The Effect of Biochanin a and Formononetin Administration on Preventing Renal Damage in Lipopolysaccharide-Induced Endotoxemia

Abstract

Yaptığımız bu çalışmada deneysel olarak lipopolisakkarit (LPS) indüksiyonu ile oluşturulmuş sepsise karşı, antioksidan ve antienflamatuvar etkileri bilinen biochanin A (BCA) ve formononetinin (FMN) böbrek dokusundaki oksidatif stres ve enflamatuvar yanıtı ne ölçüde engelleyebileceği ortaya konulmaya çalışılmıştır. Çalışmamızda Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Deneysel Uygulama ve Araştırma Merkez Müdürlüğü'nden temin edilen en az 8 haftalık Wistar Albino cinsi, 42 adet dişi (180-220 gr) sıçan kullanılmıştır. Sıçanlar rastgele seçilerek her grupta 7'şer hayvan olacak şekilde 6 gruba ayrılmıştır. Bu gruplar sırasıyla; kontrol grubu, LPS grubu, LPS+BCA25 grubu, LPS+BCA50 grubu, LPS+FMN25 grubu ve LPS+FMN50 grubudur. Kontrol grubuna herhangi bir uygulama yapılmamış olup çalışma sonunda sakrifiye edilmiştir. LPS grubuna çalışmanın 7. günü % 0.9'luk NaCl içinde çözülerek hazırlanan 5 mg/kg LPS (i.p.) uygulanmış olup çalışma sonunda sakrifiye edilmiştir. LPS+BCA ve LPS+FMN gruplarına çalışma boyunca sırasıyla her gün 25 ve 50 mg/kg Biochanin A ve Formononetin oral yolla uygulanmıştır. Ayrıca bu gruptaki hayvanlara çalışmanın 7. günü % 0.9'luk NaCl içinde çözülerek hazırlanan 5 mg/kg LPS (i.p.) uygulanmış olup çalışma sonunda sakrifiye edilmiştir. Çalışma sonunda 10 mg/kg/i.p. ksilazin ve 50 mg/kg/i.p. ketamin anestezisi altında sıçanların kardiak punction ile kanları alınarak, böbrek dokuları çıkartılmıştır. Alınan kanlar vakit geçirilmeden santrifüj edilerek serum elde edilmiştir. Serum örneklerinde üre, kreatinin ve kan üre azotu düzeyleri otoanalizörde ticari kit kullanılarak bakılmıştır. Böbrek dokularında ise lipid peroksidasyonunu belirlemek için malondialdehit (MDA) düzeyine, protein oksidasyonunu belirleyebilmek için protein karbonil düzeyine, DNA oksidasyonunun belirlenebilmesi için 8-hidroksi deoksi guanozin (8-OH dG) düzeyine, antioksidan durumun belirlenebilmesi için süperoksit dismutaz (SOD), katalaz, glutatyon peroksidaz (GSH-Px) ve glutatyon redüktaz (GSH-Rx) aktiviteleri ile redükte glutatyon (GSH) düzeyine, inflamatuvar yanıtın gözlenmesi için ise nitrik oksit (NOx) ve prostaglandin E2 (PGE2) düzeylerine bakılmıştır. Çalışmanın istatistiksel analizi SPSS v16.0 istatistik programı kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen veriler ortalama±standart sapma şeklinde ifade edilmiş ve p değeri 0.05 ve daha küçük olan veriler istatistiksel olarak anlamlı kabul edilmiştir. Biyokimyasal parametrelerin değerlendirilmesinde tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve Tukey testi kullanılmıştır. LPS indüksiyonu sonucu oluşan sepsiste böbrek fonksiyon testlerinin bozulduğu, böbrek dokusundaki lipid peroksidasyonunun, protein ve DNA oksidasyonunun ve enflamatuvar yanıtın arttığı, antioksidan savunma sisteminin ise zayıfladığı görülmüştür (p<0.05). Biochanin A ve formononetinin ise böbrek dokusundaki oksidatif stresi ve enflamasyonu önlediği gözlemlenmiştir (p<0.05). Yaptığımız bu çalışma antioksidan, antikanser, antiproliferatif, antimetastatik, antiviral ve antimikrobiyal etkisi kanıtlanmış olan biochanin A ve formononetinin özellikle yüksek dozlarının LPS ile oluşturulan sepsiste profilaktik olarak kullanılabileceğini, antienflamatuvar ve antioksidan etki gösterebileceğini ve nefrotoksisitenin önüne geçebileceğini ortaya koymaktadır. Anahtar Kelimeler: Lipopolisakkarit, Sepsis, Antioksidan, Antienflamatuvar, İzoflavonlar

In this study, we tried to determine the extent to which biochanin A (BCA) and formononetin (FMN), which are known to have antioxidant and anti-inflammatory effects, can prevent oxidative stress and inflammatory response in kidney tissue against sepsis induced experimentally by lipopolysaccharide (LPS) induction. In our study, 42 female Wistar Albino rats (180-220 g), at least 8 weeks old, obtained from Van Yüzüncü Yıl University Experimental Application and Research Centre Directorate were used. The rats were randomly selected and divided into 6 groups with 7 animals in each group. These groups were respectively; control group, LPS group, LPS+BCA25 group, LPS+BCA50 group, LPS+FMN25 group and LPS+FMN50 group. No treatment was applied to the control group and they were sacrificed at the end of the study. The LPS group was administered 5 mg/kg LPS (i.p.) prepared by dissolving in 0.9% NaCl on the 7th day of the study and sacrificed at the end of the study. LPS+BCA and LPS+FMN groups were administered 25 and 50 mg/kg Biochanin A and Formononetin orally every day throughout the study, respectively. In addition, animals in this group were administered 5 mg/kg LPS (i.p.) prepared by dissolving in 0.9% NaCl on the 7th day of the study and sacrificed at the end of the study. At the end of the study, rats were anaesthetised with 10 mg/kg/i.p. xylazine and 50 mg/kg/i.p. ketamine, blood was collected by cardiac punction and kidney tissues were removed. The blood samples were centrifuged immediately and serum was obtained. In serum samples, urea, creatinine and blood urea nitrogen levels were determined by using a commercial kit in an autoanalyser. In kidney tissues, malondialdehyde (MDA) level was determined to determine lipid peroxidation, protein carbonyl level to determine protein oxidation, 8-hydroxy deoxy guanosine (8-OH dG) level to determine DNA oxidation, Superoxide dismutase (SOD), catalase, glutathione peroxidase (GSH-Px) and glutathione reductase (GSH-Rx) activities and reduced glutathione (GSH) levels were determined to determine the antioxidant status, and nitric oxide (NOx) and prostaglandin E2 (PGE2) levels were determined to observe the inflammatory response. Statistical analysis of the study was performed using SPSS v16.0 statistical programme. The data obtained were expressed as mean±standard deviation and data with a p value of 0.05 or less were considered statistically significant. One-way analysis of variance (ANOVA) and Tukey test were used in the evaluation of biochemical parameters. In LPS-induced sepsis, renal function tests were found to be impaired, lipid peroxidation, protein and DNA oxidation and inflammatory response in renal tissue were increased, and antioxidant defence system was weakened (p<0.05). Biochanin A and formononetin prevented oxidative stress and inflammation in kidney tissue (p<0.05). This study demonstrates that high doses of biochanin A and formononetin, which have proven antioxidant, anticancer, antiproliferative, antimetastatic, antiviral and antimicrobial effects, can be used prophylactically in LPS-induced sepsis, have antiinflammatory and antioxidant effects and prevent nephrotoxicity. Key Words: Lipopolysaccharide, Sepsis, Antioxidant, Anti-inflammatory, Isoflavones