Geno-and neurotoxicity of dietary acrylamide to rats and its impacts on some serum biomarkers

Other Title(s)

السمية الجينية و العصبية الناتجة عن تعرض جرذان التجارب للأكريلامايد الغذائي و تأثير ذلك على بعض المؤشرات الحيوية في مصل الدم

Dissertant

Muslih, Shahd Z.

Thesis advisor

Suwaylih, Khalid

University

Birzeit University

Faculty

Faculty of Science

Department

Department Nutrition and Dietetics

University Country

Palestine (West Bank)

Degree

Master

Degree Date

2022

Arabic Abstract

الأكريلا مايد مادة كيميائية لها القدرة على التسبب بالسمية و السرطان.

تتشكل مادة الأكريلا مايد في الكثير من الأطعمة الغنية بالنشويات، إذ تتكون عندما يتم تسخين الأطعمة التي تحتوي على الحمض الأميني أسباراجين (asparagine) على درجات حرارة عالية في وجود بعض السكريات.

تعتبر الدراسات حول وجود الأكريا نمايد في الأغذية في فلسطين نادرة بالرغم من إمكانية احتواء المواد الغذائية محلية الصنع و المستوردة على كميات كبيرة من الأكريلامايد و خصوصا إذا كانت هذه الموادق تعرضت للحرارة العالية أثناء تصنيعها.

الأمر الذي يجعلها خطرة من حيث التسبب بالتسمم و تكوين السرطانات.

هذه الدراسة هدفت التقييم مستويات مادة الأكريا نمايد في مواد غذائية تباع في السوق المحلي الفلسطيني و لدراسة تأثير الأكريلات مايد على جوانب مختلفة في جرذان التجارب هذه الدراسة مهمة لتسليط الضوء على الخطر الصحي للأكريات مايد و من المتوقع أن ترفع الوعي بين كل من أصحاب المصلحة و المستهلكين حول مخاطر الأكريلانمايد.

إلى جانب ذلك، تم من خلال هذه الدراسة تقييم السمية و السمية الجينية لمادة الأكريلات مايد على جرذان التجارب البيضاء.

أخيرا، تم في هذه الدراسة تقييم قدرة زيت الزيتون البكر على التقليل من الآثار الضارة لمادة الأكريلامايد على الفئران التجارب البيضاء.

في هذه الدراسة تم الحصول على 105 عينات غذائية من السوق المحلي في رام الله، فلسطين لتحليل محتوى مادة الأكريلا مايد.

تم استخلاص مادة الأكريلا مايد من العينات الغذائية و لكن لم يتم الحصول على نتائج لهذا الجزء من التجربة حيث كانت نسبة استرجاع الأكريلا مايد (recovery) أقل من حد الكشف للجهاز المستخدم (detection limit).

بالنسبة للجزء الثاني من التجربة، فقد تم تقييم تأثير الجرعات المختلفة من مادة الأكريلانمايد و قدرة زيت الزيتون على تقليل تأثير الأكريلا مايد على جرذان التجارب.

تم تقسيم 42 جرذ ذكر عشوائياً لست مجموعات على النحو التالي : المجموعة المرجعية مجموعة 10 ملغم / مل / كغم أكر بالأمايد مجموعة 30 ملغم / مل / كغم أكريل مايد، مجموعة 60 ملغم / مل / كغم أكريا نمايد، 1.5 مل / كغم زيت زيتون، و 1.5 مل / كغم زيت زيتون 60 ملغم / مل / كغم أكر يا نمايد.

تم إعطاء كل جرذ جرعة الأكريلاميد عن طريق الفم 5 أيام في الأسبوع لمدة 5 أسابيع.

تم خلالها تسجيل وزن الفئران و استهلاكهم للطعام في كل مجموعة أسبوعيا.

في نهاية التجربة، تم جمع الدم لتقييم السمية الجينية لمادة الأكريلاميد باستخدام تقنية ) RAPD ( و تم فصل السيروم من أجل اختبار نشاط إنزيم ناقل أمين الألانين (ALT) ، وإنزيم ناقل الأسبرتات (AST) .

بالإضافة إلى هذه الإنزيمات، تم فحص تراكيز الجلوكوز والإنسولين قبل وبعد التعرض للأكريلامايد.

بدأ تأثير مادة الأكريلاميد على وزن الجرذان في الظهور بعد أربعة أسابيع من إعطائها مادة الأكريلامايد.

كان متوسط وزن الفئران المعرضة ل 60 م غم / مل / كغم أكريلأمايد أقل من وزن الفئران في المجموعة المرجعية ) 237.25 ± 12.75 غم و 292.88 ± 8.28 غم على التوالي(.

من ناحية أخرى، تأثرت الفئران التي تم إعطاؤها زيت الزيتون مع مادة الأكريلأمايد حيث كان متوسط وزن الجسم في الأسبوع الرابع ) 245.8 ± 25.14 غم( أقل بكثير من متوسط وزن الجسم للفئران في المجموعة المرجعية في نفس الأسبوع.

تم حساب استهلاك الغذاء للفئران لكل مجموعة حيث أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن الفئران التي تعرضت ل 60 ملغم/كغم أكريلأمايد و الجرذان التي تعرضت ل 1.5 مل زيت زيتون+ 60 ملغم/مل/كغم أكريلأمايد استهلكت طعامًا أقل بكثير من المجموعة المرجعية منذ الأسبوع الأول من التجربة.

تسببت مادة الأكريلأمايد في حدوث تغيرات في طريقة مشي الفئران بعد أربعة أسابيع من إعطائها 30 ملغم / مل / كغم أكريلأمايد و 60 ملغم / مل / كغم أكريلأمايد.

حيث ظهر لدى الفئران التي تعرضت ل 30 ملغم / مل / كغم أكريلأمايد تشوهات في المشي و دوران للخارج في أطرافها الخلفية بينما أصيبت الأطراف الخلفية للفئران التي تعرضت ل 60 ملغم / مل / كغم من أكريلأمايد بالشلل التام.

لكن الفئران التي أعطيت 1.5 مل زيت زيتون مع 60 ملغم أكريلأمايد لم تظهر أي أعراض سمية عصبية.

فيما يتعلق بالسمية الجينية، لقد كشفت نتائج فحص ال RAPD الذي تم على الحمض النووي المستخلص من الفئران قبل و بعد التجربة عن تكوين ما مجموعه 38 قطعه صغيرة من DNA متعددة الأشكال أي ما يمثل حوالي 12 ٪ من إجمالي القطع التي تم الحصول عليها بعد التعرض للأكريلأمايد.

أظهرت جميع المجموعات باستثناء المجموعة الضابطة قطع صغيرة من DNA متعددة الأشكال تراوحت بين 3 في الفئران التي تعرضت ل 10 ملغم / مل / كغم أكريلأمايد و 15 في الفئران التي أعطيت 30 ملغم / مل / كغم أكريلأمايد.

هذه النتائج تثبت السمية الجينية لمادة الأكريلأمايد.

تم حساب أنشطة ALT و AST والتي تشير إلى تلف خلايا الكبد، حيث ارتفع نشاط كل من الأنزيمين مع زيادة جرعة الأكر يالأمايد المعطاة للفئران و لكن الزيادة لم تكن ذات دلالة إحصائية.

تم حساب تركيزات الأنسولين و الجلوكوز في مصل الدم لدراسة مدى تأثير مادة الأكريل مايد عليهما.

لم تظهر النتائج وجود أية تأثير لمادة الأكريا نمايد على تركيزات الأنسولين أو الجلوكوز.

مما سبق، يمكننا الاستنتاج أن مادة الأكريل مايد تؤثر سلبا على استهلاك جرذان التجارب للطعام و بالتالي، اكتساب الوزن.

كذلك، أظهرت الدراسة أن مادة الأكر يا نمايد تؤدي الى تسمم عصبي لدى الجرذان يبدأ على شكل إعاقات في طريقة المشي و يصل إلى الشلل التام في الأطراف الخلفية.

أظهر تحليل RAPD أن جميع جرعات الأكريل مايد تسببت في تغيير في المادة الوراثية للجرذان، و بالتالي فان هذه المادة لها خاصية السمية الجينية بينت الدراسة أن مستويات ALT و AST ارتفعت بسبب التعرض لمادة الأكر بالأمايد و لكن لم تظهر مستويات الأنسولين و الجلوكوز أي تغيير كبير في الاستجابة للتعرض لمادة الأكريلا مايد.

أخيرا، بينت الدراسة أن إعطاء زيت الزيتون مع مادة الأكريا نمايد 60 ملغم) قد حمى الجرذان من السمية العصبية حيث لم تتأثر أطرافها الخلفية و طريقة مشيها بالمقابل، لم يؤد زيت الزيتون الى تحسن في اكتساب الجرذان للوزن كما أنها لم تحسن من استهلاك الغذاء ولم تحم من السمية الجينية لمادة الأكريلاميد.

English Abstract

Acrylamide is a chemical compound with a potential cause of many toxic and carcinogenic effects.

The presence of acrylamide was reported in starch-rich foods baked or fried on high-temperature.

Studies on acrylamide levels in foodstuff marketed in Palestine are lacking, although imported and local food stuff, especially those exposed to high temperatures during production, may contain significant levels of acrylamide that can cause toxicity & carcinogenicity.

This study was planned to evaluate levels of acrylamide in foodstuff marketed in Palestine and to evaluate possible effects of acrylamide exposure on rats.

Therefore, a total of 48 rats were equally divided into 6 groups exposed orally to different treatments and doses of AA, OO and a control.

The groups were: Control, 10 mg/ml/kg AA, 30 mg/ml/kg AA, 60 mg/ml/kg AA, 1.5 ml/kg OO, and 1.5 ml/kg OO+ 60 mg/ml/kg AA.

Each rat was given acrylamide dose orally 5 days a week for 5 weeks One group was administered AA and olive oil to test for possible amelioration of negative impacts of AA.

Animal weights, food consumption and any behavioural symptoms of neurotoxicity were monitored and recorded throughout the experiment.

Besides, some serum biochemical tests (ALT, AST, glucose, & insulin) and genotoxicity tests using RAPD method were performed.

A total of 105 food stuff samples were purchased from the local market in Ramallah, Palestine to be analysed for the acrylamide content.

Acrylamide was extracted by different methods but no results were obtained from this part of the experiment as the recovery percentage of acrylamide was always below the detection limit of the LC-MS device used.

The effect of acrylamide on rats’ body weight starts to appear after four weeks of exposure.

The mean weight of the rats exposed to 60 mg/ml/kg AA was significantly less than the weight of the control rats (237.25 ± 12.75 g and 292.88 ± 8.28 g respectively).

On the other hand, weights of rats exposed to 60 mg AA were negatively affected as their mean body weight from the fourth week on was significantly less than the mean body weight of the control rats.

Food consumption of rats in each group was calculated as grams of consumed food per rat.

Results obtained showed that rats that were exposed to 1.5 ml OO+60 mg AA consumed significantly less food than control groups from the first week of the experiment to the end (fifth week).

In addition, food consumption of rats given 1.5 ml OO+60 mg AA was significantly less than the consumption by the rats that were given 1.5 ml OO only.

Acrylamide caused progressive gait abnormalities after four weeks of exposure to rats that were exposed to 30 mg/ml/kg AA and 60 mg/ml/kg AA.

Rats that were exposed to 30 mg/ml/kg AA have developed walking abnormalities and external rotation of the hind-limbs while the hind-limbs of rats that were exposed to 60 mg/ml/kg AA have totally paralyzed.

However, rats that were given 1.5 ml OO with 60 mg AA did not show any neurotoxicity symptoms.

RAPD profiles generated from DNA obtained before exposure and after exposure to AA revealed the formation of a total of 38 polymorphic bands representing around 11.5% of the total bands obtained after exposure.

All groups, except the control, generated polymorphic bands that ranged between 3 in the rats exposed to 10 mg/ml/kg AA and 15 in rats exposed to 30 mg/ml/kg AA.

These results indicate the genotoxicity of acrylamide.

ALT and AST activities were measured for the indication of liver damage.

Their activities were increased with the increase in acrylamide dose but the increase was not statistically significant.

Concentrations of insulin and glucose in serum were calculated for the indication of acrylamide effect.

There was no significant effect of acrylamide on either insulin nor glucose concentrations observed in this study.

At the end of the experiment, it was concluded that acrylamide affected the ability of the rats to consume food and gain weight.

Acrylamide caused neurotoxicity in rats as symptoms ranged from walking abnormalities to total paralysis in the hind-limbs of rats exposed to high dose of acrylamide.

RAPD analysis revealed that all doses of acrylamide caused genotoxicity to rats.

Levels of ALT and AST seemed to increase due to acrylamide exposure.

However, levels of insulin and glucose did not exhibit any significant change in response to acrylamide exposure.

Giving olive oil along with acrylamide (60 mg) protected against neurotoxicity.

Although this treatment did not improve neither body weight nor food consumption nor the genotoxic effect of acrylamide.

Main Subjects

Biology

No. of Pages

58

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-1429295