Akrilamidin İnsan Karaciğer Hücre Dizindeki (HepG2) Sitokrom P450’ye Bağımlı İlaçları Metabolize Eden Enzimler Üzerine Etkileri.

Abstract

In each year, thousands of different chemicals are released into environment with industrial development. In addition to this, in each day, a new drug is produced for treatment of various diseases in parallel to the technological improvement and medicinal development. In consequence of this, organisms in earth, especially humans, are exposed to the these mostly toxic chemicals. One of the most important chemical among these chemicals is acrylamide. Acrylamide is one of the most widely used chemical in various industrial sites with its known neurotoxic, reproductive toxin and carcinogenic effects. Humans are exposed to acrylamide simply in their diet due to formation of acrylamide in carbohydrate rich foods cooked at higher temperatures. Studies have demonstrated that acrylamide is metabolized to mutagenic, genotoxic and carcinogenic metabolite, glycidamide by P4502E1 (CYP2E1), one of the isozyme of cytochrome P450 dependent monooxygenase enzymes, and the carcinogenicity associated with acrylamide is mostly attributed to this metabolism. However, studies regarding the effects of acrylamide on CYP2E1 enzyme and on other cytochrome P450 dependent procarcinogen/carcinogen metabolism are limited. There are no available studies related to the effects of acrylamide on this system in human liver cell culture in literature. Due to its wide usage, presence of in some products, and its carcinogenic metabolite formed as a result of metabolism in body, acrylamide is turned out to be very important for human health. In this regard, the aim of this study is to elucidate the effects of acrylamide on cytochrome P450 dependent drug metabolizing enzymes in human hepatoma cell line (HepG2). For this purpose, cytotoxic effect of acrylamide was determined in HepG2 cell line by using various concentrations of this chemical. The effects of acrylamide on cytochrome P450 isozymes were determined by choosing 1.25mM and 2.5mM acrylamide concentration according to the cytotoxicity results. Acrylamide treatment in two different concentrations was caused statistically significant increase in CYP1A1 and CYP1A2 associated ethoxyresorufine O- deethylase and methoxyresorufine O-demethylase activities and protein and mRNA levels of these isozymes (p<0.05). Similarly, it was found that CYP2E1 associated aniline 4- hydroxylase activity and protein and mRNA levels increased by acrylamide treatment. On the other hand, although CYP3A4 associated erytromycin N-demethylase activity and CYPA4 protein level was not changed significantly, the mRNA level of this isozyme was decreased in concentration dependent manner. In the light of these data, in acrylamide exposed people, the probability of cancer formation risk, clinical toxicity and disturbance in drug metabolism may be increased due to changes in P450 izozymes at both activity and protein and mRNA levels by acrylamide treatment

Endüstrileşmenin gelişmesiyle birlikte çevreye her yıl binlerce çeşit kimyasal madde atılmaktadır. Buna ilave olarak, teknolojinin ilerlemesi ve tıp alanındaki gelişmelerle birlikte her gün yeni bir ilaç çeşitli hastalıkların tedavisi amacıyla üretilmektedir. Bunun sonucu olarak, dünyamızdaki canlılar ve özellikle insanlar, birçoğu toksik olan bu bileşiklere ve kimyasallara maruz kalmaktadırlar. Bu kimyasallardan en önemlilerinden biri akrilamidtir. Akrilamid birçok endüstride sıklıkla kullanılan, nörotoksik, reprodüktif toksik ve karsinojenik bir kimyasaldır. Akrilamid aynı zamanda yüksek ısıda pişirilmiş karbohidratlı gıdalarda oluştuğu için insanların kolaylıkla diyetlerinde maruz kalabilecekleri bir kimyasaldır. Çalışmalar akrilamidin mutajenik, genotoksik, reaktif bir ürün olan glisidamide, sitokrom P450’ye bağımlı monooksijenaz enzimlerinin izozimlerinden P4502E1 (CYP2E1) tarafından dönüştürüldüğünü göstermiş ve bu metabolik yol akrilamidin neden olduğu karsinojenisite ile ilişkilendirilmiştir. Ancak, akrilamidin CYP2E1 enzimi ve diğer P450’ye bağlı sitokrom önkarsinojen/karsinojen metabolizmasına olan etkilerini araştıran çalışmalar sınırlı sayıdadır. İnsan karaciğer hücre kültüründe ise böyle bir çalışmaya literatürde rastlanmamıştır. Çeşitli alanlarda yaygın kullanımı, bazı ürünlerin yapısında bulunması ve vücuttaki metabolizması sonucu oluşan metabolitinin karsinojenik olması, akrilamidi insan sağlığı açısından önemli yapmaktadır. Bu nedenle, bu calışmanın amacı, akrilamidin P450’ye bağımlı ilaçları metabolize eden bazı enzimler üzerine olan etkisinin insan karaciğer kanser hücre dizisinde (HepG2) aydınlatılmasıdır. Bu amaçla; değişik konsantrasyonlarda akrilamid kullanılarak akrilamidin sitotoksik etkisi HepG2 hücre hattında saptandı. Elde edilen sitotoksisite sonuçlara göre, 1.25 mM ve 2.5 mM akrilamid konsantrasyonu seçilerek, sitokrom P450 izozimlerinin nasıl etkilendiği belirlendi. İki farklı konsantrasyonda akrilamid uygulanması, CYP1A1 ve CYP1A2’ ye bağlı etoksiresorufin O-deetilaz ve metoksiresorufin O-demetilaz aktiviteleri ile bu izozimlerin protein ve mRNA seviyelerinde istatistiksel olarak anlamlı bir artışa sebep oldu. (p<0.05). Benzer şekilde, CYP2E1 bağlı anilin 4-hidroksilaz aktivitesi ile protein ve mRNA seviyeleri akrilamid uygulanması sonucunda arttığı bulundu. Bunların aksine, CYP3A4’e bağlı eritromisin N-demetilaz aktivitesi ve protein seviyesi her iki konsantrasyonda herhangi bir değişikliğe sebep olmazken, aynı izozimin mRNA seviyesi konsantrasyona bağımlı bir şekilde azalmıştır. Bu veriler ışığında, sitokrom P450 izozimlerinin akrilamid uygulaması ile hem aktivite, hem de protein ve mRNA seviyelerinin değişmesi sonucunda, bu kimyasala maruz kalan insanlarda kanser oluşum riski, klinik toksisite ve ilaç metabolizmasında bozuklukların görülme olasılığı artabilir.