SGC-7901 Hücrelerinde Apoptozun Fusarium graminearum'dan Ekstraselüler Polisakkaritler Tarafından İndüklenmesi ve Mekanizması Üzerine Çalışma
Mide kanseri en sık görülen beşinci kanserdir ve dünya çapında kanserden ölümlerin üçüncü önde gelen nedenidir. Kemoterapi, sisplatin ve 5-florourasil gibi yaygın kemoterapi ilaçları ile ileri evrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, kemoterapi ilaçlarının direnci ve toksisitesi, hastalar için daha düşük sağkalım oranlarıyla sonuçlanmaktadır. Doğal yüksek molekül ağırlıklı polimerler ve bunların türevleri olan polisakkaritler, karmaşık uzaysal yapılara ve çeşitli biyolojik aktivitelere sahiptir. Birçok çalışma, polisakkaritlerin tümör oluşumunu önlemede ve tümör büyümesini engellemede iyi etkilere sahip olduğunu göstermiştir. Hücre zarı akışkanlığını değiştirebilir, tümör invazyonunu ve metastazını engelleyebilir ve tümör hücrelerinde çeşitli sinyal yollarını ve onkogen ekspresyonunu düzenleyerek hücre apoptozunu ve döngüsünün durmasını indükleyebilirler.
Araştırma grubumuz uzun süredir mantar fermantasyon suyundan anti-tümör etkileri olan aktif polisakkaritleri izole etmeye ve keşfetmeye kendini adamıştır. Kapsamlı tarama yoluyla, elma Alternaria fermantasyon suyundan izole edilen hücre dışı polisakkaritlerin iyi bir anti-tümör aktivitesine sahip olduğunu bulduk, bu da bize bitki patojenlerinin anti-tümör aktif polisakkaritlerin önemli bir kaynağı olabileceğini hatırlatıyor. Fusarium graminearum olarak da bilinen Fusarium graminearum, buğdayı enfekte ederek hastalıklı başaklarda pembe veya turuncu kırmızı küf benzeri maddelerin ortaya çıkmasına neden olarak bitki kabuğuna yol açabilir. Bu çalışmada ilk kez Fusarium graminearum'un hücre dışı polisakkaritleri fermantasyon suyundan izole edilmiştir. İn vitro taramadan sonra, FGEPS'in insan mide kanseri hücre hattı SGC7901'in proliferasyonunu önemli ölçüde inhibe edebildiği bulunmuştur. Bu makale, Fusarium graminearum ekstraselüler polisakkaritlerinin in vitro anti gastrik kanser SGC-7901 etkisini ve mekanizmasını araştırmakta ve anti gastrik kanser aktif polisakkarit ilaçlarının geliştirilmesi için deneysel temel sağlamaktadır.

 

Doğal ürünler her zaman farmasötik gelişim için bir hazine olmuş ve hastalık tedavisinde büyük bir rol oynamıştır. Anti-tümör etkileri açısından, paklitaksel, kamptotesin, podofilotoksin, vinblastin gibi doğal ilaçlar sadece pratik etkilere sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda yeni bileşiklerin sentezi için fikir ve referans sağlar. Mantar fermantasyonu sırasındaki ikincil metabolitler, aktif polisakkaritlerin önemli bir kaynağıdır. Rhizopus nigricans'ın fermantasyon suyundan izole edilen hücre dışı polisakkarit EPS, fare kolon kanseri CT26 hücrelerinde AMP aktive protein kinaz (AMPK) yolunu aktive ederek hücre büyümesini inhibe eder ve doza bağlı ve zamana bağlı bir şekilde apoptozu teşvik eder; Aspergillus niger'in hücre dışı polisakkaritleri, Caspase-9 ve Caspase-3 aktivitesini doza bağlı bir şekilde artırır, Bax/Bcl-2 oranını artırır, sitokrom C'nin (Cyt-C) sitoplazmaya salınmasını teşvik eder ve MCF-7 hücrelerinde intrinsik mitokondriyal apoptotik yolak yoluyla apoptozu indükler; Elma mantarının hücre dışı polisakkaritleri, mide kanseri BGC-823 hücrelerinde reaktif oksijen türlerinin seviyesini artırabilir, mitokondriyal membran potansiyelini azaltabilir ve apoptotik cisimler oluşturabilir. Bu çalışmada insan mide kanseri hücreleri SGC-7901'in çoğalmasını etkili bir şekilde inhibe edebilen FGEPS, Fusarium graminearum'un fermantasyon suyundan izole edilmiştir. CCK8 deneyi, FGEPS'in insan mide kanseri SGC-7901 hücrelerinin çoğalmasını etkili bir şekilde inhibe edebildiğini göstermiştir. Morfolojik sonuçlar, FGEPS'in SGC-7901 hücrelerinin büzülmesine ve deformasyonuna, membran köpürmesine ve hatta hücre apoptozunun belirtileri olan apoptotik cisimlerin oluşumuna neden olabileceğini göstermiştir. AnexinVFITC/PI çift boyama, Hoechst33258 boyama ve JC-1 boyama sonuçları, FGEPS'in SGC-7901 hücrelerinde apoptozu indükleyebildiğini ve mitokondriyal aracılı yollarla ilişkili olabileceğini göstermektedir. Apoptozun genler tarafından kontrol edilen ve bir dizi genin düzenlenmesini içeren programlı bir hücre ölümü olması nedeniyle, ilgili sonuçlara dayanarak SGC-7901 hücrelerinin FGEPS ile indüklenen apoptozunda mitokondriyal yolağın rolünü araştırdık.
Apoptozu indükleme mekanizmasını araştırarak, FGEPS'in pro apoptotik proteinler Bax, Cleaved Caspase-3 ve Cleaved Caspase-9'un ekspresyonunu önemli ölçüde artırabildiğini ve anti apoptotik protein Bcl-2'nin ekspresyonunu azaltabildiğini bulduk. Bu, mitokondri aracılı hücre apoptozunun FGEPS'in anti insan mide kanseri SGC-7901 etkisiyle yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Mitokondri aracılı hücre apoptozu esas olarak apoptotik sinyallerin uyarılması altında anti apoptotik protein Bcl-2 ve apoptotik protein ailesi Bax oranı arasındaki dengesizliği ifade eder. Bax'ın aşırı ekspresyonu mitokondriyal membran geçirgenliğinde artışa neden olarak Cyt-C gibi faktörleri serbest bırakır. Apoptotik proteaz aktive edici faktör ile bağlandıktan sonra, apoptotik proteaz Caspase-9'u aktive edebilir, sistein aspartik asidin bağlanmasını teşvik edebilir ve apoptotik cisimler oluşturabilir. Caspase, mitokondriyal yolla aktive edilebilen geniş bir apoptotik proteaz ailesidir ve aktive Caspase ayrıca mitokondrinin daha fazla Cyt-C salmasına neden olabilir. Bu ailenin "şelale" aktivasyon zinciri nihayetinde hücreleri apoptoza doğru yönlendirecektir. Kaspaz-9, "şelale" aktivasyon zincirinin tepesinde yer alır ve aktive edilmiş Kaspaz-9, Kaspaz-3 gibi aşağı akış efektör moleküllerinin aktivasyonunu tetikleyerek Kaspaz'ın kademeli reaksiyonuna yol açar ve kromatin yoğunlaşmasına, lizise ve apoptotik cisimler oluşturmak üzere hücre gövdesinden ayrılmasına neden olur. Bu çalışma, FGEPS'in SGC7901 hücrelerinde apoptozu indükleyebildiğini ve mitokondriyal aracılı apoptoz yolunun mide kanseri SGC-7901 hücrelerinde FGEPS'in indüklediği apoptoz sürecinde önemli bir rol oynadığını bulmuştur. Polisakkaritler, doğal yüksek molekül ağırlıklı maddeler olarak, sadece yapı ve enerji maddelerinin temel bileşenleri değil, aynı zamanda vücudun düzenlenmesi ve tepkisinde yer alan anahtar moleküllerdir. Glikobiyolojinin gelişmesiyle birlikte polisakkaritler, mükemmel anti-tümör aktiviteleri nedeniyle anti-tümör ilaçlar için bir araştırma noktası haline gelmiştir.
Özetle, bu çalışmada ilk kez Fusarium graminearum'dan hücre dışı polisakkarit FGEPS izole edilmiştir. SGC-7901, BGC-823 ve MGC803 üzerinde proliferasyonu inhibe edici bir etkiye sahiptir ve en önemli inhibitör etkisi SGC-7901 üzerindedir. Ayrıca mitokondriyal yolak aracılığıyla SGC-7901 hücrelerinde apoptozu indükleyebilir. Bu deney, FGEPS'in mide kanseri karşıtı etkisinin daha fazla araştırılması ve mide kanseri için polisakkarit bazlı adjuvan tedavi ilaçlarının geliştirilmesi için bir temel oluşturmaktadır.