Investigation of the Anti-Inflammatory Activities of Some Secondary Metabolites Isolated From Lichens on Lipopolysaccharide-Induced Bv2 Microglia Cells

Abstract

Nörodejeneratif hastalıkların ortak mekanizmaları arasında enflamasyonun önemli bir yere sahip olmasından dolayı, nörodejeneratif hastalıkların tedavisi için yeni ilaçların keşfine yönelik çalışmalar, antienflamatuvar potansiyele sahip etkin maddelerin tespiti üzerine yoğunlaşmıştır. Oluşabilecek yan etkinin de en aza indirgenmesini sağlamak adına, bu çalışmalarda yoğun olarak doğal kaynaklı etkin maddeler ele alınmaktadır. Likenlerde bulunan sekonder metabolitler oldukça lipofilik yapıdaki moleküller olduklarından dolayı kan-beyin bariyerini kolaylıkla geçebildiği ve çeşitli deneysel beyin tümörlerinin ve nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde etkili olabileceği yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Bu nedenle güçlü antienflamatuvar etkinliği bilinen liken sekonder metabolitlerinin (usnik asit, atranorin, diffraktaik asit, evernik asit ve vulpinik asit) mikroglia hücrelerindeki enflamasyonu da baskılayabileceğini ve bu sayede nörodejeneratif hasarın önüne geçebileceğini düşünmekteyiz. Yaptığımız çalışmada lipopolisakkrit (LPS) (1 µg/mL) indüksiyonu ile BV2 mikroglia hücrelerinde enflamasyon modeli oluşturulmuş ve farklı konsantrasyonlardaki (200 µM, 100 µM, 50 µM, 25 µM ve 12,5 µM) çeşitli liken sekonder metabolitlerinin (usnik asit, atranorin, diffraktaik asit, evernik asit ve vulpinik asit) antienflamatuvar etkinliği araştırılmıştır. Bu amaçla madde uygulanan ve uygulanmayan hücrelerdeki nitrik oksit, prostaglandin E2 (PGE2), tümör nekroz faktör-alfa (TNF-α), interlökin-1 beta (IL-1β), IL-6 ve IL-10 düzeyleri ELISA kit kullanılarak ölçüldü. Yapılan çalışma beş tekrar olarak dizayn edilmiştir. Analizler SPSS for Windows v16.0 paket programında yapılmıştır. Tüm parametreler için gruplar arasındaki istatistiksel farklılıkların test edilmesinde ANOVA ve alt grup karşılaştırmalarında Tukey çoklu karşılaştırma testleri kullanılmıştır. Tanıtıcı istatistik olarak ortalama±standart sapma değerleri verilmiştir. Elde edilen sonuçlarda p<0,05 ise fark veya ilişki istatiksel olarak anlamlı kabul edilmiştir. Elde ettiğimiz bulgular, usnik asit, atranorin, diffraktaik asit, evernik asit ve vulpinik asit sub-toksik konsantrasyonlarda bile LPS indüksiyonuyla aktive edilen mikroglial hücrelerdeki enflamatuvar yanıtı baskılayabildiğini ve antinöroenflamatuvar etkinlik gösterebileceğini işaret etmektedir. Bu sonuçlar doğrultusunda liken sekonder metabolitlerinin LPS kaynaklı nöroenflamatuvar hastalıkların tedavisinde önemli bir değere sahip olabileceğini düşündürtmektedir. Bu nedenle, zengin bir liken florasına sahip olan ülkemizde liken sekonder metabolitlerinin LPS'nin neden olduğu enflamasyon hastalıklarının tedavilerine yönelik yeni ilaçların geliştirilmesinde daha ileri çalışmalara yön vereceğini ve özellikle antienflamasyon etkisi yüksek olan türlerin biyolojik kökenli ilaç hammaddesi olarak endüstriyel üretimlerinin gerçekleştirilmesi halinde ülke ekonomisine katkı sağlayabileceğini söylemek mümkündür.

Since inflammation has an important place among the common mechanisms of neurodegenerative diseases, studies for the discovery of new drugs for the treatment of neurodegenerative diseases have focused on the detection of active substances with anti-inflammatory potential. In order to minimize the possible side effects, these studies focus heavily on active substances of natural origin. Studies have shown that secondary metabolites in lichens can easily cross the blood-brain barrier because they are highly lipophilic molecules and can be effective in the treatment of various experimental brain tumors and neurodegenerative diseases. Therefore, we think that lichen secondary metabolites (usnic acid, atranorin, diffractaic acid, evernic acid and vulpinic acid) with known strong anti-inflammatory activity may also suppress inflammation in microglia cells and thus prevent neurodegenerative damage. In our study, an inflammation model was created in BV2 microglia cells with lipopolysaccharide (LPS) (1 µg/mL) induction, and the anti-inflammatory activity of various lichen secondary metabolites (usnic acid, atranorin, diffractaic acid, evernic acid and vulpinic acid) at different concentrations (200 µM, 100 µM, 50 µM, 25 µM and 12.5 µM) was investigated. For this purpose, nitric oxide, prostaglandin E2 (PGE2), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-1 beta (IL-1β), IL-6 and IL-10 levels were measured using ELISA kit in the treated and untreated cells. The study was designed as five repetitions. Analyzes were made in SPSS for Windows v16.0 package program. ANOVA was used to test for statistical differences between groups for all parameters, and Tukey's multiple comparison tests were used for subgroup comparisons. Mean±standard deviation values are given as descriptive statistics. If p<0.05 in the results to be obtained, the difference or relationship has been considered statistically significant. Our findings indicate that even at sub-toxic concentrations of usnic acid, atranorine, diffractaic acid, evernic acid and vulpinic acid, it can suppress the inflammatory response in microglial cells activated by LPS induction and show antineuroinflammatory activity. These results suggest that lichen secondary metabolites may have an important value in the treatment of LPS-induced neuroinflammatory diseases. For this reason, we believe that in our country, which has a rich lichen flora, lichen secondary metabolites will guide further studies in the development of new drugs for the treatment of inflammatory diseases caused by LPS, and it is possible to say that especially species with high anti-inflammatory effects can contribute to the country's economy if industrial production is carried out as a biological drug raw material.