Demir eksikliğinin HL-1 kardiyomiyositlerinde mitokondri fonksiyonu üzerine etkisi ve hipoksi ile indüklenen faktörlerin rolü
The effect iron deficiency and the role of hypoxia inducible factors on mitochondrial function in HL-1 cardiomyocytes
Yazar: TUĞBA ZIRAPLI
Danışman: DOÇ. DR. HİLMİ BURAK KANDİLCİ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Disiplinlerarası Gıda Metabolizma ve Klinik Beslenme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Moleküler Tıp = Molecular Medicine
Dizin: Teknoloji = Technology

Özet:
Demir eksikliği kalp yetmezliği hastalarının yaklaşık yarısında gözlenen bir durumdur.
Yapılan in vivo çalışmalarda demir eksikliğinin hipoksi ile indüklenen faktör (Hif) gibi
kardiyak hipoksi markerlarını artırdığı gösterilmiştir. Hücresel düzeyde yapılan
çalışmalarda besiyerinden demirin uzaklaştırılması hif birikimi ve mitokondri
disfonksiyonuna yol açtığı öne sürülmüştür. Özellikle kalp gibi yüksek enerji ihtiyacı
olan dokularda demir homeostazının korunması kritik öneme sahiptir ve demir
eksikliği ve/veya hipoksi ilişkisi kalp yetmezliğine giden mekanizmalarda rol
oynayabilir. Bu projede ilk defa fare atrial kökenli HL-1 hücrelerinde in vitro demir
uzaklaştırılmasının mitokondrial fonksiyon üzerindeki etkisi incelendi. Hücre kültürü
besiyerinden demiri uzaklaştırmak için demir şelatörü deferoksamin (DFO) kullanıldı
ve hif birikimine etkisi gözlendi. Deneylerde mitokondrial disfonksiyonun demirin
doğrudan elektron transport zinciri enzimleri üzerindeki ve hif aracılı etkilerini
ayrıştırabilmek için normokside hif birikimi yapan dimetiloksalilglisin (DMOG)
kullanıldı. Mitokondri fonksiyonu, hücresel ATP miktarı ve mitokondri potansiyeli
(Ψ) ölçülerek değerlendirildi. 48 saatlik DFO inkübasyonu hücre çekirdeğinde Hif-1a
birikimine yol açtı. Bulgularımız, HL-1 hücrelerinde DFO ile oluşturulan uzun süreli
demir eksikliği modelinde hücrenin mitokondri fonksiyonunun doğrudan
etkilenmediğini ancak Hif-1a üzerinden dolaylı etkiler oluşturabileceğini öne
sürmektedir. Elde ettiğimiz sonuçlara göre demir eksikliği hücre canlılığını
konsantrasyon bağımlı olarak etkilemektedir. DFO tarafından oluşturulan demir
eksikliğinin bu etkisi Hif-1a'dan bağımsız gerçekleşmektedir. Özetle, bu çalışma
demir eksikliğine aneminin eşlik ettiği durumlarda aneminin derecesini göre kardiyak
enerji döngüsünün olumsuz etkilenebileceğini ileri sürmektedir.

Abstract:
Iron deficiency is present in nearly half of the heart failure patients. In vivo previous
studies suggest an upregulation on markers of cardiac tissue hypoxia such as hypoxia
inducible factor (hif) by iron deficiency. Moreover, at cellular level it was shown that
iron removal resulted in hif accumulation and mitochondrial dysfunction. Therefore,
maintaining a normal iron homeostasis is crucial for cells that have a high energy
demand such as cardiomyocytes and iron deficiency and/or hypoxia inter-relation may
possibly take role in mechanisms leading to cardiac failure. In this project, the effect
of iron depletion on mitochondrial function is originally investigated in vitro using
atrium derived HL-1 cells. For the removal of iron from culture medium, iron chelating
agent deferoxamine (DFO) was used and induction of hif accumulation was observed.
In order to decouple the mixed direct effect of iron on electron transport chain enzymes
and the indirect effects via hif, dimethyloxalylglycine (DMOG) was used which
accumulates hif in normoxic conditions. Mitochondrial function was evaluated by
measuring cellular ATP content and by quantifying mitochondrial potential (Ψ). 48
hours of DFO incubation resulted in Hif-1a accumulation in nucleus. Our findings
support the idea that mitochondrial function is not directly influenced by DFO induced
iron deprivation in HL-1 cells but somewhat it may be indirectly affected by Hif-1a.
Moreover, iron deprivation decreases cell viability dose dependently. The effect of
DFO induced iron deprivation on cell viability occurs independently from Hif-1a.
Briefly, iron deficiency with anemia, depending on the anemia level, may negatively
affect cardiac energy metabolism.