4-nitro (Zn) fitalosiyaninin MCF-7 hücrelerde oksidatif stres üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of 4-nitro (Zn) phthalocyanine on oxidative stress in MCF-7 cells
Yazar: ALİ UĞUR
Danışman: PROF. DR. BİRGÜL MAZMANCI
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Kanser tedavisinde uygulanan kemoterapinin yan etkileri nedeniyle alternatif olarak uygulanan fotodinamik tedavi (FDT) 1960'lı yıllardan itibaren araştırma konusu olmuştur. FDT nin ana bileşenleri fotoalgılayıcı (FS), ışık ve oksijen olup, kanser hücrelerinde hedeflenen bir fotoalgılayıcıya ışık verilmesiyle oluşan reaktif oksijen türlerinin (ROT) hücrede oksidatif stres oluşturularak kanser hücresinin yok edilmesi yöntemidir. FDT de FS olarak fitalosiyaninler (Pc) kullanılmaktadır. Metalofitalosiyaninlerin singlet oksijen verimi oldukça yüksek olduğundan FDT kullanımına yönelik çalışmalarda popüler hale gelmiştir.  
Oksidatif stres birçok biyolojik ve patolojik süreçte rol oynamaktadır. Hücreler, stres sırasında meydana gelen olumsuz koşullarla baş edebilmek için antioksidan savunma sistemlerini devreye sokarlar. Süperoksitdismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve glutatyon peroksidaz (GPx) enzimleri oksidatif strese karşı hücrelerde birincil yanıt oluşturan antioksidan enzimlerdir. FDT çalışmalarında Pc'lerin uygun fotoalgılayıcılar olup olmadığının araştırılmasında singlet oksijen verimi yanında antioksidan enzim aktiviteleride ölçülmektedir. Bu çalışmada tetranitro çinko fitalosiyaninin (4-nitro ZnPc), meme kanseri hücre hattı olan MCF-7 hücrelerdeki etkisi SOD, CAT ve GPx enzim aktivitelerinin yanında lipit peroksidasyonu sonucu oluşan malondialdehit (MDA) yan ürün ölçülerek incelenmiştir.
4-Nitroftalonitrilin, dimetilamino etanol çözgeninin içinde ve çinko tuzu varlığında 140 °C sıcaklıkta 20 saat boyunca siklotetramerizasyon reaksiyonuyla sentezlenmiştir.  Sentezlenen 4-nitro-ZnPc 20, 30 ve 40 μM'lık üç dozu meme kanseri hücre (MCF-7) hattına verilmiştir. Işık uygulamasını takip eden 18, 36 ve 48. saatlerde elde edilen verileri karşılaştırmak için kontrol grubu da oluşturulmuştur. Sonuç olarak kontrol grubu ile karşılaştırıldığında; SOD enzim % inhibisyonunun 18. saatte 40 μM dozda, CAT enzim aktivitesinin 18. saatte 20 μM dozda, GPx enzim aktivitesinin 36. saatte 40 μM dozda ve MDA'nın 48. saatte 40 μM dozda istatistiksel olarak önemli şekilde arttığı tespit edilmiştir. Sentezlenen 4-nitro ZnPc'nin MCF-7 hücrelerde oksidatif stres oluşturduğu ve meme kanseri hücrelerinde FDT için kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Photodynamic therapy (PDT), which is applied as an alternative due to the side effects of chemotherapy in cancer treatment, has been the subject of research since the 1960s. The main components of FDT are photosensors (FS), light and oxygen, and it is a method of destroying the cancer cell by creating oxidative stress in the reactive oxygen species (ROT), which is formed by giving light to a targeted photodetector in cancer cells. Phthalocyanines (Pc) are used as FS in FDT. Since the singlet oxygen yield of metalophthalocyanines is quite high, it has become popular in studies for the use of PDT.
Oxidative stress plays a role in many biological and pathological processes. Cells activate their antioxidant defense systems to cope with the adverse conditions that occur during stress. Superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) enzymes are antioxidant enzymes that create the primary response in cells against oxidative stress. In FDT studies, in investigating whether PCs are suitable photodetectors, antioxidant enzyme activities are measured as well as singlet oxygen yield. In this study, the effect of tetranitro zinc phthalocyanine (4-nitro-ZnPc) on MCF-7 cells, a breast cancer cell line, was investigated by measuring SOD, CAT and GPx enzyme activities, as well as the by-product of Malondialdehyde (MDA) formed as a result of lipid peroxidation.
4-Nitrophthalonitrile was synthesized by cyclotetramerization reaction in dimethylamino ethanol solvent and in the presence of zinc salt at 140 °C for 20 hours. Three doses of synthesized 4-nitro ZnPc 20, 30 and 40 μM were administered to the breast cancer cell line (MCF-7). A control group was also formed to compare the data obtained at the 18th, 36th and 48th hours following the light application. As a result, when compared with the control group; It was determined that SOD enzyme activity increased at a dose of 40 μM at the 18th hour, CAT enzyme activity at a dose of 20 μM at the 18th hour, GPx enzyme activity at a dose of 40 μM at the 36th hour and MDA at a dose of 40 μM at the 48th hour. As a result, 4-nitro ZnPc caused oxidative stress in MCF-7 cells and has the potential to be used for FDT in breast cancer.