Analyzing the antioxidant effects of caffeine on rat heart

Metilksantin (1,3,7 trimetilksantin) olarak bilinen, insanlar tarafından geniş çapta çeşitli yiyecek ve içeceklerin (kahve, çay, çikolata gibi) bileşiminde tüketilen kafeinin, lokomotor aktiviteyi ve kalp hızını artırıcı (pozitif inotropik) etkisi ve hafif diüretik etkisi en önde gelen özellikleridir. Bu gibi etkilerinden dolayı günümüzde medikal tedavilerde ilaç olarak yerini almıştır. Oral yolla alınımından sonra kafein, hızla ve hemen hemen tamamen (%99) gastrointestinal sistem tarafından emilir ve kafeinin hidrofobik özelliği, onun bütün biyolojik zarlardan hücrelere geçmesine imkan verir. Biz çalışmamızın temel hedefi olarak, kısa süreli oral kafein alımının rat kalbinde olası antioksidan etkilerini iki farklı dozda araştırmaya çalıştık. Kafein verilen ratların kalp dokularında lipit peroksidasyon ürünü olan malondialdehit (MDA) düzeylerini ölçtük. Bunun yanında kafeinin antioksidan özelliğini incelemek için, enzimatik ve non enzimatik antioksidan sistem üzerinde araştırmalar yaptık. Kalp dokularında süperoksit dismutaz (SOD), glutatyon peroksidaz (GPx), glutatyon S transferaz (GST), katalaz aktivitelerini ve glutatyon (GSH) düzeylerini ölçtük. Çalışmamızda 30 adet (ortalama 250 gr ağırlığında) Wistar cinsi dişi rat kullanıldı. Ratlar üç eşit gruba ayrıldı. GrupI: Kontrol grubuydu. GrupII ye 30mg/kg, grupIII e 100mg/kg (nontoksik yüksek doz) kafein 14 gün boyunca (kısa süreli) oral yolla verildi. Çalışmamızın sonuçları, 14 gün düşük doz (30mg/kg) ve toksik olmayan yüksek doz (100mg/kg) kafein uygulamasının, kalpta lipid peroksidasyonununu azalttığını göstermektedir. Kafein alımıyla rat kalp dokusunda katalaz ve GPx gibi antioksidan enzim aktivitelerinde ise istatistiksel olarak anlamlı artış saptanmıştır. Kalp dokusu GST aktivitesi karşılaştırıldığında kontrol grubuna göre ve gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamıştır. Kalp dokusu glutatyon düzeylerinde hafif düşüş, SOD aktivitesi ise hafif artış tespit edilmiş, ancak gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamıştır. Sonuç olarak çalışmamızda Spearman korelasyon analizi sonuçlarına göre doku MDA düzeyi azalırken, GPx, katalaz aktivitesi artmış ve güçlü negatif korelasyon görülmüştür. Doku GPx aktivitesi ile doku katalaz aktivitesi arasında güçlü pozitif korelasyon bulunmuştur. Ayrıca doku GST aktivitesi ile doku katalaz arasında pozitif korelasyon bulunmuştur. Kafeinin bu dozlarda; lipid peroksidasyonunu azaltması, antioksidan enzim aktivitelerini artırması ile oksidatif stresi iyileştirmesi, yapılan araştırmalarında ışığında antioksidan olabileceği görüşünü desteklemektedir. Kafeinin antioksidan olarak uygun dozunun belirlenmesinde, etki mekanizmalarının açığa kavuşturulmasında ileri hayvan ve insan çalışmalarının gerekli olduğunu düşünmekteyiz.Caffeine, known as methylxanthines (1,3,7 trimethylxanthine), is widely consumed by people as a component of many beverages and food (such as coffee, tea, chocolate), increasing effects on pyscomotor activity, heart rates (positive inotropic) and mild diuretic effects are caffeine s prominent specialities. Nowadays, because of its above effects, in medical treatment it takes role as drug. After oral administration caffeine is quickly and almost completely (99 %) absorbed by the gastrointestinal system and the hydrophobic proporties of caffeine allow its passage through all biological membranes into cells. The main aim of our study was to compare potential antioxidant effects in rat heart at 2 different doses of short time period oral caffeine intake. We measured MDA levels, which is a product of lipid peroxidation in rats hearts that caffeine is given. In addition, to evaluate antioxidant properties of caffeine we investigated enzymatic and non-enzymatic antioxidant systems. We measured SOD, catalase, GPx and GST activities and GSH levels in heart. In our study we used 30 female Wister rats with a mean weight of 250 grams. Rats are equally divided into 3 groups. Group 1 was control. Group 2 received 30mg/kg of caffeine and group 3 received 100mg/kg caffeine (non-toxic high dose) for 14 days (short time period) orally. Our results show that 14-day low dose (30mg/kg) and non-toxic dose (100mg/kg) caffeine usage decreased lipid peroxidation in heart. Antioxidant enzyme activities in rat heart like catalase and GPx showed statistically significant increase with caffeine intake. Heart GST level comparison to control group and between groups showed not statistically significant. Heart tiusse glutathione level comparison to control group showed a slight decrease but this was not statistically significant. Heart tiusse SOD level comparison to control group showed a slight increase but this was not statistically significant. Results from the Spearman analysis showed a strong negative correlation and while tissue MDA levels decreased; GPx and katalaz activities increased. Tissue GPx activity and tissue catalase activity showed a strong positive correlation. Additionally tissue GST activity and tissue catalase activity showed apositive correlation. Decreased lipid peroxidation and increased antioxidant enzyme activities which improve oxidative stress show that these doses of caffeine may be an antioxidant under the influence of these studies. In our opinion, determining mechanism and antioxidant effect of caffeine at suitable dose requires advanced animal and human studies