ABSTRACTTHE EFFECT OF EXOGENOUS L-ARGININE ON THE ARGINASE,PARAOXONASE, NITRIC OXIDE AND ANTIOXIDANT ENZYME LEVELIN STREPTOZOTOCIN INDUCED DIABETIC RATSBulent TASDEMIRDiabetes mellitus is a group of metabolic diseases characterized byhyperglycemia resulting from defects in insulin secretion, insulin action, orboth. Oxidative stress has an important role on diabetes and pathogenesisof the further complications of diabetes. The levels of induced free-radicalsand decline of antioxidant defense mechanisms can lead to damage ofenzymes and cell organelles, increased lipid peroxidation anddevelopment of insulin resistance.In the present study, it was aimed to investigate the effect of L-arginine given intrapertoneally on the arginase, paraoxonase (PON1),nitric oxide, malondialdehyde (MDA) and some antioxidant enzyme levelsin streptozotocin-induced diabetic rats.Twelve weeks-old wistar albino male rats were used for the study.The rats were separated in to four groups as following: control, diabetic,diabetic+L-arginin and L-arginine. The control group was induced by theinjection of only fosfate-citrat buffer intraperitonelly (0.5 ml/ rat) in rats. Thediabet group was caused by the injection of streptozotocin intraperitoneally(55 mg/kg body weight, in fosfate-citrat buffer). Diabet+L-arginin and L-arginin groups were given by the injection of 10 mM L-arginine (0.5ml/each rat) intraperitoneally.Plasma (5.72±0.31 nmol/ml), liver (1.15±0.24 nmol/g protein) andkidney (1.51±0.31 nmol/g protein) MDA levels were significantly increasedin the diabetic group compared to the control group (p<0.05). Plasma(3.9±0.66) and liver (0.48±0.13) MDA levels of diabetic +L-arginin groupwere significantly decreased when compared to the diabetic group(p<0.05).Erythrocyte (14.54±3.47 U/g Hb), liver (1.48±0.36 U/g protein) andkidney (1.52±0.22 U/g protein) GSH-Px activities reduced significantly inthe diabetic group in comparison to the control group (19.41±3.55 ,3.33±0.25 , 3.44±0.29, respectively ) , on the other hand a significant toimprovement was observed in the diabetic +L-arginin group in comparisonto the diabetic group.Erythrocyte (40.72±9.82 k/g Hb), liver (181±10.71 k/g protein) andkidney (7.64±0.57 k/g protein) catalase activities reduced in the diabeticgroup in comparison to the control group (59.41±13.95 , 209.16±11.93,14.83±2.48, respectively), but a significant increase was observed in thediabetic +L-arginin group in comparison to the diabetic group (p<0.05).The activity of arginase enzyme in liver (266.9±18.45 U/mg protein)and kidney (8.86±1.01 U/mg protein) of diabetic group was significantlyhigher than the control group (159.61±11.97, 7.81±0.82, respectively). Nosignificant difference was observed between the control group anddiabetic +L-arginin group (165.6±14.56, 8.73±1.9 respectively) in the liverand kidney arginase enzyme activity levels.Plasma (34.66±3.75 µmol/L) and kidney (28.74±2.01 µmol/L) nitricoxide levels reduced significantly in the diabetic group in comparison tothe control group (47.2±7.77, 33.14±2.84), but the liver tissue nitric oxidelevels (23.91±1.69) were significantly increased in the diabetic group(25.63±2.0) in comparison to the control group (p<0.05).The activity of SOD enzyme of diabetic group (320.09±45.03 U/gHb) reduced in comparison to the control (396.73±66.95 U/g Hb) group(p<0.05).The levels of plasma PON 1 activities reduced in the diabetic group(57.22±13.17 U/L) in comparison to the control group (72.47±9.55 U/L).L- arginin is also metabolized to L-ornithine, which can beprocessed to polyamines and proline. As polyamines are importantmediators of cell growth and L-proline is a substrate for collagensynthesis, it is thought that both pathways have an important role onpancreatic repair processes.In conclusion, it was observed that L-arginine has a regulatoryeffect on the antioxidant system in induced diabetic rats. In addition to this,it was also observed that L-arginine may be useful in the prevention orreduction of oxidative stress depending on diabetes.Key words: Diabetes mellitus, L- arginine, antioxidant enzymes, rat,arginase, MDA, NO.

ÖZETSTREPTOZOTOC N LE D YABET OLUŞTURULAN RATLARDAEKSOJEN KAYNAKLI L-ARG N N N; ARG NAZ, PARAOKSONAZ,N TR K OKS T VE ANT OKS DAN ENZ M DÜZEYLER NE ETK SBülent TAŞDEM RDiabetes mellitus insülin sekresyonunun, etkisinin veya her ikisininbozukluğu sonucu hiperglisemi ile karakterize metabolik bir gruphastalıktır. Oksidatif stres, diyabet ve diyabetin daha sonrakikomplikasyonlarının patogenezinde önemli bir rol oynar. Artan serbestradikal düzeyleri ve antioksidan savunma mekanizmalarının bozulmasıenzimlerin ve hücresel organellerin bozulmasına, lipid peroksidasyonunartmasına ve insülin direncinin gelişmesine yol açmaktadır.Çalışmanın amacı; streptozotosin ile deneysel diyabet oluşturulanratlarda intraperitoneal olarak verilen L- arginin'inin arginaz aktivitesi,nitrik oksit (NO), Malondialdehid (MDA) düzeyleri ve bazı antioksidanenzim aktivite düzeylerine etkilerini araştırmaktır.On iki haftalık 48 adet Wistar albino erkek ratlar araştırmanınmateryalini oluşturmaktadır. Ratlar; kontrol, diyabetik, diyabetik+L-argininve L-arginin olmak üzere 4 gruba ayrılmıştır. Kontrol grubuna sadecefosfat-sitrat taponu (0.5 ml/rat) intraperitoneal olarak tek doz verilmiştir.Diyabet grup fosfat-sitrat tamponu (pH: 4.5) içerisinde çözdürülmüşstreptozotosinin (55mg/kg vücut ağırlığı) intraperitoneal olarak enjeksiyonuile oluşturulmuştur. Diyabet+L-arginin ve L-arginin grupları % 0.9'luk NaCliçerisinde 10 mM'lık L-argininden 0.5 ml intraperitoneal olarak tek dozhalinde enjekte edilerek oluşturulmuştur.Diyabet gruplarında plazma (5.72±0.31 nmol/ml), karaciğer(1.15±0.24 nmol/g protein) ve böbrek (1.51±0.31 nmol/g protein)Malondialdehit (MDA) düzeylerinin kontrol grubuna göre önemli derecedearttığı tespit edilmiştir (p<0.05). Plazma (3.9±0.66 nmol/ml) ve karaciğer(0.48±0.13 nmol/g protein) MDA düzeyinde diyabet+ L-arginin grubudiyabet grubu ile karşılaştırıldığında anlamlı bir azalma görülmüştür(p<0.05).Eritrosit (14.54±3.47 U/g Hb), karaciğer (1.48±0.36 U/g protein) veböbrek (1.52±0.22 U/g protein) Glutatyon peroksidaz (GSH-Px), aktiviteleridiyabetik grupta kontrol grubuna (sırasıyla 19.41±3.55, 3.33±0.25,3.44±0.29) göre önemli ölçüde azalırken, diyabetik +L-arginin grubundaise diyabetik gruba göre düzelme saptanmıştır (Tablo 13, p<0.05).Eritrosit (40.72±9.82 k/g Hb), karaciğer (181±10.71 k/g protein) veböbrek (7.64±0.57 k/g protein) katalaz aktivite düzeyleri diyabetli gruptakontrol grubuna göre (sırasıyla 59.41±13.95, 209.16 ±11.93, 14.83±2.48)düşüş gösterirken, diyabetik+L-arginin gruplarında ise diyabetik grubagöre artış izlenmiştir (Tablo 14, p<0.05).Diyabetik grubun karaciğer ( 266.9 ±18.45 U/mg protein) ve böbrek(8.86±1.01 U/mg protein) dokusundaki arginaz enzim aktivite düzeylerikontrol grubuna göre (sırasıyla 159.61±11.97, 7.81±0.82) daha yüksekbulunmuştur. Karaciğer ve böbrek arginaz aktivite düzeylerinde kontrolgrubu ile diyabetik+L-arginin grubu (sırasıyla 165.6 ±14.56, 8.73±1.9)arasında fark izlenmemiştir.Plazma (34.66±3.75 µmol/L) ve böbrek (28.74±2.01 µmol/L) NOdüzeyleri diyabet grupta kontrol grubuna göre (47.2 ±7.77, 33.14±2.84)önemli derecede düşüş gösterirken, karaciğer (23.91±1.69 µmol/L)dokusunda kontrol grubuna göre diyabetik grupta (25.63±2.0) önemli artışgözlenmiştir (p<0.05).Diyabetik grubun eritrosit süperoksit dismutaz (SOD) aktivitelerinde(320.09 ±45.03 U/g Hb) kontrol gruba göre (396.73±66.95 U/g Hb)düşüş saptanmıştır (p<0.05).Plazma PON 1 aktivitesinde diyabetik grupta (57.22±13.17 U/L)kontrol grubuna göre (72.47±9.55 U/L) önemli azalma tespit edilmiştir(p<0.05).L-arginin poliaminlerin ve prolinin oluşum sürecinde rol alan ve L-ornitine metabolize olan bir amino asittir. Poliaminler hücreninbüyümesinde önemli bir mediatördür. L-prolin ise kollajen sentezi için birsubstrattır. Her iki metabolik yolun pankreatik dokunun onarılmasındaönemli bir rol oynayabileceği düşünülmektedir.Sonuç olarak; L-argininin diyabetik ratların antioksidan sistemleriüzerine düzenleyici etkisinin olduğu gözlemlenmiştir. Bununla birliktediyabete bağlı oksidatif stresin önlenmesinde veya etkisinin azaltılmasındaL-argininin faydalı olabileceği sonucuna varılmıştır.Anahtar kelimeler: Diabetes mellitus, L- arginin, antioksidant enzimler,rat, arginaz, MDA, NO.