Protective Effects of Polyphenols on Neuronal Rotenone Toxicity and Apoptosis


Creative Commons License

Genç B., Yılmaz Ö. , Erdoğan M. A.

Turkish Society of Physiological Sciences44th National Physiology Congress, Aydın, Türkiye, 31 Ekim - 03 Kasım 2019, cilt.227, no.722, ss.95

  • Cilt numarası: 227
  • Doi Numarası: 10.1111/apha.13424
  • Basıldığı Şehir: Aydın
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.95

Özet

GİRİŞ-AMAÇ: Yaygın kullanılan bir pestisit olan rotenonun mitokondrilere etki ederek oksidatif strese neden olduğu ve nörodejeneratif hastalıklarla ilişkilendirildiği bilinmektedir. Kurkumin ve resveratrol ise doğal polifenollerdir. Bu çalışmada, rotenon ile toksisite oluşturulmuş insan nöroblastoma hücre hattı (SH-SY5Y) hücrelerinde kurkumin ve resveratrolün nöroprotektif etkinliğini belirlemek amaçlandı.
YÖNTEM: Çalışmada ilk olarak, SH-SY5Y hücre hattında Rotenonun 1,5,50,100,150,200,250,500,1000 nM dozları kullanılarak hücre ölümü meydana getiren dozu belirlendi ve etkin dozun (LD50) 200 nM olduğu tespit edildi. Bunun ardından tedavi için hücreler toksisite öncesinde 24 saat kadar Kurkumin (10,50,100,500,1000 nM) ve Resveratrolle (1,5,10,50,100 µM) muamele edildi ve bu süre sonunda 24 saat kadar 200 nM Rotenone uygulaması yapıldı. Hücre canlılığı MTS (Metil tiazol tetrazolyum tuzu ile proliferasyon testi), üreme/koloni oluşturma yetenekleri ise klonojenik testle belirlendi. Kaspaz-3 aracılı apoptoz ve antioksidanların bunun üzerine olan etkileri elisa yöntemi (Caspase-3 Cell Death Detection) ile değerlendirildi. İstatistiksel analiz için One-way ANOVA testi kullanıldı.
BULGULAR: Resveratrolün 1,5,10,50 µM, Kurkuminin 10,50,100,500,1000 nM dozları ile toksisite modelinde hücre canlılığını koruyarak arttırdığı gösterildi (p<0,05). Kullanılan resveratrolün dozu arttıkça koruyucu etkinin yerini toksisiteye bıraktığı, 100 µM dozda toksik etkiler oluştuğu belirlendi. Koloni oluşturma yeteneğini arttırmada resveratrolün 1,5,10,50,100 µM, kurkuminin ise 10,50,100,500,1000 nM olan dozlarında yine koruyucu etkiye sahip olduğu tespit edildi (p<0,05). Her iki polifenolün de tüm dozlarda kaspaz-3 bağımlı apoptoz üzerinde anlamlı derecede etkili olmadığı ancak aktif kaspaz-3 düzeylerinde düşük miktarda azalma meydana getirdikleri gözlendi (p>0,05).
SONUÇ: Çalışma sonucunda elde edilen bulgular, rotenonun in vitro ortamda SH-SY5Y hücre hattında hücre ölümünü artırdığını, buna karşın rotenon ile meydana getirilen toksisite modelinde kurkumin ve resveratrol polifenollerinin düşük dozlarda (Resveratrol için 1,5,10 µM; Kurkumin için 10,50,100,500 nM) hücre ölümünü azaltarak canlılığı koruduklarını ve ayrıca koloni şekillendirme yeteneğinde de rotenona kıyasla artış meydana getirdiklerini gösterdi. Kaspaz-3 bağımlı apoptoz üzerinde anlamlı etki görülmemesi de, koruyucu etkilerinin altında yatan başka olası mekanizmaların da değerlendirilmesi gerekliliğini ortaya koydu.
Ege Üniversitesi BAP Koordinatörlüğü,  TYL-2018-20049 no’lu projesi ile desteklenmiştir.

BACKGROUND AND AIMS: Rotenone, a widely used pesticide, is known to cause oxidative stress by affecting mitochondria and is associated with neurodegenerative diseases. Curcumin and resveratrol are natural polyphenols. The aim of this study was to determine the neuroprotective efficacy of curcumin and resveratrol in human neuroblastoma cell line (SH-SY5Y) induced by rotenone toxicity.
METHOD: Firstly, rotenone toxicity was determined in SH-SY5Y cells by using 1,5,50,100,150,200,250,500,1000nM doses, and the effective dose (LD50) was found to be 200nM. The cells were treated with Curcumin (10,50,100,500,1000nM) and Resveratrol (1,5,10,50,100µM) for 24 hours prior to toxicity, then Rotenone was applied for 24 hours(200nM). Cell survival was evaluated with MTS (Cell proliferation test by Methyl-tetrazolium-salt), their reproductive/colony forming ability was measured by clonogenic test. The role of caspase-mediated apoptosis and the effects of antioxidants were evaluated by elisa method (Caspase-3 Cell Death Detection). One-way ANOVA was used for statistical analysis.
RESULTS: Resveratrol was shown to increase cell viability with a dose of 1,5,10,50µM and Curcumin with 10,50,100,500,1000nM (p<0.05). As the dose of resveratrol used increased, the protective effect was replaced by toxicity and toxic effects were observed at 100µM dose. Resveratrol was found to be effective in increasing colony formation ability at doses of 1,5,10,50,100µM and curcumin at 10,50,100,500,1000nM doses (p<0.05). It was observed that both polyphenols were not significantly effective on caspase-3 dependent apoptosis at all doses but they caused a low decrease in active caspase-3 levels (p>0.05).
CONCLUSION: The results of the study showed that rotenone increased cell death in the SH-SY5Y cells, whereas low doses of curcumin and resveratrol polyphenols (1.5,10µM Resveratrol; 10,50,100,500nM Curcumin) showed that they maintained viability and increased colony forming ability compared to rotenone. The lack of a significant effect on caspase-3-dependent apoptosis revealed the need to evaluate other possible mechanisms underlying their protective effects.
Supported by Ege University BAP Project no:TYL-2018-20049.