Investigation of the Effects of Three Different Generations of Fluoroquinolone Derivatives on Antioxidant and Immunotoxic Enzyme Levels in Different Rat Tissues

Abstract

Florokinolonlar, nalidiksik asitten türetilmiş, sentetik ve geniş spektrumlu antimikrobiyal ilaçlardır. Florokinolonlar bazı idrar yolu hastalıkları, gastrointestinal hastalıklar, solunum yolu hastalıkları, cinsel yolla bulaşan hastalıklar ve deri hastalıkların tedavisinin yanında SARS-CoV-2'ye karşı ülkemizde kullanıldığı bilinmektedir. Bu çalışmada üç farklı florokinolon türevinin; siprofloksasin (SF) 80 mg/kg/gün, levofloksasin (LF) 40 mg/kg/gün ve moksifloksasin (MF) 40 mg/kg/gün), 1, 7 ve 14 günlük kullanımının biyokimyasal parametreler, lipit peroksidasyonu, antioksidan enzimler ve immunotoksisite üzerindeki etkisi araştırıldı. Çalışmada 72 adet erkek rat (Wistar albino) 4 gruba ayrıldı ve her grupta 18 tane hayvan olacak şekilde 3 farklı zaman noktasında (1, 7 ve 14 gün) sakrifiye edildiler. Elde edilen bulgulara göre, genel olarak ilaçların hem uygulama sürelerinin hem de ilaç grupların birbiriyle kıyaslanmasında farklı dalgalanmalara sebep olduğu görüldü. 14 günlük MF uygulaması aspartat aminotransferaz (AST), glukoz, redükte glutatyon (GSH), malondialdehit (MDA), katalaz (CAT), miyeloperoksidaz (MPO), adenozin deaminaz (ADA) ve glutatyon peroksidaz (GPx) düzeylerini ilk güne göre önemli oranda düşürdü. 14 günlük LF uygulaması ise karaciğer [GSH, MPO, ADA, süperoksit dismutaz (SOD)] ve GSH (eritrosit) düzeylerini ilk güne göre artırırken; AST, TG, tüm dokularda (MDA), eritrositte (GSH) ve karaciğerdeki (MPO, CAT, SOD, GPx) ilgili parametre düzeylerini önemli oranda düşürdü. SF'nin 14 günlük uygulamsı sonunda eritrosit GSH, MPO, GPx ve CAT düzeyleri ilk güne göre önemli oranda düşerken glukoz, kreatinin, MPO (karaciğer) ve GST (böbrek ve eritrosit) düzeyleri ise önemli artış gösterdi. 7 günlük ilaç uygulması sonunda ise bazı parametre düzeylerinin hem diğer tedavi sürelerine hemde fraklı ilaç gruplarına göre artış ve azalışlara sebep olduğu görüldü. Sonuç olarak, ratlarda test edilen siprofloksasin, levofloksasin ve moksifloksasin florokinolon ilaç türevlerinin farklı zaman noktalarındaki farklı dokularda biyokimyasal, antioksidan, immünotoksik ve lipit peroksidasyonu parametreleri üzerindeki karmaşık etkileri ortaya konuldu. Bu karmaşık etkilerin sebebi kesin olmamakla beraber kullanılan ilaç dozlarının ve uygulama sürelerinin neden olduğu oksidatif stresin süresi ve şiddeti ile ilgili olabileceği sonucuna varılmıştır.

Fluoroquinolones are the synthetic and broad-spectrum antimicrobial drugs derived from nalidixic acid. It is known that fluoroquinolones are used against SARS-CoV-2 in our country as well as the treatment of some urinary tract diseases, gastrointestinal diseases, respiratory tract diseases, sexually transmitted diseases and dermatological diseases. The effect of 1-, 7- and 14-day treatments of three different fluoroquinolone derivatives; ciprofloxacin (CF) 80 mg/kg/day, levofloxacin (LF) 40 mg/kg/day and moxifloxacin (MF) 40 mg/kg/day on biochemical parameters, lipid peroxidation, antioxidant enzymes and immunotoxicity were investigated in the present study. In this study, 72 Wistar albino male rats were distributed to four groups including 18 rats in each group and were sacrificed on three different time points (1st, 7th and 14th days). The obtained results revealed various fluctuations generally in both intragroup comparison regarding treatment durations for each drug and also intergroup comparisons of the drug groups. The 14-day treatment of MF significantly reduced the levels of aspartate aminotransferase (AST), glucose, reduced glutathione (GSH), malondialdehyde (MDA), katalaz (CAT), myeloperoxidase (MPO), adenosine deaminase (ADA) and glutathione peroxidase (GPx) compared with the levels in the initial day. On the other side, 14-day treatment of LF increased liver [GSH, MPO, ADA, superoxide dismutase (SOD)] and GSH (erythrocyte) levels whereas it significantly reduced the levels of AST, TG (triglycerides) and associated parameters levels in all the tissues (MDA), erythrocytes and liver (MPO, CAT, SOD, GPx) compared with the levels in the initial day. After 14-day treatment of CF; the erythrocyte levels of GSH, MPO, GPx and CAT significantly decreased whereas the levels of glucose, creatinine, MPO (liver) and GST (kidney and erythrocyte) significantly increased compared with the levels in the initial day. After 7-day treatment of the drugs, increases and decreases were noticed in the levels of some parameters with respect to both other treatment durations and also drug groups. As a consequence, the complicated effects of the ciprofloxacin, levofloxacin and moxifloxacin as fluoroquinolone derivatives tested in the rats on biochemical, antioxidant, immunotoxic and lipid peroxidation parameters on different time points in the different tissues have been demonstrated. Even though, the reason of these complicated effects is not definitely clear, we concluded those effects may be associated with duration and severity of oxidative stress induced by doses and duration of drug treatments.