandyny F2α (8-izoPGF2α) w surowicy u szczurów traktowanych
w celu wywołania nowotworu sutka 7,12-dimetylobenz[a]antracenem (DMBA).
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że obecność DMBA w diecie szczurów powoduje wzrost zawartości 8-izoPGF2α w surowicy krwi badanych
zwierząt. Zawartość badanego biowskaźnika w surowicy pozostaje zależna od
występowania w diecie zarówno olejów, jak i związków przeciwutleniających.
Związki przeciwutleniające (genisteina i resweratrol) zastosowane w wybranych
dawkach nie obniżają podwyższonej zawartości 8-izoPGF2α wywołanej czynnikiem kancerogennym.
Hasła kluczowe: 8-izoprostaglandyna F2α (8-izoPGF2α), 7,12-dimetylobenzantracen
(DMBA), oleje roślinne, związki polifenolowe.
Key words: 8-isoprostane F2α (8-isoPGF2α), 7,12-dimethylbenzanthracene (DMBA),
plant’s oils, polyphenolic compounds.
W poszukiwaniu najskuteczniejszych biowskaźników peroksydacji lipidów
szczególną uwagę zwraca się ostatnio na grupę F2-izoprostanów, związków wytwarzanych z kwasu arachidonowego. Ich podwyższone stężenie wykryto w moczu
i krwi w wielu stanach patologicznych, którym towarzyszy nadmierne tworzenie
się wolnych rodników, w tym w nowotworach. Związki te posiadają wiele zalet, są
dobrymi wskaźnikami określającymi stopień nasilenia choroby, jak również dostarczają informacji o zachodzących zmianach w organizmie (1, 2, 3).
Celem pracy było więc określenie wpływu wybranych elementów diety, działających prooksydacyjnie (olejów ogrzewanych i nie ogrzewanych) oraz antyoksydacyjnie (związków polifenolowych-genisteiny i resweratrolu) na zawartość 8izoPGF2α w surowicy szczurów traktowanych w celu wywołania nowotworu sutka
7,12-dimetylobenz[a]antracenem.
Pogłębienie wiedzy na temat mechanizmów działania związków pro- i antyoksydacyjnych na proces peroksydacji lipidów może przyczyniać się do skuteczniej-
1012
B. Bobrowska i inni
Nr 3
szego jej wykorzystania w profilaktyce chorób bądź we wspomaganiu leczenia
farmakologicznego, a także w ocenie możliwości wykorzystania 8-izoPGF2α jako
wiarygodnego biowskaźnika.
MATERIAŁ I METODY
Materiałem do badań była surowica szczurów Sprague-Dawley (masa ciała
± 210 g).
Zwierzęta pochodziły z Pracowni Zwierząt Laboratoryjnych Katedry i Zakładu
Patologii Ogólnej i Doświadczalnej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Badania na zwierzętach uzyskały aprobatę Komisji Etycznej przy WUM.
Zwierzęta podzielono na dwie grupy badawcze:
Grupa Ι – grupa badana – szczury, którym podawano w 50 i 80 dniu życia
7,12-dimetylobenz[a]antracen w dawce 80 mg/kg masy ciała w celu wywołania nowotworów sutka (grupa DMBA+).
Grupa IΙ – grupa kontrolna – szczury, które przebywały w identycznych warunkach jak zwierzęta z grupy badanej, otrzymywały analogiczną dietę; nie traktowane
były 7,12-dimetylobenz[a]antracenem (grupa DMBA-).
Zwierzęta w obu grupach badawczych otrzymywały diety o zwiększonej zawartości tłuszczów ogrzewanych i nie ogrzewanych bądź diety zróżnicowane pod względem rodzaju związków polifenolowych zawieszonych w układzie wodnym bądź
olejowym.
Rodzaje diet zastosowane w badaniach:
– dieta z dodatkiem oliwy nie ogrzewanej,
– dieta z dodatkiem oleju słonecznikowego nie ogrzewanego,
– dieta z dodatkiem oleju rzepakowego nie ogrzewanego,
– dieta z dodatkiem oliwy ogrzewanej (10 minut, 200°C),
– dieta z dodatkiem oleju słonecznikowego ogrzewanego (10 minut, 200°C),
– dieta z dodatkiem oleju rzepakowego ogrzewanego (10 minut, 200°C).
– dieta z dodatkiem resweratrolu w dawce 0,1 mg/ml w oleju rzepakowym,
– dieta z dodatkiem resweratrolu w dawce 0,1 mg/ml w zawiesinie wodnej,
– dieta z dodatkiem genisteiny w dawce 0,375 mg/ml w oleju rzepakowym,
– dieta z dodatkiem genisteiny w dawce 0,375 mg/ml w zawiesinie wodnej,
– dieta z dodatkiem genisteiny w dawce 0,1 mg/ml w zawiesinie wodnej.
Wyżej wymienione elementy diety podawano indywidualnie każdemu szczurowi
sondą dożołądkową w ilości 0,4 ml/dzień od 40 dnia życia do czasu dekapitacji (20
tydzień życia szczurów). Dawki związków polifenolowych ustalono na podstawie
danych z piśmiennictwa, dotyczących średniego dziennego spożycia ww. związków
z dietą przez ludzi (w przeliczeniu na masę ciała).
Szczury miały zapewniony ciągły dostęp do wody i paszy. Przebywały w warunkach o stałej temperaturze (22°C) i kontrolowanym okresie dzień/noc.
Zawartość 8-izoPGF2α w surowicy szczurów oznaczano metodą ELISA. W tym
celu wykorzystano test 8-isoprostane EIA Kit, firmy Cayman Chemical, Ann Arbor,
MI, USA.
Nr 3
8-izoPGF2α jako biowskaźnik zmian w procesie nowotworowym
1013
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
W przeprowadzonych badaniach oznaczano zawartość 8-izoPGF2α w surowicy
krwi szczurów, u których wywoływano nowotwór sutka za pomocą DMBA oraz
w grupie kontrolnej, nie narażonej na czynnik kancerogenny. Dodatkowo zbadano
również wpływ wybranych składników diety, tłuszczów ogrzewanych i nie ogrzewanych, traktowanych jako czynniki prooksydacyjne, bądź diety zróżnicowane
pod względem rodzaju i dawki związków polifenolowych (genisteina i resweratrol)
działających antyoksydacyjnie, na proces tworzenia się badanego biowskaźnika
Otrzymane wyniki wskazują, że zawartość 8-izoPGF2α w surowicy szczurów traktowanych DMBA i otrzymujących dietę standardową była wyższa w porównaniu
z grupą kontrolną otrzymującą analogiczną dietę, pozbawioną DMBA (853,57±428,24
pg/ml wobec 500,38±89,69 pg/ml) (ze względu na wysoką wartość odchylenia standardowego nie były to jednak różnice istotne statystycznie) (ryc. 1).
Ryc. 1. Zawartość 8-izoPGF2α w surowicy szczurów traktowanych bądź nie-DMBA i otrzymujących dietę
standardową wzbogaconą ogrzewanymi bądź nie ogrzewanymi olejami.
Fig. 1. The effect of diet suplemented with heated or unheated oils on serum 8-isoPGF2α content (means
± standard deviation) in DMBA treated and untreated animals.
/DMBA+/-grupa traktowana 7,12-dimetylo-1,2-benz[a]antracenem.
/DMBA-/-grupa nie traktowana 7,12-dimetylo-1,2-benz[a]antracenem.
Podobną tendencję zauważono, gdy zwierzęta otrzymywały dietę wzbogaconą
w wybrane polifenole (genisteinę i resweratrol) w zawiesinie wodnej (ryc. 2).
Wyższą zawartość 8-izoPGF2α stwierdzono u zwierząt traktowanych DMBA
i otrzymujących olej rzepakowy ogrzewany, w porównaniu do szczurów nie traktowanych czynnikiem kancerogennym, otrzymujących analogiczną dietę (ryc. 1).
Podsumowując można stwierdzić, że DMBA, czynnik indukujący nowotwory
piersi adenocarcinoma, powoduje wzrost zawartości 8-izoPGF2α w surowicy szczurów. Podobne rezultaty uzyskali Awad i współpr. (4), oznaczając 8-izoPGF2α w żółci
1014
B. Bobrowska i inni
Nr 3
szczurów intoksykowanych czterochlorkiem węgla. W innym badaniu, ilość izoprostanów wzrosła aż 200-krotnie w porównaniu do grupy kontrolnej, kiedy szczurom
poddano czterochlorek węgla lub parakwat (5).
Nieco inaczej przedstawiają się wyniki badań, wśród zwierząt otrzymujących dietę standardową wzbogaconą olejami nie ogrzewanymi (oliwą, olejem słonecznikowym, olejem rzepakowym) (ryc. 1). Podwyższona ilość tłuszczu w diecie stymulowała proces tworzenia izoprostanów, szczególnie w grupie nie traktowanej DMBA.
W związku z powyższym zawartość badanego biowskaźnika u zwierząt nie stymulowanych czynnikiem kancerogennym i otrzymujących oleje nie ogrzewane była
wyższa niż u zwierząt, u których wywołano guzy.
Istotne statystycznie różnice w zawartości biowskaźnika wystąpiły u zwierząt nie
traktowanych DMBA i otrzymujących dietę z nie ogrzewanym olejem rzepakowym
bądź oliwkowym, w odniesieniu do grupy będącej na diecie standardowej (ryc. 1).
Ciekawy jest fakt, że u zwierząt traktowanych DMBA i otrzymujących oleje nie
ogrzewane obserwowano nawet niższą (choć nie istotną statystycznie) zawartość
badanego biowskaźnika w porównaniu z grupą kontrolną na diecie standardowej
(ryc. 1).
Zwierzęta otrzymujące diety z olejami ogrzewanymi (oliwkowym i rzepakowym)
charakteryzowały się wyższą zawartością badanego biowskaźnika w porównaniu do
zwierząt będących na diecie standardowej zarówno dla grupy traktowanej, jak i nie
traktowanej DMBA (ryc. 1).
Podobną tendencję zaobserwowano u zwierząt otrzymujących dietę z oliwą ogrzewaną w odniesieniu do grupy otrzymującej oliwę nie ogrzewaną (grupa DMBA+/
DMBA-), jak również w przypadku grupy traktowanej DMBA dla diety z olejem
rzepakowym (wartości istotne statystycznie) (rycina 1).
Z przeprowadzonych badań wynika, że wzbogacanie diety olejami (ogrzewanymi
i nie ogrzewanymi) ma wpływ na zawartość 8-izoPGF2α w surowicy. W przypadku
grup zwierząt traktowanych DMBA silniejsze oddziaływanie stymulujące wykazywały oleje ogrzewane.
Podobne rezultaty uzyskali badając oleje nie ogrzewane Visioli i współpr. (6).
Badane związki przeciwutleniające nie zdołały obniżyć podwyższonej zawartości 8-izoPGF2α wywołanej czynnikiem kancerogennym-DMBA (ryc. 2). A nawet
w przypadku, gdy polifenole podawano w zawiesinie olejowej obserwowano wyraźnie wyższą zawartość biowskaźnika zarówno w odniesieniu do grupy zwierząt
otrzymujących dietę standardową, jak i diety wzbogacone analogicznymi polifenolami podawanymi w zawiesinie wodnej. Podobne rezultaty otrzymał Willcox
i współpr. (7). Na podstawie uzyskanych wyników analizy zawartości F2-izoprostanów w sercu i surowicy szczurów badacze stwierdzili, że w zastosowanym modelu
doświadczalnym związki flawonoidowe nie zdołały zahamować, wywołanej podwyższoną ilością tłuszczu w diecie, peroksydacji lipidów (7). Cacetta i współpr. (8)
w przeprowadzonym badaniu nie zaobserwowali zmian zawartości biowskaźnika
u palaczy, którzy spożywali czerwone i białe wino. Natomiast istotnie statystyczne
obniżenie wystąpiło, gdy uczestnicy doświadczenia (palacze) spożywali czerwone
wino bezalkoholowe (8). W badaniu przeprowadzonym przez Wiseman i współpr.
(9) osoby, które spożywały dietę bogatą w izoflawony sojowe charakteryzowały się
niższą zawartością 8-izoPGF2α.
Nr 3
8-izoPGF2α jako biowskaźnik zmian w procesie nowotworowym
1015
Ryc. 2. Zawartość 8-izoPGF2α w surowicy szczurów traktowanych bądź nie-DMBA i otrzymujących dietę
standardową wzbogaconą w wybrane związki polifenolowe.
Fig. 2. The effect of diet-enriched polyphenolic compounds on serum 8-isoPGF2α content (means ± standard deviation) in DMBA treated and untreated animals.
WNIOSKI
1. Traktowanie szczurów DMBA, związkiem indukującym nowotwory piersi,
powoduje wzrost zawartości 8-izoPGF2α w surowicy krwi badanych zwierząt.
2. Zawartość badanego biowskaźnika w surowicy pozostaje zależna od obecności w diecie zarówno olejów, jak i związków przeciwutleniających.
3. Związki przeciwutleniające (genisteina i resweratrol) zastosowane w wybranych dawkach nie obniżają podwyższonej zawartości 8-izoPGF2α wywołanej czynnikiem kancerogennym DMBA.
4. Ze względu na zakres zmian, jakim podlega wybrany biowskaźnik i jego reakcję na składniki diety, wydaje się niemożliwe traktowanie go jako dobrego markera
stanów patologicznych, natomiast może służyć dla oceny elementów diety pod kątem ich oddziaływania na procesy prooksydacyjne.
B. B o b r o w s k a, A. T o k a r z, S. B i a ł e k, T. B a t-E r d e n e
8-isoPGF2α IN SERUM AS A BIOMARKER OF CHANGES IN THE INDUCED DMBA
CANCER PROCESS IN RATS
Summary
The correlation between diets supplemented with heated and unheated oils or polyphenolic compounds
on oxidative lipids damage (8-isoPGF2α in serum) in rats in which breast cancer was induced with DMBA
was assessed.
The results of the study show that DMBA-induced carcinogenesis was accompanied by increased serum 8-isoPGF2α levels in rats. The intensity of this process was distinctly conditional upon the presence
of polphenolic compounds or fatty acids. Enrichment of diet with polyphenols did not reduce 8-isoPGF2α
contents resulting from DMBA-induced carcinogenesis.
1016
B. Bobrowska i inni
Nr 3
PIŚMIENNICTWO
1. Cracowski J.L.: Isoprostanes: an emerging role in vascular physiology and disease. Chem. Phys.
Lipids, 2004; 128: 75-83. – 2. Cracowski J.L., Durand T., Bessadr G.: Isoprostanes as a biomarker of
lipid peroxidation in humans: physiology, pharmacology and clinical implications. Trends Phamacol. Sci,
2002; 23: 360-366. – 3. Montuschi P., Corradi M., Ciabattoni G., Nightingale J., Kharitonov S.A., Barnes
P.J.: Increased 8-isoprostane, a marker of oxidative stress, in exhaled condensate of asthma patients. Am.
J. Crit. Care Med, 1999; 160: 216-220. – 4. Awad J.A., Morrow J.D.: Excretion of F2-izoprostanes in bile:
A novel index of hepatic lipid peroxidation. Hepatology, 1995; 22: 962-968. – 5. Tokarz A., Jelinska M.,
Ozga A.: Izoprostany nowym wskaźnikiem stresu oksydacyjnego. Bromat. Chem. Toksykol, 2004; 37:
203-208. – 6. Visioli F., Caruso D., Grande S., Bosisio R., Villa M., Gall G., Sittoni C., Galli C.: Virgin
olive oil study (VOLOS): vasoprotective potential of extra virgin olive oil in mildly dyslipidemic patients.
Eur. J. Nutr, 2005; 44: 121-127. – 7. Willcox J.K., Catignani G.L., Roberts L.J.: Dietary flavonoids fail to
suppress F2-isoprostane formation in vivo. Free Radical Bio. Med, 2003; 34: 795-799. – 8. Cacetta R.A.A.,
Burke V., Mori T.A., Beilin L.J., Puddey I.B., Croft D.K.: Red vine poliphenols, in the absense of alcohol,
reduce lipid peroxidative stress in smoking subjects. Free Radical Bio. Med, 2001; 30: 636-642. – 9. Wiseman H., O’Reilly J.D., Adlercreutz H., Mallet A.I., Bowey E.A., Rowland I.R., Sanders T.A.B.: Isoflavone
estrogens consumed in soy decrease F2-isoprostane concentrations and increase resistance of low-density
lipoprotein to oxidation in humans. Am. J. Clin. Nutr, 2000; 72: 395-400.
Adres: 02-097 Warszawa, ul. Banacha 1.