2. TEORİK BİLGİLER
2.3. Biyolojik Aktivite Çalışmaları
2.3.4. Nörodejeneratif Hastalıklarda Etki
β-Amiloid indüklü oksidatif stres Alzheimer’daki nöronal hücre ölümünün nedenlerinden biridir. C. longa’dan izole edilen kurkuminoitlerin, 3-[4,5 dimetiltiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazolium bromür redüksiyon testine göre, sıçanlardaki feokromositom PC12 hücreleri ve insan umblikal ven endotel hücrelerini (HUVEC), β-A (1-42)’e karşı koruduğu bulunmuştur. Kurkumin, demetoksikurkumin ve bisdemetoksikurkuminin PC12 ve HUVEC hücreleri için ED
50 değerleri sırasıyla 7.1 ± 0.3, 4.7 ± 0.1, 3.5 ± 0.2 µg/mL ve 6.8 ± 0.4, 4.2 ± 0.3 ve 3.0 ± 0.3 µg/mL bulunmuştur. Bu maddeler DPPH testine göre α-tokoferolden daha fazla antioksidan aktivite göstermiştir. Alfa-tokoferol 50 µg/mL konsantrasyonda bile β-A (1-42)’e karşı koruma sağlamamıştır. Sonuçlar kurkuminoitlerin antioksidan etkileri nedeniyle, β-A (1-42)’den hücreleri koruduklarını desteklemektedir (154).
Alzheimer hastalarında enflamatuvar sitokinlerin ekspresyonu artmıştır ve mikroglia hücreleri aktive olmuştur. Kurkuminin Alzheimer hastalığındaki etkisi farelerde enflamasyon, oksidatif hasar ve plak oluşumu üzerinde incelenmiştir.
Kurkumin Alzheimer hastalığı olan farelerde beyinde artmış olan okside protein ve IL-1 seviyelerini önemli ölçüde düşürmüştür. İlginç bir şekilde sadece düşük doz kurkumin, glial asidik proteini azaltmış, çözünmeyen Abeta, çözünebilen Abeta ve plak oluşumunu düşürmüştür (% 43-50). Ancak amiloid prekürsör protein seviyeleri azalmamıştır. Nöronal membranlarda mikrogliozis baskılanmıştır ancak plak yakınlarında bu etki olmamıştır (155).
Yapılan birçok çalışma serbest radikallerin Alzheimer hastalığında nörodejenerasyona neden olduğunu göstermektedir. PC12 hücrelerinde süperoksit anyonu (O2
.-) ortaya çıkarmaya yarayan pirogallol ile indüklenen sistemde, hücre ölümleri ve yükselmiş hücre içi süperoksit duyarlı floresans özellikli hidroetidin ile spektrofotometrik olarak değerlendirilmiştir. C. longa’nın sulu ekstresi (CLE) O2
.-süpürücü etkisiyle, PC12 hücrelerini pirogallol indüklü hücre ölümünden kurtarmıştır. Ayrıca CLE tarafından hipoksi/reoksijenasyon hasarı da bloke edilmiştir. Bu çalışma ayrıca CLE etkisini incelemek amacıyla, H2O2 ile indüklenen sıçan feokromositoma PC12 hücrelerinde; hücre lezyonları, peroksidasyon düzeyi ve enzim aktivasyonu ölçülerek yapılmıştır. H2O2’ e (150 AM) 30 dakika maruz kalma sonucunda, hücre hayatiyetinin sürdürülmesinde, glutatyon peroksidaz ve katalaz aktivitesinde azalma ve malonildialdehit üretiminde artma gözlenmiştir. Hidrojen peroksite maruz kalma öncesinde CLE (0,5-10 µg/mL) ile ön tedavi sonucu, hücre canlılığında, antioksidan enzimlerde önemli ölçüde artış, MDA seviyelerinde de düşüş gözlenmiştir. Yukarıda sözü edilen nöroprotektif etkisi takrin ile de ölçülmüş, kolinesteraz inhibitör etkinin Alzheimer hastalığında klinik etkinliği artırmaya yardımcı olabileceği öne sürülmüştür. Bu radikal süpürücü ajanların koruyucu
etkilerinin mekanizmasının altının çizilmesi hipoksi/iskemi kaynaklı beyin hasarlarında da tedavi için yeni bir alan oluşturabilir (156).
Kurkuminin in vitro olarak fAbeta(1–40) ve fAbeta(1–42) oluşumu, genişlemesi ve stabilizasyonu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Kurkumin fAbeta (1–
40)’dan Abeta (1–40) ve Abeta (1–42) oluşumunu ve genişlemesini inhibe etmiştir.
Ayrıca fAbeta stabilizasyonunu bozmuştur (157).
Alzheimer hastalığı (AH) olan hayvan modellerinde, kurkumin amiloid ve okside protein seviyelerini düşürerek bilişsel bozukluklardan korumuştur. AH beyin hücrelerinde metaller Abeta oluşumunu indükleyebilmektedir ve beyinde konsantre olup toksisiteye neden olabilmektedir. Metallerle şelasyon Abeta birikmesi ve oksidatif nörotoksisiteyi azaltabilir. Cu+2 ve Fe+2 iyonları kurkumin ve analoglarıyla bağlanabilmektedir. Bu da kurkuminin AH’daki etki mekaznizmasını açıklamaya bir örmek teşkil etmektedir. Çünkü kurkuminin metallerle bağlanması sadece Abeta toksisitesinden korumaz aynı zamanda metallerle indüklenen NF-KB’nin oluşturacağı enflamasyon hasarından da korur (158).
Kurkumin oksidatif hasarı, enflamasyonu ve amiloid akümülasyonunu baskılayabilmektedir. Kurkuminin toplanmış ya da toplanmamış fAbeta40’ı inhibe edebileceği gösterilmiştir. Bu uygulamada kurkumin, ibuprofen ya da naproksenden daha iyi bir Abeta 40 inhibitörü olarak bulunmuştur. Kurkumin Abeta oluşumunu inhibe etmiştir. Amiloid plakları işaretlenen, AH ve Tg 2576 fare beyin kısımları kurkumin ile inkübe edilmiştir. İn vitro çalışmalarda kurkumin enjeksiyonunda, kan beyin engelini aştığı gözlenmiştir. Kurkumin farelerde amiloid seviyelerinde ve plaklarda azalmalara neden olmuştur. Yapılan in vitro ve in vivo çalışmalara göre kurkuminin küçük Beta-amiloidlere doğrudan bağlandığını, agregasyonu ve fibril oluşumunu engellediğini göstermiştir (159). Alzheimer hastalığının patalojisinde önemli rol oynayan peroksidazlarla beta-amiloid peptit bağlanmasını kurkumin inhibe etmiştir (160).
Alzheimer’lı hastalar Abeta plaklarının makrofajlar tarafından fagosite edilmesi yönünden hasara sahiptirler. Kurkuminin Alzheimer’lı hastalarda Abeta plakların alımını artırdığı gözlenmiştir. Ayrıca, kurkumin Abeta plakların fagositozunu artırmıştır (161). Başka bir çalışmada kurkuminin işaretli amiloid plaklarda in vivo olarak var olan plakları bozduğu gözlenmiştir. Farelerde yapılan
uygulamada, kurkuminin kan beyin engelini aştığı gözlenmiştir. Yedi gün boyunca kurkuminin sistemik tedavisi sonucunda, var olan plaklar azalmıştır. Kurkumin agregasyonu bozucu bir ajan gibi etki göstermiştir (162).
Alzheimer’lı hastalarda 6 aylık randomize, plasebo kontrollü, çift körlü klinik bir çalışma yapılmıştır. 34 kişi başlamıştır ve 27 tanesi tedaviyi tamamlamıştır (8 kişi 0 g, 9 kişi 1 g, 11 kişi 4 g/gün kurkumin). Serum kurkumin seviyeleri yemeklerle verildikten 1,5 saat sonra maksimum 250 nM seviyesinde olurken, suyla verildikten 4 saat sonra maksimum 270 nM seviyesinde olmuştur. 1 veya 4 g alan gruplar arasında farklılık ölçülmemiştir. 6 aylık deneme sonucunda plasebo grubuyla karşılaştırıldığında, bilişsel kayıpların olmaması fark olarak gösterilebilir. Plasebo grubuyla karşılaştırıldığında kurkumin alan grupta serum vitamin E ve Aβ40 seviyeleri yükselmiştir (163).
Parkinson hastalarında beyindeki dopaminerjik nöronlar oksidatif stresten dolayı yıpranır. Bu hastalarda en önemli biyokimyasal neden tiyol antioksidan olan glutatyon (GSH) azalması ile nöronlarda oksidatif stres, mitokondrial disfonksiyon ve hücre ölümlerinin gerçekleşmesidir. Daha önceki çalışmalarda doğal antioksidan olan turmerik’in in vitro ve in vivo olarak peroksi-nitrit kaynaklı mitokondrial disfonksiyonda koruyucu etkisi gösterilmiştir. Bu çalışmada dopaminerjik nöronların kurkumin ile tedavisi sonucunda GSH seviye azalmasının düzeltilmesi, protein oksidasyonuna karşı koruma ve GSH kaybıyla bozulan mitokondrial kompleks-1 aktivitesinin korunması gözlenmiştir. Sonuçlardan yola çıkarak kurkuminin GSH azalması kaynaklı oksidatif stresi de içeren nörodejeneratif hastalıklarda potansiyel teröpatik bir değer olduğu öne sürülebilir (164).
Antioksidan etkili kurkuminin haloperidol-indüklü tardif diskinezi üzerindeki etkisi farklı davranışsal (diskinezik hareketler, lökomotor aktiviteler), biyokimyasal (lipit peroksidasyonu azalmış glutatyon seviyeleri, antioksidan enzim seviyeleri), nörokimyasal (nörotransmitter madde seviyeleri) parametreler yönünden değerlendirilmiştir. Haloperidol’ün kronik uygulanması (1 mg/kg i.p. 21 gün) ile anlamsız çiğneme hareketleri, dildeki dolanmalar, yüz çekilmeleri önemli oranda artmış ve bunlar doza bağımlı olarak kurkumin tarafından inhibe edilmiştir.
Kurkumin ön tedavisi birçok davranışsal bozukluğu geri çevirmiştir. Striatumu içeren beynin ön bölgesinde haloperidol indüklü oksidatif hasar kurkumin tarafından
iyileştirilmiştir. Yine haloperidolün kronik uygulanması sonucunda dopamin, seratonin ve norepinefrin devrinde oluşan düşüşler, kurkumin tarafından doza bağımlı olarak geri çevrilmiştir. Nöroleptik-indüklü tardif diskinezide kurkumin hiperkinetik hareketlerin tedavisinde teröpatik ajan olarak kullanılabilir (165).
Kurkuminin 6-hidroksidopamin-indüklü nöronal hücre ölümlerine karşı koruyucu etkisi araştırılmıştır. 6-hidroksidopamin önemli ölçüde MES23.5 hücrelerinin canlılığını azaltmıştır. Kurkumin, mitokondrial membran potansiyelini düzelterek, Cu-Zn süperoksit dizmutaz seviyelerini artırarak ve hücre içi artan reaktif oksijen türevlerini baskılayarak 6-hidroksidopamin nörotoksisitesinden hücreleri korumuştur. Kurkuminle ön tedavi 6-hidroksidopamin indüklü NF-KB translokasyonunu önemli ölçüde inhibe etmektedir. Kurkuminin nöroprotektif etkisi antioksidan özelliklerinden ve NF-KB translokasyonunu düzenlemesinden kaynaklanmaktadır (166).
Kurkuminin bilişsel bozukluklar ve oksidatif hasar üzerine modüle etkisi intraserebroventriküler-streptozotozin (ICV-STZ) infüze edilen sıçanlarda incelenmiştir. Üç hafta boyunca sıçanlara bir gruba çift taraflı olarak ICV-STZ (3 mg/kg) uygulanırken diğer gruba bunun yanında takviye olarak kurkumin (80 mg/kg) verilmiştir. ICV-STZ infüzyonundan 2 hafta sonra sıçanlar pasif kaçınma ve su labirentinde hareketlenme gibi bilişsel performansları yönünden değerlendirilmiştir.
Daha sonra biyokimyasal ve histopatolojik yönden incelenmek amacıyla kullanılmışlardır. ICV-STZ uygulaması sıçanlarda bilişsel hasarlara yol açarken bu hasar kurkumin tarafından iyileştirilmiştir. Kurkumin takviyesinin önemli ölçüde 4-hidroksinonenal (4-HNE) ve malonaldehit (MDA) seviyelerini arttırdığı ve tiyobarbitürik reaktif maddeler (TBARS), hidrojen peroksit (H2O2), protein karbonil (PC), okside glutatyon (GSSG) ve redükte glutatyon (GSH) seviyelerini düşürdüğü gözlenmiştir. Ayrıca sıçanlarda hipokampus ve serebral korteks içinde bağlı enzimlerin (glutatyon peroksidaz [GPx] ve glutatyon redüktaz [GR]), kolinasetiltransferaz (ChAT) aktivitesini artırdığı gözlenmiştir. Bu çalışma sonucunda kurkuminin bilişsel hasarı önlemede etkili olduğu ve bu nedenle Alzheimer tedavisinde yararlı olabileceği öne sürülmüştür (29).
Son yıllarda alüminyumun Alzheimer hastalığı (AH) ile ilişkili olduğu öne sürülmektedir. İn vivo çalışmalarda uzun süreli alüminyuma maruz kalma sonucunda
oksidatif stresin indüklendiği ve β-Amiloid seviyelerinin yükseldiği görülmektedir.
Alzheimer hastalığında (AH) şu andaki tedavi yöntemleri sadece semptomlarda iyileşmeler sağlamaktadır bu nedenle daha az yan etkili yeni ilaçların gelişmesine ihtiyaç vardır. Bu çalışma, sıçanlarda alüminyum indüklü bilişsel işlev bozukluğu ve oksidatif stres üzerine kurkuminin kronik uygulama sonucu koruyucu etkisini göstermek amacıyla yapılmıştır. Sıçanlara altı hafta boyunca günlük olarak alüminyum klorür (100 mg/kg, p.o.) ve eş zamanlı olarak altı hafta boyunca günlük (30 ve 60 mg/kg, p.o.) kurkumin uygulanmıştır. 21. ve 42. günde hafıza ve hareket üzerine davranışsal değerlendirmeler yapılmıştır. 43. günde son davranışsal testler ve oksidatif hasarı görmek için biyokimyasal testler yapıldıktan sonra sıçanlar ayrıştırılmıştır. Kronik alüminyum uygulaması zayıf hafıza ve oksidatif hasara yol açmıştır. Ayrıca sıçanlarda önemli ölçüde alüminyum konsantrasyonunun ve asetilkolinesteraz aktivitesinin artmasına neden olmuştur. Kronik kurkumin uygulaması ise önemli ölçüde hafızadaki tutuklukları geliştirmiş, ayrıca oksidatif hasar, asetilkolinesteraz aktivitesi ve alüminyum konsantrasyonunu azaltmıştır.
Kurkuminin alüminyum indüklü bilişsel bozukluklarda ve oksidatif hasarda koruyucu etkisinin olduğu gözlenmiştir (167).
Kurkuminoitlerin asetilkolin esteraz inhibe edici ve hafıza artırıcı etkiye sahip olup olmadıklarını görmek için bir çalışma yapılmıştır. Sıçanlarda in vitro ve ex- vivo modellerde, Morris su labirenti testi ile kurkuminoitlerin hafıza üzerine etkileri araştırılmıştır. Kurkuminoitler in vitro çalışmada asetilkolin esterazı inhibe etmişlerdir, IC50 değerleri; bisdemetoksikurkumin 19.67, demetoksikurkumin 16.84 ve kurkumin için 33.14 bulunmuştur. Ex-vivo çalışmalarda asetilkolin testinde kurkuminoitler, kurkumin hariç frontal korteks ve hipokamusta, doz-bağımlı (3–10 mg/kg) inhibisyon göstermiştir. Sabit dozda (10 mg/kg), hafıza üzerine etkileri incelendiğinde, bütün komponentler önemli ölçüde (p<0,001) etkili bulunmuş ve skopolamin-indüklü amnezide karşılaştırılabilir etki göstermiştir. Bu çalışmalar sonucunda kurkuminoitlerin kurkumin hariç, asetilkolin esteraz inhibe edici etki gösterdiği işaret edilmektedir. Kurkuminin hafıza güçlendirici etkisi eşit derecede iken, asetilkolin esteraz etkisi in vitro denemelerde nispeten zayıf ve ex vivo çalışmalarda etkisiz bulunmuştur. Bu da aditif etki mekanizmalarını düşündürmektedir. Bu nedenle, Alzheimer hastalığında tedavi edici profilde
kurkuminoit karışımının, kurkumine göre daha etkili olabileceği düşünülmektedir (168).
Kurkumin (100, 200 ve 300 mg/kg oral) ön tedavisinin, pentilentetrazol-indüklü oksidatif hasar ve bilişsel bozukluklardaki etkisi incelenmiştir. Farelere her bir alternatif günde (48±1 s) oksidatif yanma gerçekleşene kadar pentilentetrazol (30 mg/kg, i.p.) enjekte edilmiştir. Deneylerin sonunda sıçanlarda labirent ve pasif kaçınma testinde, beynin bütün bölgelerinde oksidatif stres parametreleri (malonildialdehit ve glutatyon) ölçülmüştür. Deneyde kurkumin doza bağımlı olarak anti-konvülsan etki göstermiştir. Pentilentetrazol enjeksiyonunun oluşturduğu etkileri kurkumin doza bağımlı olarak geri çevirmiştir. Sonuçlara göre kurkumin ön tedavisinin nöbetleri iyileştirdiği, Pentilentetrazol-indüklü oksidatif stresi ve bilişsel bozuklukları düzelttiği gözlenmiştir (169).
C. longa’nın standardize ekstresinin, tedavi öncesi uygulanması ile 24 aylık yaşlı erkek kobaylarda, öğrenme ve Morris su labirenti modeli üzerine etkisi incelenmiştir. Hayvanlara 2 ay boyunca kemirgen yemi olarak C. longa ekstresi oral yoldan 10 (Grup C10) ve 50 (Grup C50) mg/kg günlük dozda verilmiştir.
Davranışsal denemelerin sonunda seçilen beyin bölgelerinde nörotransmiterlerin, metabolitlerinin ve aminoasitlerin konsantrasyonları ölçülmüştür. Denemelerde 4 gün boyunca tedavi edilen grupta kontrol grubuna göre gecikmeli kaçış önemli ölçüde düşmüştür. Denemelerde 5. günün sonunda C10 grubu kontrol grubuna göre hedef alana daha sıklıkla ulaşmış ancak daha fazla zaman harcamıştır. Gruplar arasında beyindeki monoaminler ve aminoasit seviyeleri arasında önemli farklılıklar gözlenmiştir. Ön tedavi yapılan her iki grupta da denemelerde preforontal lobdaki 5-Hidroksitriptamin (5-HT) seviyesindeki artış, hedef alandan geçme sayısıyla pozitif ilişkili bulunmuştur. Plazma kortikosteron seviyeleri her iki ön tedavi grubunda da kontrol grubuna göre daha düşüktür. Sonuçlar C. longa ekstresi ile tedavinin merkezi seratonerjik sistem aktivitesini düzenleyerek öğrenmeyi ve konumsal hafızayı artırdığını desteklemekte ve bunların strese karşı oluşan toleransla alakalı olabileceği düşünülmektedir. Kontrol grubuna kıyasla ekstrenin kullanıldığı hayvanlarda hippokamustaki glutamat seviyesi azalmıştır. Ekstrenin kullanımının hippokamustaki glutamat indüklü egzitoksisiteyi ve sonuç olarak nörodejenerasyonu etkileyebileceği düşünülmektedir (170).
Kurkuminin streptozotozin (STZ) indüklü demanslı farelerde; hafıza fonksiyonları, beyin insülin reseptörleri (IR), asetilkolinesteraz aktivitesi ve oksidatif stres üzerine etkileri incelenmiştir. Sıçanlara çift taraflı iki kez STZ (3 mg/kg, i.c.v.) enjekte edilmiştir ve kurkumin (200 mg/kg, p.o) tedavi öncesi ve sonrası iki program şeklinde uygulanmıştır. STZ (i.c.v.) enjeksiyonu sonrasında hafıza kayıpları, Morris labirent testinde gecikmeler, hipokampüs ve serebral kortekste IR protein seviyeleri üzerinde önemli azalmalar gözlenmiştir. Kurkuminin tedavi öncesi ve sonrası uygulamalarında her iki bölgede de, hafıza kaybında ve IR protein seviyelerinde önemli ölçüde düzelmeler olmuştur. Buna ek olarak STZ (i.c.v.) hipokampüs ve serebral kortekste artan asetilkolinesteraz aktivitesi kurkumin uygulanması ile normale dönmüştür. Oksidatif stresi gösteren yükselen MDA ve azalan GSH seviyesi de kurkumin tarafından düzeltilmiştir. Sonuçlar kurkuminin antikolinesteraz ve antioksidan aktivitesi yanında, STZ-indüklü demansta koruyucu etkisinin de olduğunu desteklemektedir (171).