Antioxidant and Antiradical Properties of Esculin, and its Effect in A Model of Epirubicin-Induced Bone Marrow Toxicity

• Published in: Folia medica (Plovdiv) Vol. 54; no. 3; pp. 42 - 49
• Main Authors: Biljali, Sefedin, Hadjimitova, Vera A., Topashka-Ancheva, Margarita N., Momekova, Denitsa B., Traykov, Trayko T., Karaivanova, Margarita H.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Bulgaria Versita 01.07.2012; MEDICAL UNIVERSITY- PLOVDIV
• Subjects: Animals; Antibiotics, Antineoplastic - toxicity; antioxidant effect; Antioxidants - pharmacology; Bone Marrow Cells - drug effects; chemoprotection; epirubicin; Epirubicin - toxicity; esculin; Esculin - pharmacology; Free Radicals - antagonists & inhibitors; genotoxicity; Male; Mice; Mutagenicity Tests; radical scavenging properties; Superoxides - metabolism
• ISSN: 0204-8043; 1314-2143
• DOI: 10.2478/v10153-011-0096-4

AIM: To evaluate the effect of esculin, a plant coumarin glucoside, on free radicals andagainst epirubicin-induced toxicity on bone marrow cells. MATERIALS AND METHODS: Antioxidant activity was assessed by a luminol-dependent chemiluminescence method or NBT test in a xanthine-xanthine oxidase system, and two irondependent lipid peroxidation systems. In vivo experiments were carried out in epirubicintreated mice, alone or in a combination with esculin. Genotoxicity of the anthracycline drug was assessed by cytogenetic analysis and an autoradiographic assay. RESULTS: Esculin inactivated superoxide anion radicals in both systems we used. It exerted SOD-mimetic effect and reduced the level of superoxide radicals generated in a xanthinexanthine oxidase system by 30%. Esculin also showed an antioxidant effect in a model of Fe2+-induced lipid peroxidation. Cytogenetic analysis showed that epirubicin had a marked infl uence on the structure of metaphase chromosomes of normal bone marrow cells. Inclusion of esculin in the treatment protocol failed to ameliorate the epirubicin-induced antiproliferative effects and genotoxicity in bone marrow cells. CONCLUSION: In this study the ability of the coumarin glucoside esculin to scavenge superoxide radicals and to decrease Fe-induced lipid peroxidation was documented. However, despite the registered antioxidant effects the tested compound failed to exert cytoprotection in models of anthracycline-induced genotoxicity in bone marrow cells. The results of this study warrant for more precise further evaluation of esculin, employing different test systems and end-points and a wider range of doses to more precisely appraise its potential role as a chemoprotective/resque agent. ЦЕЛЬ: Настоящее исследование ставит себе целью оценить эффект растительного кумаринового гликозида эскулина на свободно радикаловые процессы и на индуцированную эпирубицином костномозговую токсичность. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: Антиоксидантная актив- ность оценена с помощью люминол-зависимого геми- люминисцентного метода и NBT теста в ксантин- ксантин оксидазной системе, как и при двух железо- зависимых системах липидной пероксидации. Ин виво проведены эксперименты на мышах, подвергнутых воздействию эпирубицином самостоятельно и в комбинации с эскулином. Генотоксичность ан- трациклинового антибиотика оценена на базе цитогенетического анализа и авторадиографии. РЕЗУЛЬТАТЫ: Эскулин инактивирует супероксидные радикалы и при двух применяемых системах, обла- дает SOD-мимитической активностью, уменьшая уровень супероксидных анионов на 30% в ксантин- ксантин оксидазной системе. Эскулин также имеет антиоксидантный эффект при модели Fe²+-индуцированной липидной пероксидации. Цито- генетический анализ показывает, что эпирубицин оказывает значительное влияние на структуру метафазных хромосом нормальных костномозговых клеток. Комбинированное воздействие эпирубицина и эскулина не приводит к изменению в антипроли- феративном и генотоксическом эффектах анти- биотика. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Настоящее исследование определяет способность кумаринового гликозида „улавливать” супероксидные радикалы и ингибировать железо- индуцированную липидную пероксидацию. Независимо от имеющихся антиоксидантных эффектов эскулин не реализует клеточную протекцию относительно индуцированной антрациклиновым антибиотиком костномозговой генотоксичности. Результаты по- казывают, что не во всех случаях имеется корре- ляция между антиоксидантным и клеточнопро- тективным мозговым эффектами, что указывает на необходимость в применении различных тест- систем в целях более точной оценки возможности применения антиоксидантов как химиопротективные средства в цитостатистической терапии.