Çocukluk çağı inflamatuvar barsak hastalığında serotonerjik sistemle ilişkili mRNA, miRNA ve lncRNA'ların ekspresyon düzeylerinin araştırılması
Investigation of expression levels of mRNAs, miRNAs and lncRNAs associated with serotonergic system in childhood inflammatory bowel disease
Yazar: MEHMET TUĞHAN KIZILTUĞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN ERDAL ; PROF. DR. YUSUF USTA
Mersin Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Gastroenteroloji = Gastroenterology ; Genetik = Genetics ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Gen ifadesi = Gene expression ; Mikro RNA = Micro RNA ; RNA = RNA ; Serotonin = Serotonin ; Çocuklar = Children ; Çocukluk dönemi = Childhood ; İnflamatuar bağırsak hastalıkları = Inflammatory bowel diseases

Özet:
Son araştırmalara göre, özellikle pediatrik hastalarda diyet, duygusal kaygılar, gastrointestinal enfeksiyonlar ve genetik faktörler gibi birçok nedenden dolayı, inflamatuvar barsak hastalığının (İBH) insidansı ve prevalansı 21. yüzyılın başından beri gözle görülür şekilde arttığı rapor edilmiştir. İBH'nin kesin patogenezi hala belirsizliğini koruduğundan, araştırmalar daha iyi tedavileri keşfetmeye ve hassas tıbbın uygulanmasına odaklanmıştır. Artan veriler serotoninin, özellikle inflamatuvar barsak hastalığında gastrointestinal sistemdeki inflamasyonun ilerlemesini ve şiddetini etkileyebileceğini göstermektedir. Kodlamayan RNA'lar ile İBH arasında güçlü bir bağlantı bildirilmiştir ve kodlamayan RNA'ların spesifik disregülasyon patternleri, pediatrik İBH patogenezi ile ilişkilendirilmiştir. Bu çalışmanın amacı, pediatrik İBH tanısı almış hastalarının kolon dokularında mRNA: miRNA: lncRNA etkileşiminin belirlenmesi ve RNA'ların tanısal değerlerinin kolon ve kan dokularında değerlendirilmesidir. Bu çalışmaya 22 pediatrik İBH tanılı hasta ve 22 sağlıklı gönüllü dahil edildi. İleum, çıkan kolon, transvers kolon, inen kolon ve rektum dahil olmak üzere kolon biyopsi örneklerinden ve kandan RNA molekülleri TRIzol RNA ekstraksiyon protokolü ile izole edildi. RNA ekspresyon profilleri, kantitatif gerçek zamanlı PCR ile değerlendirildi. Sağlıklı kontrollerle karşılaştırıldığında, inen kolonda MAOA ve ileumda NEAT1 ekspresyon seviyeleri önemli ölçüde azalırken, transvers kolonda hsa-miR-194-5p, çıkan kolonda NEAT1, rektumda HCG11 ve ileum ve inen kolonda AC023509.1 ekspresyon seviyelerinin İBH tanılı hastalarda anlamlı derecede artmıştır. İBH alt tipleri incelendiğinde, çıkan kolondaki azalmış MAOA ekspresyon seviyesi ülseratif kolit ile ilişkilendirilmiştir. Kandaki hsa-miR-194-5p ekspresyon seviyesi, sınıflandırılamayan kolitli hastalarda, ülseratif kolitli hastalarla ile karşılaştırıldığında ayırt edilebilir şekilde arttığı gözlenmiştir. Buna ek olarak, inen kolondaki azalmış NORAD seviyeleri, Crohn hastalığı ve sınıflandırılamayan kolit ile ilişkilidir. İBH tanılı hastalarda inflamasyon, ileum, çıkan kolon, inen kolondaki azalmış MAOA ekspresyonuyla ilişkilidir. Buna karşın, transvers kolonda TPH1 ekspresyon seviyesi, transvers ve inen kolonda hsa-miR-194-5p ekspresyon seviyesi, inen kolonda AC023509.1 ekspresyon seviyesi ve rektumda HCG11 ekspresyon seviyesi inflame olmayan dokuya kıyasla inflame dokuda önemli ölçüde artmıştır. Biyoinformatik olarak tahmini lncRNA-miRNA ve mRNA-miRNA ilişkilerine dayanarak, pediatrik İBH'de bir serotonerjik yolla ilişkili bir lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA ağı inşa edilmiştir. Analiz sonucunda, rektumda hsa-miR-1276 ve NEAT1, inen kolon ve rektumda hsa-miR-1276 ve NORAD, inen kolonda hsa-miR-1276 ve TUG1, inen kolonda hsa-miR-4424 ve HTR7 arasında pozitif bir korelasyon gösterildi. Sonuç olarak, bu çalışma pediatrik İBH'de ceRNA ağının daha iyi anlaşılması için yeni bir bakış açısı sağlamakta ve pediatrik İBH'de serotonin patogenezinin tanımlanmasını kolaylaştırmaktadır.

Abstract:
As far as recent research is concerned, it has been reported that the incidence and prevalence of inflammatory bowel disease (IBD) have noticeably increased since the beginning of the 21st century due to many reasons such as diet, emotional concerns, and gastrointestinal infections, particularly in pediatric patients. Since the exact pathogenesis of IBD remains unclear, research has concentrated on exploring better therapies and application of precision medicine. Accumulating evidence shows that serotonin can affect the progress and severity of inflammation within the gastrointestinal system, especially in inflammatory bowel disease. A robust connection between noncoding RNAs and IBD has been reported, and specific dysregulation patterns of noncoding RNAs have been linked to pathogenesis of pediatric IBD. The aim of this study is that the interaction of mRNA:miRNA:lncRNA in the colon tissues of pediatric IBD patients is determined, and the diagnostic values of the RNAs are evaluated in colon and blood samples. In this study, 22 pediatric IBD patients and 22 healthy volunteers were included. RNA molecules from blood and biopsy samples of colon including ileum, ascending colon, transvers colon, descending colon and rectum were isolated by TRIzol RNA extraction protocol. RNA expression profiles were assessed by quantitative real-time PCR. Compared with health controls, the expression levels of MAOA in descending colon and NEAT1 in ileum were significantly decreased, while the expression levels of hsa-miR-194-5p in transverse colon, NEAT1 in ascending colon, HCG11 in rectum, and AC023509.1 in ileum and descending colon were markedly increased in IBD patients. Given IBD subtypes, decreased MAOA expression level in ascending colon was associated with ulcerative colitis. It was observed that hsa-miR-194-5p expression level in blood rose discriminably in patients with indeterminate colitis compared to ulcerative colitis. In addition, reduced levels of NORAD in descending colon were related to Crohn's disease and indeterminate colitis. Inflammation in IBD patients is connected to downregulated MAOA in ileum, ascending colon, descending colon. However, TPH1 expression level in transverse colon, hsa-miR-194-5p expression level in transverse and descending colon, AC023509.1 expression level in descending colon, and HCG11 expression level in rectum was significantly upregulated in inflamed tissue in comparison to non-inflamed tissue. Based on bioinformatically the predicted lncRNA-miRNA and mRNA-miRNA relationships, an lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA network related to a serotonergic pathway in pediatric IBD was constructed. As a result of the analysis, a positive correlation between hsa-miR-1276 and NEAT1 in rectum, hsa-miR-1276 and NORAD in descending colon and rectum, hsa-miR-1276 and TUG1 in descending colon, hsa-miR-4424 and HTR7 in descending colon was indicated. In conclusion, the present study provides novel insight for better understanding of ceRNA network in pediatric IBD and facilitates the identification of serotonin pathogenesis in pediatric IBD.