Investigation of the Effect of Astaxanthin on Autophagy in Renal Ischemia-reperfusion Modeled Rats

¹Inonu University Faculty of Medicine, Department of Anatomy, Malatya, Türkiye
²Karabuk University Faculty of Medicine, Department of Anatomy, Karabuk, Türkiye
³Inonu University Faculty of Medicine, Department of Physiology, Malatya, Türkiye
⁴Inonu University Faculty of Medicine, Department of Histology and Embryology, Malatya, Türkiye
⁵Karabuk University Faculty of Medicine, Department of Physiology, Karabuk, Türkiye
⁶Adiyaman University Faculty of Medicine, Department of Anatomy, Adiyaman, Türkiye

Objective: The aim of this study was to investigate the effect of various astaxanthin (ATX) doses on oxidative damage and autophagy in renal ischemia-reperfusion (I/R) injury-modeled rats.
Methods: The rats were divided into five groups: sham group (n=8), I/R (n=8), I/R + 5 mg/kg ATX (n=8), I/R + 10 mg/kg ATX (n=8), and I/R + 25 mg/kg ATX (n=8) groups. ATX was dissolved in 5 mg/kg, 10 mg/kg, and 25 mg/kg olive oil for 7 days and administered to the rats in the experimental group. Sham and I/R groups were also administered ATX solution (olive oil) via oral gavage for 7 days. Renal ischemia reperfusion was induced in all rats except the sham group after the last dose was administered on the 7th day. Reperfusion was conducted for 24 hours after 45 minutes of ischemia.
Results: Blood samples were collected, and kidney tissue were incised for biochemical and histological analyses. Superoxide dismutase (SOD) and total antioxidant status (TAS) were significantly lower in the I/R group than in the sham group (p<0.05), whereas malondialdehyde (MDA) and total oxidant status (TOS) values were higher (p<0.05). It was determined that SOD and TAS increased and MDA and TOS decreased in the ATX-administration groups compared with the I/R group, independent of the dose (p<0.05). In the 25 mg/kg ATX + I/R group, Beclin-1 and LC3β immunoreactivities were significantly higher than those in the other groups (p<0.05). The lowest p62 immunoreactivity was observed in the 25 mg/kg ATX + I/R group.
Conclusions: ATX had a protective effect on kidney function and against oxidative damage. Furthermore, high-dose ATX administration protected kidney tissue via autophagy induction in this study.

Keywords:

Böbrek İskemi-reperfüzyon Modeli Oluşturulan Sıçanlarda Astaksantinin Otofaji Üzerine Etkisinin Araştırılması

¹İnönü Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Anatomi Bölümü, Malatya, Türkiye
²Karabük Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Anatomi Bölümü, Karabük, Türkiye
³İnönü Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Fizyoloji Bölümü, Malatya, Türkiye
⁴İnönü Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Bölümü, Malatya, Türkiye
⁵Karabük Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Fizyoloji Bölümü, Karabük, Türkiye
⁶Adıyaman Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Anatomi Bölümü, Adıyaman, Türkiye

Amaç: Bu çalışmanın amacı böbrek iskemi-reperfüzyon (İ/R) hasarı olan sıçanlarda astaksantinin (ATX) otofaji üzerine etkisinin araştırılmasıdır.
Yöntemler: Sıçanlar 5 gruba ayrıldı: Sham grubu (n=8), İ/R (n=8), ATX 5 mg/kg + İ/R (n=8), ATX 10 mg/kg + İ/R (n=8), ATX 25 mg/kg + İ/R (n=8). Deney grubundaki sıçanlara zeytinyağında çözdürülmüş ATX 5 mg/kg, 10 mg/kg ve 25 mg/kg, Sham ve İ/R grubundaki sıçanlara ise ATX çözücüsü (zeytinyağı) gavaj yoluyla 7 gün boyunca verildi. Sham grubu dışındaki tüm sıçanlara 7. gün son doz uygulandıktan sonra İ/R uygulandı. Kırk beş dakikalık böbrek iskemisinden sonra 24 saat süreyle reperfüzyon yapıldı.
Bulgular: Biyokimyasal ve histolojik analizler için kan ve doku örnekleri toplandı. Sham grubunda göre İ/R grubunda süperoksit dismutaz (SOD) ve toplam antioksidan durumu (TAS) anlamlı olarak düşükken (p<0,05), malondialdehid (MDA) ve toplam oksidan durumu (TOS) değerleri daha yüksekti (p<0,05). ATX uygulanan gruplarda doz miktarından bağımsız olarak SOD ve TAS düzeylerinin arttığı, MDA ve TOS düzeylerinin azaldığı tespit edildi (p<0,05). ATX 25 mg/kg + İ/R grubunda Beclin-1 ve LC3β immünreaktiviteleri diğer gruplarla karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı derecede yüksekti (p<0,05). En düşük p62 immünreaktivitesi ATX 25 mg/kg + İ/R grubunda tespit edildi (p<0,05).
Sonuçlar: ATX’in böbrek fonksiyonlarını ve oksidatif hasara karşı koruyucu etkisi vardı. Ayrıca bu çalışmada yüksek doz ATX uygulaması böbrek dokularını otofaji indüksiyonu yoluyla korumuştur.

Anahtar Kelimeler:

Aysegul KISAOGLU, Evren KOSE, Nesibe YILMAZ, Kevser TANBEK, Azibe YILDIZ, Umit YILMAZ, Rumeyza Hilal CIRIK, Davut OZBAG. Investigation of the Effect of Astaxanthin on Autophagy in Renal Ischemia-reperfusion Modeled Rats. . 2024; 39(2): 101-108

Corresponding Author: Evren KOSE, Türkiye