Alzheimer hastalığı ile kortikosteroid metabolizması arasındaki ilişkinin glukoz metabolizması açısından beyin organotipik kesit kültüründe incelenmesi
Investigation of the association between Alzheimer's disease and corticosteroid pathways in terms of glucose metabolism in organotypic brain slice culture
Yazar: MERVE ALAYLIOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. DUYGU GEZEN AK ; PROF. DR. SELMA YILMAZER
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı / Tıbbi Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Nöroloji = Neurology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Adrenal korteks hormonları = Adrenal cortex hormones ; Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Beyin = Brain ; Glükokortikoidler = Glucocorticoids ; Glükoz = Glucose ; Stres = Stress

Özet:
Stres, Alzheimer hastalığı (AH) için önemli bir risk faktörü olarak kabul edilmektedir. Alzheimer hastalarının beyin-omurilik sıvıları (BOS), plazma ve serumlarında kortizol seviyesinin yüksek olması AH ile stres arasında bir ilişki olduğuna işaret etmektedir. Diğer taraftan AH'de, sinir hücrelerinin glukoz alımı ve kullanımında ciddi bir azalma olduğu gösterilmiştir. Bu bilgiler; stres sonucu glukokortikosteroid seviyesindeki artışın, glukoz metabolizmasında değişikliklere neden olarak AH patolojisine katılabileceğini düşündürmektedir. Biz de bu çalışmamızda; doku mimarisi ve mikroçevrenin korunmasını sağlayarak in vivo modellere en yakın sonuçların elde edilmesine olanak sağlayan beyin organotipik kesit kültürlerinde kortikosteron uygulaması ile sirkadiyen ritim ve stres modelleri ve amiloid beta 1-42 (Aβ1-42) peptid uygulaması ile Alzheimer benzeri modeller oluşturduk. Yapmış olduğumuz bu uygulamaların; kortikosteroid reseptörleri olan glukokortikosteroid reseptörü (GR) ve mineralokortikosteroid reseptörü (MR) ekspresyonları üzerine etkilerini hem mRNA hem de protein seviyesinde araştırdık. Söz konusu proteinlerin beyindeki bölgesel lokalizasyonlarını da immünfloresan yöntemiyle inceledik. Ayrıca bu uygulamaların glukoz metabolizması üzerine etkilerini araştırmak üzere; glukoz taşıyıcı protein 1 (GLUT1) ve glukoz taşıyıcı protein 3 (GLUT3) ekspresyonlarını ve hücre içi glukoz seviyelerini belirledik. Çalışmamız sonucunda; GR, MR, GLUT1 ve GLUT3 ekspresyonlarının ve hippokampus bölgesindeki GR ve MR lokalizasyonlarının, hem kortikosteron uygulamaları sonucu oluşturulan sirkadiyen ritim ve stres modellerinde hem de Aβ1-42 uygulaması sonucu oluşturulan AH benzeri modelde değiştiğini ve bu değişimlerin doza bağlı olarak farklılık gösterdiğini belirledik. Ayrıca hücre içi glukoz seviyesinin arttığını saptadık. Çalışmamızda elde ettiğimiz bulguları modeller arasında değerlendirdiğimizde ise; kortikosteron ve Aβ1-42 uygulamaları sonucu GR protein seviyesi, GLUT1 mRNA seviyesi ve hücre içi glukoz seviyesi ile hippokampusun özellikle stratum piramidalis bölgesindeki GR lokalizasyonunun benzer şekilde etkilendiğini gözledik. Sonuçlarımız; stres sonucu meydana gelen kortikosteron artışının, glukoz metabolizmasında değişikliklere neden olarak AH'de görülen patolojik mekanizmaların oluşumu sürecine katılabileceğine işaret etmektedir.

Abstract:
Stress is accepted as an important risk factor for Alzheimer's disease (AD), the most common seen neurodegenerative disease. The high levels of the stress hormone cortisol that are found in the cerebrospinal fluid (CSF), plasma and serum of Alzheimer's patients, give rise to thought for a possible relationship between AD and stress. In AD, it has been shown that there is a serious decrease in glucose uptake and usage of nerve cells. This information give rise to thought that the increase in glucocorticosteroid level caused by stress is involved in the formation of pathological mechanisms seen in AD by causing changes in glucose metabolism. For this purpose, in circadian rhythm, stress and AD-like models that were created in organotypic brain slice cultures which allow obtaining the closest results to in vivo models by protecting the tissue architecture and microenvironment, we examined the effects of these applications on glucocorticosteroid receptors by determining glucocorticosteroid receptor (GR) and mineralocorticosteroid receptor (MR) expressions at both mRNA and protein levels and examining the regional localization of these proteins in the brain, and the effects of these applications on glucose metabolism by determining glucose transporter protein 1 (GLUT1) and glucose transporter protein 3 (GLUT3) expressions at both mRNA and protein levels and examining the intracellular glucose level in our study. As a result of our study, we found that GR, MR, GLUT1 and GLUT3 expression levels and GR and MR localizations in the hippocampus region changed both in circadian rhythm and stress models created by corticosterone applications and in AD-like models created by amyloid beta 1-42 application, and we determined that these changes differ depending on the dose. In addition, we found that the intracellular glucose level increased. When we evaluate the findings of corticosterone and Aβ1-42 applications we obtained in our study together, we observed that GR protein level, GLUT1 mRNA level and intracellular glucose level and GR localization of the hippocampus, especially in the stratum pyramidalis region, were similarly affected. Our findings point out that the increase in corticosterone caused by stress may be involved in the formation of pathological mechanisms seen in AD by causing changes in glucose metabolism.