Neuroprotective Effect of Royal Jelly on Pentylenetetrazole-Induced Neurotoxicity Via Romo1 Pathway in Sh-Sy5yneuroblastoma Cells

Abstract

Son yıllarda önemli bir sağlık sorunu teşkil eden nörodejeneratif bozuklukların ilerlemesinde artan nöroinflamasyonun protein yanlış katlanması, mitokondriyal disfonksiyon ve hücresel stres tarafından tetiklenebileceğine dair kanıtlar doğrultusunda nöronal bozulmayı azaltmaya yönelik önemli çabalara rağmen, etkili bir tedavi henüz tanımlanmamıştır. Bu çalışmada, SH-SY5Y nöroblastom hücrelerinin pentilentetrazol (PTZ) ile indüklenen nörotoksisitesi, altta yatan mekanizmaların aydınlatılması amacıyla değerlendirilmiştir. PTZ, yüksek dozlarda epileptik nöbetlere neden olan ve klinik olarak kullanılan bir uyarıcıdır. PTZ'nin nörotoksik etkilerini hafifletmek için birçok doğal madde kullanılmıştır; ancak nöronal hücrelerdeki etki mekanizması henüz tam olarak belirlenememiştir. Çok sayıda deney, arı sütünün (RJ) hücresel sağlık üzerindeki olumlu etkisini göstermiştir. Bu çalışma, RJ ve arı sütünün ana yağ asidi olan trans-10-hidroksi-2-dekenoik asidin (10-HDA) SH-SY5Y hücre hattında PTZ kaynaklı nörotoksisite üzerindeki etkilerini ve altta yatan mekanizmaları araştırmayı amaçlamaktadır. Araştırma, SH-SY5Y nöroblastom hücrelerinde PTZ ile indüklenen nörotoksisitede RJ ve 10-HDA'nın sitotoksik aktivitesinin ROS modülatörü 1 (ROMO1) yolu üzerinden MTT ve kristal viyole boyama kullanılarak değerlendirilmesini içermektedir. Apoptotik parametrelerin değerlendirilmesi, ELISA test kitleri kullanılarak Kasp-3, Kasp-8, Kasp-9, Bax ve Bcl-2 seviyelerinin analizini gerektirmiştir. ROS ve 8-OHdG seviyeleri sırasıyla oksidatif stres ve oksidatif stres kaynaklı DNA hasarını analiz etmek için değerlendirilmiştir. Mitokondriyal aktivite ROMO-1 ve mitokondriyal membran potansiyeli (MMP, Δψm) analiz edilerek değerlendirilmiştir. Hücresel kümelenmeyi değerlendirmek için koloni oluşum testi yapılmıştır. PTZ ile indüklenen nörotoksisite sonrası sitomorfolojik değişiklikler üzerinde RJ ve 10-HDA'nın etkinliği mikroskobik olarak analiz edilmiştir. Son olarak, ROMO1'i tanımlamak ve ilgili yolları aydınlatmak için biyoinformatik araçlar kullanılmıştır. Çalışmanın sonuçları, SH-SY5Y hücrelerinde PTZ ile indüklenen nörotoksisite modelinde ROMO1 seviyelerinde, hücre ölümü ve apoptotik parametrelerde önemli bir artış olduğunu göstermiştir. PTZ ön muamelesini takiben 48 saat boyunca RJ ve 10-HDA ile tedavi, bu parametrelerin hücresel düzeyde yeniden düzenlenmesi ile karakterize edilen önemli iyileşmelerle sonuçlanmıştır. Tedavi Kasp-3, Kasp-8, Kasp-9, Bax, ROMO-1, ROS ve 8-OHdG seviyelerinde önemli bir düşüşe neden olmuş ve anti-apoptotik aktivitenin Bcl-2 seviyelerindeki artışla ilişkili olduğu bulunmuştur. PTZ kaynaklı toksisitede bozulan MMP, tedavi gruplarında anlamlı derecede düzeldi. Çalışma, PTZ kaynaklı nörotoksisitede bozulan mitokondriyal parametrelerin olumlu yönde modüle edildiği sonucuna varmıştır. Sonuç olarak, bulgular RJ ve 10-HDA'nın PTZ indüksiyonuna karşı nörodejenerasyonu hafiflettiğini ve nörogenezi desteklediğini göstermiştir. Bu çalışma, RJ ve 10-HDA'nın ROMO1 yolu üzerinden pentilenetetrazol kaynaklı nörotoksisite üzerinde potansiyel nöroprotektif bileşenler olduğunu ortaya koymuştur. Bununla birlikte, PTZ ile indüklenen nörotoksisite modelinde biyoinformatik çıktılar doğrultusunda RJ ve 10-HDA'nın in vivo terapötik etkinliğini ortaya çıkarmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Despite considerable endeavours to mitigate neuronal impairment in accordance with the evidence that heightened neuroinflammation in the progression of neurodegenerative disorders, which constitutes a significant health concern in recent years, may be precipitated by protein misfolding, mitochondrial dysfunction and cellular stress, an efficacious treatment has yet to be delineated. In this study, the pentylenetetrazole (PTZ)-induced neurotoxicity of SH-SY5Y neuroblastoma cells was evaluated, with the aim of elucidating the underlying mechanisms. PTZ is a clinically-used stimulant that causes epileptic seizures at high doses. Many natural substances have been utilised to alleviate the neurotoxic effects of PTZ; however, the exact mechanism of action in neuronal cells has not yet been fully determined. Numerous experiments have demonstrated the positive effect of royal jelly (RJ) on cellular health. The present study aims to investigate the effects of RJ and trans-10-hydroxy2-decenoic acid (10-HDA), the major fatty acid of royal jelly, on PTZ-induced neurotoxicity in the SH-SY5Y cell line and the underlying mechanisms. The investigation involved the assessment of the cytotoxic activity of RJ and 10-HDA in PTZ-induced neurotoxicity in SH-SY5Y neuroblastoma cells via the ROS modulator 1 (ROMO1) pathway, utilising MTT and crystal violet staining. The evaluation of apoptotic parameters entailed the analysis of the levels of Casp-3, Casp-8, Casp-9, Bax, and Bcl-2, employing ELISA test kits. The levels of ROS and 8-OHdG were evaluated to analyse oxidative stress and oxidative stress induced DNA damage, respectively. Mitochondrial activity was evaluated by analysing ROMO-1 and mitochondrial membrane potential (MMP, Δψm). Colony formation assay was performed to evaluate cellular clustering. The efficacy of RJ and 10-HDA on cytomorphological changes after PTZ-induced neurotoxicity was analysed microscopically. Finally, bioinformatics tools were used to identify ROMO1 and elucidate the pathways involved. The results of the study demonstrated a substantial increase in ROMO1 levels, cell death and apoptotic parameters in the PTZ-induced neurotoxicity model in SH-SY5Y cells. Treatment with RJ and 10-HDA for 48 hours following PTZ pretreatment resulted in significant improvements, characterised by the reorganisation of these parameters at the cellular level. Treatment resulted in a substantial decrease in the levels of Casp-3, Casp-8, Casp-9, Bax, ROMO-1, ROS and 8-OHdG, and the anti-apoptotic activity was found to be associated with an increase in Bcl-2 levels. The study concluded that mitochondrial parameters that are impaired in PTZ-induced neurotoxicity were positively modulated. MMP, which was impaired in PTZ-induced toxicity, was significantly improved in the treatment groups. In conclusion, the findings demonstrated that RJ and 10-HDA attenuated neurodegeneration and promoted neurogenesis against PTZ induction. This study revealed that RJ and 10-HDA are potential neuroprotective components on pentylenetetrazole-induced neurotoxicity via ROMO1 pathway. However, further research is needed to reveal the in vivo therapeutic efficacy of RJ and 10-HDA in line with bioinformatics outputs in PTZ-induced neurotoxicity model.