Türkiye'deki karaağaç (Ulmus L.) türlerinin farmasötik botanik açısından değerlendirilmesi ve osteoporoza etkilerinin in silico yöntemler ile araştırılması
Evaluation of elm (Ulmus L.) species in Turkey in terms of pharmaceutical botany and investigation of their effects on osteoporosis by in silico methods
Yazar: NEZİHA YAĞMUR DİKER
Danışman: PROF. DR. AYŞE MİNE GENÇLER ÖZKAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Botanik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Botanik = Botany ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Farmakoloji = Pharmacology ; Farmakopeler = Pharmacopoeias ; Farmasötik botanik = Pharmaceutical botany ; Karaağaç = Elm ; Metabolomikler = Metabolomics ; Moleküler kenetleme = Molecular docking ; Osteoporoz = Osteoporosis ; Ulmus L. = Ulmus L.

Özet:
Ulmus cinsi dünya üzerinde 42 takson, Türkiye Florası'nda 4 takson (U. glabra, U. minor subsp. minor, U. minor subsp. canescens ve U. laevis) ile temsil edilmektedir. Ülkemizde yapılan halk ilacı çalışmaları incelendiğinde U. glabra, U. minor ve U. canescens'in kemik kırıklarının tedavisi başta olmak üzere yara iyi edici, enflamasyon giderici ve ağrı kesici olarak kullanıldığı görülmektedir. Bu tez çalışması kapsamında Ulmus türlerinin içerdiği metabolitlerin tanımlanması için bitkilerin kullanım şekilleri gözetilerek hazırlanan ekstrelerin LC-qTOF-MS/MS ve GC-MS/MS cihazları ile metabolomiks analizi yapılmıştır. Bunlara ek olarak toplan fenol, toplam flavonoit ve toplam proantosiyanidin içerik analizleri yapılmıştır. Metabolomiks bulgularına göre toplamda 494 adet bileşiğin yapısı tanımlanmıştır. Bunların biyosentezleri ve toplam içerik analizlerine ait sonuçlar birlikte incelendiğine Ulmus türlerinde kondanse tanen sentezinin yoğun olduğu ve temel yapı taşı olan kateşin ve epikateşin bileşiklerinin bu türler için önemli olduğu belirlenmiştir. Ulmaceae'nin kemotaksonomik açıdan Cannabaceae familyasına daha yakın olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca biyolojik etkinliğin değerlendirilmesinde beş farklı antioksidan aktivite (DPPH, ABTS, CUPRAC, FRAP ve NO) çalışmalarına ek olarak üç farklı enzim inhibisyon (tirozinaz, elastaz, kolajenaz) testi uygulanmıştır. Tüm türler arasında özellikle U. minor ve U. laevis'in her iki ekstresinin de antioksidan etkileri dikkate değer bulunmuştur. Enzim inhibisyon testileri arasından bu iki bitki için kolajenaz enzim inhibisyon sonuçları standart maddeden daha etkin bulunmuştur. Halk arasındaki kullanımı ve enzim aktivitesinden elde edilen sonuçlara göre Ulmus türlerinin kemik metabolizması üzerine etkisi araştırılmıştır. En önemli halk sağlığı sorunlarından biri olan osteoporoz kemik kütlesinde azalma ve artmış kırık riski ile karakterize metabolik kemik hastalığıdır. Önlenebilir ve tedavi edilebilir bir hastalık olan osteoporoz üzerine etkinliğinin araştırılmasında yeni bir in silico yaklaşım olan ağ farmakolojisi ve moleküler kenetleme yöntemleri kullanılmıştır. Ulmus türlerinin kemik metabolizmasına etkisi osteoklast farklılaşması ve TNF sinyal yolakları ile olduğu bulunmuştur. Etki mekanizmasında önemli olan anahtar hedef olarak AKT, TNF, IL6, IL1B, RELA, MAPK1, MAPK14, CAPS3, EGFR, ESR1, MMP9 olmak üzere toplam 11 hedef belirlenmiştir. Moleküler kenetleme çalışmasına göre kateşin ve epikateşin bileşiklerinin bu anahtar hedefler ile etkileşimlerinin dikkat çekici olduğu gözlenmiştir. Son olarak Türkiye'de yetişen Ulmus türleri üzerinde tamamlanan farmakope analizleri ile Türk Farmakopesi'nde "Karaağaç iç kabuğu" başlığı altında hazırlanabilecek monograf için referans kaynak oluşturulmuştur.

Abstract:
The genus Ulmus is represented by 42 taxa in the world and 4 taxa in the Flora of Turkey (U. glabra, U. minor subsp. minor, U. minor subsp. canescens, and U. laevis). When the folk medicine studies conducted in our country are examined, it is seen that U. glabra, U. minor, and U. canescens are used as wound healing, inflammation reliever, and pain reliever, especially in treating bone fractures. Within the scope of this thesis, metabolomics analysis of the extracts prepared by considering the usage patterns of the plants was carried out with LC-qTOF-MS/MS and GC-MS/MS devices to determine the metabolites contained in Ulmus species. In addition to these, total phenol, total flavonoid, and total proanthocyanin content analyzes were performed. According to the metabolomics results, a total of 494 compound structures were defined. When the results of their biosynthesis and total content analysis were examined together, it is determined that condensed tannin synthesis was intense in Ulmus species and their basic building blocks of catechin and epicatechin compounds are important for these species. Ulmaceae was determined that it is more related to the Cannabaceae family in terms of chemotaxonomically. In addition to five different antioxidant activity (DPPH, ABTS, CUPRAC, FRAP, and NO) studies, three different enzyme inhibition (tyrosinase, elastase, collagenase) test were applied to evaluate the biological activity. Among all species, especially the antioxidant effects of both extracts of U. minor and U. laevis were considerable. Among the enzyme inhibition tests, collagenase enzyme inhibition results were found more effective for the two plants than the standard substance. The effect of Ulmus species on bone metabolism was investigated according to the usage among the folk medicine and results of enzyme activity. Osteoporosis, one of the most important public health problems, is a metabolic bone disease characterized by decreased bone mass and increased fracture risk. A new in silico approach, network pharmacology, and molecular docking methods were used to investigate its effectiveness on osteoporosis which is preventable and treatable disease. The effect of Ulmus species on bone metabolism was found to be through osteoclast differentiation and TNF signaling pathways. A total of 11 targets AKT, TNF, IL6, IL1B, RELA, MAPK1, MAPK14, CAPS3, EGFR, ESR1, MMP9 have been identified as key targets in the mechanism of action. It was observed that the interactions of catechin and epicatechin compounds with these key targets were considerable due to molecular docking study. Finally, the pharmacopoeia analyzes completed on the Ulmus species grown in Turkey, a reference source has been created for the monograph that can be prepared under the title of "elm inner bark" in the Turkish Pharmacopoeia.