Glioblastoma hücresinde hidrojen peroksit ile oluşturulan oksidatif streste kafeik asit ve memantinin birlikte uygulanmasının hücre canlılığı üzerindeki etkinliğinin araştırılması
Investigation of the effect of co-administration of caffeic acid and memantine on cell viability in oxidative stress induced by hydrogen peroxide in glioblastoma cells
Yazar: MOHAMMAD ZAKER YAQUOBI
Danışman: PROF. DR. AKİF HAKAN KURT
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Glioblastoma = Glioblastoma ; Kafeik asit = Caffeic acid ; Memantine = Memantine ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Polifenol = Polyphenol

Özet:
Alzheimer hastalığı yaklaşık 30 milyon insanı etkileyen ve yaşlılarda en yaygın görülen nörodejeneratif bir hastalıktır. Günümüzde, bu hastalık için kesin bir tedavi yoktur, mevcut ilaçlar sadece Alzheimer hastalığındaki nörodejeneratif süreci yavaşlatmaktadır. Memantin, bir NMDA (N-Metil-D-Aspartat) reseptör antagonisti olarak hareket eden ve glutamaterjik disfonksiyonu hedefleyen bir ilaçtır.  Alzheimer hastalığında glutamatın aşırı salınımı ve NMDA reseptörlerinin aşırı uyarılması gibi patolojik değişiklikler meydana gelir. Memantin NMDA reseptörlerinin aşırı uyarılmasını engelleyerek sinir hücrelerine zarar veren aşırı kalsiyum akışını kontrol altına alır. Bu sayede hücrelere koruyucu bir etki sağlayarak sinir hücrelerinin ölümünü önleyebilir. Polifenoller, insan diyetinde doğal antioksidan, nöroprotektif, antienflamatuar ve antiproliferatif dahil olmak üzere birçok özelliğe sahip olduğu bilinmektedir. Kafeik asit hidroksisinamik asitler adı verilen bir grup polifenolün bir üyesidir. Kafeik asit antioksidan ve antiamiloid özelliklere sahip bir bileşiktir. Antioksidan özellikleri, serbest radikallerin neden olduğu oksidatif stresin etkilerini azaltarak beyin hücrelerini koruyabilir. Ayrıca, kafeik asidin amiloid plakların oluşumunu engelleyebileceği ve mevcut plakların çözülmesine yardımcı olabileceği düşünülmektedir. Bu nedenle çalışmamızda, glioblastoma U-118 MG hücrelerinde H2O2 ile oluşturulan oksidatif hasara karşı ile NMDA reseptör antagonisti olan memantin ile kafeik asit kombinasyonunun nöroprotektif etkilerini incelemeyi amaçladık. Öncelikle U-118 MG hücre serisinde memantin ve kafeik asit'in hücre canlılığına etkisine bakıldı. Sonrasında ise U-118 MG hücre serisinde H2O2 ile oluşturulan oksidatif hasar oluşumun öncesi ve sonrası memantin ve kafeik asit tek başına veya kombinasyon şeklinde uygulandı ve hücre canlılığı üzerine etkisine bakıldı. U-118 MG hücre serisinde oksidatif hasarı oluşturmak için, 200 µM H2O2'nin 20 saat uygulama süresi esas alınarak inkübasyon uygulandı. Hücre canlılık testi için hücre serilerine 2,3-Bis (2-metoksi-4-nitro-5-sulfofenil)-2H-tetrazolyum (XTT) yöntemi uygulandı. Bulgularımız sonucunda memantinin oksidatif stresin neden olduğu hücre hasarında koruyucu veya tedavi edici etkileri görülmezken kafeik asit ile kombinasyon uygulamasının istatistiksel olarak anlamlı olmasada oksidatif stresin neden olduğu hücre hasarında koruyucu ve tedavi edici etkileri görülmektedir. Memantin ile kafeik asit kombinasyon uygulamasının alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde deney hayvan çalışmaları sonrasında alternatif bir tedavi olabileceğini düşünmekteyiz.

Abstract:
Alzheimer's disease is a neurodegenerative condition affecting approximately 30 million people and is the most common among the elderly. Currently, there is no definitive cure for this disease, as the existing medications only slow down the neurodegenerative process in Alzheimer's. The molecular mechanisms underlying the pathogenesis of Alzheimer's disease have not been fully elucidated yet. Polyphenols are known to have various pharmaceutical properties, including being natural antioxidants in the human diet, neuroprotective, anti-inflammatory, anti-proliferative, and possessing free radical scavenging activities, as well as cardioprotective properties. These antioxidant compounds have the ability to eliminate free radicals produced within cells, which provides protective effects against neurodegenerative diseases. The widely used Alzheimer's treatment, memantine, has different pharmacological properties, including antioxidant features. When applied in conjunction with caffeic acid, it can contribute to improving overall daily functions and preventing disease progression. Recently, combination therapies involving NMDA receptor antagonists and neuroprotective agents have been shown to be an effective approach in preventing Alzheimer's disease. Therefore, in our study, we aimed to investigate the neuroprotective effects of a combination of the organic compound caffeic acid, a significant representative of hydroxycinnamic acids, and memantine, an NMDA receptor antagonist, against oxidative damage induced by H2O2 in glioblastoma U-118 MG cells. U-118 MG cells were exposed to oxidative stress by treating them with H2O2 after pretreatment with memantine and caffeic acid. Oxidative stress damage was induced by adding 200 µM H2O2 to the U-118 MG cell line, and the cells were incubated at 37°C for 24 hours. To investigate the protective effect of memantine and caffeic acid against oxidative stress induced by H2O2, four different study groups were established. Firstly, the effect of memantine and caffeic acid on cell viability was examined in the U-118 MG cell series. Then, the effective concentration of memantine and caffeic acid before and after application was determined in the formation of oxidative damage induced by H2O2 in the U-118 cell line. Finally, the effect of memantine and caffeic acid combination application on cell viability was investigated. The XTT method was applied to cell series for cell viability testing. As a result of our findings, it was observed that memantine does not have protective or therapeutic effects on cell damage induced by oxidative stress, while caffeic acid and combination applications showed protective or therapeutic effects at all doses in cell damage induced by oxidative stress. The neuroprotective and therapeutic effect of caffeic acid and combination applications may provide a new approach to drug development for the clinical treatment of neurodegenerative diseases.