Hedeflendirilmiş ilaç yüklü nanopartikül gömülü fiberlerin deneysel alzheimer hastalığının tedavisinde kullanımı

Abstract

Amaç: Curcumin (CUR) kullanılarak Alzheimer hastalığının (AH) radikal tedavisi için beyne hedeflendirilmiş sublingual uygulamaya yönelik yeni bir tedavi stratejisi bulmaktır. Gereç ve Yöntem: Yeni geliştirilen CUR nanopartikül (CNP) yüklü nanofiberlerin (CNPF) yapılarını aydınlatmak için FT-IR, XRD, DSC, SEM, in vitro ilaç salım ve kinetiği, disintegrasyon, degredasyon ve zeta potansiyel analizi testleri yapılmıştır. Sonrasında geliştirilen bu yeni ilaç taşıyıcı sistemlerin AH tedavisindeki etkinliği, SH-SY5Y hücrelerinde Aβ ile indüklenmiş AH modelinde in vitro hücre kültüründe hücre canlılığı, anti-Alzheimer etkinlik ve PCR analizi; in vivo hayvan testlerinden açık alan, yeni obje tanıma, pasif sakınma ve Morris su tankı davranış testleri ile değerlendirildi. Hayvanlardan alınan beyin dokularının korteks ve hipokampüsünde ise histoloji, immunohistokimyasal analiz ve Aβ1-42 seviyeleri için ELİSA yapılmıştır. Bulgular: Yeni geliştirilen ilaç taşıyıcı sistemlerin, karakterizasyon testleriyle içeriklerinin doğruluğu kanıtlanmıştır. CNPF’lerin yapay tükürük sıvısı içerisinde 5 sn’de tamamen parçalanabildiğinden sublingual uygulamaya uygunluğu, degredasyon testinde ise partiküllerin bozunma sürelerinin 18 gün olduğu kanıtlanmıştır. İn vitro hücre canlılığı testi sonucunda tedavilerin hücreler üzerine toksik bir etkisinin olmadığı, Aβ1−42 (20uM) indüklenmiş hücrelerde CUR dozu arttıkça tedavi etkinliğinin düştüğü görülmüştür. CUR’un AH’deki etkinliğini yapılan PCR analiziyle PI3K/ AKT/ GSK-3β ve Wnt/ β-katenin olmak üzere 2 farklı yolakla gerçekleştirdiği bulunmuştur. Yapılan hayvan deneylerinde tedaviyle öğrenme ve bellek fonksiyonlarının iyileştiği görülmüştür. ELİSA, histoloji ve immunohistokimyasal analizlerle de bu sonuçlar desteklenmiştir. Sonuç: CNPF’nin AH tedavisinde etkinliliği in vitro ve in vivo testlerle kanıtlanmıştır.

Objective: To find a new treatment strategy for targeted sublingual application to the brain for the radical treatment of Alzheimer's disease (AD) using curcumin (CUR). Materials and Methods: FT-IR, XRD, DSC, SEM, in vitro drug release and kinetics, disintegration, degradation, and zeta potential tests were performed to elucidate the structures of newly developed CUR nanoparticle (CNP) embedded nanofibers (CNPF). The effectiveness of these systems developed for the treatment of AD was analyzed by cell viability, anti-Alzheimer activity, and PCR analysis in the Aβ-induced SH-SY5Y cells AD model; in vivo animal tests were evaluated with open field, novel object recognition, passive avoidance, and Morris water maze behavioral tests. ELISA for Aβ1-42 levels, histology, and immunohistochemical analysis were performed in the cortex and hippocampus of brain tissues taken from animals and their results confirmed the results of the in vitro and in vivo tests. Results: The accuracy of the contents of newly developed drug carrier systems was proven via characterization tests. CNPF was found suitable for sublingual administration via 5 sec disintegration time in the artificial saliva and the degradation time of the particles was determined as 18 days. As a result of the in vitro cell viability test, the treatments have no toxic effects on the cells, and the treatment effectiveness decreased as the CUR dose increased in Aβ1−42 (20 uM) induced cells. By PCR analysis, CUR exerted its effectiveness in AD through 2 different pathways: PI3K/ AKT/ GSK-3β and Wnt/ β-catenin. The improvement of learning and memory functions was proven via animal experiments by treatments. These results were supported by ELISA, histology, and immunohistochemical analyses. Conclusion: The effectiveness of CNPF in AD was proven by in vitro and in vivo tests.