Meme Kanseri MCF-7 Hücre Hattında Arbutinin Etkileri
Effects of Arbutin on Human Breast Cancer MCF-7 Cell Une
Yazar: AYŞE NUR SARIOVA
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER HAZMAN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Kanser tedavisinde cerrahi yaklaşım, radyoterapi ve kemoterapi yıllardan beri kullanılmaktadır. Mevcut tedavi yöntemlerinin yan etkileri ve hastaların yaşam tarzına olumsuz etkileri nedeniyle konunun paydaşlarını ve bilim insanlarını daha doğal ve yan etkisi az olabilecek alternatif yöntemler araştırmaya yönlendirmiştir. Bu bağlamda birçok kanser türüne değişik bitki ekstraklarının veya doğal bileşenlerinin etkileri araştırılmaktadır. Sunulan bu tez çalışmasında MCF-7 adenokarsinom hücre hattında arbutinin inflamasyon ve oksidatif stres aracılı apoptoza (programlı hücre ölümü) etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Ayrıca arbutinin MCF-7 hücrelerinde östrojen reseptörlerine, proliferasyona ve endoplazmik retikulum stresine etkileri de araştırılmıştır.

Sunulan çalışmada bir antioksidan olarak  α ve β-arbutinin insan meme adenokarsinomu (MCF-7) hücre hattında sitotoksisite düzeyleri MTT (3-(4,5-dimetil-tiyazolil)-2,5-difeniltetrazolyum bromid testi) ile analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında         β-arbutinin MCF-7 hücreleri için daha sitotoksik etkili olabileceği belirlenmiştir. Bu nedenle araştırmalara β-arbutinle devam edilmiştir. Bu amaçla MCF-7 hücrelerinde arbutinin oksidatif strese, inflamasyona, apoptoza, proliferasyona ve endoplazmik retikulum stresine etkisini belirleyebilmek amacıyla 4 farklı deneysel grup (1. Grup: kontrol grubu, 2. Grup:LD0 dozu β-arbutin uygulanan grup; 3. Grup LD10 β-arbutin dozu uygulanan grup, 4. Grup: LD50 dozundan daha yüksek dozda β-arbutin uygulanan grup) oluşturulmuştur. 

Deney gruplarından elde edilen hücre lizatlarında total antioksidan statü (TAS), total oksidan statü (TOS), oksidatif stres indeksi (OSI), tümör nekrozis faktör alfa (TNF) α, interferon gama (IFN) γ, ınterlöykin 1 beta (IL-1β) seviyeleri analiz edilmiştir. Deney gruplarından izole edilen total RNA'lar kullanılarak sentezlenen cDNA'lar aracılığı ile MCF-7 hücrelerinde β-arbutinin Caspase 3 analizi ile apoptoza, Bcl-2 analizi ile proliferasyona ve GRP78 analizi ile endoplazmik retikulum stresine etkileri belirlenmiştir. Yapılan immunohistokimyasal çalışmalarla ise arbutinin MCF-7 hücrelerinde östrojen reseptörlerine ve p53 düzeylerine etkileri tespit edilmiştir. 

Analizler sonunda MCF-7 hücrelerine uygulanan β-arbutinin dozlarının deney gruplarında oksidatif stres ve endoplazmik retikulum stresini etkilemediği belirlenmiştir. Bununla birlikte LD50 dozunda β-arbutin uygulanan hücrelerde proinflamatuvar stokin düzeyleri aracılığıyla inflamasyonun uyarıldığı belirlenmiştir.  MCF-7 hücrelerinde β-arbutinin LD10 ve LD50 dozlarında genotoksisiteyi artırdığı görülmüştür. Yapılan moleküler ve immunohistokimyasal analizler sonucunda LD50 dozunda β-arbutin genomun gardiyanı olarak nitelendirilen p53 ve Caspase 3 seviyelerini uyararak, MCF-7 hücrelerinde apoptozu artırdığı görülmüştür. Ayrıca MCF-7 hücrelerine uygulanan tüm dozlarda β-arbutinin östrojen reseptörlerini baskıladığı belirlenmiştir.

MCF-7 hücrelerinde arbutinin LD50 dozunda genotoksik ve inflamatuvar etkileriyle uyarılan p53 aracılığıyla apoptotik Caspase 3'ün aktivasyonunu artırdığı ve aynı zamanda ER'lerinin aktivitesini azalttığı düşünülürse, β-arbutinin bu etkilerini nasıl oluşturduğunun araştırılması tedavide yeni bir bakış açısı geliştirilmesine katkı sağlayabilir. Ama bunun için β-arbutinin, ER sinyal yolu ve DNA ile etkileşimlerini de ele alan daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.

Abstract:
Surgical approach, radiotherapy and chemotherapy have been used in cancer treatment for many years.Adverse effects of current treatment methods and patients' lifestyle adversely affect. Therefore, the stakeholders and scientists of the subject have turned to research alternative methods that may be more natural and have less side effects. In this context, the effects of different plant extracts or natural components are investigated in many types of cancer.In this study, the effect of arbutin on inflammation and oxidative stress mediated apoptosis (programmed cell death) in MCF-7 adenocarcinoma cell line was investigated.The effects of arbutin on estrogen receptors, proliferation and endoplasmic reticulum stress in MCF-7 cells were also investigated.

In the present study, cytotoxicity levels of α and β-arbutin in human breast adenocarcinoma (MCF-7) cell line were analyzed by MTT (3- (4,5-dimethyl-thiazolyl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide test).It was determined that β-arbutin may be more cytotoxic for MCF-7 cells. For this reason, studies were continued with β-arbutin.In order to determine the effect of arbutin on oxidative stress, inflammation, apoptosis, proliferation and endoplasmic reticulum stress in MCF-7 cells, 4 different experimental groups were formed. Groups are as follows: Group 1: control group, Group 2: LD0 dose of β-arbutin applied group; Group 3: LD10 dose of β-arbutin treated group, Group 4: : LD50 dose of β-arbutin applied group. 


Total antioxidant status (TAS), total oxidant status (TOS), oxidative stress index (OSI), tumor necrosis factor alpha (TNF) α, interferon gamma (IFN) γ, Interleukin 1 beta (IL-1β) in cell lysates obtained from experimental groups levels were analyzed.The effects of β-arbutin on apoptosis by Caspase 3 analysis, proliferation by Bcl-2 analysis and endoplasmic reticulum stress by GRP78 analysis in MCF-7 cells were determined by using cDNAs synthesized using total RNAs isolated from experimental groups. In immunohistochemical studies, the effects of arbutin on estrogen receptors and p53 levels in MCF-7 cells were determined.

At the end of the analyzes, it was determined that β-arbutin doses applied to MCF-7 cells did not affect oxidative stress and endoplasmic reticulum stress in experimental groups. However, inflammation was induced by increasing proinflammatory stokin levels in cells treated with LD50 of β-arbutin. In MCF-7 cells, β-arbutin increased genotoxicity in LD10 and LD50 doses. As a result of molecular and immunohistochemical analyzes, LD50 dose of β-arbutin stimulated p53 and caspase 3 levels and increased apoptosis in MCF-7 cells. In addition, β-arbutin suppressed estrogen receptors at all doses administered to MCF-7 cells.

It can be thought that LD50 dose of beta arbutin in MCF-7 cells increases the activation of apoptotic caspase 3 and decreases the activity of ERs via p53 induced by genotoxic and inflammatory effects. Investigation of how these effects of β-arbutin can contribute to the development of a new perspective in treatment. However, further studies are needed to address the interaction of β-arbutin with the ER signaling pathway and DNA.