Investigation of the Effects of Eumelanin in Experimental Liver Injury Induced by Diethylnitrosamine in Rats

Abstract

Dietilnitrozamin (DEN), nitrozamin grubundan olan toksik ve karsinojenik bir bileşiktir. Melaninler bitkilerden mikroorganizmalara kadar birçok türde bulunan pigmentler olup eumelanin (EM) de melanin alt birimlerindendir. Yapılan çalışmalarda antioksidan, anti-inflamatuar ve antimikrobiyal gibi özelliklerinin olduğu bildirilmiştir. Bu çalışmada sıçanlarda DEN ile indüklenen karaciğer hasarında EM etkinliği araştırılmıştır. Bu amaçla; her grupta 6 adet toplamda 36 adet erkek sıçan kullanılarak kontrol, DMSO, DEN, DEN+EM10, DEN+EM15 ve DEN+EM20 gruplarına ayrıldı. Kontrol grubuna bir hafta intraperitoneal (i.p) serum fizyolojik uygulandı. DMSO grubuna bir hafta i.p DMSO uygulandı. DEN grubuna tek doz 200 mg/kg i.p DEN uygulandı. DEN+EM10, DEN+EM15 ve DEN+EM20 gruplarına bir hafta sırasıyla 10, 15 ve 20 mg eumelanin i.p uygulandı ve tek doz 200 mg/kg DEN i.p uygulandı. Çalışmanın sonunda sıçanlardan stereoloji, histopatoloji, immunohistokimya ve biyokimya analizleri için örnekler alındı. Çalışmamız stereolojik analizinde grupların damar hacim yoğunluklarında istatistiki açıdan farklılık görülmedi. Histopatolojik olarak hematoksilen-eozin ile yapılan boyamalarda kontrol ve DMSO grupları normal histolojik yapıdayken, DEN grubunda yoğun inflamatuar hücre infiltrasyonu, yoğun hidropik dejenerasyon ve orta derecede nekrotik hücrelere rastlandı. DEN+Eumelanin gruplarında ise bu değişikliklerin önemli derecede azaldığı gözlendi. Masson trikrom ile yapılan boyamalarda gruplar arası farklılık gözlenmedi. PAS boyamada ise kontrol ve DMSO gruplarında yoğun PAS pozitif hücrelere rastlanırken DEN+EM10 ve DEN+EM15 gruplarında orta derecede PAS pozitif hücreler, DEN ve DEN+EM20 gruplarında ise düşük derecede PAS pozitif hücreler görüldü. İmmunohistokimyasal olarak DEN grubunda PCNA, Kaspaz-3, TNF-α ve IL-6 ekspresyonlarında artış gözlenirken DEN+EM10 ve DEN+EM15 gruplarında PCNA, TNF-α ve IL-6 ekspresyonları düşük ve Kaspaz-3 ekspresyonu negatifti. DEN+EM20 grubunda PCNA düşük ekspresyon, TNF-α ve IL-6 ekspresyonları orta derecede ve Kaspaz-3 ekspresyonu negatifti. DEN uygulaması AST, ALT ve MDA düzeylerini artırırken, KAT düzeyini azalttı. DEN+EM10 ve DEN+EM15 gruplarında DEN grubuna göre AST, ALT, MDA düzeyi düşerken KAT düzeyinde artış oldu. DEN+EM20 grubunda AST, MDA ve KAT değerlerinde anlamlı bir değişiklik olmazken ALT seviyesi azaldı. Çalışmamızın bulguları eumelaninin DEN kaynaklı hepatotoksik etkiye karşı koruyucu etkiye sahip olduğunu göstermektedir.Diethylnitrosamine (DEN) is a toxic and carcinogenic compound from the nitrosamine group. Melanins are pigments found in many species from plants to microorganisms, and eumelanin (EM) is a subunit of melanin. Studies have reported that it has antioxidant, anti-inflammatory and antimicrobial properties. In this study, the efficacy of EM was investigated in DEN-induced liver injury in rats. For this purpose; Control, DMSO, DEN, DEN+EM10, DEN+EM15 and DEN+EM20 groups were used by using 6 male rats in each group, totally 36 male rats. The control group was administered intraperitoneal (i.p) physiological saline for one week. The DMSO group was administered i.p DMSO for one week. A single dose of 200 mg/kg i.p DEN was administered to the DEN group. The DEN+EM10, DEN+EM15 and DEN+EM20 groups were administered 10, 15 and 20 mg eumelanin i.p for one week, respectively, and a single dose of 200 mg/kg DEN i.p was administered. At the end of the study, samples were taken from the rats for stereology, histopathology, immunohistochemistry and biochemistry analyses. In the stereological analysis of our study, there was no statistical difference in the vessel volume densities of the groups. Histologically, while staining with hematoxylin-eosin in the control and DMSO groups had a normal histological structure, intense inflammatory cell infiltration, intense hydropic degeneration and moderately necrotic cells were observed in the DEN group. It was observed that these changes were significantly reduced in the DEN+Eumelanin groups. No difference was observed between the groups in staining with Masson's trichrome. PAS staining showed intense PAS positive cells in the control and DMSO groups, moderate PAS positive cells in the DEN+EM10 and DEN+EM15 groups, and low PAS positive cells in the DEN and DEN+EM20 groups. Immunohistochemically, PCNA, Caspase-3, TNF-α and IL-6 expressions were increased in the DEN group, while PCNA, TNF-α and IL-6 expressions were low and Caspase-3 expression was negative in the DEN+EM10 and DEN+EM15 groups. In the DEN+EM20 group, PCNA expression was low, TNF-α and IL-6 expressions were moderate, and Caspase-3 expression was negative. While DEN application increased AST, ALT and MDA levels, it decreased CAT levels. In the DEN+EM10 and DEN+EM15 groups, compared to the DEN group, AST, ALT, MDA levels decreased, while CAT levels increased. While there was no significant change in AST, MDA and CAT values in the DEN+EM20 group, ALT level decreased. The findings of our study show that eumelanin has a protective effect against the hepatotoxic effect caused by DEN.