Dinamik hücre kültürü modelinde doğal bileşiklerin kök hücre yaşlanması üzerindeki protektif etkisi
Protective effect of natural compounds on stem cell aging in a dynamic cell culture model
Yazar: FİKRİYE FULYA KAVAK
Danışman: DOÇ. DR. MELEK PEHLİVAN ; PROF. DR. MARGHERİTA MAIOLI
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Biyoreaktörler = Bioreactors

Özet:
Amaç: 
Bal uygulamasının dinamik hücre kültürü modelinde, Mezenkimal kökenli deri kök hücreleri (DKH) ve insan deri fibroblastları (HFF1) üzerindeki UV kaynaklı yaşlanmaya karşı koruyucu etkisini ve bu süreçte rol oynayan kök hücre, hücre döngüsü, stres, apoptoz ve HDM ilişkili genlerin ve Wnt sinyal yolağı genlerinin rolünü araştırmaktır. 
Yöntem: Deri modellemesi yapmak amacıyla sağlıklı bireylerden deri biyopsileri alındı.  Biyopsilerden elde edilen Mezenkimal kökenli DKH'leri, HFF1 ve keratinosit (HaCaT) hücre hatları ile birlikte biyoreaktör (Live Flow 2) aracılığıyla kültüre edilip %1 bal ile 48 saat ön işleme tabi tutuldu. Bal uygulamasının ardından HFF1 ve deri kök hücreleri yaşlanmayı indüklemek için UV hasarına maruz bırakıldı. Balın hücrelerdeki UV hasarı kaynaklı yaşlanma karşıtı etkisi ve Wnt sinyali ile ilişkisi RT-qPCR yöntemi kullanılarak incelendi.
Bulgular: Öncesinde bal uygulanan deri kök hücresinde UV hasar sonrası, bal uygulanmayan gruba göre pluripotensi genleri Oct4 ve Sox2 ifadelerinde artış gözlenirken yaşlılık ilişkili hücre döngüsü genleri p16, p21 ve p53 gen ifadelerinde azalma gözlenmiştir. Bu süreçte bal uygulanan kök hücrede UV hasar sonrası Wnt3a ve Wnt5a ifadeleri artarken β-katenin ifadesinde azalma gözlendi. Bal ön uygulaması UV hasara karşı HFF1 hücrelerinde Hsp70 ve HAS2 ifadelerini arttırdı ve Kaspaz 8 ifadesini azalttı. UV hasar öncesi bal uygulanan HFF1 hücrelerinde, bal uygulanmayan HFF1 hücrelere göre Wnt proteinleri genel olarak artma eğilimindeyken β-katenin ifadesinde azalma gözlendi.
Sonuçlar: Bal ön uygulamasının deri kök hücreleri genlerinin ifadesini arttırarak hücreleri UV kaynaklı yaşlanmadan koruduğu, kök hücre genlerinin ifadesinin artışıyla beraber hücre döngüsü genlerin ifadesinin azaldığı gözlenmiştir. Kök hücrenin kendini yenileme ve soya bağlı öncül hücreleri üretmeye yönelik Wnt sinyal ileti yolaklarında yer alan genlerin ifade değişimleri, bal varlığında UV hasarının etkilerinden korumaya yönelik hipotezimiz ile paralellik göstermektedir. Deri fibroblastlarında bal uygulamasının UV hasar sonrası hücreleri koruduğu ve sağ kalımını desteklediği gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Deri, kök hücre, bal, biyoreaktör,  Wnt sinyal iletimi,  senesens, yaşlanma.

Abstract:
Aim: The aim of the study is to investigate the protective effect of honey application in a dynamic cell culture model on Mesenchymal Stem Cells (MSCs) and Human Skin  Fibroblasts (HFF1) against UV-induced aging. The study focuses on exploring the role of stem cell-related genes, cell cycle regulation, stress, apoptosis, Human Dermal Matrix (HDM)-related genes, and the Wnt signaling pathway during this process.
Methods: Mesenchymal-derived skin stem cells obtained from skin biopsies taken from healthy individuals for skin modeling were cultured with fibroblast (HFF1) and keratinocyte (HaCaT) cell lines in a bioreactor (Live Flow 2) and pre-treated with 1% honey for 48 hours. After pretreatment, cells were exposed to UV damage to induce oxidative stress. The UV damage-induced anti-aging effect of honey on cells and its relationship with Wnt signaling were examined using RT-qPCR.
Results: Following the application of honey to skin stem cells before exposure to UV damage, there was an observed upregulation in the expression of pluripotency genes Oct4 and Sox2, compared to the group that did not get honey treatment. Additionally, the expression of aging-related cell cycle genes p16, p21, and p53 exhibited a downregulation. During this procedure, skin stem cells that were treated with honey showed an augmentation in the levels of Wnt3a and Wnt5a gene expression, as well as a reduction in the production of β-catenin, following exposure to UV radiation. Prior application of honey alleviated UV-induced damage in HFF1 cells by augmenting the expressions of Hsp70 and HAS2, while diminishing the expression of caspase 8. Pre-treating HFF1 cells with honey before exposing them to UV light resulted in an increase in Wnt proteins and a decrease in β-catenin expression, in comparison to HFF1 cells that were not treated with honey.
Conclusion: The pre-application of honey has been observed to protect skin stem cells by increasing the expression of skin stem cell genes, thereby preventing UV-induced aging. The increase in the expression of stem cell genes, along with a decrease in the expression of cell cycle genes, was observed. The changes in gene expression in the Wnt signaling pathways, which are involved in the self-renewal of stem cells and the production of lineage-committed precursor cells, parallel our hypothesis of protection against the effects of UV damage in the presence of honey. In skin fibroblasts, honey application has been observed to protect cells after UV damage and support their survival.
Keywords: Skin, Stem cell, Honey, human, Wnt signaling, life-flow, senecence, biorector,anti-aging