Çin parasol ağacının siyah meyve bezinden elde edilen antosiyaninlerin Nrf2 mekanizması aracılığıyla SH-SY5Y hücrelerinde A β 1-42 tarafından indüklenen oksidatif stres ve apoptoz üzerindeki koruyucu etkisi
Senil demans olarak da bilinen Alzheimer hastalığı (AH), hafıza kaybına, bilişsel bozukluğa, davranış bozukluklarına, sosyal bozukluklara yol açabilen ilerleyici bir nörodejeneratif hastalıktır ve demansın en yaygın nedenidir. Dünya çapında 24 milyon kişinin demans hastalığından muzdarip olduğu ve bunların çoğunluğunun Alzheimer hastalığından muzdarip olduğu tahmin edilmektedir. Buna ek olarak, Alzheimer hastalığı yaşa bağlı yaygın bir hastalıktır ve en sık 65 yaş ve üzeri kişilerde görülür. Bu nedenle, Alzheimer hastalığı yaşlanan nüfusun temel sağlık sorunlarından biri olmaya devam etmektedir ve Alzheimer hastalığı vakalarının sayısı önümüzdeki on yıllarda önemli ölçüde artacaktır. Günümüzde, Alzheimer hastalığının patogenezinde önemli bir rol oynayan beta amiloid (A β) peptid ve tau proteini hiperfosforilasyonu dahil olmak üzere Alzheimer hastalığının patogenezini açıklayabilecek birkaç hipotez bulunmaktadır. Buna ek olarak, artan kanıtlar oksidatif stres ve hücre apoptozunun Alzheimer hastalığında kritik rol oynadığını göstermektedir. İlgili çalışmalar, AD hastalarında oksidatif stresin hücre apoptozuna yol açabileceğini göstermiştir. Bu arada, oksidatif stres, endojen antioksidanlar ve antioksidan enzim sistemleri dahil olmak üzere hücresel koruyucu mekanizmaları aktive edebilir. Bu koruyucu etkide rol oynayan başlıca antioksidan enzimler hem oksijenaz-1 (HO-1), süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve glutatyon peroksidazdır (CSH Px). Antioksidan enzim genlerinin transkripsiyonel aktivasyonu temel olarak nükleer transkripsiyonla ilgili faktörler (Nrf2) tarafından düzenlenir. Bazı fitokimyasallar Nrf2/antioksidan yanıt elemanı (ARE) sinyalini aktive edebilir, böylece antioksidan enzimlerin ekspresyonunu düzenler ve oksidatif strese karşı nöronal direnci artırır. Dinlenme durumunda, Nrf2 bir kompleks şeklinde bulunur. Kompleks bozulduğunda, Nrf2 çekirdeğe yer değiştirir ve antioksidan enzimlerin ekspresyonunu teşvik etmek için ARE dizisine bağlanır. A β'nın hücre dışı birikiminin nöronlarda oksidatif hasara ve apoptoza neden olabileceği bilinmektedir ve A β'nın ayrıca aşırı ROS ve hidrojen peroksit (H202) üretimini indüklediği ve SOD ve GSH Px seviyelerini azaltarak oksidatif strese yol açtığı gösterilmiştir.

Günümüzde, antosiyaninlerin Alzheimer hastalığı üzerindeki önleyici ve koruyucu etkileri konusunda araştırmalarda ilerleme kaydedilmiştir. Heo ve arkadaşları, çilek antosiyaninlerinin Alzheimer hastalığı hücre modelleri üzerindeki nöroprotektif aktivitesini araştırmıştır. Araştırma, çilek antosiyaninlerinin oksidatif stres ve oksidatif stres kaynaklı hücre apoptozunun oluşumunu azaltabildiğini ve böylece sinir hücreleri üzerinde koruyucu bir etki sağladığını göstermiştir. Badshah ve arkadaşları siyah soya fasulyesindeki antosiyaninlerin A β 1-24 ile indüklenen nörodejeneratif hücreler ve hayvan modelleri üzerindeki nöroprotektif etkilerini araştırmıştır. Araştırmalar, antosiyaninlerin Ca2+homeostazını koruyarak nöronal apoptozu etkili bir şekilde azalttığını ve nöronal hücreler üzerinde koruyucu bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Meng ve arkadaşları, siyanidin-3-O-glukozitin Alzheimer hastalığı hücre modelleri üzerindeki koruyucu etkisini araştırmıştır. Sonuçlar, siyanidin-3-O-glukozitin hücresel antioksidan ve apoptozla ilgili genleri düzenleyerek Alzheimer hastalığı hücrelerini A β 1-40 kaynaklı oksidatif stres ve apoptozdan koruyabildiğini göstermektedir. Yukarıdaki araştırma, antosiyaninlerin AD gibi nörodejeneratif hastalıklar için potansiyel aday ilaçlar olabileceğini göstermektedir. Buna ek olarak, Isaak ve arkadaşları tarafından yapılan son araştırma, siyanidin-3-O-galaktosid, siyanidin-3-O-glukosid ve siyanidin-3-O-arabinosidden oluşan kızılcık antosiyaninlerinin kardiyomiyositleri oksidatif stresten ve hücre apoptozunun neden olduğu hasardan koruyabileceğini bulmuştur. Önceki çalışmalar, siyah meyve bezi kaburgalı karaağaçtaki antosiyanin içeriğinin çok yüksek olduğunu ve esas olarak siyanidin-3-O-galaktosid, siyanidin-3-O-glukosid, siyanidin-3-O-arabinosid ve siyanidin-3-O-ksilosidden oluşan basit bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Yüksek saflıktaki antosiyaninlerin izole edilmesi nispeten daha kolaydır. Bu nedenle, oksidatif stresle ilişkili Alzheimer hastalığı üzerindeki önleyici ve koruyucu etkilerini araştırmak için Eucommia ulmoides'in siyah meyve bezinden yüksek saflıkta antosiyaninler seçtik.

Oksidatif stres tarafından üretilen ROS, doğrudan veya dolaylı olarak proteinler, lipidler ve nükleik asitler gibi hücre içi ve makromoleküler maddelerin fizyolojik işlevlerine zarar verir ve birçok hastalığın ortaya çıkmasının patolojik ve fizyolojik temelini oluşturur. Vücut, serbest radikallerin ve toksik maddelerin neden olduğu hasarla başa çıkmak için karmaşık bir oksidatif stres yanıt sistemi oluşturur. Elektrofilik ajanlara veya reaktif oksijen türlerine maruz kalındığında, vücut hücrelerdeki hasarı hafifletmek için bir dizi koruyucu proteini indükleyebilir. Bu koordineli yanıt, koruyucu protein DNA'sının yukarı akış düzenleyici bölgesindeki antioksidan duyarlı element (ARE) tarafından düzenlenir. Araştırmalar, nükleer faktör eritroid 2 ile ilişkili faktör 2'nin (Nrf2) ARE ile etkileşimi yoluyla antioksidan proteinlerin kodlanmasını düzenlediğini ve bunu bugüne kadar keşfedilen en önemli endojen antioksidan stres yolu haline getirdiğini göstermiştir. Önceki çalışmalar, antosiyaninlerin güçlü antioksidan kapasiteleri nedeniyle vücuttaki serbest radikalleri temizleyebildiğini, oksidatif stres seviyelerini azaltabildiğini ve vücudu oksidatif stresin neden olduğu hasardan koruyabildiğini göstermiştir. Daha ileri araştırmalarla, antosiyaninlerin Nrf2 sinyal yolu aracılığıyla ilgili antioksidan enzimlerin ifadesini yukarı doğru düzenleyebildiği, oksidatif stres seviyelerini azaltabildiği ve Alzheimer hastalığı hücrelerini veya hayvan modellerini oksidatif stresin neden olduğu hasardan koruyabildiği gösterilmiştir.

Buna ek olarak, apoptoz genellikle oksidatif stres ile ortaya çıkar ve memeli hücrelerinde apoptoz hem dış hem de iç yollarla gerçekleşir. Harici yol, hücre dışı sinyal faktörlerinin plazma membranındaki ölüm reseptörlerine bağlanmasını içerir. İçsel yol ise hücre içi stres tarafından aktive edilir ve mitokondri aracılığıyla gerçekleştirilir. Mitokondriyal apoptoz yolu, Bcl-2 ve Bcl xL gibi anti apoptotik proteinlerin yanı sıra Bax ve Bak gibi pro apoptotik proteinleri de içeren Bcl-2 ailesi tarafından düzenlenir. Son yıllarda yapılan çalışmalar, oksidatif stres ve hücre apoptozunun Alzheimer hastalığının gelişimini desteklediğini göstermiştir. Bu nedenle, nöronal oksidatif hasarı ve apoptozu önleyebilecek biyoaktif maddelerin araştırılması, Alzheimer hastalığının önlenmesi ve kontrolü için büyük araştırma önemine sahiptir.

Önsözde de belirtildiği gibi, bazı çalışmalar antosiyaninlerin oksidatif stres ve oksidatif stres kaynaklı hücre apoptozunu azaltarak Alzheimer hastalığını önleyebileceğini ve koruyabileceğini bildirmiştir. Bu nedenle, bu çalışmada bir Alzheimer hastalığı hücre modeli sistemi oluşturmak için A β 1-42 ile indüklenmiş SH-SY5Y hücreleri kullanılmıştır. ROS, SOD ve H2O2 oksidatif stresle ilişkili göstergeler olarak seçilmiş ve antosiyaninlerin oksidatif stres ve hücre apoptozu üzerindeki koruyucu etkisi, antosiyaninlerin hücre koruyucu etkisini değerlendirmek için Nrf2 sinyal yolu aracılığıyla incelenmiştir. Sonuçlar, Çin parasol ağacının siyah meyve bezinden elde edilen antosiyaninlerin Nrf2 metabolik yolunu aktive edebildiğini, HO-1 ve NQO1 genlerinin mRNA ve protein ekspresyonunu yukarı regüle edebildiğini, böylece HO-1, NQO1, SOD gibi ilgili antioksidan enzimlerin ekspresyonunu yukarı regüle ettiğini ve hücre içi oksidatif stres seviyelerini azalttığını göstermiştir. Aynı zamanda, Çin parasol ağacının siyah meyve bezinden elde edilen antosiyaninler, Bcl-2 geni ve proteininin ekspresyonunu artırabilir, Bax geni ve proteininin ekspresyonunu azaltabilir ve böylece hücre apoptozunu azaltabilir. Bu nedenle, Scutellaria lobata'dan elde edilen antosiyaninler, Alzheimer hastalığını SH-SY5Y hücrelerinde A β 1-42 tarafından indüklenen oksidatif stres ve apoptozdan etkili bir şekilde koruyabilir. Antosiyaninlerin Alzheimer hastalığı üzerindeki etkileri üzerine yapılan önceki çalışmalarda çoğunlukla ham özütler veya antosiyanin karışımları kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu çalışmada kullanılan antosiyanin karışımı, 93%'nin üzerinde bir saflıkla basit ve net bir yapıya sahiptir ve bu da antosiyaninlerin Alzheimer hastalığındaki rolünü daha da göstermektedir. Bu durum antosiyaninlerin ve ilgili ürünlerin daha da geliştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır.