Sirkadyen ritme bağlı olarak fizyolojik melatonin seviyesindeki değişikliklerin göz ve beyin dokusunda antioksidan önemi

Abstract

SİRKADİYEN RİTME BAĞLI OLARAKFİZYOLOJİK MELATONİN SEVİYESİNDEKİ DEĞİŞİKLİKLERİNGÖZ VE BEYİN DOKUSUNDA ANTİOKSİDAN ÖNEMİÖZETÇalışmada farklı sirkadiyen ritimlere tabi tutulmak suretiyle biyolojik saatleri değiştirilmiş sıçanlardaplazma melatonin düzeyindeki değişikliklerin, pineal bezde melatonin reseptör dağılımının ve budeğişikliklerin beyin ve göz dokusu mitokondrilerinde ve eritrositlerde antioksidan savunma sistemiüzerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır.Deneyler; Erciyes Üniversitesi Deneysel Klinik Araştırma Merkezi'nden sağlanan 90-120 günlük,ortalama 200-250 gr ağırlığında, her biri 10'ar adet Swiss Albino erkek sıçandan oluşan 5 grupüzerinde gerçekleştirildi. Gruplara sırasıyla; 12/12 s (saat), 0/24 s, 24/0 s, 8/16 s ve 16/8 s A/K(aydınlık/karanlık) döngüleri, özel havalandırması olan ve ışık döngüsü ayarlanabilen özel sirkadiyenritim kafeslerinde bir hafta süre ile uygulandı. Pineal bezde Melatonin 1 (MT1) ve Melatonin 2 (MT2)reseptörlerinin ekspresyonu, plazma melatonin düzeyleri, beyin ve göz dokusu mitokondrialantioksidan enzimlerinden glutatyon peroksidaz (GSH-Px) ve süper oksit dismutaz (Mn-SOD) enzimaktiviteleri, eritrosit antioksidan enzimlerinden GSH-Px, Katalaz (CAT) enzim aktiviteleri ve lipidperoksidasyonu son ürünü malondialdehit (MDA) düzeyleri ölçüldü.Pineal bezde MT1 ve MT 2 reseptörleri sürekli ışığa maruz bırakılan grup olan 24/0 s A/K grubundakontrol grubuna göre down-regüle olurken, karanlığa maruz bırakılan 0/24 s A/K grubunda up-regüleolmuştur. Bu değerler plazma melatonin düzeyleri ile de orantılıdır. En yüksek plazma melatonindüzeyi 0/24 s A/K grubunda görülürken, en düşük düzey ise 24/0 s A/K grubunda bulunmuştur.Ayrıca beyin ve gözde GSH-Px aktivitesi, önemli derecede bütün gruplarda artarken, Mn-SODaktivitesi beyinde 0/24 ve 24/0 s A/K gruplarında düşük bulunmuş, gözde ise 0/24 s ve 8/16 s A/Kgruplarında diğer gruplara göre düşük bulunmuştur. Eritrositlerde ise GSH-Px aktivitesinin bütüngruplarda kontrole göre yüksek olduğu, ancak katalaz aktivitesinin 8/16 s A/K grubunda düşük olduğuve MDA düzeylerinin bu grupta yüksek olduğu bulunmuştur.Sonuç olarak, elde edilen bulgular aydınlık- karanlık döngüsünün değiştirilmesi ile değişen plazmamelatonin düzeylerinin pineal bez melatonin reseptör ekspresyonunda muhtemel bir otoregülasyonmekanizmasında rol alabileceğini göstermiştir. Ayrıca bu değişiklikler beyin ve göz dokusumitokondrilerinde ve eritrosit antioksidan savunma sisteminde önemli değişikliklere neden olmuştur.Bu nedenle, farklı ışık döngüsüne maruziyetin beyin ve göz dokusunda oksidatif hasar açısındanoldukça önemli bir faktör olduğu ve yapılan çalışmalarda mutlaka dikkate alınması gerektiğidüşünülmektedir.Anahtar kelimeler: sirkadiyen ritim, melatonin, mitokondri, antioksidan enzimler, pineal bez

THE ANTIOXIDANT IMPORTANCE OF THE PHYSIOLOGIC MELATONIN LEVELSVIA CIRCADIAN RHYTHM ALTERATIONS ON BRAIN AND EYE MITOCHONDRIAABSTRACTIn this study, the plasma melatonin levels and pineal gland melatonin receptor expressions in ratswhich had been exposed to different circadian rhythms were investigated. Furthermore the effects ofthese alterations in erythrocyte antioxidant system and in the brain and eye mitochondrial antioxidantdefense system were evaluated.Experiments were conducted on the 90-120 days old, 200-250 gr weight Swiss Albino rats obtainedfrom the University of Erciyes Experimental and Clinical Research Centre in five goups, comprising of10 rats in each. 12/12 h (hours), 0/24 h, 24/0 h, 8/16 h and 16/8 h L/D (Light/Dark) cycles were applied,respectively in special circadian rhythm cages where the climate and the duration of the light can beadjusted. Pineal gland Melatonin 1 (MT1) and Melatonin 2 (MT2) receptor expressions, plasmamelatonin levels, brain and eye mitochondrial antioxidant enzyme (glutathione peroxidase (GSH-Px)and superoxide dismutase (Mn-SOD) activities, erythrocyte antioxidant enzyme GSH-Px and Catalase(CAT)) activities and malondialdehyde (MDA) levels as an end-product of the lipid peroxidation in theerythrocyte membrane were measured.Plasma MT1 and MT2 receptors were down-regulated in 24/0 h L/D group compared to the controlwhereas they are up-regulated in the 0/24 h L/D group. These results are correlated with the plasmamelatonin levels. The highest plasma melatonin levels were in 0/24 h L/D group where the lowestvalue was in 24/0 h L/D group. Furthermore, the GSH-Px activity was found to be higher in all thegroups compared to control whereas the Mn-SOD levels were found to be lower in 0/24 and 24/0hL/D groups in brain mitochondria and in 0/24h and 8/16 h L/D groups in the eye mitochondria.Moreover, in erythrocytes the GSH-Px activity was higher in all the groups compared to control.However, the CAT activity was shown to be lower in 8/16 h L/D group where the MDA levels areshown to be the highest in this group.As a result, the data revealed that circadian rhythm alterations caused changes the plasma melatoninlevels which probably have an otoregulation mechanism on the melatonin receptors in the pinealgland. Furthermore, it has also affected the brain and eye mitochondrial antioxidant enzymes anderythrocyte antioxidant defense system. For this reason, exposure to different L/D cycles is a crucialfactor for the brain and eye mitochondrial oxidative damage and should be taken into account in allmitochondrial investigations.Key words: circadian rhythm, melatonin, mitochondria, antioxidant enzymes, pineal gland