Determination of carbonyl groups in tissues of rats receiving vanadium complexes

Recently, research on biological activity of vanadium is carrying out in many research centers around the world. The antidiabetic and anticancer properties of this metal has been proved. Also its influence on body weight, normalization of lipid profile and a protective effect on the pancreas in diabetes are noted. Vanadium has a positive effect on physiological and biochemical processes in diabetes, as well as in other disease. However, it may also induce oxidative stress, which results is acceleration of lipid peroxidation and oxidative imbalance in cells. Organic derivatives are consider safer, especially those containing vanadium at a lower oxidation state.The aim of this study was to determine the effect of three organic complexes of vanadium on the oxidative stress parameters, such as the concentration of carbonyl groups, which are marker proteins peroxidation, and CAT activity. Additionally, the influence of vanadium on body and organ weight, water and fodder consumption were marked.Healthy Wistar rats were treated with organic complexes of vanadium: 4,4’- dimethyl – 2,2’–dipyridynateoxodiperoxovanadium(V) octahydrate sodium (complex B), 2,2’-dipyridynateoxodiperoxovanadium(V) octahydrate sodium (complex V), and sulphate(VI) bis(4,4’–dimethyl-2,2’–bipyridyne)oxovanadium(IV) dihydrate (complex M). Vanadium complexes was administered intragastric probe in a dose of 20 mg/kg b.w./day. The animals were divided into groups of 6 rats, each of them received adequate fodder: control (K), fat (T, 31% lard) and fructosyl (F, 30% fructose). Group K, T, F are reference groups for animals treated with the corresponding vanadium compounds. After 5 weeks the animals were collected from liver, brain, testes, and blood. Tissue homogenates were prepared and mitochondrial fractions were isolated. Activity of catalase by Aebi method, concentration of glucose (Biomerieux set) and content of carbonyl groups by Levine method were marked in tissues. Specified percentage of weight gain, and part of the examined organs in the total body weight. Also, the balance of water and fodder consumption during the experiment were counted.Each of the tested complex reduces body weight of experimental animals. Supplementation with organic complexes of vanadium in rats caused an increase in consumption of fodder and water as compared to rats in the control groups. In animals receiving fructosyl diet was a slight increase in liver weight in comparison to other groups. Concentration of glucose decreased in homogenate and mitochondrial fractions of the liver, but increased in plasma in animals treated with complexes of vanadium, especially in the case of M complex. Complex B caused a decrease in CAT activity in mitochondria isolated from the testis, and an increase in the plasma in the group receiving the control fodder. Administration the complex M to the animals receiving the fatty diet, resulted in increased levels of PCG in the hepatic homogenates. It was probably a result of increased oxidation of proteins and lipids. The concentration of PCG in the mitochondria of liver under the influence of complex B and V (with respect to group K) decreased. In the brain homogenate it was observed a slight increase in the concentration of PCG in groups of vanadium complexes supplementation. PCG concentration in mitochondria isolated from the rat testis were reduced in the case of administration of vanadium compounds in comparison to groups fed the control and fructosyl diet. Complex V administered to animals receiving control and fatty diet resulted in an increase PCG concentration in plasma. Usually in groups of animals treated with vanadium complexes increase in CAT activity was connected with decrease in PCG.Above vanadium complexes did not significantly affect the oxidation of proteins, but nevertheless cause changes in cell oxidative balance and body weight.

W ostatnim czasie trwają badania w wielu ośrodkach naukowych na całym świecie nad aktywnością biologiczną wanadu. Udowodniono jego właściwości przeciwcukrzycowe oraz przeciwnowotworowe. Zaznacza się także wpływ na masę ciała, wyrównywanie profilu lipidowego oraz działanie ochronne na trzustkę. Wanad korzystnie wpływa na procesy fizjologiczne i biochemiczne zarówno w cukrzycy, jak i w innych schorzeniach. Jednakże może także indukować stres oksydacyjny. Efektem tego jest przyspieszenie peroksydacji lipidów i zakłócenie równowagi oksydacyjnej komórki. Za bezpieczniejsze uważa się pochodne organiczne, zwłaszcza zawierające wanad na niższym stopniu utlenienia.Celem pracy było określenie wpływu trzech organicznych kompleksów wanadu na parametry stresu oksydacyjnego, takie jak aktywność CAT oraz stężenie grup karbonylowych, będących markerem peroksydacji białek. Dodatkowo określono wpływ wanadu na masę ciała i narządów, zużycie wody i paszy przez badane zwierzęta.Zdrowym szczurom rasy Wistar podawano organiczne kompleksy wanadu: 4,4’- bimetylo – 2,2’–bipirydynaoksodiperoksowanadan(V) sodu oktahydrat (kompleks B), 2,2’-bipirydynaoksodiperoksowanadan(V) sodu oktahydrat (kompleks V), oraz siarczan(VI) bis(4,4’–bimetylo-2,2’–bipirydyna) oksowanadu(IV) dihydrat (kompleks M). Kompleksy wanadowe podawano sondą dożołądkową w dawce 20 mg/dobę/kg m.c. Zwierzęta podzielono na grupy po 6 szczurów, z których każda otrzymywała odpowiednią paszę: kontrolną (K), tłuszczową (T, 31% smalcu) oraz fruktozową (F, 30% fruktozy). Grupy K, T, F były grupami odniesienia dla zwierząt którym podawano odpowiednie związki wanadu. Po 5 tygodniach od zwierząt pobrano wątrobę, mózg, jądra, oraz krew. Z tkanek przygotowano homogenat i wyizolowano frakcje mitochondrialne. Wykonano oznaczenie: katalazy (CAT) metodą Aebi’ego, glukozy (zestawem firmy Biomerieux), grup karbonylowych (PCG) metodą Levine’a. Określono procentowy przyrost masy ciała i udział badanych narządów w całkowitej masie ciała. Sporządzono bilans zużycia wody i paszy w czasie trwania eksperymentu.Każdy z badanych związków wanadu wpływał na obniżenie masy ciała u zwierząt. Suplementacja szczurów organicznymi kompleksami wanadu spowodowała wzrost spożycia paszy i wody w porównaniu do szczurów z grup kontrolnych. U zwierząt otrzymujących paszę fruktozową nastąpiło nieznaczne zwiększenie masy wątroby w porównaniu do pozostałych grup. Stężenie glukozy zmalało w homogenacie i frakcji mitochondrialnej wątroby, natomiast wzrosło w osoczu u zwierząt otrzymujących kompleksy wanadu, najbardziej w przypadku kompleksu M. Aktywność CAT oznaczona w homogenacie i mitochondriach wątrobowych zwierząt otrzymujących kompleksy wanadu była zwiększona w stosunku do odpowiednich grup kontrolnych. Kompleks B spowodował obniżenie aktywności CAT w mitochondriach wyizolowanych z jąder, a podwyższenie w osoczu, w grupie otrzymującej paszę kontrolną. Podawanie zwierzętom otrzymującym paszę tłuszczową kompleksu M, wpłynęło na zwiększenie stężenia PCG w homogenacie wątrobowym. Prawdopodobnie był to wynik wystąpienia wzmożonych procesów utleniania białek i lipidów. Stężenie PCG w mitochondriach wątrobowych pod wpływem kompleksu B i V (w odniesieniu do grupy K) zmalało. W homogenacie mózgowym zaobserwowano niewielki wzrost stężenia PCG w grupach suplementowanych kompleksami wanadu. Stężenie PCG w mitochondriach wyizolowanych z jąder było obniżone w przypadku podawania związków wanadu grupom karmionym paszą kontrolną i fruktozową. Kompleks V podawany zwierzętom karmionym paszą kontrolną i tłuszczową spowodował wzrost zawartości PCG w osoczu. Zazwyczaj w grupach zwierząt otrzymujących kompleksy wanadowe przy jednoczesnym wzroście aktywności CAT następował spadek stężenia PCG. Badane kompleksy wanadowe nie wpływają znacząco na utlenianie białek, nie mniej jednak powodują zmiany w równowadze oksydacyjnej komórki oraz w masie ciała.