Hypericum uniglandulosum Hausskn. ex Bornm. Achillea pseudoaleppıca Hub.-Mor. ve Nepeta nuda subsp. Nuda L. uçucu yağlarının merkezi sinir sistemi üzerine etkilerinin in vivo ve in silico modellerle incelenmesi
Investigation of the effects of Hypericum uniglandulosum Hausskn. ex Bornm. Achillea pseudoaleppica Hub.-Mor. and Nepeta nuda subsp. nuda L. essential oils on the central nervous system with in vivo and in silico models
Yazar: EMEL AKBABA
Danışman: PROF. DR. EYÜP BAĞCI
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışmada Nepeta nuda subsp. nuda L. (Lamiaceae), Hypericum uniglandulosum Hausskn. ex Bornm. (Hypericaceae), ve Achillea pseudoaleppica Hub.-Mor. (Asteraceae) uçucu yağlarının merkezi sinir sistemindeki etkileri in vivo ve in silico modellerle incelenmiştir. Bu bağlamda, Türkiye'de doğal yayılış göstermekte olan bu bitkilerin uçucu yağlarının skopolamin ile oluşturulan Alzheimer tipi demans hayvan modelinde hafıza bozuklukları ve anksiyete ve depresyon-benzeri davranışlar üzerindeki etkileri ve etki mekanizmaları araştırılmıştır. Öncelikle, bu bitki türlerine ait örneklerin uçucu yağları ekstre edilmiş ve karakterizasyonları Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi sistemi kullanılarak yapılmıştır. Hayvanlar davranış testlerinden önce 21 gün boyunca uçucu yağ (%1 ve %3) solunum seanslarına maruz bırakılmıştır. Uçucu yağ uygulanan gruplarda yalnızca skopolamin uygulanan hayvanlara göre Y-labirenti ve radyal kol labirentinde spasyal hafıza becerilerinde olumlu etkiler görülmesinin yanı sıra yükseltilmiş artı labirenti ve zorunlu yüzme testlerinde anksiyete ve depresyon-benzeri davranışlarda anlamlı ölçüde gelişmeler kaydedilmiştir. Davranış testlerinden sonra, ötenazi edilen hayvanların hipokampüs ve amigdala beyin homojenatlarında uçucu yağ uygulanmış gruplarda asetilkolinesteraz enzim aktivitesinde ve malondialdehit seviyesinde düşüş, toplam indirgenmiş glutatyon miktarı ve süperoksit dismutaz aktivitesinde ise artış gözlenmiştir. Bunlara ilaveten, uçucu yağ bileşenleri ile asetilkolinesteraz enzimi interaksiyonları moleküler modelleme yöntemi ile değerlendirilmiştir. Moleküler modelleme çalışmaları, uçucu yağ bileşenlerinden bazılarının asetilkolinesteraz ile güçlü interaksiyonları hakkında ipuçları sunmuştur. Bulgular çalışma kapsamındaki uçucu yağların beyin oksidatif stres hasarını azaltarak ve asetilkolinesteraz enzimini inhibe ederek skopolamin'in yol açtığı merkezi sinir sistemi hasarını azalttığını göstermektedir. Sonuç olarak, bulgularımız N. nuda subsp. nuda, H. uniglandulosum ve A. pseudoaleppica uçucu yağlarının hafıza bozukluğunu azaltarak ve anksiolitik ve antidepresan etki göstererek Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklara karşı koruyucu olabileceklerini öne sürmekte ve bu hastalıkları hedef alan yeni ajanlar bulunması konusunda faydalı görülmektedir.

Abstract:
In this study, the effects of Hypericum uniglandulosum Hausskn. ex Bornm. (Hypericaceae), Achillea pseudoaleppica Hub.-Mor. (Asteraceae) and Nepeta nuda subsp. nuda L. (Lamiaceae), essential oils on the central nervous system were examined with in vivo and in silico models. In this regard, the effects and mechanism of action of essential oils from these plants, naturally distributed in Turkey, on memory impairment, anxiety and depression-like behavior were investigated in scopolamine-induced Alzheimer's type dementia animal model. Primarily, essential oils of these plant species were extracted and characterized by Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) system. The animals were subjected to the essential oils (1% and 3%) for 21 days prior to the behavioral tests. In the essential oil-treated groups, positive effects on spatial memory performances in Y-maze task and radial arm maze tests as well as significant improvements in anxiety and depression-like behaviors in the elevated plus maze and forced swimming tests were observed compared to scopolamine-alone treated rats. Subsequent to the behavioral tests, decreases in the acetylcholinesterase enzyme activity and malondialdehyde level while increases in the total reduced glutathione amount and superoxide dismutase activity were observed in the hippocampus and amygdala brain homogenates of the euthanized animals in the essential oil-treated groups. In addition, interactions between the essential oil components and acetylcholinesterase enzyme were evaluated with molecular modelling method. Molecular modelling studies had provided clues about the strong interactions between some of the essential oil components and acetylcholinesterase. The results demonstrate that the essential oils of the plants decrease scopolamine-induced central nervous sytem damage by reducing oxidative stress damage and inhibiting the enzyme acetylcholinesterase. In conclusion, our findings suggest that N. nuda subsp. nuda, H. uniglandulosum and A. pseudoaleppica essential oils could be protective against neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease by reducing memory impairment and exhibiting anxiolytic and antidepressant activity and are useful to discover new agents targeting these diseases.