Genetic profile of metronidazole and nalidixic acid in its human users by two different sensitive assays

Abstract

Tezin Adıs Genetic Profile df Metronidazole and Nalidixic acid in its human users by Wo different sensitive assays. Adı Soyadı:- Gazalla Mohamed Bin Hosin Tez Yöneticisiî Prof.Dr. Semra ŞAHDAŞ Yüksek Lisans Tezi, Ankara 1991* G.Ü. Eczacılık Fakültesi, F'.^oksikoloji Anabilira Dalı TEZÎH TORKCE GEHÎSLETÎLHIŞ ÖZETÎ Yaşadığımız ortamda fiziksel ve kimyasal mutajen sayısı sürekli artış göstermektedir. Bu ajanların, moleküler düzeyde in vivo ve in vitro koşullarda etki mekanizmalarını ve özelliklerini saptamak gerekir. Son yıllarda kimyasalların mutajenik-karsino jenik etkilerini belirlemek için genetik toksikoloji metodlarında olağanüstü gelişmeler kaydedilmektedir. Bu amaçla kullanılan moleküler sitogenetik yöntemlerden birisi de `sister chromatid exchange` (kardeş kromatid değişimi) yöntemidir. Genotoksik bir madde kromozomlar üzerinde etkisini; yapılarını ve sayılarını değiştirerek ve kırıklara neden olarak göstermektedir. SCE analiz yöntemi ile kromozom kırıkları arasındaki ilgi açıklanabilmektedir. SCE esas olarak hücrelerin 5-BrdU {5-bromo- 2 'deoxyuridine) varlığında homolog kromozom lokuslarmdaki DNA parçalarının karşılıklı değişimini gösterir. Klastojenik özellik gösteren ajanların, SCE değerlerini arttırdığı saptanmıştır. SCE analiz yöntemi ile, çok düşük konsantrasyonlarda zayıf mutajenik özellik gösteren kimyasalların etkileri kromozom düzeyinde incelenebilmektedir. Bir diğer genetik yöntem ise yeni gelişmiş olan Single Cell Gel Electrophoresis (SCGE) tek hücre jel elektrof orezis tekniğidir.Önemi, herhangi eukaryot ? hücre populasyonundaki DNA hasarında meydana gelen intercellular farklılıkları tarama kabiliyetinde oluşudur. Ayrıca çok küçük hücre örnekleri ile dahi çalışılabilmektedir. Genotoksik ajanların hedef molekülü DNA'dır, DNA; bütün organizmalarda yapısal veya fonksiyonel olarak benzerdir. Bu her iki teknikteki amaç; genotoksik etkileri üretebilen kimyasal maddellerin insan gen havuzundaki muhtemel hasar potansiyelini belirlemektir. Genetik hasarları belirleyen bu tekniklerin verileri güvenilir, hassas ve kantitif sonuç vermektedir. Bir antiprotozoal ajan olan metronidazol ' un ve antibakteriyel ajan olan nalidiksik asitin güçlü mutajenik aktiviteleri, ve metronidozol *un laboratuvar hayvanlarında tümör oluşturma özelliği son yıllarda geniş olarak tartışılmaktadır. Aynı zamanda bu ilaçların kromozomal düzensizliklerin potent indükleyicisi oldukları da gösterilmiştir. Dolayısıyla bu ilaçlarla tedavi altındaki hastalarda SCE insidanslarmda artma olması da muhtemeldir. Çalışmamız adı geçen ilaçların genotoksik potansiyelerini belirliyebilmek için aşağıdaki şekilde amaçlanmıştır ; a- Çeşitli nedenlerle metranidazol ve nalidiksik asit kullanan trikomonas vaginalis tanısı konmuş hastaların tedaviden önce ve sonra SCE değerlerinin incelenmesi, 67b- DNA'nın hassas olarak taranmasına izin veren yeni bir yöntem olan `tek hücre jel elektro forezis` tekniğinin laboratuvarimızda kurularak bu amaçla kullanılması, c- Her iki sitogenetik tekniğin duyarlılığının karşılaştırılması, d- İnsanlar tarafından sıklıkla kullanılan bu ilaçlar hakkında daha duyarlı bilgi vermek. Bu amaçla Ankara'nın en büyük kadm-dogum hastanesi olan Dr.Zekai Tahir Burak'a başvuran ve trikomoniasis vaginalis tanısı konulmuş 20 kadın hastanın periferal kan lenfositlerinde analiz gerçekleştirilmiştir. 20 hastada tedavi amacıyla bu ilaçları kullanmadan önce ve kullanımdam sonra her iki genotoksisite testide uygulanmıştır. 20 hastada gözlenen ortalama SCE/hücre değerleri tedavi öncesinde 4.05+0.72, tedavi sonrasında ise 4.30+0.74 saptanmıştır. Gruplar arası ortalama SCE değerleri t-testi ile anlamlı istatistiksel sonuç vermiştir. Vakaları 14* ü Metronidazol tedavisi altında olup ortalama 4.04±0.75 olan SCE değerleri tedavi saonrası ortalama 4.19±0.79 SCE değeri arasında anlamlı fark bulunamamıştır. Ancak nalidiksik asit tedavisi altındaki 6 hastadaki SCE farklılığı daha anlamlı bulunmuştur (4.07±0.76; 4. 55 ±0.58). Aynı hastaların periferal lenfositleri DNA'daki hasarın yoğunluğunu ölçen SCGE tekniği ile değerlendirildiğinde DNA 68migrasyonuna rastlanamamış ancak nalidiksik asit tedavisi altındaki hastaların hücre örneklerinde difüzyon dikkati çekmiştir. Ayrıca sigara içen bireylerde sigaranın SCE değerinde arttırıcı etkisi olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak SCE ile tesbit edilen düşük dozlardaki DNA hasarının SCGE ile görünebilen migrasyon oluşturmadığı söylenebilir. Ancak nalidiksik asit tedavisi altındaki hastalarda SCGE tekniği ile gözlenen difüze olmuş hücreler yöntemin hassasiyetini göstermektedir. Ayrıca nalidiksik asidin her iki genotoksisite testi ile anlamlı sonuç göstermesi nedeni ile tedavi altındaki bireylerde hassasiyetle kullanılması önerilmektedir. 69

VI. SUMMARY The effect of a toxicant on chromosomes may manifest as structural aberrations, change in their number or a reciprocal exchanges of DNA between two sister chromatid exchanges (SCEs) of a duplicating chromosome. SCE basically involves labeling of cells with 5-Brdu (5-bromodeoxy uridine) and after two cycles of replication, the cells can be stained with f luorescent-plus- Giemsa technique of the frequency of SCE per cell and per chromosome has to be scored and compared. SCE analysis appear to be a very good screening test and an excellent dosimeter for exposure. Another cytogenetic technique which is newly developed is ` Single cell gel electrophoresis ` (SCGE). Both of these tests concern the protection of the human gene pool. Potent mutagenicity of antiprotozoal agent metronidazole and antibacterial agent nalidixic acid in bacteria and tumorogenicity of metronidazole in laboratory animals have been widely discussed in recent years. However, these widely used drugs may also present a genotoxic risk to humans. Therefore in this work, an attempt has been made to evaluate the genotoxic potential of these drugs by using recent genotoxicity assays SCE and SCGE in peripheral lymphocytes of 20 trichomoniasis vaginalis diagnosed female patients who were admitted to Dr. Zekai Tahir Burak ; the largest maternity hospital in Ankara- Turkey. Both genotoxicity assays were applied to these 20 patients before and after intakeof there drugs for treatment. The mean SCE per cell value observed for 20 patients was 4.05 ±.0.72 before treatment and 4.30 +0.74 after treatment, statistical analysis by t-test for paired samples between two groups was significant (p< 0.05 >.also a significant influence of smoking on rate have been observed in smoker patients, when the peripheral lymphocytes of patients were evaluated for DNA damage by SCGE technique no migration of DNA were detected. However, diffused cells belonging to patients under nalidixic acid treatment points out the sensitivity of the technique. In conclusion since nalidixic acid seems to cause more SCE and SCGE frequencies than metronidazole, it has to be used with care by its human users, and these observations encourage the application of SCGE as a sensitive and useful technique for DNA damage in individual cells but indicate that SCE has higher limit of detection for DNA damage. 65