Bazı 2-sübstitüe benzimidazol türevi bileşiklerin sentezi ve anjiyojenez üzerine olan etkilerinin araştırılması

Abstract

Tümör hücrelerinin en önemli özelliklerinden birisi normal hücrelere göre artan yaşam kabiliyetleridir. Programlı hücre ölümü olarak bilinen apoptozis; fizyolojik büyüme kontrolü ve doku homeostazının regülasyonunda merkezi bir rol oynamaktadır. Ayrıca tümörü besleyecek olan yeni damarların oluşması olarak tanımlanan anjiyojenez de, tümör hücrelerinin büyüyüp gelişmesi ve hayatsal fonksiyonlarının devamlılığında oldukça önemli göreve sahiptir.Son yıllarda apoptotik ve antianjiyojenik etkili bileşikler üzerine yapılan çalışmaların sayısının hızla arttığı görülmektedir. Üzerinde çalışılan halka sistemlerinden birisi de benzimidazoldür. Benzimidazol halka sisteminin son yıllarda ortaya çıkan bu etkileri grubumuzu apoptotik ve antianjiyojenik etkili 2-sübstitüebenzimidazol türevi bileşikler üzerinde çalışmaya yönlendirmiştir.Bu çalışmada 2-sübstitüebenzimidazol türevi bileşiklerden; 2-benzilbenzimidazol (BB1), 2-(2-metoksibenzil)benzimidazol (BB2), 2-(3-metoksibenzil)benzimidazol (BB3) ve 2-(4-metoksibenzil)benzimidazol'ün (BB4) konvansiyonel ve mikrodalga sentez yöntemi ile sentezlenmesi ve bu iki sentez yönteminin karşılaştırılması yapılmıştır. Daha sonra, sentezlenen bileşiklerin önce hücre kültürü çalışmaları ile in vitro etkileri, daha sonra da sıçan arka bacak iskemisi modeli üzerinde yapılan çalışmalar ile de in vivo apoptotik ve antianjiyojenik etkileri ortaya konulmuştur. İn vitro çalışmalarda, AML hücrelerinde bileşiklerin farklı konsantrasyonlarının (150, 300 ve 600 mg/ml) 24 saat ve 48 saat inkübasyonu sonrasında kaspaz -3 ve -8 enzimlerinin aktiviteleri incelenmiştir. Çalışmada BB3 ve BB4 bileşiklerinin apoptotik etkilerinin diğer iki bileşiğe göre daha yüksek olduğu ve özellikle BB4 bileşiğinin kaspaz -3 ve -8 seviyelerini önemli oranda arttırdığı tespit edilmiştir. Etkin olan iki bileşiğin in vivo apoptotik etkilerini araştırmak amacıyla kas dokusunda kaspaz -3, -8 ve -9 enzimlerinin ölçümü, anjiyojeneze olan etkilerinin değerlendirilmesi için ise kas dokusunda ve serumda VEGF düzeyleri araştırılmıştır. BB3 ve BB4 bileşiklerinin in vivo aktiviteleri karşılaştırıldığında BB4 bileşiğininin kaspaz aktivitelerinin daha yüksek olduğu, kas VEGF düzeylerine olan etkileri incelendiğinde ise BB3'ün etkisi gözlenmezken, BB4'ün çok az miktarda da olsa VEGF seviyesini düşürdüğü gözlenmiştir. İn vivo serum VEGF düzeyleri ile yapılan çalışmada ise bileşiklerin VEGF düzeyine etkilerinin olmadıkları belirlenmiştir.Ayrıca bu bileşiklerin oksidatif hasar oluşumunu araştırmak amacı ile kas dokusunda antioksidan enzimlerden katalaz enzim aktivitesi ve serbest radikal temizleyici GSH düzeyleri araştırılmıştır. Bileşiklerin katalaz enzimi üzerine olan etkileri incelendiğinde BB3 bileşiğinin BB4 bileşiğinden daha iyi bir antioksidan ajan olabileceği GSH düzeylerine olan etkileri incelendiğinde ise bileşiklerin önemli bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir.Son olarak da kas dokusundan alınan kesitlerde kapiller damar sayımı yapılarak bileşiklerin antianjiyojenik etkileri değerlendirilmiştir. BB3 ve BB4 bileşiklerinin kapiller damar sayısında anlamlı bir değişikliğe yol açmadığı gözlemlenmiştir.BB3 ve BB4 bileşikleri AML hücrelerinde apoptotik etkiye sahip olmasına rağmen in vivo anjiyojenez modeli olan arka bacak iskemisi modelinde antianjiyojenik etki göstermemiştir. Bu durum bu bileşiklerin antianjiyojenik aktiviteden daha çok antitümör aktiviteye sahip olabileceğini düşündürmektedir.

One of the most prominent properties of tumor cells is their increased ability to survive when compared to normal cells. Apoptosis, which is known as programmed cell death, plays a central role controlling both physiological growth and regulation of tissue homeostasis. More importantly, angiogenesis, which is known as generation of new vessels from preexisting ones, affects deeply survival of tumor cells by supplying more nutrients and oxygen to them.In recent years, studies on apoptotic and anti-angiogenic compounds are increasing very rapidly. One of the ring system that studies are concentrated on is derivatives of 2- substitutedbenzimidazole. Therefore, we also focused on 2- substitutedbenzimidazole derivatives, which have apoptotic and anti-angiogenic properties.In this study, we synthesized some compounds, which are 2- substitutedbenzimidazole derivatives, namely 2-benzylbenzimidazole (BB1), 2-(2-methoxybenzyl)benzimidazole (BB2), 2-(3-methoxybenzyl)benzimidazole (BB3) and 2-(4-methoxybenzyl) benzimidazole (BB4) by using conventional and microwave synthesis methods and we compared both of them. We studied apoptotic and anti-angiogenic effects of these synthesized compounds first in cell culture (in vitro), and then rat hind-limb ischemia (in vivo) models. We investigated effects of different concentrations (150, 300 and 600 mg/ml) of synthesized compounds on caspase-3 and -8 enzyme activities in AML cells in vitro. BB3 and BB4 had more apoptotic effect when compared to other two compounds and especially BB4 increased caspase-3 and -8 levels significantly. We also studied effects of these compounds on apoptotic activity by measuring caspase-3, -8, and -9 enzyme levels in muscle tissue and angiogenic activity by measuring VEGF both in muscle tissue and serum. BB4 increased caspase activity more than BB3 in vivo. BB3 had no effect on VEGF levels in muscle tissue, however BB4 slightly decreased VEGF levels in muscle tissue. These compounds had no significant effect on VEGF levels both tissue and serum.Additionally, to investigate effects of these substances on oxidative stress, we studied catalase (an antioxidant enzyme) enzyme activity and glutation (free radical scavenger) levels in muscle tissue. BB3 caused more oxidative stress when compared to BB4 in terms of catalase enzyme activity. These compounds had no significant effect on glutation levels.Finally, we studied antiangiogenic effects of these compounds by counting number of capillaries (an index of angiogenesis) in ischemic muscle tissue from rats, which had hind-limb ischemia. BB3 and BB4 had no significant effect on number of capillaries.Although BB3 and BB4 had apoptotic effect on AML cells they have no antiangiogenic activity in rat hind-limb ischemia model. Therefore, we can conclude that these compounds may have antitumor activity more than antiangiogenic activity.