ROLE OF XANTHINE OXIDASE INHIBITOR AS ANTAGONIST FOR MATRIX METALLOPROTEASES ACTIVITIES
GENERATED BY GAMMA RAYS IN RATS *

ZAHRAN, A.M.⁽¹⁾, SHAHEIN, Y.E.⁽²⁾ and ABOUELELLA, A.M. ⁽¹⁾

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

Key words: Xanthine oxidoreductase, Matrix metalloproteinases, Reactive
oxygen species, Gamma radiation, Apoptosis, Xanthine oxidase inhibitor.

دور مثبط ﺇنزيم الزانثين المؤكسد كمضاد لنشاط ﺇنزيمات تحليل بروتينات الدعامة المعدنية المتولدة بأشعة جاما فى الجرذان

احمد مصطفى زهران و ياسر عزت شاهين و أميرة محمد كمال أبو العلا

خلاصـــة

يدخل ﺇنزيم ﺇختزال وأكسدة الزانثين فى عمليات التحلل الباثولوجية والفسيولوجية. وفى الوقت الحاضر أصبحت الأبحاث مهتمة بموضوع تصادف وتزامن إنتاج كل من وحدات الأكسجين النشطة ونشاط ﺇنزيمات تحليل بروتينات الدعامة المعدنية فى العديد من الأمراض.

أجريت الدراسة الحالية لتوضيح ما ﺇذا كانت مثبطات ﺇنزيم الزانثين المؤكسد يمكنها تغيير مسار التلف الناجم عن التأكسد الناتج من تأثير أشعة جاما وذلك من خلال تثبيط نشاط ﺇنزيمات تحليل بروتينات الدعامة المعدنية.

تلقت ذكور الجرذان مادة الألوبيورينول بالحقن داخل الغشاء البريتونى بجرعة 30 ملليجرام لكل كجم من وزن الجسم لكل يوم و ذلك لسبعة أيام متوالية قبل البدء بعملية التشعيع ثم 14 يوما متتابعة أثناء وبين التعرض للإشعاع الجامى. ولقد تعرضت الجرذان للإشعاع الجامى الكلى للجسم بجرعة 1 جراى يوم بعد يوم حتى وصلت الجرعة الكلية إلى 8 جراى.

أظهرت نتائج التحليل الزيموجرافى للمصل والأنسجة الكبدية أن التعرض لأشعة جاما يحقق زيادة معنوية فى نشاط كل من ﺇنزيم تحليل بروتينات الدعامة المعدنية-2 البادئ ( الخامل) والنشط و أيضا ﺇنزيم تحليل بروتينات الدعامة المعدنية-9 البادئ (الخامل) والنشط، كذلك وأن قياس تجزأ الشريط الوراثى للحمض النووى "د ن ا" فى الخلايا الكبدية أظهر زيادة معنوية فى نشاط الموت المبرمج للخلية بعد التعرض لأشعة جاما.

أظهرت النتائج أيضاً أن حقن مادة الألوبيورينول يخفض معنويا نشاط كل من ﺇنزيم تحليل بروتينات الدعامة المعدنية-2 و ﺇنزيم تحليل بروتينات الدعامة المعدنية-9 فى الجرذان التى سبق تعرضها للإشعاع الجامى، كذلك أظهر تجزأ الشريط الوراثى للحمض النووى تثبيطا لنشاط الموت المبرمج للخلية فى الخلايا الكبدية.

ABSTRACT

Xanthine oxidoreductase (XOR) has been implicated in physiological as well as many pathological degenerative processes. Meantime, the coincidental overproduction of reactive oxygen species (ROS) and matrix metalloproteinases (MMPs) in many degenerative diseases has been recently a subject of many researches. The present study was conducted in order to clarify whether xanthine oxidase inhibitor can alter the degenerative oxidative damage induced by gamma radiation through inactivation of MMPs.

Sprague dawley male albino rats were given allopurinol intraperitoneally (i.p.) at a dose of 30 mg/kg body weight/day for 7 successive days before starting irradiation and 14 successive days during and in between exposure to gamma radiation. Rats were exposed to whole body gamma radiation delivered as 1 Gy every other day up to total dose 8 Gy. Zymographic analysis of serum and hepatic tissues showed that exposure of animals to gamma rays yielded significant increases in the activity of both pro-MMP-9 and active MMP-9 (92 and 86 kDa, respectively) and both pro-MMP-2 and active MMP-2 (72 and 66 kDa, respectively). Also, measurement of DNA fragmentation in hepatic cells showed an increased apoptotic activity following gamma rays exposure. Administration of allopurinol has significantly lowered the activities of MMP-2 and MMP-9 in gamma irradiated rats. Also, DNA fragmentation showed a reduction in apoptotic activity in hepatic cells.

Conclusion: the present study demonstrated that gamma irradiation of rats led to up regulation of enzymatic activities of MMP-2 and MMP-9 in their pro- and active forms as well as enhancement of apoptotic activity. Administration of allopurinol exerted defensive effects on gamma irradiated rats via down regulation of MMP-2 and MMP-9 as well as the DNA fragmentation of the rat liver cells.