Kurkuminin antioksidan stres yoluyla osteoblast fonksiyonunu koruma mekanizması üzerine çalışma
Osteoporoz, düşük kemik kütlesi, kemik mikro yapısındaki değişiklikler ve özellikle menopoz sonrası kadınlar olmak üzere yaşlı insanların yaşamlarını ciddi şekilde etkileyen kırık riskinde artış ile karakterize, kemiğin en yaygın dejeneratif hastalıklarından biridir. Osteoblastlar kemik oluşumundan sorumluyken, osteoklastlar kemik emilimine katılır. Osteoporozun patolojik ve fizyolojik temeli osteoklast emilimindeki artıştır, osteoblast disfonksiyonu ise kemik oluşumunun azalmasına ve net kemik kaybına yol açar. Araştırmalar, oksidatif stresin osteoporozda önemli bir patojenik faktör olduğunu ve osteogenez eksikliğine yol açan aşırı oksidasyonun neden olduğu osteoblastların işlev bozukluğunun osteoporoz gelişiminde net kemik kaybının önemli bir nedeni olduğunu göstermiştir. Oksidatif stres sadece osteoblast farklılaşmasını ve çoğalmasını engellemekle kalmaz, aynı zamanda hücre ölümünü de indükler. Bu nedenle, ilaç müdahalesi yoluyla oksidatif stresi azaltmak, osteoblastların işlevini korumaya ve osteoporozu iyileştirmede belirli bir etkiye sahip olan ölümlerini azaltmaya yardımcı olabilir.
Curcumin (Cur), zerdeçalın rizomunda bulunan, anti-enflamatuar, antioksidan, antibakteriyel ve antikanser etkileri olan sarı bir maddedir. Genellikle baharat ve güçlü bir bitki olarak kullanılır. Li ve arkadaşlarına göre, Cur ön muamelesi osteoblast apoptozunu azaltır ve reaktif oksijen türlerinin (ROS) GSK3 β - Nrf2 sinyal yolu üzerindeki inhibitör etkisini ortadan kaldırarak farklılaşma işlevini korur. Buna ek olarak, 3D baskılı iskele tarafından salınan lipozom Cur, in vitro olarak osteosarkom (kemik kanseri) hücrelerine karşı önemli sitotoksisiteye sahiptir, ancak osteoblastların (sağlıklı kemik hücreleri) hayatta kalmasını ve çoğalmasını destekler. Bununla birlikte, Cur'un oksidatif stres altında osteoblast proliferasyonu üzerindeki etkisi ve osteoblast redoks sistemi üzerindeki düzenleyici mekanizması şu anda belirsizdir. Bu nedenle, bu çalışmada oksidatif stresi indüklemek ve osteoblastların işlevsel bir bozulma modelini oluşturmak için hidrojen peroksit (H2O2) kullanılmıştır. Cur'un hücre aktivitesi, proliferasyon, farklılaşma ve redoks sistemi üzerindeki düzenleyici etkileri gözlemlenerek, Cur'un oksidatif stres altında osteoblastların işlevini koruduğu mekanizma aydınlatılmıştır.

Oksidatif stres hasarı, osteoporoz ve/veya osteonekrozun ana patolojilerinden biridir ve osteoblast disfonksiyonunu indüklemek için kültür ortamına H2O2 eklemek, osteoporozu simüle eden yerleşik bir hücre modelidir. H2O2, uzun yarılanma ömrüne ve çeşitli plazma membranlarına kolay nüfuz etme özelliğine sahip yaygın bir reaktif oksijen türüdür (ROS) ve önemli lipid oksidasyonuna, protein hasarına ve DNA parçalanmasına neden olarak sonuçta hücre ölümüne ve işlevsel bozulmaya yol açabilir. Bu çalışmada, H2O2 sıçanlarda birincil osteoblastları tedavi etmek için kullanılmış, hücre aktivitesinde, çoğalma hızında ve farklılaşma hızında bir azalma ile sonuçlanmış, oksidasyon-redüksiyon dengesizliği ile birlikte bir osteoblast oksidatif stres hasarı modelinin başarılı bir şekilde oluşturulduğunu göstermiştir.
Günümüzde osteoporoz tedavisinde kullanılan ilaçlar arasında başlıca bifosfonatlar, hormon tedavisi, seçici östrojen reseptör modülatörleri, kalsitonin, denosumab, kalsiyum ve D vitamini takviyeleri yer almaktadır. Son zamanlarda teriparatid, stronsiyum ranelat ve Romuximab gibi sentetik metabolik ilaçlar piyasaya sürülmüştür. Bir ağ meta-analiz çalışması, farklı ilaçların vücudun farklı bölgelerinde osteoporoz üzerinde farklı terapötik etkilere sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, bazı ilaçların güvenlik sorunları ve olumsuz yan etkilerinin de ciddiye alınması gerekmektedir. Bu nedenle, araştırmacılar osteoporoz için etkili ve düşük yan etkili tedaviler bulmak amacıyla doğal ilaçların etkinliğini taramaktadır. Şu anda, araştırmalar Cur, resveratrol, kamelya gibi doğal antioksidanların daha güvenli ve daha etkili alternatif tedavi stratejileri sağlayabileceğini bulmuştur. Bununla birlikte, Cur'un osteoporozu iyileştirme mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Bu nedenle, bu çalışma Cur'un osteoblastları oksidatif stres hasarına karşı koruma mekanizmasını redoks ve sinyal yolakları perspektifinden araştırmayı amaçlamaktadır. Deneysel verilerimiz, Cur'un çeşitli konsantrasyonlarda H2O2 aracılı aşırı oksidasyonu inhibe edebileceğini ve stres altında osteoblast proliferasyonunu teşvik edebileceğini ve farmakolojik etkileri için geniş bir yelpazede güvenli ve etkili konsantrasyonlara işaret ettiğini göstermektedir.
Hücresel dokuların antioksidan kapasitesi, endojen antioksidan sistemleri tarafından ROS'un temizlenmesine bağlıdır. Bununla birlikte, patolojik koşullarda, hücresel dokuların zayıflamış temizleme kapasitesi, hücresel bileşenlerde oksidatif hasara ve fonksiyonel bozulmaya yol açar. Osteoblast oksidatif hasar modelinde, T-AOC ve SOD seviyelerindeki azalma hücrenin antioksidan kapasitesinin zayıfladığını gösterirken, MDA seviyelerindeki artış hücrenin lipit bileşenlerinin aşırı oksidasyonunu göstermektedir. Cur'un gradyan konsantrasyonu ile yapılan müdahaleden sonra, redoks dengesizliğinde bir iyileşme olmuştur. Bu bulgular, Cur'un kendi indirgeyici grupları aracılığıyla ROS'u doğrudan nötralize edebileceğini ve SOD gibi endojen antioksidan enzimlerin aktivitesini artırarak ROS'u dolaylı olarak temizleyebileceğini düşündürmektedir. Oksidatif stres ayrıca p38 MAPK'yı aktive ederek doku ve hücre hasarına neden olur ve p38 MAPK'nın fosforilasyon seviyesi aktivasyon durumunu temsil eder. Western blot sonuçları, farklı Cur konsantrasyonlarının H2O2 aracılı p38 MAPK fosforilasyonunu inhibe edebildiğini göstermiştir; bu da Cur'un p38 MAPK aktivasyonu üzerindeki inhibitör etkisinin osteoblastlarda oksidatif hasara karşı koruyucu mekanizmasında rol oynayabileceğini düşündürmektedir. Bununla birlikte, farklı türlerdeki endojen antioksidan sistemlerin dengesizliği nedeniyle, üretilen ROS türleri değişmekte ve hücre sağkalımı, ölümü ve işlevi üzerinde farklı etkilere neden olmaktadır. Gelecekteki araştırmalarda osteoporozun redoks düzenleyici mekanizmalarını daha fazla keşfedeceğiz.
Bu çalışma aynı zamanda Cur'un H2O2'nin osteoblast farklılaşma fonksiyonu üzerindeki inhibisyonunu iyileştirebildiğini, mineralize kalsiyum nodüllerinde artış ve yüksek ALP aktivitesi ile kendini gösterdiğini ortaya koymuştur ki bu da Li ve arkadaşları tarafından bildirilen araştırma ile tutarlıdır. Cur ön muamelesinden sonra artan osteojenik farklılaşma kabiliyeti, artan hücre proliferasyonu ve ALP aktivitesi ile ilişkili olabilir. Bununla birlikte, 10 μ oml/L konsantrasyonundaki Cur, kemik farklılaşmasında önemli bir artış göstermemiştir; bu da iyi hücre aktivitesi ve çoğalma yeteneğinin korunmasının osteoblastların farklılaşma işlevi için daha faydalı olabileceğini düşündürmektedir. Buna ek olarak, bir sinyal molekülü olarak ROS da fizyolojik işlevlerini yerine getirir ve aşırı antioksidan aktivite aslında hücrelerin normal işlevi için zararlı olabilir. Her ne kadar 10 μ oml/L Cur ile ön muamele lipid peroksidasyonunu etkili bir şekilde inhibe edebilse de, endojen antioksidan sistem üzerindeki koruyucu etkisi düşük konsantrasyonlu Cur kadar önemli değildir. Bu nedenle, Cur hayvan ve insan düzeyinde uygulandığında, uygun dozaj kontrol edilmelidir. Wnt sinyal yolunun osteojenik farklılaşma sürecinde pozitif bir düzenleyici rol oynadığı doğrulanmıştır. Aşırı ROS, Wnt/β - catenin yolağındaki anahtar genlerin transkripsiyonunun FoxO tarafından düzenlenmesini teşvik edebilir ve sonuçta osteoblast proliferasyonunu, farklılaşmasını ve mineralizasyonunu inhibe ederek osteoporoza yol açabilir. Cur'un Western blotlama yoluyla osteoblastların farklılaşma işlevini koruduğu olası mekanizmayı daha da araştırdık ve Cur'un H2O2'nin aracılık ettiği Wnt5a ve β - catenin ekspresyonunun aşağı regülasyonunu tersine çevirebileceğini bulduk, bu da Cur'un Wnt / β - catenin sinyal yolunu düzenleyerek oksidatif stres altında osteoblastların çoğalmasını, farklılaşmasını ve mineralizasyonunu teşvik edebileceğini göstermektedir.
Özetle, bu çalışmada sıçan osteoblastlarını ön tedavi etmek için Cur'un gradyan konsantrasyonu kullanılmış, oksidatif stres kaynaklı osteoblast disfonksiyonu üzerindeki iyileştirici etkisi gözlemlenmiş ve etki mekanizması önceden aydınlatılmıştır. Gelecekte, güvenli ve etkili anti osteoporoz tedavi stratejilerinin geliştirilmesi için teorik temel sağlamak üzere Cur gibi doğal bileşiklerin uygulanmasına ilişkin daha fazla temel ve klinik araştırmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca, Cur'un dozu, uygulama yöntemi, ilaç metabolizması ve etkinlik değerlendirmesi de araştırılmaya değer bilimsel konulardır.