Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1 (5-Year IF – 2.0)
Journal Citation Indicator (JCI) (2023) – 0.4
Scopus CiteScore – 3.7 (CiteScore Tracker – 4.3)
Index Copernicus  – 171.00; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2008, vol. 17, nr 5, September-October, p. 503–512

Publication type: original article

Language: English

Assessment of the Influence of Quercetin on the Activities of Selected Enzymes in Experimental Rats Under Oxidative Stress Due to Oxidized Dietary Fats

Ocena wpływu kwercetyny na aktywność wybranych enzymów u szczurów doświadczalnych w stresie oksydacyjnym wywołanym tłuszczami pokarmowymi

Bożena Regulska−Ilow1,, Rafał Ilow1,

1 Department of Food Science and Dietetics, Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

Abstract

Background. The kind and quality of dietary fat may influence the bioactivity of quercetin manifested as its effect on the activities of selected enzymes.
Objectives. The aim of the study was to evaluate the effect of quercetin on the oxidative potential of blood and liver functions in rats under oxidative stress due to dietary fats.
Material and Methods. The rats were fed diets with 8% content of fat and 0.5% addition of cholesterol. Subsequent evaluations involved the effect of quercetin on the activities of superoxide dismutase (SOD) in erythrocytes and glutathione peroxidase (GPx) in full blood as well as those of alanine and asparginate aminotransferases (ALT and AST, respectively) and alkaline phosphatase in plasma and liver extracts. The dietary source of prooxidants included oxidized sunflower oil and lard. The four−week experiment was performed on 80 male Buffalo rats, of which 40 were given a 0.075% addition of quercetin as a dietary supplement (60 quercetin per mg/kg of rat body mass).
Results. Quercetin as well as the quality and kind of fat in the diet were found to exert a significant effect on the investigated parameters. The addition of quercetin resulted in a significant activation of SOD in the rats on a diet with fresh oil and decreased SOD activity in the rats fed oxidized lard. It decreased the activity of GPx in rats fed oxidized lard and oil. The activity of plasma alanine and asparginate aminotransferases was in the physiological range and did not indicate damage to the liver cells. Quercetin decreased significantly the activity of ALT in the plasma of rats on a diet containing oxidized oil. Quercetin reduced significantly plasma AP activity in rats fed fresh lard and increased its activity in rats on a diet containing oxidized oil. The changes in AP activity in plasma and in liver extracts followed the same directions. Quercetin exerted an unfavorable effect in the form of increased accumulation of fat in the liver cells, which was indicated by high levels of the de Ritis index. The degree of fatty degeneration of the liver was differentiated and it depended on the kind and quality of the dietary fat.
Conclusion. The direction of quercetin activity was determined by the kind of fat in the diet. Beneficial effects were observed only in selected groups of animals, i.e. decreased ALT activity was observed only in animals fed a diet with oxidized oil and increased SOD activity only in rats on a diet with fresh oil.

Streszczenie

Wprowadzenie. Rodzaj i jakość tłuszczu w diecie mogą warunkować aktywność biologiczną kwercetyny, przejawiającą się jej wpływem na aktywność wybranych enzymów.
Cel pracy. Ocena wpływu kwercetyny na potencjał oksydacyjny krwi i czynność wątroby u szczurów w stresie oksydacyjnym wywołanym tłuszczami pokarmowymi.
Materiał i metody. Zastosowano u szczurów diety z 8% zawartością tłuszczu i 0,5% dodatkiem cholesterolu, i oceniano wpływ kwercetyny na aktywność dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) w krwinkach czerwonych i peroksydazy glutationowej (GPx) we krwi pełnej oraz aktywności aminotransferaz: alaninowej (ALT) i asparaginianowej (AST) i fosfatazy zasadowej (AP) w osoczu i ekstraktach wątrobowych. Źródłem prooksydantów w diecie szczurów były utlenione: olej słonecznikowy i smalec. Czterotygodniowe doświadczenie żywieniowe przeprowadzono u 80 szczurów, samców, rasy Buffalo, 40 z nich otrzymywało 0,075% dodatek kwercetyny jako suplement diety (60 mg kwercetyny/kg masy ciała).
Wyniki. Kwercetyna oraz jakość i rodzaj tłuszczu w diecie miały istotny wpływ na badane wskaźniki. Kwercetyna istotnie aktywizowała SOD w grupie szczurów otrzymujących dietę ze świeżym olejem oraz zmniejszała aktywność SOD w grupie otrzymującej smalec utleniony. Obniżała aktywność GPx u szczurów karmionych utlenionymi: smalcem i olejem. Aktywność aminotransferaz, alaninowej i asparaginianowej w osoczu, z zakresu wartości fizjologicznych nie wskazywała na uszkodzenie komórek wątroby. Kwercetyna istotnie obniżała aktywność ALT w osoczu szczurów na diecie z utlenionym olejem. Kwercetyna istotnie obniżała aktywność AP w osoczu szczurów na diecie ze świeżym smalcem i podwyższała aktywność na diecie z olejem utlenionym. Kierunek zmian aktywności AP w osoczu i ekstraktach wątrobowych pokrywał się. Kwercetyna miała niekorzystne działanie uboczne związane ze wzmożonym gromadzeniem tłuszczu w komórkach wątrobowych, na co wskazywała wysoka wartość współczynnika de Ritisa. Stłuszczenie wątroby było zróżnicowane i zależne od rodzaju i jakości tłuszczu w diecie.
Wnioski. O kierunku działania kwercetyny decydował rodzaj tłuszczu w diecie. Korzystny wpływ, polegający na obniżeniu aktywności ALT, dotyczył tylko grup zwierząt na diecie z utlenionym olejem oraz polegający na aktywizacji SOD tylko grupy szczurów na diecie ze świeżym olejem.

Key words

aminotransferases, SOD, GPx, oxidized fat, quercetin, rats

Słowa kluczowe

aminotransferazy, SOD, GPx, tłuszcz utleniony, kwercetyna, szczury

References (27)

  1. Lutz M, Bonilla S, Concha J, Alvarado J, Barraza P: Effect of dietary oils, cholesterol and antioxidant vitamin supplementation on liver microsomal fluidity and xenobiotic−metabolizing enzymes in rats. Nutr Metab 1998, 42, 350–359.
  2. Hayam I, Cogan U, Mokady S: Dietary oxidized oil and the activity of antioxidant enzymes and lipoprotein peroxidation in rats. Nutr Res 1995, 15, 1037–1044.
  3. De Vries JHM, Jansen K, Hollman PCH, van Staveren WA, Katan MB: Consumption of quercetin and kaempferol in free−living subjects eating a variety of diets. Cancer Lett 1997, 114, 141–144.
  4. Aherne SA, O’Brien NM: Dietary flavonols: chemistry, food content, and metabolism. Nutrition 2002, 18, 75–81.
  5. Erlund I: Review of the flavonoids quercetin, hesperetin, and naringenin. Dietary sources, bioactivities, bioavailability, and epidemiology. Nutr Res 2004, 24, 851–874.
  6. Morand Ch, Crespy V, Manach Ch, Besson C, Demigne Ch, Remesy Ch: Plasma metabolites of quercetin and their antioxidant properties. Am J Physiol 1998, 275, 212–219.
  7. Murota K, Terao J: Antioxidative flavonoid quercetin: implication of its intestinal absorption and metabolism. Arch Biochem Biophys 2003, 417, 12–17.
  8. Reeves PG, Nielsen FH, Fahey GC: Ain−93 purified diets for laboratory rodents: final report of the American Institute of Nutrition ad hoc writing Committee on the Reformulation of the Ain−76A rodent diet. J Nutr 1993, 123, 1939–1951.
  9. Ziemlański S, Ziemlański Ś, Panczenko−Kresowska B, Budzyńska−Topolewska J, Żelazkiewicz K, Kołakowska A: Effect of variously oxidized marine fish fat on guinea pig organism. Acta Aliment Pol 1992, 17/31, 159–169.
  10. Paglia ED, Valentine WN: Studies on the quantitative and qualitative characterization of erythrocytes glutathione peroxidase. J Lab Clin Med 1967, 70, 158–169.
  11. Oyanagui Y: Reevaluation of assay methods and establishment of kit for superoxide dismutase activity. Anal Biochem 1984, 142, 290–296.
  12. IFCC methods for the measurement of catalytic concentration of enzymes. J Clin Chem Clin Biochem 1986, 24, 481–495.
  13. IFCC methods for the measurement of catalytic concentration of enzymes. J Clin Chem Clin Biochem 1986, 24, 497–510.
  14. The Committee on Enzymes of the Scandinavian Society for Clinical Chemistry and Clinical Physiology. Recommended method for determination of enzymes in blood. J Clin Lab Invest 1974, 32, 29.
  15. Daniewski M, Pawlicka M, Filipek A, Jacorzynski B, Mielniczuk E, Balas J, Domina P: Assessment of quality control tests for frying fat of french fries. Pol J Hum Nutr Metab 2001, 28, 132–139.
  16. Firestone D: Worldwide regulation of frying fats and oils. INFORM, 1993, 4, 1366–1371.
  17. Andrikopoulos NK, Antonopoulou S, Kaliora AC: Oleuropein inhibits LDL oxidation induced by cooking oil frying by−products and platelet aggregation induced by platelet−activating factor. Lebensm−Wiss u−Technol 2002, 35, 479–484.
  18. Lahouel M, Boulkour S, Segueni N, Fillastre JP: Protective effect of flavonoides against the toxicity of vinblastine, cyclophosphamide and paracetamol by inhibition of lipid peroxydation and increase of liver glutation. Haema 2004, 7, 59–67.
  19. Pavanato A, Tunon MJ, Sanchez−Campos S, Marroni CA, Llesuy S, Gonzalez−Gallego J, Marroni N: Effects of quercetin on liver damage in rats with carbon tetrachloride−induced cirrhosis. Dig Dis Sci 2003, 48, 824–829.
  20. Lee ES, Lee HE, Shin JY, Moon JO: The flavonoid quercetin inhibits dimethylnitrosamine−induced liver damage in rats. J Pharm Pharmacol 2003, 55, 1169–1174.
  21. Kawada N, Seki S, Inoue M, Kuroki T: Effect of antioxidants, resveratrol, quercetin and N−acetylcysteine, on the functions of cultured rat hepatic stellate cells and Kupffer cells. Hepatology 1998, 27, 1265–1274.
  22. Juśkiewicz J, Duńczyk Z, Wróblewska M, Oszmiański J, Hernandez T: The response of rats to feeding with diets containing grapefruit flavonoid extract. Food Res Inter 2002, 35, 201–205.
  23. Ibrahim W, Lee US, Szabo J, Bruckner G, Chow CK: Oxidative stress and antioxidant status in mouse liver: effects of dietary lipid, vitamin E and iron. J Nutr 1997, 127, 1401–1406.
  24. Lim RM, Toborek M, Watkins BA, Boissonneault GA, Hennie B: Susceptibility to hepatic stress in rabits fed different animal and plant fats. J Am Coll Nutr 1996, 15, 289–294.
  25. Panczenko−Kresowska B, Ziemlański Ś, Przepiórka M, Wartanowicz M: Peroxidation processes in elderly people in longitudinal studies. Pol J Hum Nutr Metab 1998, 4, 337–345.
  26. Venkatraman JT, Angkeow P, Satsangi N, Fernandes G: Effects of dietary n−6 and n−3 lipids on antioxidant defense system in livers of exercised rats. J Am Coll Nutr 1998, 17, 586–594.
  27. Venkatraman JT, Pinnavaia L: Effects of saturated, n−6 and n−3 lipids on activities of enzymes involved in antioxidant defense in normal rats. Nutr Res 1998, 18, 341–350.