Mezenkimal kök hücrelerin osteojenik dönüşümünde vinposetinin etkisi
The effect of vinpocetine on osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells
Yazar: ESMA YILDIRIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLAY SEZER
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Hücre farklılaşması = Cell differentiation ; Hücre kültür teknikleri = Cell culture techniques ; Kök hücreler = Stem cells ; Vinposetin = Vinpocetine

Özet:
Mezenkimal kök hücreler (MKH) osteoblastlara, adipositlere ve kondrositlere farklılaşma yeteneğine sahipken hematopoetik kök hücreler ise osteoklastlara farklılaşırlar. Bu dengenin bozulması osteoporoz gibi hastalıklarla ilişkilendirilmiştir. Vinposetin birçok ülkede inme, demans gibi serebrovasküler bozuklukların tedavisinde kullanılmakla birlikte gıda takviyesi olarak da hafızayı güçlendirmek için kullanılmaktadır. Vinposetin fosfodiesteraz 1 inhibisyonu ve voltaj bağımlı sodyum kanal inhibisyonu yapmaktadır. İlaveten IκBkinaz inhibisyonu yoluyla nükleer faktör kappaB (NF-кB) inhibisyonuna yol açtığı bilinmektedir. Yapılan bir çalışmada NF-кB'nin aktivasyonunun MKH'lerin osteojenik farklılaşmasını uyardığı gösterilmiştir. Vasküler düz kas hücrelerinin osteojenik farklılaşması üzerine yapılan başka bir çalışmada ise vinposetinin osteojenik farklılaşmayı baskıladığı gözlenmiştir. Bu iki çalışma vinposetinin MKH'lerin osteojenik dönüşümleri üzerine etkili olabileceğini düşündürmüştür. Bu nedenle yaşlılarda kullanımı yaygın olan vinposetinin sıçan kemik iliği kaynaklı MKH'lerin in vitro ortamda osteojenik farklılaşması üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır.
Bu çalışmada vinposetinin plazma konsantrasyonu olan 0.17 µM ve yaptığımız testler sonucunda MKH'ler üzerinde sitotoksik ve apoptik etki oluşturmayan, senesense neden olmayan 5 µM ve 20 µM konsantrasyonları ile çalışılmıştır. Kontrol, kontrol dönüşüm ve üç farklı konsantrasyondaki vinposetin grupları olmak üzere 5 gruba ayrılan MKH'lere 14 ve 21 gün süresince osteojenik dönüşüm uygulanmıştır. 14. ve 21. günlerin sonunda Alizarin Red S ile kalsifikasyonu görüntülemek için ve Alkalen Fosfataz (ALP) tayini için immünohistokimyasal boyamalar yapılarak analiz edilmiştir. İlaveten 14. ve 21. günlerdeki RUNX2, ALP ve COL1A1 mRNA gen ekspresyon düzeylerine qRT-PCR yöntemi ile bakılmıştır. Vinposetin uygulanan gruplarda RUNX2, ALP ve COL1A1 mRNA gen ekspresyon düzeylerinde 14. günde dönüşüm besiyeri uygulanan gruba göre anlamlı farklılık gözlenmezken, 21. günde 5 µM ve 20 µM vinposetin uygulaması ile RUNX2 ve ALP gen ifadesi düzeylerinde anlamlı şekilde azalma olmuştur. Bu azalma Alizarin Red S ve ALP boyama verilerin de gözlenmiştir.
Sonuç olarak vinposetinin MKH'lerin osteojenik dönüşümünü azalttığı görülmüştür. Bu durum in vivo çalışmalar ile doğrulandığı takdirde özellikle yaşlı hastalara vinposetin ile tedavi sırasında osteoporoz açısından dikkat etmek gerekebilir. 
Anahtar Kelimeler: Vinposetin; mezenkimal kök hücre; osteojenik dönüşüm; hücre kültürü.

Abstract:
Mesenchymal stem cells (MSCs) can differentiate into osteoblasts, chondrocytes and adipocytes, whereas hematopoietic stem cells into osteoblasts. Disruption of this balance within the body has been associated with several diseases including osteoporosis. Vinpocetine is used in many countries in the treatment of cerebrovascular diseases, like stroke and dementia. Today, vinpocetine is also used as a dietary supplement to improve memory. Vinpocetine inhibits phosphodiesterase 1 and voltage-dependent sodium channels. In addition, it is known to inhibit nuclear factor kappaB (NF-кB) by the inhibition of IκBkinase (IKK). In a study, it was shown that activation of NF-кB stimulates osteogenic differentiation of MSCs. In another study it was shown that vinpocetine suppressed osteogenic differentiation of vasculer smooth muscle cells. Based on these two studies, we aimed to investigate the effect of vinpocetine on osteogenic differentiation of rat bone marrow-derived MSCs in vitro. We studied with the clinical plasma concentration of vinposetine; 0.17 µM, and also 5 µM, and 20 µM which do not cause cytotoxic and apoptic effects on MSCs. Effect of vinpocetine was observed on 5 groups as follows; control, differentiation medium group, and vinpocetine treated groups. At the end of the 14 and 21 days, we analyzed by immunohistochemical Alizarin Red S and Alkaline Phosphatase (ALP) stainings. In addition, RUNX2, ALP and COL1A1 mRNA gene expression levels were measured by qRT-PCR method. No significant difference was observed in the RUNX2, ALP and COL1A1 mRNA gene expression levels in the groups treated with vinpocetine compared to differentation medium applied group on Day 14, however, RUNX2 and ALP gene expression levels were significantly decreased with 5 µM and 20 µM vinpocetine treated groups. Staining results were in accordance with the gene expression results. Vinpocetine has been shown to reduce osteogenic differentation of MSCs at concentrations that do not affect cell viability
In conclusion elderly patients may require attention in terms of osteoporosis during the treatment with vinpocetine, however, we need in vivo studies for to be sure the effect of vinpocetine on osteoblastic activities. 
Keywords: Vinpocetine; mesenchymal stem cells; osteogenic differentiation; cell culture.