Kalıtsal metabolik hastalıklarda antioksidan yanıt ve otofajinin P62/NRF2/KEAP1 yolağı aracılığıyla araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOLOJİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: NEŞE VARDAR ACAR
Danışman: Rıza Köksal Özgül
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Metabolik yolaklarda yer alan enzim, enzim kofaktörü, taşıyıcı eksikliği ya da bozukluğu sebebiyle, substratın birikmesi ve/veya son ürün eksikliğine neden olan kalıtsal metabolik hastalıklar (KMH'lar), çocukluk dönemi morbidite ve mortalitenin önemli nedenleri arasında olan tek gen bozukluklarıdır. Patofizyolojik bir bakış açısıyla metabolik bozukluklar, intoksikasyon tipi, enerji eksikliği tipi ve depolama tipi olmak üzere üç ana grupta incelenmektedir. KMH'ların da dahil olduğu pek çok hastalığın patofizyolojisinde oksidatif stres (OS), önemli bir rol oynamaktadır. KMH'larda, biriken toksik metabolitler kadar, ROS (reaktif oksijen türleri) ve RNS (reaktif nitrojen türleri) de hastalık patofizyolojisine önemli katkıda bulunmaktadır. OS'nin mitokondriyal işlev bozukluğuna, hücresel yolaklardaki metabolitlerin değişimine, proteinlerin, lipitlerin ve DNA'nın da dahil olduğu moleküllerde hasara neden olduğu bilinmektedir. En az OS kadar azaltıcı stres de; hücre büyüme tepkilerini azaltması, proteinlerde disülfür bağlarının oluşumunda değişikliklere yol açması, mitokondriyal fonksiyonu ve hücresel metabolizmayı azaltması ile hücre homeostazının sağlanmasında tehlike arz etmektedir. Hücresel strese karşı hücresel savunma mekanizmalarının ana düzenleyicisi olarak kabul edilen Nrf2/Keap1 yolağı, hasarlı makromoleküllerin onarımında veya ortadan kaldırılmasında görev alan çeşitli hücre koruyucu protein ağlarına ait gen ekspresyonlarını düzenleyerek, hücrenin stres koşullarında hayatta kalmasını sağlamaktadır. Ayrıca seçici otofaji, Nrf2/Keap1/p62 yoluyla bağlantılıdır. Artan OS ile hücre ölüme yönlendirilmeden önce koruyucu bir alarm sistemi gibi işlev gören p62, otofaji için kargo reseptörü olarak işlev görür. Bu çalışmanın amacı, KMH'larda OS, mitokondriyal disfonksiyon ve otofaji arasındaki ilişkinin araştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda, 6 sağlıklı ve 45 KMH sahibi birey (metilmalonik (MMA), propiyonik (PA), izovalerik (İVA) asidemi, mitokondriyal hastalıklar (MİT) ve mukopolisakkaridoz IV (MPS IV)) incelenmiştir. TAS (Total Antioksidan Seviye)/TOS (Total Oksidan Seviye) analizleri; hücre içi ATP, ROS ve mitokondri membran potansiyelinin (MMP) ölçümü ve hücre görüntülemesi; gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PZR) ve Western Blot analizleri olmak üzere periferik kan kullanılarak 6 farklı deney planı oluşturulmuştur. TAS/TOS analizleri sonucu sağlıklı gruba göre en yüksek antioksidan cevap MMA grubunda saptanmıştır. Hücre deneylerinde MMA ve İVA grubunda sağlıklıya göre yüksek ROS değerleri saptanırken; PA, MİT ve MPS IV gruplarında düşük ROS değerleri tespit edilmiştir. Hücre içi ATP miktarlarının değişimleri KMH gruplarının ROS değişimleri ile uyumludur. KMH gruplarında sağlıklı gruba kıyasla MMP'de büyük değişimler saptanmamakla birlikte mitokondriyal fonksiyonda değişiklikler tespit edilmiştir. Hücre görüntüleme deneyleri, KMH gruplarında yer alan her bir hasta bireyin ayrı olarak değerlendirilmesi gerekliliğini göstermektedir. Tüm KMH gruplarında sağlıklı gruba kıyasla Nrf2/Keap1/p62 yolağında indüksiyon saptanmış, HMOX1'deki artış temel detoksifikasyon enziminin HO-1 olduğuna işaret etmiştir. MİT ve MPS IV gruplarında saptanan LC3B-II ve p62'deki artış, otofajik akışta problem olduğuna işaret etmekle birlikte; MMA, PA ve İVA gruplarında artan LC3B-II ve azalan p62, otofajik akış indüksiyonunu göstermektedir. Tüm KMH'larda gözlenen kısmi Beclin1 ekspresyonu, hücrelerin ölüm yollarına yönlendirilmeden, otofaji aktivasyonunu sağlayan bir adaptasyon olarak karşımıza çıkmaktadır.