LYCOPENE EFFICIENCY IN THE MODULATION OF OXIDATIVE DAMAGE IN DIFFERENT TISSUES OF GAMMA IRRADIATED RATS *

EL-TAHAWY, N.A.⁽¹⁾, NADA, A.S.⁽²⁾ and REZK, R.G.⁽³⁾

 (1) Radiation Biology Dept., (2) Drug Research Dept. and (3) Radiation
Health Dept., National Centre for Radiation Research and Technology,
Atomic Energy Authority, Cairo, Egypt.

Key words: Lycopene, Gamma radiation, Spleen, Liver,
Lungs, SOD, CAT and TBARS.

كفاءة الليكوبين فى تعديل الضرر التأكسدى فى الأنسجة المختلفة
للجرذان المعرضة كلياً لأشعة جاما

نعمان عبد اللطيف الطحاوى و أحمد شفيق ندا و رينيه جورجى رزق

خلاصـــة

تحتوى الخضروات والفواكه على نسبة عالية من مضادات الأكسدة التى تقلل من تكوين الشوارد الحرة المسببة للأمراض. تهدف هذه الدراسة إلى اختبار مدى فاعلية الليكوبين (الموجودة بكثرة فى الطماطم) كمضاد طبيعى للأكسدة ضد الأضرار التى تحدث فى أنسجة الكبد والطحال والرئة للجرذان المعرضة كلياً لجرعة إشعاعية مجزأة من أشعة جاما مقدارها الكلى 9 جراى بواقع 3 جراى كل 72 ساعة. تم حقن الليكوبين للجرذان يومياً عن طريق الأنبوبة المعدية بجرعة مقدارها 5 مللى جرام/كجم من وزن جسم الجرذان لمدة أسبوعين متتاليين قبل التعرض للإشعاع مع الاستمرار خلال فترة التعرض للإشعاع حتى آخر جرعة إشعاعية جزئية. أجريت القياسات فى اليوم الثالث بعد التعرض لآخر جرعة جزئية من الإشعاع.

أوضحت نتائج هذه الدراسة أن تعرض الجرذان لجرعة إشعاعية مجزأة من أشعة جاما يؤدى إلى زيادة معنوية فى مستوى المواد المتفاعلة مع حمض الثيوبربتيورك فى أنسجة الكبد والطحال والرئة كمؤشر لزيادة عملية فوق أكسدة الدهون وتكون هذه الزيادة مصحوبة بتغيرات فى مستوى مضادات الأكسدة وقد صاحب هذه التغيرات البيوكميائية تغيرات هستوباثولوجية حيث ظهرت محتويات الخلية بحالة مرضية مع حدوث تغيرات فى تركيب ومحتويات الخلية وذلك فى اليوم الثالث بعد التعرض لأخر جرعة إشعاعية، كما تشير النتائج الى أن تجريع الجرذان قبل وأثناء التشعيع بجرعة يومية من الليكوبين يقلل من التغيرات الضارة التى يسببها التعرض للإشعاع بالإضافة الى تقليل معنوى فى مستوى المواد المتفاعلة مع حمض الثيوبربتيورك فى الأنسجة المختلفة مع تحسن معنوى فى نشاط أنزيمات مضادات الأكسدة فى جميع الأنسجة المقاسة، بالمقارنة بجرذان المجموعة المعرضة للإشعاع فقط.

أظهر الفحص الميكرسكوبى لقطاعات من أنسجة الكبد والطحال والرئة للجرذان تحسن ملحوظاً فى خلايا الجرذان المعالجة بالليكوبين حيث ظهرت الأغشية الخلوية ومحتويات الخلية بحالة جيدة بالمقارنة بجرذان المجموعة المعرضة للإشعاع فقط. ومن النتائج السابقة يمكن استنتاج أن تناول الليكوبين كمكمل غذائى يمكنه أن يحمى خلايا الكبد والطحال والرئة من الضرر التأكسدى الذى يحدث نتيجة التعرض للإشعاع الجامى.

ABSTRACT

Exposure to ionizing radiation induces oxidative stress that has been recognized as an important etiological factor in the causation of several chronic diseases. Lycopene, a carotenoid almost exclusively present in tomatoes and tomatoes products, is a lipid soluble antioxidant claimed to possess cardioprotective and anticancer properties. The present study was designed to determine the possible modulator effects of lycopene on radiation-induced oxidative damage to liver, spleen and lung tissues. Animals were supplemented with lycopene (5mg/kg body weight/ day) by gavages for two weeks before
whole body exposure to gamma rays and within the period of irradiation
(3 successive doses, each of 3 Gy at 72 hours intervals). Animals were sacrificed on the 3^rd day post the last irradiation session.

The results obtained in the present study showed that whole body gamma irradiation produced oxidative stress manifested by significant elevation in lipid peroxides levels measured as thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) associated with significant decrease of nitric oxide (NO) content. Non-significant change in total cupper (Cu) in the three tissues was recorded while significant increase of total iron (Fe) was observed in liver and spleen tissues only. Liver tissue of irradiated rats showed significant decrease in the activities of the antioxidant enzymes as superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT). In spleen tissues, there was a significant increase of SOD and significant decrease of CAT activities while in lung tissues, both SOD and CAT activities showed significant increase.

Histological observations of photomicrograph of liver sections showed that radiation-induced sever damage obvious by dilated portal vein, ruptured hepatocytes, necrotic, pyknotic, karyolitic nuclei and vacuolated cytoplasm. In spleen tissue, radiation was induced degeneration of lymphatic nodules, dilation follicular artery and marked hemorrhage. In lung tissue, radiation- induces ill defined shape of bronchiole, disappearance of smooth muscle, ruptured columnar epithelium and infiltration of condensed connective tissue. Rats received lycopene supplement before and during irradiation showed remarkable improvement in most of the measured parameters when compared to irradiated rats. It could be concluded that lycopene by scavenging free radicals may protect liver, lung and spleen tissues against gamma radiation-induced oxidative toxicity.