Kemoterapötik ajanlar bortezomib ve carfilzomib kaynaklı periferal nöropatide mitotoksisitenin rolünün incelenmesi
Investigation of the role of mitotoxicity in chemotherapeutic agents bortezomib and carfilzomib-induced peripheral neuropathy
Yazar: AYŞE TARBIN JANNUZZI
Danışman: PROF. DR. BÜKET ALPERTUNGA ; DOÇ. DR. BETÜL KARADEMİR
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Bortezomib = Bortezomib ; Karfilzomib = Carfilzomib ; Nöropatiler = Neuropathies ; Toksisite = Toxicity ; Toksisite testleri = Toxicity tests ; İlaç tedavisi = Drug therapy ; İlaç tedavisi-kombine = Drug therapy-combination

Özet:
Kanser tedavisinde önemli derecede etkinlik gösteren proteazom inhibitörleri ile gelişen periferal nöropati nedeniyle doz azaltılması gerekmekte, dolayısıyla etkin tedaviden vazgeçilmek zorunda kalınmaktadır. Klinik verilerin yaygınlığına karşın periferal nöropatinin gelişmesinde rol oynayan mekanizmalar tam olarak aydınlatılamamıştır.
Bu tez çalışmasında; klinikte kullanılan proteazom inhibitörlerinden Bortezomib ve Carfilzomib ile gelişen periferal nöropati insan nöronal hücreleri ile modellenmiş ve nöropatik etkilerin altında yatan mekanizmalar karşılaştırmalı olarak moleküler seviyede araştırılmıştır. 3 ve 24 saatlik 100 nM Bortezomib ve Carfilzomib maruziyeti sitotoksik etkiye neden olmamış ancak proteazom aktivitesini anlamlı şekilde inhibe etmiştir. Bortezomib 24 saat sonunda mitokondri membran potansiyelinde anlamlı düşüşe neden olmuştur. Bortezomib Cafilzomib'den daha fazla olmak üzere iki ilaç da mitokondri kütlesinde anlamlı düşüşe neden olmuştur. LONP1 ve HSP90 protein seviyesinde herhangi bir anlamlı değişiklik gözlenmemiştir. Bortezomib ısı şok proteinlerinden HSP70, HSP60 ve HSP32'nin seviyesinde 24 saat sonunda Carfilzomib'e oranla daha fazla artışa neden olmuştur. Bortezomib 24 saat sonunda UCP2 ve Kompleks V proteininde anlamlı, Kompleks I-IV proteinlerinde anlamsız düşüşe neden olmuştur. VDAC1 proteini 24 saatlik Bortezomib ve Carfilzomib maruziyeti ile anlamlı şekilde düşmüştür. Bortezomib K48'e bağlı übikitin ve protein karbonilasyon seviyesini 24 saat sonunda anlamlı olarak artırmıştır. Mitokondri dinamikleri ile ilgili genlerden MFN1, MFN2 ekspresyon seviyesi 3 saat sonunda, FIS1 seviyesi 24 saat sonunda anlamlı olarak düşmüştür. Konfokal mikroskop ile değerlendirilen mitofaji seviyesinde herhangi bir anlamlı değişiklik gözlenmemiştir.
Sonuç olarak, Bortezomib'in gösterdiği mitotoksisite ve protein homeostazına olan etkileri Carfilzomib'e oranla daha fazla periferal nöropati gelişimine neden olmasının altında yatan mekanizmalardan olabilir. Tez çalışmasından elde edilen sonuçların, proteazom inhibisyonuna bağlı olarak ortaya periferal nöropatinin moleküler mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına katkı sağlaması beklenmektedir.


Anahtar Kelimeler: Bortezomib; Carfilzomib; Mitotoksisite; Periferal nöropati

Abstract:
Development of peripheral neuropathy with proteasome inhibitors that show significant activity in cancer treatment is the reason for dose reduction, thus effective treatment must be discontinued. Despite the prevalence of clinical data, the mechanisms involved in the development of peripheral neuropathy have not been fully elucidated.
In this thesis, clinically used proteasome inhibitors bortezomib and carfilzomib induced peripheral neuropathy have been modeled with human neuronal cells and the mechanisms underlying neuropathic side effects have been investigated at the molecular level comparatively. 100 nM bortezomib and carfilzomib exposure for 3 and 24 hours did not cause cytotoxic effect but significantly inhibited proteasome activity. After 24 hours bortezomib caused significant decrease in the mitochondrial membrane potential. Both drugs, bortezomib in a greater extend than carfilzomib, caused significant decrease in mitochondrial mass. There were no significant change in LONP1 and HSP90 protein levels. Bortezomib increased the heat shock proteins HSP70, HSP60 and HSP32 more than Carfilzomib following 24 hours. Bortezomib caused significant decrease in UCP2 and Complex V protein and insignificant decrease in Complex I-IV proteins following 24 hours. VDAC1 protein was significantly reduced following 24 hours bortezomib and carfilzomib exposure. K48 ubiquitination and protein carbonylation levels were increased significantly following 24 hours bortezomib treatment. Expression levels of the genes related to mitochondrial dynamics MFN1, MFN2 were decreased following 3 hours and FIS1 level was decreased following 24 hours. No significant change was observed in the level of mitophagy by confocal microscopy. 
In conclusion, the greater effects of bortezomib than carfilzomib on mitotoxicity and protein homeostasis may be the underlying mechanisms of the peripheral neuropathy development. The results obtained from the thesis study are expected to contribute to a better understanding of the molecular mechanisms of peripheral neuropathy due to proteasome inhibition.

Key Words: Bortezomib; Carfilzomib; Mitotoxicity; Peripheral neuropathy