Çeşitli bitkisel ekstraktların terapötik etkilerinin Alzheimer hastalık modelinde in vitro incelenmesi
In vitro investigation in Alzheimer's disease model of therapeutic effects of various herbal extracts
Yazar: HATİCE FEYZAN AY
Danışman: DOÇ. DR. RABİA ÇAKIR KOÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Kitosan = Chitosan ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Oksidatif hasar = Oxidative damage ; Özüt = Extract

Özet:
Alzheimer hastalığı bilişsel işlevlerin azalması ve hafıza bozuklukları ile karakterize olan ve nöronal hasara yol açan bir demans hastalığıdır. Alzheimer hastalığının patogenezi tam olarak açıklanamamış olmasına rağmen, hücre dışı senil plakların oluşmasına neden olan amiloid beta peptitlerinin aşırı birikmesi ve hücre içi nörofibriler yumakların oluşmasına neden olan tau proteininin hiperfosforilasyonuyla karakterizedir. Ayrıca amiloid beta peptidleri hidrojen peroksit (H2O2) üretimine yol açarak oksidatif strese neden olmakta ve böylece nöronal hücre ölümünü indüklemektedir. Bu nedenle, bu hastalığın tedavisinde antioksidan etkinliği yüksek olan bitkisellerin ve fenolik bileşiklerin kullanımı oldukça yaygındır. Birçok bitkisel ekstrakt ve aktif bileşikleri, antioksidan ve nöroprotektif özellikleri sayesinde Alzheimer hastalığına karşı terapötik ve nöroprotektif bir strateji sağlayabilmektedir. In vitro Alzheimer hastalık modelinin oluşturulması H2O2'in hücrelerde oksidatif hasar ve toksik etki oluşturmasıyla mümkün olabilmektedir. Bu çalışmanın amacı, SH-SY5Y hücre hattında H2O2 toksisitesi ile oluşturulan in vitro Alzheimer hastalığı modelinde çeşitli bitkisel ekstraktların nöroprotektif etkisinin incelenmesidir. Bu amaçla öncelikle bitkisel ekstraktların toksik olmayan konsantrasyonlarının SH-SY5Y hücre hattında H2O2'e karşı nöroprotektif etkileri araştırıldı. Hücreler deve dikeni, hindiba yaprağı ve ısırgan otu ekstraktlarının farklı konsantrasyonlarıyla muamele edildikten sonra H2O2'e maruz bırakıldı ve hücre canlılığı 2,3-bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) testiyle değerlendirildi. Bu bitkisel ekstraktların antioksidan etkinliği CUPRAC metodu ile belirlendi. Daha sonra serbest oksijen türlerinin tayini için DCFH-DA kiti ve apoptotik hücre ölümü için DAPI testi kullanıldı. Elde edilen sonuçlar, bitkisel ekstraktların antioksidan ve nöroprotektif etkiye sahip olduğunu ve H2O2 ile indüklenen apoptotik hücre ölümünü ve reaktif oksijen türlerinin seviyesini azaltığını; böylece H2O2 ile indüklenen nöronal hasarı azalttığını göstermektedir. Ayrıca, H2O2'e karşı incelenen ekstraktlar arasında en iyi nöroprotektif etkiyi sergileyen deve dikeni ekstraktının kitosan polimerine enkapsülasyonu başarılı bir şekilde gerçekleştirilerek nanopartikül elde edilerek karakterize edildi. Sonuç olarak, incelenen bu bitkisel ekstraktların Alzheimer hastalığına karşı etkili olabileceği in vitro modelde gösterildi.

Abstract:
Alzheimer's disease is a dementia disease is characterized by a decrease in cognitive functions and memory disorders and causes neuronal damage. Although Alzheimer's disease's pathogenesis has not been explained, it is characterized by amyloid-beta peptides causing the extracellular senile plaques' formation and tau protein causing the intracellular neurofibrillary tangles' formation. Also, amyloid-beta peptides cause oxidative stress by producing hydrogen peroxide (H2O2); thus inducing neuronal cell death. Therefore, the use of herbals and phenolic compounds with high antioxidant activity for Alzheimer's disease's treatment is common. Many herbal extracts and active compounds owing to antioxidant and neuroprotective properties can provide a therapeutic and neuroprotective strategy. The in vitro Alzheimer's disease model creation is possible with the oxidative damage and toxic effect of H2O2. This study's aim is to investigate the neuroprotective effect of herbal extracts in an in vitro Alzheimer's disease model induced with H2O2 in the SH-SY5Y cell line. Firstly, the neuroprotective effects of non-toxic herbal extracts concentrations against H2O2 on the SH-SY5Y were investigated. Cells were treated with different concentrations of milk thistle, chicory leaf, and nettle extracts, then exposed to H2O2. Then, it was used XTT test for cell viability, DCFH-DA kit for free oxygen species, and DAPI test for apoptotic cell death. The antioxidant activity of these herbal extracts was determined by the CUPRAC assay. Obtained results show that herbal extracts have antioxidant and neuroprotective effects and inhibit H2O2-induced apoptotic cell death and reactive oxygen species, thus reducing the neuronal damage induced by H2O2. Also, the encapsulation of milk thistle extract, which exhibits the best neuroprotective effect, into chitosan polymer was successfully performed and the nanoparticles characterized. As a result, it was shown in in vitro model that these herbal extracts could be effective against Alzheimer's disease.