İnflamasyon ile ilişkili migren patogenezinde glial hücrelerde gelişen demir yanıtları
Glial cell iron responses in inflammation related migraine pathogenesis
Yazar: LATİFE ARZU ARAL
Danışman: PROF. DR. HAYRUNNİSA BOLAY BELEN
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Nörobilim Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Allerji ve İmmünoloji = Allergy and Immunology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Baş ağrısı = Headache ; Demir = Iron ; Migren hastalıkları = Migraine disorders ; Nitrik oksit = Nitric oxide ; Nöroglia = Neuroglia ; Çöl tozu = Desert dust ; İnflamasyon = Inflammation

Özet:
Dengeli bir hücre içi demir trafiği metabolik süreçlerin bir parçası olarak glial mekanizmalarda rol oynamaktadır. Buna karşılık çeşitli patolojik süreçlerde hücre içi demir, oksidatif stresin artmasını ve hücre hasarını tetiklemektedir. Steril inflamasyonda, oksidatif stres ve NO, demir birikimini indüklemekle birlikte, migren patogenezinde etkin olan meningeal hücrelerin demir trafiği bilinmemektedir. Bir NO vericisi olan nitrogliserin (GTN), iyi tanımlanmış bir migren tetikleyicisidir ve inflamatuar sitokinler ile NO aracılı gecikmiş inflamasyona yol açmaktadır. Sahra çöl tozu, barındırdığı mikroorganizmalar ve demirin de aralarında olduğu bazı bileşikler ile migren tipi baş ağrısı ile ilişkilendirilmiştir. 
Bu araştırma, 'NO vericisi ve Sahra çöl tozunun migreni tetikleme mekanizmalarına, meningeal ve glial hücrelerde hücre içi demir trafiğinin artması eşlik eder' hipotezini test etmiştir. Bu amaçla, mikroglia, astrosit ve meningeal hücre kültürlerinde, NO vericileri GTN ve SNP ile Sahra çöl tozu tarafından yapılan uyarının hücresel demir homeostazı ve inflamatuar sitokinler üzerine olan etkileri incelenmiştir.
GTN, her üç hücre için de depo demiri olan ferritin ekspresyonunu artırmış, artış SNP ile aynı oranda gerçekleşmemiştir. Sahra çöl tozu ise, özellikle meningeal hücrelerde ferritin-L ve ferritin-H'yi belirgin şekilde artırmıştır. Ferroportin ve DMT1 ile ilişkili demir trafiği, her üç hücre tipinde farklı olmak üzere değişiklik göstermiştir. GTN, menings ve glialarda, Sahra çöl tozu ise astrositlerde NO üretimini istatistiksel olarak anlamlı şekilde artırmıştır. Sahra çöl tozu ile uyarım, mikroglia, astrosit ve meningeal hücrelerde IL-6 ve IL-10 üretimini belirgin düzeyde artırmış, MMP-9 ise yine Sahra çöl tozu ile mikroglia ve meningeal hücrelerde anlamlı şekilde artmıştır. 
Bu çalışma, NO vericileri olan GTN ve SNP ile Sahra çöl tozu olmak üzere üç farklı uyaranın, migren patogenezinde önemli bir rol oynadığı bilinen meningeal hücrelere ek olarak glial hücreler üzerinde de etkilerinin; hücre canlılığı, hücre içi demir trafiği ve inflamatuar moleküller açısından değerlendirildiği literatürdeki ilk çalışmadır. 
Bulgular, gerek NO vericilerinin gerekse Sahra çöl tozunun, depo ve taşıyıcı proteinler aracılığı ile hücresel demir homeostazını ve sitokin profilini menings ve parenkimal glialarda etkileyerek migren süreci üzerinde önemli etkileri olabileceğini göstermektedir.

Abstract:
A balanced intracellular iron trafficking plays a role in glial mechanisms as a part of the metabolic processes. In contrast, in various pathological conditions, intracellular iron triggers oxidative stress and cell damage. While in sterile inflammation oxidative stress and nitric oxide (NO), stimulate accumulation of iron; iron trafficking in meningeal cells, which are effective players in the pathogenesis of migraine, is not clear. An NO donor, nitroglycerin (GTN), is a well-defined migraine trigger and leads to NO-mediated delayed inflammation via cytokines. Saharan desert dust is associated with migraine-type headache through the microorganisms and some compounds it contains including iron. 
This research tested the hypothesis that "the trigger mechanisms of migraine with NO donor and Saharan desert dust are accompanied by an increase in intracellular iron trafficking in meningeal and glial cells". For this purpose, the effects of NO donors, GTN and SNP, and Saharan desert dust on cellular iron homeostasis and inflammatory cytokines in microglia, astrocytes and meningeal cell cultures have been examined. 
GTN increased the expression of the storage protein ferritin for all three cells, but the increase did not occur at the same rate with SNP. Saharan desert dust increased ferritin-L and ferritin-H significantly in meningeal cells. Iron trafficking associated with ferroportin and DMT1 was different in all three cell types. NO production increased significantly with GTN in meningeal and glial cells, and with Saharan desert dust in astrocytes. Saharan desert dust significantly increased IL-6 and IL-10 production in microglia, astrocytes and meningeal cells, and MMP-9 in microglia and meningeal cells. 
This study is the first study which demonstrated that three different stimuli as NO donors, GTN and SNP, and Saharan desert dust, effect cell viability, intracellular iron trafficking, and inflammatory molecules in meningeal cells, which are known to play an important role in migraine pathogenesis but also in glial cells. 
Findings show that both NO donors and Saharan desert dust may have significant effects on the migraine process by affecting cellular iron homeostasis and cytokine profile in meningeal cells and parenchymal glia, through, depot and carrier iron proteins.