Sülfitin olası nörotoksik etkilerinin öğrenme parametrelerini doğrultusunda incelenmesi

Abstract

ÖZET Hava kirliliğinin önemli bir bileşeni olarak bilinen ve besinlerle sülfit (SO=3) tuzları şeklinde alınan Kükürt dioksit (S02), gıda ve ilaç endüstrisinde koruyucu amaçla yoğun olarak kullanılmaktadır. Bu eksojen kaynaklara ilaveten SO=3'in, vücutta kükürt içeren amino asitler ve bileşiklerin katabolizması esnasında da üretildiği bilinmektedir. Oldukça reaktif olan bu molekül pek çok hücresel yapıyla reaksiyona girerek toksik etki göstermektedir. Toksisitesinin nedenleri hakkında bilinenler az olmakla birlikte, ana mekanizmanın kükürt ve oksijen merkezli radikaller olduğu ileri sürülmüştür. Gerek endojen üretilen gerekse de eksojen vücuda alınan bu toksik molekül, sülfit oksidaz (SOX) enzimi tarafından sülfata (SO=4) çevrilerek detoksifiye edilir. Deney hayvanlarının SOX enzim aktivite düzeyleri insanlara göre daha yüksek olduğundan, bu hayvanlardan elde edilen SO=3 toksisitesi bulgularının insanlara uyarlanması güçleşmektedir. Bu nedenle SO=3 toksisitesi çalışmalarında SOX yetersizliği oluşturulmuş sıçan modeli kullanılmasının daha doğru olacağı bildirilmiştir. Bu model, hayvanların diyetinden molibdenyumun (Mo) çıkarılması ve dışardan tungsten (W) verilmesi ile oluşturulur. Bu çalışma, dışarıdan alınan SOVin hipokampüs üzerine toksik etkiye sahip olabileceği düşünülerek planlanmıştır. SOVin bu olası nörotoksik etkisi, SOX normal ve SOX yetersizliği oluşturulmuş sıçanlarda aktif ve pasif sakınma cevapları ölçülerek değerlendirilmiştir. SO=3'in, SOX enzimi normal hayvanlarda aktif ve pasif sakınma cevaplan üzerine bir etkisi gözlenmemiştir. SOX aktivitesi normal gruptaki hayvanlarda SO=3 verilmesine cevaben hipokampüs Thiobarbütirik Asit Reaktif Ürünlerinin (TBARs) düzeyi değişmezken, antioksidan enzim (SOD, CAT, GPx) aktivite düzeyleri önemli oranda artmıştır. Antioksidan enzim aktivitelerindeki bu artış vitamin E verilmesi ile kontrol değerlerine dönmüştür. SOX yetersizliği oluşturulmuş hayvanlarda ise, SO=3'in pasif sakınma cevabı üzerine bir etkisi olmadığı saptanırken, aktif sakınma cevabını önemli oranda bozduğu gösterilmiştir. Bu gruptaki hayvanlarda SOVin hipokampüs TBARs düzeyini önemli oranda arttırdığı, antioksidan enzim aktivitelerini değiştirmediği gözlenmiştir. Vitamin E verilmesiyle, SO=3'in arttırdığı hipokampüs TBARs düzeyi kontrol değerine dönerken, aktif sakınma cevabındaki bozulma engellenememiştir. Bu çalışmanın sonuçları, SOVin nörotoksik bir etkiye sahip olduğunu ve bu etkinin ortaya çıkmasında artmış oksidan stresin rolü olmadığını göstermektedir. Anahtar kelimeler: Hipokampüs, öğrenme, sülfıtler, oksidatif stres. iv

ABSTRACT Sulfites are added to foods for a variety of important technical purposes, including the control of enzymatic and non-enzymatic browning and antimicrobial actions. Considerable quantities of sulfite are also generated in the body by normal catabolic processing of sulfur-containing- amino acids and other sulfur-containing compounds. Sulfite is a toxic molecule and can react with a variety of humoral and cellular components and can cause toxicity. Although there is little information about the mechanism of sulfite toxicity in the body, its damaging effect on cellular components may involve formation of sulfur and oxygen centered free radicals. Regardless of the source, it is oxidized to sulfate ion, a reaction catalyzed by the enzyme sulfite oxidase. This enzyme can be depleted by maintaining on a regimen high in tungsten and low in molybdenum in laboratory animals. It has been suggested that sulfite oxidase deficient rats might be used as a model for the prediction of sulfite toxicity in human. The main objective of this study was to investigate whether exogenous sulfite has toxic effects on hippocampus by measuring active and passive avoidance learning in normal and in sulfite oxidase deficient rats. Sulfite oxidase activity in rats treated with high-tungsten/low molybdenum regimen decreased approximately to 5 % of the control group level on 21th day. Although sulfite induced impairment of active, but not passive, avoidance learning in sulfite oxidase deficient rats, it had no effect on both avoidance tasks in normal rats. While giving sulfite had no effect on hippocampus thiobarbituric acid Reactive Substance (TBARs) levels, hippocampus antioxidant enzymes (SOD, CAT, GPx) activities significantly increased in sulfite oxidase normal groups. In sulfite oxidase deficient rats, no significant change in antioxidant enzyme (SOD, CAT, GPx) activities was observed, whereas TBARs levels were found to be increased statistically. The observed detrimental effects of sulfite on TBARs levels and active avoidance learning in sulfite oxidase deficient rats were not reversed by vitamin E. In conclusion, sulfite has neurotoxic effect in sulfit oxidase deficient rats and this effect does not depend on oxidative stress. Key words: Hippocampus, learning, sulfites, oxidative stress,