Ba -boyun epidermoid kanserinde dokudaki katalaz ve superoksit dismutaz aktiviteleri ve malondialdehit diizeyleri

Transkript

1 KBB ihtisas Dergisi 2001;8(5): KLINIK ARASTIRMA Ba -boyun epidermoid kanserinde dokudaki katalaz ve superoksit dismutaz aktiviteleri ve malondialdehit diizeyleri Evaluation of catalase and superoxide dismutase activities and malondialdehyde levels in head and neck cancer tissues Fevzi SOLMAZ, 1 Davut AKTAS, 1 Ahmet KIZILAY, 1 Ya ar gokkeser, 1 Semih ONCEL, 1 Orhan OZTURAN/ Hiiseyin OZYURT, 2 Sadik SOGUT 2 Amag: Bas-boyun epidermoid kanserlerinde antioksidan enzim aktivitelerinin ara tirilmasi. Hastalar ve Yontemler: Ba -boyun epidermoid kanserli 32 olguda (26 erkek, 6 kadm; ort. yas 57.5) tumoral dokudan ve ameliyat bolgesinde tumore uzak normal dokudan ornekler almdi. Tumoral doku ve normal dokuda katalaz (CAT), superoksit dismutaz (SOD) enzim aktiviteleri ve malondialdehit (MDA) duzeyleri olgulerek degerlendirildi. Bulgular: Tumoral dokuda CAT, SOD enzim aktivitelerinin ve MDA duzeylerinin dusdk oldugu, fakat bu durumun istatistiksel olarak anlamli olmadigi saptandi. Yas ve cinsiyet ybnunden fark izlenmedi. Tumoral dokuda CAT ve SOD enzim aktivitelerinin evre ilerledikge giderek azaldigi, MDA duzeyinin ise giderek arttigi saptandi. Ancak bu degerler istatistiksel olarak anlamli bulunmadi. Sonuc: Serbest radikaller epidermoid kanser dokusunda metabolik hasara sebep olabilir. Antioksidan enzimlerin kanser tedavisindeki rollerinin gosterilmesi icin yeni arastirmalara gereksinim vardir. Anahtar Sozcukler: Antioksidan/metabolizma; karsinom, skuamoz hucreli/metabolizma/enzimoloji; katalaz; serbest radikaller; larenjeal neoplazmlar/metabolizma/enzimoloji; malondialdehit; superoksit dismutaz. Objectives: To determine the activity of antioxidant enzymes in head and neck epidermoid cancers. Patients and Methods: Tumoral and tumor-free normal distant adjacent tissue samples were obtained from 32 patients (26 males, 6 females; mean age 57.5 years) with head and neck epidermoid cancers. Catalase and superoxide dismutase (SOD) enzyme activities and malondialdehyde (MDA) levels were assessed. Results: Catalase, SOD and MDA levels in tumoral tissues were found to be lower than those of the control tissues, but these differences did not reach statistical significance. There were no significant differences with regard to sex and age. Albeit nonsignificant, catalase and S O D activities showed a decreasing trend and MDA levels an increasing trend with stage. Conclusion: Free radicals may cause metabolic disturbances in epidermoid cancer tissues. Further studies are required to clarify the role of antioxidant enzymes in the treatment of epidermoid cancers. Key Words: Antioxidants/metabolism; carcinoma, squamous cell/metabolism/enzymology; catalase; free radicals; laryngeal neoplasms/surgery/enzymology; malondialdehyde; superoxide dismutase. 'inonu' Universitesi Tip Fakiiltesi, 'Kulak Burun Bogaz Hastaliklan Anabilim Dali, 'Biyokimya Anabilim Dah, Malatya. Dergiye gelis tarihi: 3 Mart Duzeltme istegi: 27 Temmuz Yayin if in kabul tarihi: 3 Agustos ileti im adresi: Dr. Ahmet Kizilay. inonu Universitesi Tip Fakiiltesi, KBB Anabilim Dah, Malatya. Tel: Faks: e-posta: akizilay@usa.net 25. Ulusal Turk Otorinolarengoloji ve Bas-Boyun Cerrahisi Kongresi'nde sunulmustur (18-23 Eylul 1999, Izmir). Departments of 'Otolaryngology and "Biochemistry, Medicine Faculty of inonu University, Malatya -Turkey. Received: March 3,2000. Request for revision: July 27,2000. Accepted for publication: August 3, Correspondence: Dr. Ahmet Kizilay. inonu Universitesi Tip Fakiiltesi, KBB Anabilim Dah, Malatya, Turkey. Tel: Fax: akizilay@usa.net Presented at the 25th National Congress of Turkish Otorhinolaryngology Head and Neck Surgery (September 18-23, 1999, Izmir, Turkey). 397

2 Solmaz ve ark., Ba -boyun epidermoid kanserinde dokudaki katalaz ve superoksit dismutaz aktiviteleri ve malondialdehit diizeyleri Canhlardaki biyolojik sistemler endojen yolla meydana gelen veya di etkilerle olusan serbest radikallere maruz kalirlar. Arastirmacilar, lipidlerin depolanmasi sirasinda bozuldugunu ve bilinmeyen bazi yeni kimyasal maddelerin bu olaya neden oldugunu saptamiflardir. Aerobik canlilarda mitokondriyal elektron transport zincirindeki oksijen son elektron alicisidir ve serbest oksijen radikalleri denilen toksik ara metabolitleri olusturur. Bu metabolitler biyolojik sistemlerdeki hiicresel bile iklere zarar vererek pek 50k hastahklara yol a^abilirler Serbest oksijen radikalleri arasmda en onemlileri, superoksit (0 2"), hidroksil ( O H ) ve perhidroksi (H0 2) radikalleridir. Radikal yapisinda olmadigi halde, radikal olusumunda onemli rolii olan hidrojen peroksit (H 20 2) ve singlet oksijen (10 2) de bu grupta incelenebilir." 1 Serbest radikal hasari, bircok ilaq: ve yabanci bilesiklerin yol aqtigi toksisititede rol oynamasi yam sira, yaslanma, diyabet, karsinogenez, postiskemik reperfuzyon hasari, ateroskleroz, yangisal olaylar gibi tiim organlan ilgilendiren hastaliklarm etyopatogenezinde, bazen de sonucunda onemli rol oynamaktadir T A B L O I E P I D E R M O I D K A N S E R L I O L G U L A R D A T U M O R YERLE imi Guniimiizdeki ah malar, serbest radikal olu turan mekanizmalari diizenleyerek bu hastaliklarm prognozunu degistirmeye yoneliktir Biitiin aerobik organizmalar serbest radikallerin yapmis oldugu hasari onlemeye yardim eden bilesiklere sahiptir. Bunlarm ba hcalan vitamin E gibi antioksidanlar, superoksit dismutaz (SOD), katalaz, glutatyon peroksidaz (GSH-PX veya GPX) gibi antioksidan en- zimler ile selenyum, bakir ve cjnko gibi bu enzimlerin kofaktorleridir Antioksidan enzimlerin aktivitelerinin bilinmesi, antikanser ilackrla yapilan tedavinin diizenlenmesinde prognostik oneme sahip olabilir Degisik organ kanserlerinde yapilan olcumlerde antioksidan enzim aktiviteleri diifuk saptanmistir. Bu galismada, bas-boyunda degisik yerlegimlerde gelisen, histopatolojik tamsi epidermoid karsinom olan tumorlii dokularda ve tiimor komsulugundaki normal dokularda SOD, katalaz aktiviteleri ve malondialdehid ( M D A ) diizeyleri olciildu; iki grup arasinda antioksidan enzim aktiviteleri yoniinden anlamh bir fark olup olmadigi ara tinldi. HASTALAR VE YONTEMLER Cahsmada Ocak 1999 ile Agustos 1999 tarihleri arasinda klinigimizde ba -boyun bolgesi epidermoid kanseri tanisiyla ameliyat edilen 32 hasta prospektif olarak degerlendirildi. Olgularm 26'si erkek, altisi kadmdi (ort. yas 57.5; dagilim 34-96). Tiimor yerlesimleri Tablo Fde, kanser evreleri Tablo H'de gosterilmi tir. Ameliyat sirasinda tiimor rezeksiyonundan sonra bir miktar tiimor dokusu ve kontrol grubu olarak da ameliyat bolgesinde tiimore uzak normal doku ayrilarak eksi 40 C'ye ayarh derin dondurucuda saklandi. Homojenlestirme isleminden once dokulardaki kemik, yag ve kikirdak parcalan uzakla tinldi; sonra suyun ISISI verilerek 20 dakika bekletildi. Boylece dokuya yapismi eritrositlerin uzaklaftinlmasi saglandi. Siizge^ kagidiyla sivi i^erigi temizlendikten sonra, doku hassas terazide tartildi. Tartilan dokular bekletilmeden bistiiri ile kiicjiik par^alara ayrildi ve Virtix marka homojenizatorle, tris tamponu (50 u M, p H 7.3) icinde 25 bin devir/dakikada, buz kabi ile disaridan sogutul- Yerle im Larenks Boyun akak Aurikula Yanak Oral kavite Alt dudak Ozofagus ^ 1 T A B L O II 1 8 E P I D E R M O I D K A N S E R L I O L G U L A R D A 5 T U M O R EVRELERI 2 2 Evre Sayi 2 Evre I 2 1 Evre II 13 1 Evre III 13 1 Evre I V 4 398

3 T A B L O III 399 L A R E N K S E P I D E R M O I D K A N S E R L I H A S T A L A R I N T U M O R L U D O K U L A R I N D A V E N O R M A L D O K U L A R I N D A B U L U N A N K A T A L A Z, SUPEROKSIT D I S M U T A Z V E M A L O N D I A L D E H I D D U Z E Y L E R I Tiimorlu dokular Kontrol dokulan Ortalama Standart sapma Dagihm Ortalama Standart sapma Dagihm Katalaz (k/gr protein) Superoksit dismutaz ( U / m g protein) Malondialdehit (nmol/gr yas, doku) mak suretiyle uc dakika homojenize edildi. Supernatant ahnarak 1/1 (v/v) oranda kloroform/etanol (3/5, v / v ) kansimi ile vortekslendi. Tuplerin agzi parafilm ile kapatilarak 4000 x g'de +4 C'de 30 dakika siireyle santrifiij edildi ve iistteki berrak etanol fazi ahndi. Malondialdehit tayini homojenatta, katalaz tayini siipernatantta, SOD tayini ise ekstratta yapildi. Superoksit dismutaz aktivitesinin tayini Sun ve ark.mn' 6' tarif ettikleri yonteme gore yapildi. Katalaz aktivitesi Aebi ve Bergmeyer'in' 7 1 tarif ettigi yontemle olculdii. Malondialdehit diizeyi olciimiinde Wasowicz ve ark.mn yontemi kullanildi. Protein tayini L o w r y ve ark.mn belirttikleri sekilde yapildi. Ameliyat sonrasi histopatolojik tamlar epidermoid karsinom olarak dogrulandi. Her iki gruptaki katalaz, SOD aktiviteleri ve M D A duzeyleri bagimsiz t-testi ile karsilastinldi. Evrelerdeki farklihk ise Kruskal Wallis tek yonlii varyans analizi ( A N O V A ) ile arastinldi. BULGULAR Tiimorlu ve kontrol dokularinda ortalama katalaz, SOD, ve M D A degerleri Tablo IH'te gosterildi. Katalaz, SOD aktiviteleri ve M D A duzeyleri agisindan iki grup arasinda anlamli fark bulunmadi (p>0.05). Tumorlii dokularm aym parametreler dikkate ahnarak cinsiyet ve yas grubu (<59 ve >60) acismdan karsilastinlmasmda da anlamli farklihk elde edilmedi (p>0.05). Tumoral dokudaki C A T ve S O D enzim aktivitelerinin evre ilerledikge giderek azaldigi, M D A diizeyinin ise giderek arttigi saptandi. Ancak bu degerler arasmdaki farkhhklar istatistiksel olarak anlamli bulunmadi (p>0.05). TARTISMA Galeotti ve ark insanda normal epidermis ve epidermoid hiicre kanserlerinde bakir ve ginko bagimh SOD aktivitesini incelemisler, sonucta epidermoid kanserde normalin yansi kadar aktivite bulmuslardir. Baska bir gahsmada, cesitli malign hiicrelerde bakir ve ginko bagimh SOD ve mangan bagimh SOD aktivitesi normal doku hiicrelerine gore diisiik bulunmustur Cahsmamizda epidermoid hiicre kanseri ile ameliyat bolgesinde tiimore uzak normal doku arasinda SOD enzim aktivitesi yoniinden anlamli bir fark bulunmamistir. Cahsmamizda, epidermoid kanser dokusu ile kansersiz doku arasinda katalaz aktivitesi yoniinden de anlamli bir fark bulamadik. Durak ve ark.' kanserli doku ile kansere komsu saglam doku ve kontrol grubu arasinda SOD ve katalaz aktivitesi yoniinden anlamli farklihk saptamislardir. Superoksit dismutaz ve katalaz aktiviteleri kanserli dokularda yiiksek bulunmustur. Katalaz aktivitesinde ise kontrol grubu ile kansere komsu saglam doku arasinda anlamli fark saptanmamistir. Superoksit dismutaz ve katalaz aktivitesinin kanserli dokuda yiiksek ^lkmasi, kanser hucresinde hizh D N A sentezine ve salvaj yolun aktivitesinin azalmasma bagh olabilir. Superoksit ve hidrojen peroksit konsantrasyonlannin yiiksekligi kanserli dokuda SOD ve katalaz aktivitesinde artis yapabilir. 1 1' 1 Superoksit dismutaz, serbest radikal metabolizmasinda rol oynar ve toksik olan superoksit radikalini hidrojen perokside katalizler. Superoksit dismutaz aktivitesi kanserli dokuda bazi cahsmalarda yiiksek, bazi cahsmalarda diisiik seviyede bulunmaktadir. 1, 2 1 Canbolat ve ark larenks epidermoid kanserli hastalarda SOD enziminin serum aktivitesini cerra-

4 Solmaz ve ark., Ba -boyun epidermoid kanserinde dokudaki katalaz ve siiperoksit dismutaz aktiviteleri ve malondialdehit diizeyleri 400 hi oncesinde, cerrahi sonrasina gore daha yiiksek saptamislardir. Ayni gahsmada, SOD diizeyleri ile yas, sigara ve alkol kullanimi arasinda anlamli bir iliski saptanmamistir." 2 1 C^ahsmamizda da yas grubu yoniinden (<59 ve >60) anlamli farklilik bulunmamistir. Kanserli doku hiicrelerindeki anormal sure? hiicre metabolizmasini biitiin yonlerden etkilemektedir. Hucre enerjisini saglayan metabolik yollardan baska, anabolik ve katabolik yollann hemen hepsi tumoral gelisimden etkilenmektedir. Bu arada, oksidan ve antioksidan sistem ve bunlarm dengesi de degismektedir. Serbest oksijen radikalleri kanser gelismesinden sorumlu tutulan nedenlerden biridir. Bu oksijen radikallerinin anormal derecede iiretilmesi ve/veya temizlenmesinde aksakhk olmasinm, genetik yapida nokta mutasyonlardan tek ve gift iplik kinlmalarina kadar degisen derecelerde etkili olabilecegi ve kanser gelisimine katkida bulunabilecegi ileri siiriilmektedir. C^alismamizda, anlamli diizeyde olmamakla birlikte, kanserli dokularda k o m s u kontrol dokularma gore katalaz ve SOD aktivitelerinde bir azalma saptanmistir. Bu azalma, enzimatik antioksidan sistemin normal gahsmadigi ve siiperoksit, hidrojen peroksit ve hidroksil radikalleri gibi oksijen radikallerinin hiicreden yeterince uzaklas tirilamadigi anlamma gelebilir. Fakat, non-enzimatik antioksidan sistemin bu eksikligi hiicre membrani ve hiicrelerarasi sivida kompanse edip etmedigi hakkinda bir sey soyleyemiyoruz. Bu gahsmada doku total SOD aktivitesi 61- giildii. Mitokondriyal mangan bagimli SOD veya sitoplazmik bakir ve ginko bagimli S O D ayrimi yapilmadi. Bu enzimlerden mangan bagimli SOD, indiiklenebilir S O D olarak bilinmektedir. Dolayisiyla transkripsiyon-translasyon yolundan protein sentezi goz oniine almdigmda, enzimdeki aktivite degisikligi bu izozime bagh bir degisiklik olarak diisiiniilebilir. Malign degisimin oldugu hiicrede iiretilen bazi ara iiriinler (oksidan/antioksidan sistemle ili - kili olabilir veya olmayabilir) mangan bagimli SOD'nin transkripsiyonunu etkileyebilir; dolayisiyla aktivite azalmasi transkripsiyonun azalmasi olarak algilanabilir. Bir diger yakla im da, h e m indiiklenebilir izoenzim olan mangan bagimli SOD, hem de konstutitif izoenzim olan bakir ve cinko bagimli SOD aktivitelerinin kovalent modifikasyon yoluyla azaltilabilecegidir; ciinkii kanserin safhasma bagh olarak, hiicre membran reseptorlerinden itibaren biitiin membran yapisi, hormonal ikinci habercilerin bulundugu bolge olan sitoplazma ve nukleusta degi iklikler meydana gelmektedir. Her iki antioksidan enzimdeki azalma, a in kullanima bagh degradasyon sonucu da olabilir. Bu olaylar dizinini, malign degi im olan hiicredeki oksidatif stress arti i, antioksidan enz i m aktivitesinde arti, olugan serbest radikallerin uzakla tirilmasi iqin enzimlerin normalin cok iizerinde kataliz yapmalari, enzim aktivitesinde a in kullanim ve degradasyona bagh azalma seklinde ifade edebiliriz. Sonuc. olarak, antioksidan enzimlerin kanser profilaksisinde ve tedavisindeki rollerinin daha kapsamh arastinlmasi gerekir. Bu cahsmamizm ilerideki arastirmalara lsik tutacagi iimidini ta iyoruz. K A Y N A K L A R 1. Southorn PA, Powis G. Free radicals in medicine. II. Involvement in human disease. Mayo Clin Proc 1988; 63: Roberts NA, Robinson PA. Copper chelates of slow acting antirheumatic drugs and nonsteroidal antiinflammatory drugs: Their SOD-like activity and stability. Superoxide and superoxide dismutase. In: Rotilio G, editor. Chemistry, biology and medicine. Elsevier Science Publishers; p Halliwel B, Gutteridge MC. Role of free radicals and catalytic metal ions in human disease: an overview. In: Abelson JN, Simon MI, editors. Methods in enzymology. San Diego, CA: Academic Press; p. 186: Luck H. Catalase. In: Bergmeyer HU, editor. Methods of enzymatic analysis. 2nd ed. New York: Academic Press; 1963; p Oberley LM. Superoxide dismutase and cancer. Vol 2, Orlando, FL: CRC Press; p Sun Y, Oberley LW, Li Y. A simple method for clinical assay of superoxide dismutase. Clin Chem 1988;34: Aebi H. Catalase. In: Bergmeyer HU, editor. Methods of enzymatic analysis. New York: Academic Press; p Wasowicz W, Neve J, Peretz A. Optimized steps in flu- orometric determination of thiobarbituric acid-reactive substances in serum: importance of extraction ph and influence of sample preservation and storage. Clin Chem 1993;39: Lowry O, Rosenbraugh N, Farr L, Randall R. Protein measurement with folin phenol reagent. J Biol Chem 1951;183: Galeotti T, Borrello S, Seccia A, Farallo E, Bartoli GM, Serri F. Superoxide dismutase content in human epidermis and squamous cell epithelioma. Arch Dermatol Res 1980;267:83-6.

5 Solmaz ve ark., Baj-boyun epidermoid kanserinde dokudaki katalaz ve siiperoksit dismutaz aktiviteleri ve malondialdehit diizeyleri Durak I, Isik AU, Canbolat O, Akyol 6, Kavutcu M. Adenosine deaminase, 5' nucleotidase, xanthine oxidase, superoxide dismutase, and catalase activities in cancerous and noncancerous human laryngeal tissues. Free Radic Biol Med 1993;15: Canbolat O, Akyol O, Kavutcu M, Isik AU, Durak I. Serum adenosine deaminase and total superoxide dismutase activities before and after surgical removal of cancerous laryngeal tissue. J Laryngol Otol 1994;108: