Amiloid beta 1-42 ile SH-SY5Y nöroblastoma hücrelerinde oluşturulan Alzheimer hastalığı modelinde probiyotik kaynaklı ekzopolisakkaritlerin nörokoruyucu etkilerinin araştırılması
Investigation of neuroprotective effects of probiotic derived exopolysaccharides in Alzheimer's disease model generated in SH-SY5Y neuroblastoma cells with amyloid beta 1-42
Yazar: SEDA ŞİRİN
Danışman: PROF. DR. BELMA ASLIM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu doktora tez çalışmasının amacı, amiloid beta (Aβ)1-42 ile SH-SY5Y nöroblastoma hücrelerinde oluşturulan Alzheimer hastalığı (AH) modelinde probiyotik kaynaklı (Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus B3 ve Lactiplantibacillus plantarum GD2) liyofilize ekzopolisakkarit (L-EPS)'lerin nörokoruyucu etkilerinin araştırılmasıdır. L-EPS'lerin miktarları belirlenmiş olup, karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. L-EPS'lerin antioksidan aktiviteleri ve Aβ1-42 agregasyonu üzerine inhibitör etkileri saptanmıştır. Aβ1-42 ile oluşturulan AH modelinde L-EPS'lerin hücre ölümüne karşı nörokoruyucu etkileri, asetilkolin esteraz (AChE) ve antioksidan enzim aktiviteleri üzerine etkileri, total antioksidan seviyesi (TAS) ve total oksidan seviyesi (TOS) üzerine etkileri belirlenmiştir. L-EPS'lerin hücre içi reaktif oksijen türleri (ROS) miktarı üzerine baskılayıcı etkilerinin yanı sıra, anti-apoptotik etkileri ve mitokondriyal membran potansiyeli (MMP) üzerine koruyucu etkileri saptanmıştır. L-EPS'lerin 14 farklı gen üzerine modülatör etkileri belirlenmiştir. Çalışmada kullandığımız L-EPS'lerin yüksek miktarda üretildiği saptanmıştır. L-EPS'lerin element yüzdeleri ve fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR) spektrumları belirlenmiştir. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntülerine göre L-EPS'lerin yüzey morfolojileri pürüzlü ve gözenekli olarak farklılık göstermiştir. L-EPS'lerin X-ışını difraktometresi (XRD) desenlerine göre amorf karaktere sahip oldukları tespit edilmiştir. L-EPS'lerin antioksidan aktivite gösterdikleri belirlenmiştir (p<0,05). L-EPS'lerin hücre canlılığını, TAS'ı, antioksidan enzim aktivitelerini, MMP yüzdesini, BCL2 ve protein kinaz B (AKT/PKB) genlerinin ekspresyon seviyelerini arttırdığı saptanmıştır (p<0,05). L-EPS'lerin AChE'ı, Aβ1-42 agregasyonunu, TOS'u, hücre içi ROS miktarını, apoptotik hücre yüzdesini, BCL2 associated X (BAX), kaspaz-3 (CASP3), kaspaz-7 (CASP7), kaspaz-8 (CASP8), kaspaz-9 (CASP9), sitokrom C (CYCS), hücre dışı sinyalle düzenlenen kinaz 1 (ERK1), hücre dışı sinyalle düzenlenen kinaz 2 (ERK2), c-Jun N-Terminal kinaz (JNK), JUN, nüklear faktör-κB (NF-κB/p65) ve p38 mitojenle aktive edilmiş protein kinaz (p38 MAPK) genlerinin ekspresyon seviyelerini azalttığı belirlenmiştir (p<0,05). Elde edilen tüm sonuçlar incelendiğinde, B3 suşundan elde edilen L-EPS öne çıkmıştır. Ayrıca L-EPS'lerin sahip olduğu karakteristik yapısının ve yüzey morfolojisinin nöral koruyuculukta etkili olduğu gözlenmiştir. Etki mekanizması ortaya konmuş ve alternatiflerine göre etkisi yüksek olan L-EPS'lerin AH'nin önlenmesi ve tedavisinde yeni ilaç etken maddesi olma potansiyeli bulunmaktadır.

Abstract:
The purpose of this doctorate thesis is to investigate the neuroprotective effects of probiotic-derived (Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus B3 and Lactiplantibacillus plantarum GD2) lyopilized exopolysaccharides (L-EPSs) in an Alzheimer's disease (AD) model formed by amyloid beta (Aβ)1-42 in SH-SY5Y neuroblastoma cells. L-EPS quantities were determined, and their characterization was performed. The antioxidant activities of L-EPSs and their inhibitor effects on Aβ1-42 aggregation were determined. In an AD model formed with Aβ1-42, the neural protective effects of EPSs against cell death, effects on acetylcholine esterase (AChE) and antioxidant enzyme activities, and effects on total antioxidant status (TAS) and total oxidant status (TOS) were determined. In addition to the repressive effects of L-EPSs on the intracellular quantity of reactive oxygen species (ROS), their anti-apoptotic effects and effects on mitochondrial membrane potential (MMP) were also determined. The effects of L-EPSs on 14 different genes were determined. It was found that the L-EPSs used in the study were produced in high quantities. The elementary percentages and the fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra of the EPSs were determined. According to the atomic force microscope (AFM) and scanning electron microscope (SEM) images, the surface morphologies of the L-EPSs showed differences as granular and porous. According to their X-ray diffractometer (XRD) patterns, the L-EPSs were found to have amorphous character. L-EPSs were shown to exert antioxidant activity (p<0.05). L-EPSs were found to enhance cellular viability, TAS, antioxidant enzyme activities,  MMP percentage,  expression levels of the BCL2 and protein kinase B (AKT/PKB) genes (p<0.05). L-EPSs were found to reduce AChE, Aβ1-42 aggregation, TOS, intracellular ROS quantity, apoptotic cell percentage, expression levels of the BCL2 associated X (BAX), caspase-3 (CASP3), caspase-7 (CASP7), caspase-8 (CASP8), caspase-9 (CASP9), cytochrome C (CYCS), extracellular signal-regulated kinase 1 (ERK1), extracellular signal-regulated kinase 2 (ERK2), c-Jun N-Terminal kinase (JNK), JUN, nuclear factor-κB (NF-κB/p65), and p38 mitogen-activated protein kinase (p38 MAPK) genes (p<0.05). A review of all findings obtained in the study revealed that the L-EPS derived from the B3 strain came to the fore. In addition, it has been observed that the characteristic structure and surface morphology of L-EPSs are effective in neural protection. L-EPSs, whose mechanism of action has been demonstrated and has a high effect compared to its alternatives, has the potential to be a new drug active ingredient in the prevention and treatment of AD.