Triterpen saponin türü bileşiklerin potansiyel antikanser etkinlikleri ve toksisitesi
Potential anticancer activities and toxicities of triterpene saponine compounds
Yazar: MERYEM SILA DURMAZ
Danışman: PROF. DR. NEFİSE ÜLKÜ KARABAY YAVAŞOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Kanser, önemli ve küresel bir sağlık tehdidi olmakla birlikte dünya çapında önde gelen ölüm nedenlerinden biridir. Son birkaç on yıl içinde, kanser hücrelerinin, tümörün nüksetmesine neden olacak şekilde, geleneksel antikanser ilaçlara karşı çoklu ilaç direnci kazanabileceği açık hale geldiğinden yeni ve etkili antikanser ilaçları keşfetmeye sürekli bir ihtiyaç vardır. Bitkilerden elde edilen doğal ürünler, kanser ilaçlarının birincil kaynağı olarak hizmet vermiştir ve yeni bitki kaynaklı antikanser ilaçları sağlamaya devam etmektedir. Triterpenler, triterpenoidler olarak adlandırılan, bitkisel, hayvansal ve mantar kökenli doğal olarak oluşan alkenlerdir (Chudzik et al., 2015). Triterpen saponinler, saponin bileşikleri grubuna ait olan triterpenlerdir. Triterpen saponinler farklı etki mekanizmalarına sahip potansiyel antikanser ajanlar olarak bilinmektedir. Sitotoksik etkileri, apoptoz indüklenmesine veya apoptotik olmayan hücre ölümü stimülasyonuna bağlı olabilmektedir. Günümüze kadar birçok triterpen saponin bileşiği izole edilmiş olmakla birlikte bu bileşiklerin antikanser, anti-anjiyogenik aktivitesi ve toksisitesi üzerinde bu kapsamda bir çalışma mevcut literatürde bulunmamaktadır. Bu nedenle bu çalışmada, Astragallus L.'den izole edilen 3 triterpen saponin bileşiğinin(FA1, FA2, FA3) antioksidan kapasitesinin belirlenmesi, sitotoksik, genotoksik ve anti-anjiyogenik etkinlerinin ortaya konması amaçlanmıştır.
Çalışma kapsamında 3 triterpen saponin bileşiğinin, in vitro sitotoksik etkisinin belirlenmesi için In vitro Hücre Temelli Antioksidan Kapasitenin Belirlenmesi testi ve MTT testi, apoptozun belirlenmesi için Flow Sitometri analizleri, genotoksik potansiyelin belirlenmesi için AMES testi ve anjiyogenik/antianjiyogenik etkiyi gözlemlemek için In vitro Scratch Assay ile Hücre Migrasyonunun Değerlendirilmesi ve HET-CAM testi yapılmıştır.
Kontrol hücreler (hücre canlılığı %100) ve 1 mM H2O2 H2O2 ile hasara uğratılmış hücreler (hücre canlılığı %30.1) ile karşılaştırıldığında, FA1'in uygulanan konsantrasyonlarında H2O2 hasarına karşı koruyucu etki göstermediği belirlenmiştir. FA2'nin tüm konsantrasyonlarda (25, 50, 75 ve 100 µg/mL), FA3'ün ise 75 ve 100 µg/mL'de H2O2 hasarına karşı koruyucu antioksidan etki gösterdiği belirlenmiştir. Sitotoksisite testinde yalnızca FA1'de sitotoksik etki gözlenmiş ve CCD34-LU, U87-MG ve SHSY-5Y hücre hatları için IC50 değerleri hesaplanmıştır. FA1'in IC50 değeri kullanılarak gerçekleştirilen flow sitometri analizinde apoptoz ve nekroz izlenmiştir. Üç bileşiğin de +S9 ve -S9 ortamlarda Salmonella typhimurium TA98 ve TA102 suşlarına karşı maksimum konsantrasyonda (5000 µg/mL) bile genotoksik etki göstermediği belirlenmiştir. FA1'in 400 µg/mL, FA2 ve FA3'ün 200 µg/mL ve üzeri uygulamalarında HET-CAM testi ile anti-anjiyogenik etki gösterdiği izlenmiştir.

Sonuç olarak bu 3 triterpen saponin bileşiğinin biyolojik aktivitesi ve toksisitesi moleküler seviyede ortaya konmuş ve bu bileşiklerin potansiyel antikanser ajanlar olabilecekleri gösterilmiştir. Daha ileri sonuçlar in vivo denemelerle desteklenmelidir.

Anahtar sözcükler: Anti-anjiyogenez, antikanser etkinlik, antioksidan kapasite, genotoksisite, sitotoksisite, triterpen saponin bileşikleri

Abstract:
Cancer is a major global health threat and one of the leading causes of death worldwide. Over the past few decades, there is a constant need to discover new and effective anticancer drugs as it has become clear that cancer cells can acquire multidrug resistance to conventional anticancer drugs, causing tumor recurrence. Natural products derived from plants have served as the primary source of cancer drugs and continue to provide new plant-derived anticancer drugs. Triterpenes are naturally occurring alkenes of vegetable, animal, and fungal origin, called triterpenoids (Chudzik et al., 2015). Triterpene saponins are triterpenes that belong to the group of saponin compounds. Triterpene saponins are known as potential anticancer agents with different mechanisms of action. Their cytotoxic effects may be due to induction of apoptosis or stimulation of non-apoptotic cell death. Although many triterpene saponin compounds have been isolated to date, there is no study in the current literature on the anticancer, anti-angiogenic activity, and toxicity of these compounds. Therefore, this study, it was aimed to determine the antioxidant capacity of 3 triterpene saponin compounds (FA1, FA2, FA3) isolated from Astragalus L. and to reveal their cytotoxic, genotoxic, and anti-angiogenic effects.

Within the scope of the study, In vitro Cell Based Antioxidant Capacity Determination test and MTT test to determine the in vitro cytotoxic effect of 3 triterpene saponin compounds, Flow Cytometry analysis to determine apoptosis, AMES test to determine genotoxic potential and evaluation of Cell Migration by In vitro Scratch Assay and HET-CAM test were performed to observe the angiogenic/antiangiogenic effect.

When compared with control cells (cell viability 100%) and cells damaged with 1 mM H2O2 H2O2 (cell viability 30.1%), it was determined that FA1 did not show a protective effect against H2O2 damage at applied concentrations. It has been determined that FA2 has a protective antioxidant effect against H2O2 damage at all concentrations (25, 50, 75, and 100 µg/mL), and FA3 at 75 and 100 µg/mL. In the cytotoxicity test, the cytotoxic effect was observed only in FA1, and IC50 values were calculated for CCD34-LU, U87-MG, and SHSY-5Y cell lines. Apoptosis and necrosis were observed in flow cytometry analysis using the IC50 and the value of FA1. It was determined that all three compounds did not show genotoxic effects against Salmonella typhimurium TA98 and TA102 strains in +S9 and -S9 environments, even at maximum concentration (5000 µg/mL). The anti-angiogenic effect was observed with the HET-CAM test in the applications of FA1 at 400 µg/mL, FA2, and FA3 at 200 µg/mL and above. 

As a result, the biological activity and toxicity of these 3 triterpene saponin compounds have been demonstrated at the molecular level and it has been shown that these compounds can be potential anticancer agents. Further results should be supported by in vivo trials.

Keywords: Anti-angiogenesis, anticancer activity, antioxidant capacity, genotoxicity, cytotoxicity, triterpene saponin compounds