Çeşitli bal arısı ürünlerinin nutrasötik ve kozmesötik potansiyelinin doğal katkılarla artırılması
Enhancement of nutraceutical and cosmeceutical potential of various honey bee products by natural supplements
Yazar: GİZEM SÖNMEZ OSKAY
Danışman: PROF. DR. EMİNE ŞEKÜRE NAZLI ARDA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics ; Biyoloji = Biology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Küresel nüfus artışı, değişen beslenme kalıpları ve bilinçli tüketici tercihleri, doğal gıda ve kozmetik ürünlerine olan ilgiyi artırmıştır. Nutrasötik ve kozmesötik pazarı son yıllarda hızla büyümektedir. Buna bağlı olarak, nutrasötik ve kozmesötik doğal ürünlerle ilgili araştırma faaliyetlerinde de gözle görülür bir artış yaşanmaktadır.
Bal arısı ürünleri ve tıbbi bitkiler, ilkçağlardan beri birçok hastalığı önlemek ve/veya tedavi süreçlerini desteklemek için fonksiyonel gıda olarak kullanılmaktadır. Bu ürünler, zengin kimyasal içerikleri nedeniyle antibakteriyel, antiviral, antioksidan ve antitümör aktivite gibi yararlı etkilere sahiptir. Bu nedenle gıda, kozmetik ve ilaç endüstrileri için yeni ürünlerin geliştirilmesinde önemli kaynaklar olarak kabul edilirler. Gıda ve kozmetik sektöründe bitki ekstreleri veya fitokimyasallarla zenginleştirilmiş ticari bal arısı ürünleri bulunmasına rağmen etkinlik ve güvenlikleriyle ilgili çalışmalar oldukça sınırlıdır. 
Bu çalışmanın amacı, çeşitli bal arısı ürünlerine bir fitokimyasal katarak yeni ve standart kombinasyonlar elde etmek, bunların biyoaktivitelerini incelemek, nutrasötik ve kozmesötik potansiyeli yüksek yeni ürünler geliştirmektir.
Çalışmanın ilk aşamasında bal arısı ürünlerinin (kestane balı, kestane poleni, arı sütü ve apilarnil) ve fitokimyasalların (kersetin, kurkumin ve rosmarinik asit) NIH3T3 fare embriyonik fibroblast hücreleri üzerindeki sitotoksik etkileri araştırıldı. Kombinasyonlar, bileşenlerin hücreler üzerinde toksik ya da proliferatif etki göstermeyen konsantrasyonları seçilerek hazırlandı ve her bir kombinasyonun sitotoksisitesi belirlendi. Kombinasyonların hücre proliferasyonunu %30-%79.9 oranında artırdığı ve proliferatif etkisi en yüksek olanın %0.25 (ağırlık/hacim) kestane balı ve 10 M kurkumin içeren kombinasyon (KB+KUR10) olduğu saptandı. 
İkinci aşamada, saf ve kombine ürünlerin in vitro antioksidan aktivitesi DPPH ve CUPRAC yöntemleriyle test edildi ve toplam fenolik ve flavonoid içerikleri belirlendi. En yüksek radikal (DPPH) süpürme aktivitesi, 10 g /mL arı sütü ve 25 M rosmarinik asitten oluşan kombinasyonda (RJ+ROS25) tespit edildi. 10 g/mL kestane poleni metanol ekstresi ve 5 M kurkuminden oluşan kombinasyon (KPmet+KUR5) ise en yüksek bakır (II) iyonu indirgeme aktivitesine sahipti. Bu kombinasyonlarda rosmarinik asit arı sütü ile sinerjistik etkileşime girerken, kurkumin kestane poleni ekstresi ile aditif etkileşim gösterdi.
Saf ve kombine ürünlerin nörolojik hastalıkların gelişiminde rol oynayan asetilkolinesterazı inhibe etme yeteneği (in vitro anti-AChE aktivitesi) Ellman yöntemiyle araştırıldı. Bileşenleri güçlü sinerjistik etkileşim gösteren sekiz farklı kombinasyondan iki tanesi (10 g/mL arı sütü ve 10 M kersetin içeren RJ+KER10 kombinasyonu ve 10 g/mL kestane poleni metanol ekstresi ve 5 M kurkumin içeren KPmet+KUR5 kombinasyonu) en yüksek anti-AChE aktivitesine sahipti. Bu tez, arı poleni ve apilarnilin yanı sıra tüm kombinasyonların anti-AChE aktivitesini rapor eden ilk çalışmadır. 
Küresel ısınmanın etkileri, dünyadaki tüm yaşam formları için yıkıcı olabilir. Erken yaşlanma ve ısı stresi ile ilgili hastalıklar, yüksek sıcaklıklara uzun süre maruziyetle tetiklenebilir. Model organizmalar olarak bal arıları üzerine yapılan sınırlı sayıda araştırma, doğal ürünlerin yaşlanma sürecini yavaşlatma ve sağlıklı yaşam süresini uzatma potansiyeline odaklanmaktadır.
Çalışmanın son aşamasında, en yüksek proliferatif etki gösteren kombinasyonun (KB+KUR10) bal arılarının yaşam süresi üzerindeki etkileri ısı stresi koşullarında deneysel bal arısı modelinde araştırıldı. Bu kombinasyonla beslenen bal arılarının, besin tüketimlerinde herhangi bir değişiklik olmaksızın stres koşullarında ortalama yaşam sürelerinin uzadığı (12 günden 18 güne çıktığı) tespit edildi. Tek başına kestane balı yaşam süresini ancak 3 gün uzatırken, kurkuminin yaşam süresi üzerine bir etkisi yoktu.
Sonuç olarak, tezdeki bulgular bal arısı ürünlerinin nutrasötik ve kozmesötik potansiyelinin bazı fitokimyasalların belli dozlarıyla artırılabileceğini göstermektedir. RJ+ROS25 ve KPmet+KUR5 kozmesötik uygulamalar için, RJ+KER10, KPmet+KUR5 ve KB+KUR10 nutrasötik uygulamalar için aday kombinasyonlar olarak önerilebilir. Ancak ticari ürünlere dönüştürülebilmeleri için daha kapsamlı çalışmalar ve in vivo deneylerle etki mekanizmalarının aydınlatılması ve güvenliklerinin teyid edilmesi gerekir. Bu çalışmanın fonksiyonel ve yenilikçi bal arısı ürünlerinin geliştirilmesine öncülük etmesi ve katkı sağlaması beklenmektedir.

Abstract:
Global population growth, changing dietary patterns and conscious consumer preferences have increased the interest in natural food and cosmetic products. The nutraceutical and cosmeceutical market has been growing rapidly in recent years. Accordingly, there is a noticeable increase in research activities related to nutraceutical and cosmeceutical natural products.
Honey bee products and medicinal plants have been used as functional foods since ancient times to prevent many diseases and/or support treatment processes. These products have beneficial effects such as antibacterial, antiviral, antioxidant, and antitumor activity due to their rich chemical content. For this reason, they are considered important resources in the development of new products for the food, cosmetics, and pharmaceutical industries. Although there are commercial honey bee products enriched with plant extracts or phytochemicals in the food and cosmetics sector, studies on their efficacy and safety are very limited. 
The aim of this study is to obtain new and standard combinations by adding a phytochemical to various honey bee products, to examine their bioactivity, and to develop new products with high nutraceutical and cosmeceutical potential.
In the first stage of the study, the cytotoxic effects of honey bee products (chestnut honey, chestnut pollen, royal jelly and apilarnil) and phytochemicals (quercetin, curcumin and rosmarinic acid) on NIH3T3 mouse embryonic fibroblast cells were investigated. Combinations were prepared by choosing concentrations of the components that did not show toxic or proliferative effects on cells, and the cytotoxicity of each combination was determined. It was detected that the combinations increased cell proliferation by 30%-79.9% and the one with the highest proliferative effect was the combination containing 0.25% (w/v) chestnut honey and 10 µM curcumin.
In the second stage, in vitro antioxidant activities of pure and combined products were tested by DPPH and CUPRAC methods, and total phenolic and flavonoid contents were determined. The highest radical (DPPH) scavenging activity was detected in the combination of 10 µg/mL royal jelly and 25 µM rosmarinic acid (RJ+ROS25). The combination of 10 µg/mL chestnut pollen methanol extract and 5 µM curcumin (KPmet+KUR5) possessed the highest copper (II) ion-reducing activity. In these combinations, rosmarinic acid interacted with royal jelly synergistically, while curcumin interacted with chestnut pollen extract additively.
The ability of pure and combined products to inhibit acetylcholinesterase, which plays a role in the development of neurological diseases (in vitro anti-AChE activity) was investigated by the Ellman method. Two of eight different combinations (RJ+KER10 containing 10 µg/mL royal jelly and 10 µM quercetin, and KPmet+KUR5 containing 10 µg/mL chestnut pollen methanol extract and 5 µM curcumin), whose components show strong synergistic interaction, have the highest anti-AChE activity. This thesis is the first study to report the anti-AChE activity of all combinations as well as bee pollen and apilarnil.
The effects of global warming can be devastating for all life forms on Earth. Premature aging and heat stress-related diseases can be triggered by prolonged exposure to high temperatures. Limited research on honey bees as model organisms focuses on the potential of natural products to slow the aging process and prolong healthy lifespan.
In the final stage of the study, the effects of the combination with the highest proliferative effect (KB+KUR10) on the lifespan of honey bees were investigated in an experimental honey bee model under heat stress conditions. It was determined that the average life span of honey bees fed with this combination was prolonged (from 12 days to 18 days) under stress conditions without any change in their food consumption. While chestnut honey alone extended the lifespan by only 3 days, curcumin had no effect on the lifespan.
In conclusion, the findings in the thesis show that the nutraceutical and cosmeceutical potential of honey bee products can be increased with certain doses of some phytochemicals. RJ+ROS25 and KPmet+KUR5 can be recommended as candidate combinations for cosmeceutical applications, RJ+KER10, KPmet+KUR5 and KB+KUR10 for nutraceutical applications. However, their mechanism of action should be elucidated and their safety should be confirmed by more comprehensive studies and in vivo experiments before they can be converted into commercial products. It is expected that this study will lead and contribute to the development of functional and innovative honey bee products