Süleyman İlhan, Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Biyoloji Bölümü, Muradiye, Manisa, Türkiye e-mail: suleyman.ilhan@cbu.edu.tr  

The Role of Hypoxia-inducible Factor-1 in Stem Cell Protecting and Differentiating Effect of Curcumin

Abstract

Objective: To investigate the role of HIF1-α in the stem cell differentiation and cell protective effect of curcumin.

Methods: Mouse bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) were pretreated with increasing concentrations of curcumin (0.5-20 μM) for 1 hour, then 400 μM hydrogen peroxide (H2O2) stress was applied and cell viability was measured by MTT test at 24 h. The amount of reactive oxygen species (ROS) was determined by H2DCFDA staining. Alizarin red dye was used to determine the effects of curcumin on cell differentiation. HIF1-α gene expression levels were determined using qRT-PCR.

Results: Increasing concentrations of curcumin had no effect on cell viability (p> 0.05). The cell viability of MSCs pretreated with 0.5 μM curcumin for 1 hour increased compared to cells treated with only 400 μM H2O2 (p<0.05). In the curcumin pretreatment group, the amount of ROS was found to be significantly reduced and cell differentiation levels were increased (p<0.05). The amount of HIF1-α mRNA levels were found to be decreased by 1.86 and 2.24 fold, respectively in 0.5 μM and 1 μM curcumin pretreated cells (p <0.05).

Conclusion: In this study, it has been shown that curcumin has a protective effect on MSCs. It is thought that treating MSCs with curcumin before they are put into the transplantation media with high levels of ROS will not only maintain the vitality of MSCs, but also help to preserve the therapeutic properties of the cells.

Keywords: Curcumin, bone marrow stem cell, stem cell differentiation, HIF1-α

Kurkuminin Kök Hücre Koruyucu ve Farklılaştırıcı Etkisinde Hipoksi ile İndüklenen Faktör-1 Alfa’nın Rolü

Öz

 Amaç: Bu çalışmada, zerdeçal bitkisinden elde edilen kurkuminin kök hücre farklılaştırıcı ve hücre koruyucu etkisinin araştırılmasının yanında, hipoksi ile indüklenen faktör-1 alfa (HIF1-α)’nın bu etkideki rolü araştırılmıştır.

Yöntemler: Kurkuminin koruyucu etkisini araştırmak üzere, fare kemik iliği mezenkimal kök hücreleri (KİMKH) kurkuminin artan konsantrasyonları ile (0.5-20 μM) 1 saat ön muamele edildikten sonra hücrelere 24 saat boyunca 400 μM hidrojen peroksit (H2O2) stresi uygulandı. 24 saat sonunda MTT testi ile hücre canlılığı ölçüldü. Oluşan reaktif oksijen türevlerinin (ROT) miktarı ise H2DCFDA boyaması ile belirlendi. Kurkuminin hücre farklılaşması üzerindeki etkilerini belirlemek üzere Alizarin kırmızısı boyası kullanıldı. HIF1-α gen ekspresyon seviyeleri gerçek zamanlı kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu kullanılarak belirlendi.

Bulgular: Kurkuminin artan konsantrasyonlarının hücre canlılığı üzerinde etkisinin olmadığı (p>0.05), 0.5 μM kurkuminle 1 saat ön muamele edilen KİMKH’lerin hücre canlılığının ise 400 μM H2O2 uygulanan hücrelere oranla arttığı belirlendi (p<0.05). Kurkuminle ön muamele edilen KİMKH grubundaki ROT miktarının, sadece H2O2 uygulanan hücrelere göre azaldığı, hücre farklılaşma miktarının ise arttığı tespit edildi. 0.5 μM ve 1 μM kurkumin ön muamelesi sonucu KİMKH’lerdeki HIF1-α mRNA miktarları 400 μM H2O2 uygulanan hücrelere göre sırasıyla 1.86 ve 2.24 kat azalış gösterdi (p<0.05).

Sonuç: Bu çalışma, kurkuminin gerek KİMKH canlılığı üzerinde etkisinin olmayışı, gerekse ROT miktarında azalışa neden olmasından dolayı KİMKH koruyucu etkisinin olduğunu ve bu etkileri sonucunda HIF1-α mRNA miktarlarının azaldığı belirlenmiştir. KİMKH’lerin reaktif oksijen türevlerinin yoğun olduğu transplantasyon ortamına konulmadan önce kurkuminle muamele edilmesi, KİMKH’lerin canlılığını korumasını sağlayacağı gibi, hücrelerin tedavi edici özelliklerinin de korunmasına yardımcı olacağı düşünülmektedir.

Anahtar kelimeler: Kurkumin, kemik iliği mezenkimal kök hücreleri, hücre farklılaşması, HIF1-α.

Dicle Med J  2020; 47 (4): 881-888

Doi: 10.5798/dicletip.850462