Hidrojen peroksite maruz kalan fare miyoblast hücre hattında oluşan atrofiye, melatonin uygulanmasının kalpain-1 ifadelenmesine ve atrofik morfolojiye etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of melatonin administration on calpain-1 expression and atrophic morphology on atrophy of mouse Myoblast cell line exposed to hydrogen peroxide
Yazar: NAZLI KARIMISAKHVIDI
Danışman: DOÇ. DR. MURAT TİMUR BUDAK
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Atrofi = Atrophy ; Fareler = Mice ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Hidrojen peroksit = Hydrogen peroxide ; Hücre dizisi = Cell line ; Kalpain = Calpain ; Kas atrofisi-spinal = Muscular atrophy-spinal ; Melatonin = Melatonin ; Mitokondriler = Mitochondria

Özet:
Kas atrofilerinin en sık görülen tipi olan kullanılmamaya bağlı kas atrofisinin oluşumunda oksidatif stresin temel etken olduğu bilinmektedir. Bu etkiyi ortadan kaldırmak amacı ile çalışılan çeşitli tedavi seçenekleri mevcuttur. Oksidatif stres ile oluşan en önemli ilk hasarın kalpain-1 gibi proteazlar ile oluşturulan kontraktil protein bütünlüğünün bozulması çeşitli araştırmalarda ortaya konmuştur. Oksidatif strese bağlı atrofiyi önlemede etkinliği gösterilen bir tedavi seçeneğide antioksidan uygulamalarıdır. Antioksidanlar içinde de melatonin gibi mitokondri hedefleyen antioksidanlar grubunun daha etkili bir tedavi seçeneği öne çıkmaktadır. Bizim çalışmamızda bu noktada literartüre ilk olarak melatonin uygulamasının kalpain-1 proteazının ifadesi üzerine etkisi ve melatoninin redoks dengeleri ve morfoloji üzerinde etkileri düzeyinde katkı sağlaması için planlanmıştır. Çalışmamızda oksidatif stres oluşturmak için H2O2 kullanıldı. Aynı koşullarda ve aynı pasaj sayısında olan C2C12 hücrelerinden 4 grup oluşturuldu. K (Kontrol), M (Melatonin), H (H2O2), M+H (Melatonin+ H2O2) grupları deney protokolünde belirtildiği gibi oluşturularak morfolojik değerlendirme için miyotüplerin çapları ölçüldü. Morfolojik değerlendirmede gruplar arasında anlamlı farklılık gösterildi (p<0,05). Morfolojik değerlendirme sonrası total protein lizatlarından Kalpain-1 protein miktarları ölçüldü. Kalpain 1 protein miktarının K grubunda diğer gruplara göre daha az olarak gözlemlendi. Hücrelerin antioksidan, oksidan durumunu belirtmek için TAS ve TOS kitleri kullanıldı. H grubunda TOS miktarı diğer gruplardan daha yüksek bulundu. Rebound etki ile açıklanabilen en yüksek ortalama TAS değeri H grubunda görüldü. Bu sonuçlar, H2O2'in C2C12 hücrelerde kas atrofisi oluşturduğunu ve melatoninin oluşan atrofiyi morfolojik olarak önlediğini göstermektedir. Melatoninin kas atrofisini önlemesinde kalpain-1 protein etkisi haricinde başka bir mekanizmanında rol alabileceği sonucuna varıldı. Bu etkinin daha iyi açıklanabilmesi için işlevsel çalışmaların yürütülmesi gerekmektedir.

Anahtar kelimeler: Kas atrofisi, Kalpain-1, Melatonin, Mitokondri hedefli antioksidanlar, Redoks dengesi

Abstract:
It is known that oxidative stress is the main factor in the formation of disuse muscle atrophy which is the most common type of muscle atrophy. Various treatment options are available to eliminate this effect. The first important damage which is done by oxidative stress on contractile protein integrity induced by proteases such as calpain-1 has been demonstrated in several studies. Antioxidant treatment is an effective treatment option to prevent atrophy due to oxidative stress. In the antioxidant, a more effective treatment option of the "mitochondrial targeted antioxidants" group such as Melatonin is prominent. In our study, the effects of melatonin application on the expression of the calpain-1 protease and the effects of melatonin on the redox balance and morphology were first investigated in the literature. We have used H2O2 to generate oxidative stress in our study. Four groups of C2C12 cells were created under the same conditions and in the same passage number. K (Control), M (Melatonin), H (H2O2), M + H (Melatonin+H2O2) groups were formed as described in the experimental protocol and the diameters of the myotubes were measured for morphological evaluation. Morphological evaluation revealed a significant difference between the groups (p<0.05). After morphological evaluation, Calpain-1 protein amounts were measured in total protein lysates. Calpain 1 protein amount was less in group K compared to other groups. TAS and TOS kits were used to find out the antioxidant/oxidant statuses of the cells. H group showed higher increase when we compared with other groups in TOS amounts. The highest mean TAS value that could be explained by the rebound effect was observed in the H group. These results suggest that H2O2 produces muscle atrophy in C2C12 cells and that melatonin morphologically prevents atrophy. Melatonin may be involved other mechanisms which cause disuse muscle atrophy other than calpain-1 protein effect. Functional studies need to be carried out to better explain this effect.

Key words: Muscle atrophy, Calpain 1, Melatonin, Mitochondria targeted antioxidants, Redox balance