Doğal bileşiklerin bilişsel bozulmayı iyileştirici etkisinin alzheimer fare modelinde kütle spektrometresi teknikleri ile araştırılması
Investigation of natural compounds' effect on cognitive impairment in an alzheimer's disease mouse model via mass spectrometry techniques
Yazar: İREM KIRIŞ
Danışman: PROF. DR. AHMET TARIK BAYKAL
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Doğal bileşikler = Natural compaunds ; Kromatografi-sıvı = Chromatography-liquid ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Proteomikler = Proteomics

Özet:
Alzheimer hastalığı (AH), hafıza kaybı ve ciddi davranış anormalliklerine neden olan amilod-β plakları ve hiperfosforile tau birikimi ile karakterize edilen nörodejeneratif bir hastalıktır. AH teşhislerinin çoğu ileri evrelerde konulsa da mevcut ilaçların birçoğu başlangıç ila orta dereceli evrelerini hedeflemekte ve ancak geçici semptomatik bir rahatlama sağlamaktadır. AH'yi yavaşlatacak, durduracak veya tersine çevirecek tedavilerin geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır. Çalışmanın amacı, AH'nin tedavisi için doğal bileşiklerin keşfedilmesini sağlamak ve elde edilen bileşiklerin AH üzerindeki etkisini kapsamlı bir şekilde araştırmaktır. Bu doğrultuda, 6 doğal bileşik, (Galantamine (GAL, pozitif kontrol), Lycoramine (LYC), O-demethyl-galantamine (ODG), Palmatine (PAL), Scopoletin (SCO) ve Pteryxin (PTX)), insan AH'sine oldukça yakın olan ve sıkça kullanılan 12 aylık 5xFAD AH modeli farelere uygulandı. Bileşiklerin; hafıza ve öğrenme üzerine etkileri Morris su labirenti deneyleri ile ölçüldü; kan-beyin bariyeri geçişleri MRM-MS ile analiz edildi; beyin proteomundaki etkileri korteks, hipokampüs ve serebellum bölgelerinde LC-MS/MS ile araştırıldı, sonuçlar biyoinformatik analizleriyle anlamlılaştırıldı ve Western blot analizi ile valide edildi; amilod-β plak yükü üzerine etkisi immünohistokimya ile araştırıldı. LYC ve PAL uygulamaları sonrasında farelerde hafıza ve öğrenme yeteneklerinde istatistiksel anlamlı iyileşme gözlemlendi ve kan-beyin bariyerini geçebildikleri kanıtlandı. LYC'in korteks, PAL'in ise hipokampüs ve serebellumda protein ifade değişikliklerine sebep olduğu tespit edildi. Proteomik analizler, diğer bileşiklerin farklı dozlarda etkin olabileceğini, daha erken evrelerde veya kombinasyon tedavilerinde değerli birer ajan olabileceğine işaret etmektedir.

Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by the accumulation of amyloid-β plaques and hyperphosphorylated tau causing cognitive impairments and severe behavioral abnormalities. Many of the clinical diagnoses of AD are made in the late stages. However, most of the marketed drugs aim for mild to moderate stages of AD, and only provide temporary symptomatic relief. Hence, it is important to find a treatment to slow down, halt or reverse progression of the disease. This study aims to discover natural compounds for the treatment of AD and comprehensively investigate their effects on AD. To this end, 6 natural compounds (Galantamine (GAL, positive control), Lycoramine (LYC), O-demethyl-galantamine (ODG), Palmatine (PAL), Scopoletin (SCO) ve Pteryxin (PTX)) were administered to 12-month-old 5xFAD mice, which a widely used model owing to its success in recapitulating human AD. The drug's effects on cognition were measured by Morris water maze test. The ability to pass through the blood-brain barrier was analyzed via MRM-MS. Protein expression analyses were performed on the cortex, hippocampus, and cerebellum by LC-MS/MS and results were analyzed by bioinformatics tools and validated by Western blot. The effect on amyloid-β load was investigated by immunohistochemistry. LYC and PAL administrations led to statistically significant improvement in both memory and learning abilities in mice. The compounds were proven to be able to cross the blood-brain barrier. LC-MS/MS analysis revealed LYC led protein alterations in the cortex, whereas PAL affected the hippocampus and cerebellum. Proteomics analyzes indicate that other compounds might be effective in different doses, candidates for earlier stages of AD or can be evaluated for combination therapies.