Deneysel alzheımer hastalığında TGF-β1'in prefrontal korteks ve hipokampuste aβ-40 ve α- β- γ  sekretaz ekspresyonu üzerine etkileri
Effects of TGF-β1 on the aβ-40 and α- β- γ secretase expression in prefrontal cortex and hippocampus of experimental alzheimer's diseases
Yazar: SAMET KARA
Danışman: PROF. DR. SAİT POLAT
Çukurova Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology

Özet:
Alzheimer hastalığı, (AH) öğrenme ve hafıza fonksiyonlarında bozulma, günlük yaşam aktivitelerinde gerileme ile karakterize kronik, kompleks nörodejeneratif bir hastalıktır. Amiloid plaklar, nörofibriler yumak oluşumu, nöron ve sinaps kaybı ile beyinde belirgin atrofi, hastalığın en önemli histopatolojik bulgularıdır. Günümüze kadar hastalığın etiyolojisi, patogenezi ve histopatolojisi ile ilgili çok sayıda faktörün varlığı öne sürülmüş olmakla birlikte, mekanizması henüz tam olarak aydınlatılmış değildir. Amiloid beta (Aβ) birikimi, hastalığın patogenezinden sorumlu en temel değişikliktir. Aβ-40 ve Aβ-42 patogenezde yer alan önemli amiloid beta türleridir. β-sekretaz ve γ-sekretaz enzimlerinin hiperaktivasyonu sonucu amiloid prekürsör proteinin (APP) anormal kesimi ile amiloid plak oluşumu meydana gelmektedir. Dönüştürücü büyüme faktörü β1 (TGF-β1), hücre metabolizması, doku homeostazı, nöronal gelişim ve sinaptik plastisitede kritik rollere sahip önemli bir büyüme faktörüdür. TGF-β1'in, nörodejeneratif hastalıkların oluşumu ve ilerlemesinin önlenmesinde antienflamatuvar etkisi ile yararlı olabileceği ileri sürülmüştür. TGF-β1'in eksitotoksisite, iskemi ve hipoksi koşullarında nöron koruyucu etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Yaşlanma ve kronik enflamasyonlarda, TGF-β1/Smad sinyalinin inaktivasyonu, mikrogliya aracılı nörodejenerasyonu uyarmaktadır.  Dolayısıyla TGF-β1 sinyalizasyonunun düzenlenmesi, AH tedavisinde yeni bir farmakolojik strateji olabilir. Literatürde TGF-β1'in nöroprotektif etkisini gösteren çalışmalar yer alsa da Alzheimer hastalığında TGF-β1'in Aβ birikiminde etkin rol olan sekretaz enzimleri üzerine etkisi ile ilgili bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada deneysel AH benzeri hastalık modelinde TGF-β1'in α, β ve γ-sekretaz enzimlerinin regülasyonu, Aβ-40 birikimi, apopitoz ve nöronal hasar üzerine etkisinin incelenmesi amaçlandı.  
	Seksen sekiz adet erkek Swiss-Albino cinsi fare rastgele ayrılarak, herhangi bir uygulamanın yapılmadığı kontrol grubu, yalnızca SF uygulamasının yapıldığı sham grubu, TGF-β1 uygulanan grup, 28 gün boyunca Skopolamin uygulanan deney grubu ve Skopolamin+TGF-β1 uygulanan tedavi grubu olmak üzere 5 gruba bölündü. Tedavi grubunda yer alan fareler kendi içinde 2 alt gruba ayrıldı. Sham, TGF-β1 kontrol, deney, tedavi-1 ve tedavi-2 grupları 56. güne kadar bekletilerek uygulanan yöntemlerin uzun süreli etkileri de incelendi.  28. ve 56. Günlerde Moris su havuzu testi uygulanarak hafıza ve bellek fonksiyonları incelendi. Tüm gruplardan 28. ve 56. günlerde alınan hipokampus ve prefrontal korteks dokuları ışık ve elektron mikroskobik, immunohistokimyasal ve biyokimyasal yöntemlerle incelendi. 
	Moris su havuzu testinde deney gruplarında, hafıza ve bellek performansının azaldığı görülürken, tedavi gruplarında hafıza ve bellek performansının tekrar yükseldiği gözlendi. Aβ-40 ve kaspaz-3 immunreaktivitesinin hipokampus ve prefrontal kortekste deney grubunda 28. ve 56. günlerde arttığı, TGF-β1 tedavisi sonucu immunreaktivitenin azaldığı gözlendi. Işık ve elektron mikroskobik incelemelerde deney gruplarında nöronlarda ve gliya hücrelerinde yapısal değişikliklerin varlığı tespit edildi. TGF-β1 tedavi gruplarında hücresel değişikliklerin nispeten azaldığı gözlendi. α-sekretaz ekspresyonunun deney gruplarında azaldığı görülürken, tedavi gruplarında arttığı tespit edildi. β ve γ- sekretaz enzim seviyelerinin deney gruplarında arttığı, tedavi gruplarında ise azaldığı belirlendi. 
	Skopolaminle oluşturulan Alzheimer benzeri hastalık modelinde TGF-β1'in hafıza ve bellek performansını arttırarak, Aβ-40 birikimini engellemesiyle Alzheimer hastalığı üzerine tedavi edici etkisinin olabileceği düşünüldü. Ayrıca kaspaz-3 ekspresyonunu down-regule ederek nöronal hasarın önlenmesinde etkili olabileceği belirlendi. Aynı zamanda α, β ve γ-sekretaz enzimleri üzerinde düzenleyici rolü ile hastalığın önlenmesinde etkili olabileceği gösterildi. Bütün bulgular birlikte değerlendirildiğinde, TGF-β1'in Alzheimer hastalığında tedavi edici bir ajan olarak değerlendirilebileceği kanaatine varıldı.

Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is a chronic complex neurodegenerative disease characterized by impaired learning and memory functions and regression in activities of daily living. Amyloid plaques, neurofibrillary tangle formation, loss of neurons and synapses, and marked atrophy in the brain are the most important histopathological findings of the disease. Although many factors related to the etiology, pathogenesis and histopathology of the disease have been suggested to date, the exact mechanism is not yet known. Amyloid beta (Aβ) deposition is the most fundamental change responsible for the pathogenesis of the disease. Aβ-40 and Aβ-42 are important amyloid beta species in the pathogenesis. Amyloid plaque formation occurs with abnormal cleavage of amyloid precursor protein (APP) as a result of hyperactivation of β-secretase and γ-secretase enzymes. Transforming growth factor β1 (TGF-β1) is an important growth factor with critical roles in cell metabolism, tissue homeostasis, neuronal development and synaptic plasticity. It has been suggested that TGF-β1 may be beneficial in preventing the formation and progression of neurodegenerative diseases with its anti-inflammatory effect. TGF-β1 has been shown to have neuroprotective effects in conditions of excitotoxicity, ischemia, and hypoxia. In aging and chronic inflammation, inactivation of TGF-β1/Smad signaling induces microglia-mediated neurodegeneration. Thus, regulation of TGF-β1 signaling may be a new pharmacological strategy in the treatment of AD. Although there are studies showing the neuroprotective effect of TGF-β1 in the literature, no study has been found on the effect of TGF-β1 on secretase enzymes, which have an active role in Aβ accumulation in Alzheimer's disease. In this study, it was aimed to examine the effect of TGF-β1 on the regulation of α, β and γ-secretase enzymes, Aβ-40 accumulation, apoptosis and neuronal damage in an experimental AD-like disease model.
	Eighty-eight male Swiss-Albino mice were randomly divided into 5 groups as the control group without any treatment, the sham group in which only SF was applied, the group in which TGF-β was administered, the experimental group in which Scopolamine was applied for 28 days, and the treatment group in which Scopolamine + TGF-β1 was applied. The mice in the treatment group were also divided into 2 subgroups. In order to examine the long-term effects of the applied methods, sham, TGF-β1 control, experiment, treatment-1 and treatment-2 groups were followed until the 56th day, and the Moris water pool test was applied on the 28th and 56th days, and memory functions were examined. Hippocampus and prefrontal cortex tissues taken from all groups on the 28th and 56th days were examined by light and electron microscopic, immunohistochemical and biochemical methods. 
	In the Moris water pool test, it was observed that memory performance decreased in the experimental groups, while memory performance increased again in the treatment groups. It was observed that Aβ-40 and caspase-3 immunoreactivity increased in the hippocampus and prefrontal cortex on the 28th and 56th days in the experimental group, and immunoreactivity was decreased as a result of TGF-β1 treatment. Structural changes were detected in neurons and gliyal cells in the experimental groups in light and electron microscopic examinations. It was interesting that cellular changes were relatively decreased in TGF-β1 treatment groups. It was found that α-secretase expression decreased in the experimental groups, while it increased in the treatment groups. It was determined that β and γ-secretase enzyme levels increased in the experimental groups and decreased in the treatment groups. 
	It was thought that TGF-β1 might have a therapeutic effect on Alzheimer's disease by increasing memory performance and preventing Aβ-40 accumulation in the Alzheimer's-like disease model induced by scopolamine. In addition, it was determined that it may be effective in preventing neuronal damage by down-regulating caspase-3 expression. At the same time, it has been shown that it can be effective in preventing the disease with its regulatory role on α, β and γ-secretase enzymes. When all the findings were evaluated together, it was concluded that TGF-β1 could be evaluated as a therapeutic agent in Alzheimer's disease.