6-paradol molekülünün amiloid beta enjeksiyonu ile oluşturulmuş alzheimer hastalığı modelindeki nöroinflamatuvar ve nöroprotektif etkilerinin araştırılması
Investigation of neuroinflammatory and neuroprotective effects of 6-paradol in amyloid beta infused alzheimer's disease rat model
Yazar: BEYZA KİNSİZ
Danışman: DOÇ. DR. BİRSEN ELİBOL
Bezm-i Alem Vakıf Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı / Sinirbilim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Nöroloji = Neurology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: 6-Paradol = 6-Paradol ; Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Amiloid beta protein = Amyloid beta protein ; Nöroinflamatuar hastalıklar = Neuroinflammatory diseases ; Nöroproteksiyon = Neuroprotection

Özet:
Alzheimer hastalığı (AH) insanlarda yaşla birlikte görülen ilerleyici bir demans türüdür. Hastalığın ilerlemesinde mikroglia aktivasyonuna bağlı oksidatif stresin artmasının etkili olabileceği düşünülmektedir. Yapılan çalışmalar zencefil metabolitlerinden olan 6-Paradol'un hafıza üzerinde olumlu etkilere sahip olduğu ve mikroglia aktivasyonuna bağlı olarak artan nöroinflamasyonu azalttığı göstermiştir. Bu nedenle, bu çalışmada, amiloid beta (Aβ1-42) enjekte edilerek oluşturulmuş AH modeli sıçanlarda 6-Paradol kullanımının nöroprotektif ve anti-nöroinflamatuvar etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada 33 adet erişkin sıçan (12 aylık) 5 gruba ayrıldı; sağlıklı kontrol (n=6, hiçbir işleme tabi tutulmayan), Sham kontrol (n=6, beyin içi enjeksiyonla (i.c.v) Aβ1-42 çözücüsü (5 µL) verilen), Aβ1-42 (n=9, hipokampüse i.c.v yolla 5 µL Aβ1-42 verilen), Pozitif kontrol (n=6, hipokampüse i.c.v yolla 5 µL Aβ1-42 verilen ve 21 gün donepezil (2mg/kg) tedavisi uygulanan), 6-Paradol (n=6, Aβ1-42 verilen ve 2 hafta boyunca 6-Paradol (5 mg/kg) tedavisi uygulanan). İki haftalık tedavi sonrasında davranış testleri yapıldı. Daha sonra sıçanlar sakrifiye edilerek histolojik ve moleküler çalışmalar gerçekleştirildi. Yapılan analizler sonucunda Aβ1-42 ile AH modeli oluşturan grubun Morris su tankında ve pasif sakınma ile yapılan deneylerde kontrol grubuna göre geç öğrendiği ve uzun dönem belleğinde bozulmanın olduğu, 6-Paradol'ün öğrenme ve bellek üzerinde etkili olmadığı gözlemlendi. Hematoksilen ve eozin ile yapılan çalışmalarda kontrol grupları ve pozitif tedavi grubuna (donepezil) ait beyin dokularının histolojik yapılarının birbirine benzer ve sağlıklı olduğu izlendi. Ancak Alzheimer oluşturulan Aβ1-42 ile 6-Paradol grubuna ait kesitlerde bazı nöron hücrelerinin nükleuslarının düzensiz ve piknotik olduğu görüldü. Ayrıca 6-Paradol grubuna ait beyin dokusunda vakuolizasyon olduğu dikkati çekti. Nissl boyama ile yapılan hücre sayımlarında hipokampüsün CA1 bölgesinde Aβ1-42 verilen grupta hücre sayısında anlamlı bir azalışın olduğu tespit edildi (p<0.05). Donepezil ve 6-Paradol verilen tedavi gruplarında hücre sayısında artış görüldü. Amiloid plakların varlığını gösteren Kongo-red boyamasında ise amiloid plakların sayısında tedavi ile birlikte bir değişim saptanmadı. Western blot ile yapılan protein ekspresyon çalışmalarında ise apoptozun Aβ1-42 verilen grupta arttığı ve tedavi gruplarında ise anlamlı bir şekilde azaldığı gözlendi. Mikroglia aktivasyonu ile ilişkili olan fraktalkin ve fraktalkin reseptörü ekspresyonlarına bakıldığında Aβ1-42 verilen grupta fraktalkin miktarında herhangi bir değişim gözlenmezken fraktalkin reseptöründe anlamlı bir artışın olduğu (p<0.05) ve bu artışın 6-Paradol ile düzeldiği gösterildi. Alzheimer göstergesi olan fosforile Tau ve PSEN1 miktarı Aβ1-42 ile artarken 6-Paradol kullanımı ile bu proteinlerin konsantrasyonları kontrol seviyelerine geriledi.  BACE ve reelin proteinlerinde ise gruplar arasında anlamlı bir farklılık gözlenmedi. Sonuç olarak, 6-Paradol kullanımı mikroglia ile ilişkili proteinlerde bir düzelmeye sebep olduğundan anti-inflamatuvar etki göstermektedir.

Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is a progressive type of age related dementia in humans. It is considered that increase in oxidative stress due to microglia activation may cause progression of the disease. Studies have shown that 6-Paradol, one of the ginger metabolites, has positive effects on memory and reduces microglia activated-neuroinflammation. Therefore, the aim of the present study is to investigate the neuroprotective and anti-neuroinflammatory effects of 6-Paradol in amyloid beta (Aβ1-42)-injected AD model in rats. In this study, 33 adult rats (12-month-old) were divided into 5 groups; healthy control (n=6, no treatment), Sham control (n=6, Aβ1-42 solvent (5 µL) injected by intracerebral injection (i.c.v)), Aβ1-42 (n=9, 5 µL Aβ1-42 (i.c.v.) to the hippocampus), Positive control (n=6, 5 µL Aβ1-42 (i.c.v.) and 21 days of donepezil (2mg/kg) treatment), 6-Paradol (n=6, 5 µL Aβ1-42 (i.c.v.) and 2 weeks of 6-Paradol (5 mg/kg) treatment). Behavioral tests were performed after two weeks of treatment. Then, the rats were sacrificed and histological and molecular studies were performed. As a result, compared to the control group, it was observed that the rats in the Aβ1-42-injected AD group had delay in learning and deficiency in memory performance which measured by Morris Water Maze and passive avoidance test. 6-Paradol had no effect on learning and memory performance of rats. According to the resuls obtained by hematoxylin and eosin, the histological structures of brain tissues of the control groups and pozitive drug group were similar each other which were healthy appearance. However, in sections belonging to Aβ1-42 and 6-Paradol groups, it was observed that the nuclei of some neuronal cells were irregular and pycnotic. Also, there was vacuolization in brain tissue of the 6-Paradol group.  According to Nissl staining, there was a significant decrease in the number of CA1 pyrimidal cells in the Aβ1-42 group of hippocampus (p<0.05). An increase in cell count was observed in the treatment groups given Donepezil and 6-Paradol. In Congo-red staining, which shows the presence of amyloid plaques, there was no change in the groups with treatment. Protein expression studies performed with Western blotting showed that apoptosis increased in the Aβ1-42 group and decreased significantly in the treatment groups. Also the expressions of fractalkine and fractalkine receptors, which are associated with microglia activation, were examined, and there was no significant change in the amount of fractalkine ligand among groups, there was a significant increase in its receptor in the Aβ1-42 group and this increase was improved by 6-Paradol treatment. While the amount of AD indicator proteins (pTau and PSEN1) increased with Aβ1-42, the concentrations of these proteins decreased to control levels by 6-Paradol treatment. No significant difference was observed among groups in the expression of BACE and Reelin proteins. In summary, the 6-Paradol teratment in AD model of rats shows an anti-inflammatory effect as it causes an improvement in microglia-related proteins.