Zebra balığı modeline dayalı olarak bambu ve söğüt polisakkaritlerinin duyusal tüy hücreleri üzerindeki koruyucu aktivitesi üzerine çalışma
Aminoglikozid ilaçlar, kimyasal yapılarında amino şeker molekülleri içeren, Gram negatif bakterilerin neden olduğu enfeksiyonları tedavi etmek için yaygın olarak kullanılan ve geniş bir uygulama alanına sahip antibiyotiklerdir. Ancak bu ilaçlar güçlü ototoksisite ve nefrotoksisiteye sahiptir. Araştırmalar, nefrotoksisitesinin hidrasyon tedavisi ile hafifletilebileceğini bulmuştur. Bununla birlikte, şu anda ototoksisitesi için etkili bir tedavi yoktur ve ilgili önleyici ve terapötik ilaçların geliştirilmesi çok önemlidir. Aminoglikozid kaynaklı işitme kaybının patogenezi şu anda tam olarak anlaşılamamıştır, ancak araştırmalar iç kulaktaki duyusal saç hücrelerinin bunda önemli bir rol oynadığını ortaya koymuştur. Bu hücre, memelilerin iç kulağında bulunan son derece farklılaşmış bir hücre türüdür ve bir kez kaybedildiğinde yeniden üretilemez. Aminoglikozid ilaçlar, tüy hücrelerine girdikten sonra büyük miktarda reaktif oksijen türü (ROS) üretimine neden olabilir. Aminoglikozid ilaçların etkisiyle üretilen bu ROS, saç hücrelerinde oksidatif hasarı teşvik edebilir ve apoptozu indükleyebilir. Bu nedenle, duyusal tüy hücrelerinde ROS üretimini azaltmak, aminoglikozid kaynaklı işitme kaybının önlenmesi ve tedavisi için ilaçların geliştirilmesi için yönlerden biri haline gelmiştir. Zebra balığı, küçük boyutu, hızlı büyümesi, güçlü üreme yeteneği, in vitro fertilizasyon ve gelişimi ve şeffaf embriyoları ile uluslararası kabul görmüş yeni bir omurgalı model organizmadır. İnsanlarla karşılaştırıldığında, zebra balığı fizyolojik yapı, sinyal yolları, protein işlevi ve diğer yönlerden son derece yüksek koruma sergiler. Zebra balığı, insanlarla oldukça homolog olan iç kulak duyusal saç hücrelerine ve yanal saç hücrelerine sahiptir. Gelişimin 5. gününe (dpf) ulaştığında, yukarıda bahsedilen kıl hücreleri zaten tamamen gelişmiştir. Erken gelişim sırasında zebra balığının şeffaflığı nedeniyle, in vivo görüntüleme teknolojisi, test numunesinin kıl hücreleri üzerindeki toksik etkilerinin doğrudan gerçek zamanlı olarak gözlemlenmesine olanak tanır. Bu nedenle zebra balığı, ilaca bağlı işitme kaybının önlenmesi ve tedavisine yönelik ilaçların incelenmesi için önemli bir model organizma haline gelmiştir. Önceki çalışmalarda, bambu ve söğüdün 8.72% ksiloz, 14.87% L (+) - ramnoz, 3.22% D (-) - glukuronik asit, 5.45% D-galakturonik asit, 54.86% D-arabinoz ve 13.05% mannozdan oluşan antioksidan özelliklere sahip bir polisakkarit içerdiği bulunmuştur. Antioksidan ve duyusal kıl hücresi hasarı koruması arasındaki yakın ilişkiye dayanarak, bu deneyde deney hayvanı olarak zebra balığı seçildi ve hasar ilacı olarak temsili bir aminoglikozid antibiyotik olan kanamisin kullanıldı. Bağımsız olarak keşfedilen bambu ve söğüt polisakkaritlerinin duyu kılı hücrelerini koruyucu aktivitesi ve mekanizması, ilaca bağlı işitme kaybının önlenmesi ve tedavisinin daha iyi anlaşılması için teorik temel ve deneysel veriler sağlamayı amaçlayarak ön olarak incelenmiştir.

Aminoglikozid antibiyotiklerin temsili ilaçlarından biri olan kanamisin, düşük fiyata, geniş antibakteriyel spektruma, stabil özelliklere ve geniş bir uygulama alanına sahiptir. Ancak güçlü ototoksisitesi vardır. Kanamisin kaynaklı sağırlığın etki mekanizması nispeten karmaşıktır ve iç kulağın duyusal saç hücrelerinde aşırı ROS birikimi önemli bir rol oynar. Antioksidanlar, kanamisin kaynaklı duyusal saç hücresi hasarını bir dereceye kadar önleyebilir ve tedavi edebilir. Buna dayanarak, bu proje bağımsız olarak keşfedilen antioksidan aktiviteye sahip bambu ve söğüt polisakkaritlerini araştırma nesnesi olarak alır ve duyusal saç hücresi koruyucu aktiviteleri üzerinde ön araştırma yapmak için zebra balığı modelini uygular.
Araştırmalar, 30, 40 veya 50 μg/ml konsantrasyonlarda bambu ve söğüt polisakkaritleri zebra balıklarına tek başına uygulandığında, zebra balıklarının kümülatif kuluçka oranının 98%'den daha yüksek, kümülatif ölüm oranının 15%'den daha düşük ve kalp atış hızının dakikada 198-200 atım arasında olduğunu ortaya koymuştur. Zebra balıklarının kümülatif ölüm oranı 40 μg/ml tedavi grubunda biraz daha yüksek olmasına rağmen, istatistiksel testler üç zebra balığı grubunun (30, 40 ve 50 μg/ml) kümülatif kuluçka oranı, ölüm oranı ve kalp atış hızında boş kontrol grubuna kıyasla istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığını göstermiştir. Bu sonuç, bambu ve söğüt polisakkaritlerinin zebra balığı üzerinde önemli bir toksisite veya teratojenik etkisi olmadığını göstermektedir. Daha ileri araştırmalar, bambu ve söğüt polisakkaritleri kanamisin ile birleştirildiğinde, zebra balığı üzerinde önemli bir toksisite veya teratojenik etki olmadığını ortaya koymuştur. Bununla birlikte, bu konsantrasyonda, polisakkarit, kanamisin kaynaklı duyusal saç hücresi hasarına karşı önemli koruyucu aktiviteye sahiptir ve saç hücrelerinde kanamisin kaynaklı ROS birikimini etkili bir şekilde azaltabilir ve saç hücresi apoptozunun oluşumunu engelleyebilir. Vücuttaki oksijenin tek elektronlu indirgenme ürünü olan ROS, elektronlar solunum zincirinden sızdıktan ve yaklaşık 2% oksijen tükettikten sonra üretilir. Vücut içindeki ROS her zaman zararlı değildir. Orta düzeyde ROS onarımı, bağışıklığı, büyümeyi ve hayatta kalmayı destekleyebilir. Bununla birlikte, patolojik koşullar altında, ROS üretimi ve temizlenmesi arasındaki dinamik denge bozulabilir. Uzun süreli aşırı ROS birikimi genellikle proteinler, nükleik asitler, polisakkaritler ve lipitler gibi biyomoleküllere zarar vererek hücreleri oksidatif stres durumuna sokar ve apoptozu indükler. Bu çalışma, in vitro antioksidan aktiviteye sahip bambu ve söğüt polisakkaritlerinin antioksidan etkilerini duyusal saç hücrelerinde de gösterebildiğini ortaya koymuştur. Bu polisakkarit, ROS seviyesini azaltarak duyusal saç hücrelerindeki oksidatif hasarı hafifletebilir ve nihayetinde kanamisin kaynaklı apoptozu inhibe ederek saç hücreleri üzerinde koruyucu bir etki sağlayabilir. Ayrıca, polisakkaritin önemli toksisite veya teratojenik etkileri olmadığından, yukarıdaki sonuçlar bambu ve söğüt polisakkaritlerinin işitsel koruma alanında bazı potansiyel uygulamalara sahip olduğunu göstermektedir.
Doğal ürünlerden elde edilen polisakkaritler, yapısal olarak karmaşık polimer bileşiklerinin bir sınıfıdır. Çok sayıda çalışma, polisakkaritlerin tipik olarak antioksidan aktiviteye sahip olduğunu ve bunun polisakkaritlerdeki mannoz, galaktoz ve üronik asit içeriği ile yakından ilişkili olduğunu doğrulamıştır. Örneğin, mannoz, galaktoz ve glukuronik asidin tümü ROS ile etkileşime girerek glikozidik bağın bölünmesine veya glukuronik asidin oksidasyonuna yol açmaya eğilimlidir. Bu çalışmada kullanılan bambu ve söğüt polisakkaritleri yaklaşık 130.5% mannoz, 3.22% glukuronik asit ve 5.45% D-galaktouronik asit içermektedir. Bambu ve söğüt polisakkaritlerinin duyusal tüy hücresi koruyucu aktivitesinin monosakkarit bileşimleri tarafından belirlenebileceği tahmin edilmektedir. Bambu ve söğüt polisakkaritlerindeki hem mannoz hem de üronik asit, duyusal tüy hücrelerindeki ROS içeriğini hızla azaltmalarına katkıda bulunur ve böylece duyusal tüy hücrelerine karşı koruyucu aktivite sergiler.
Bambu ve söğüt hızla büyür, güçlü stres direncine, yüksek ekonomik faydalara ve güçlü adaptasyon kabiliyetine sahiptir. Son yıllarda Çin'deki ekim alanları hızla genişlemiştir. Şu anda, bambu ve söğüt üzerine yapılan araştırmalar çoğunlukla kuraklığa direnç, tuz alkali toleransı, hastalık ve haşere kontrolü üzerine odaklanmaktadır ve özlerinin etkinliği hakkında çok az rapor bulunmaktadır. Bu çalışma, bambu ve söğüt polisakkaritlerinin aminoglikozid antibiyotiklerin neden olduğu duyusal tüy hücresi hasarına karşı belirli bir koruyucu aktiviteye sahip olduğunu in vivo deneylerle doğrulamış ve bu koruyucu aktivitenin bambu ve söğüt polisakkaritlerinin antioksidan aktivitesi ile yakından ilişkili olduğunu bulmuştur. Bu çalışmadan elde edilen veriler, ilaca bağlı işitme kaybının önlenmesi ve tedavisi için yeni deneysel veriler sağlayabilir ve bambu ve söğüdün uygulama alanlarını genişletmeye yardımcı olarak yüksek değerli uygulamalarını teşvik edebilir.