Topiramatın yağ hücresi farklılaşması ve bazı karbonik anhidraz izoenzimleri gen ekspresyonu üzerine etkisinin in vitro incelenmesi
In vitro investigation of effects of topiramate on adipocyte differentiaton and gene expression of certain carbonic anhydrase isoenzymes
Yazar: AYŞEGÜL SÜMER
Danışman: PROF. DR. EŞREF EDİP KEHA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Antikonvülsanlar = Anticonvulsants ; Gen ifadesi = Gene expression ; Hücre farklılaşması = Cell differentiation ; Karbonik anhidraz = Carbonic anhydrases ; İn vitro = In vitro ; İzoenzimler = Isoenzymes

Özet:
Antiepileptik bir ilaç olan topiramat, nöronlarda bilinen etkilerinin yanı sıra, karbonik anhidraz inhibisyonu ve kullanan kişilerde kilo kaybına sebep olma gibi etkilere de sahiptir, ancak bu etkinin mekanizması henüz aydınlatılamamıştır. Obezite, vücutta yağ hücrelerinin sayıca ve hacimce artmasıyla seyreden bir hastalıktır. Son yıllarda, lipogenez, üregenez, glukoneogenez, tümorogenez gibi birçok metabolik süreçte görev alan karbonik anhidraz (CA) inhibitörlerinin de antiobezite ilacı olarak kullanılmasına dikkat çeken çalışmalar bildirilmiştir. 
Bu çalışmada, topiramatın 3T3-L1 preadipositlerinin yağ hücresine farklılaşmasına ve karbonik  anhidraz  I, II, III, VA, VB izoenzimlerinin ekspresyonuna etkisi incelenmiş ve topiramatın kilo düşürücü etkisinin mekanizmasında, adipositlerin ve karbonik anhidraz izoenzimlerinin olası rollerinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Farklılaşmaya olan etki, topiramatın farklı konsantrasyonu ile muamele edilen hücrelerde, Oil Red O boyaması metodu ile tespit edilmiştir. 1, 5, 10, 50 ve 100 µM topiramat ile muamele edilen hücrelerde, topiramatın adipogenezi anlamlı şekilde artırdığı gözlenmiştir (P<0.0001). Karbonik anhidraz I, II, III, VA, VB izoenzimlerinin ekspresyonu Real Time PCR Yöntemi ile belirlenmiş ve adipogenezin uyarılmasıyla, tüm izoenzimlerin ekspresyonunun anlamlı şekilde arttığı gözlenmiştir (P=0.0001). 
Sonuç olarak topiramatın 3T3-L1 hücrelerinde, adipogenezi uyardığı, düşük konsantrasyonlarda CA II, VA ve VB ekspresyonlarını fibroblastlara göre azalttığı, CA III ekspresyonunu artırdığı bulunurken, yüksek konsantrasyonlarda CA II, VA ve VB ekspresyonlarının arttırdığı, CA III ekspresyonunu ise düşürdüğü bulunmuştur. CA III ekspresyonundaki değişim obez durumlarda izoenzimin sentezinin azalmasıyla uyumlu bulunurken, CA II, VA ve VB ekspresyonlarındaki bu değişimin hücrede bir telafi mekanizması olabileceği kanısına varılmıştır. 
	
Anahtar Kelimeler : Topiramat, Karbonik Anhidraz, 3T3-L1 Hücreleri, Adipogenez, Gen Ekspresyonu.

Abstract:
Topiramate, an antiepileptic drug, beside its known effects in neurons, it has effects such as carbonic anhydrase inhibition and weight loss in treated subjects, but, the mechanisms underlying this has not been yet identified. Obesity is characterised by an increase in number and volume of adipocytes of the body. Since carbonic anhydrase (CA) is involved in many biological processes including lipogenesis, ureagenesis, gluconeogenesis and tumorogenesis, certain inhibitors of this enzyme were proposed to be used as antiobesity drugs in some recent studies. 
In this study, effects of topiramate on 3T3-L1 adipocyte differentiation and expressions of carbonic anhydrase I, II, III, VA, VB were investigated in order to determine possible roles of carbonic anhydrase isoenzymes and adipocytes in weight loss effect of topiramate. Effect of topiramate at different concentrations on differentiation of the 3T3-L1 cells was detected by Oil Red O staining. Adipogenesis was found to be induced in cells treated with 1, 5, 10, 50 ve 100 µM topiramate (P<0.0001). Carbonic anhydrase I, II, III, VA, VB expressions were determined by Real-Time PCR method and all isoenzyme expressions were seen to increase significantly with the stimulation of adipogenesis without topiramate (P=0.0001). 
Consequently, compared to fibroblasts, a reduced CA II, VA and VB and an increased CA III expression were observed for adipogenesis of 3T3-L1 cells at low concentration topiramate stimulation,  while CA II, VA and VB expressions were found to be elevated and CA III expression decreased at high topimarate concentrations. It was concluded that, changes in CA III expression was consistent  with its reduction in obesity, alterations of CA II, VA and VB expressions could be attributed to a compensation mechanism of the cells. 

Keywords : Topiramate, Carbonic Anhydrase, 3T3-L1 Cells, Adipogenesis, Gene Expression