Nöromelanin aracılı nörodejenerasyonda terapötik hedeflerin araştırılması
Investigation of therapeutic targets in neuromelanin-mediated neurodegeneration
Yazar: GİZEM KAFTAN ÖCAL
Danışman: PROF. DR. GÜLİZ ARMAGAN
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya (Ecz) Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Nöromelanin yaşla beraber beynin belirli bölgelerinde biriken, demir içeriği zengin, kahverengi veya siyah renkli çözünmeyen pigmentlerdir. Hücre içinde antioksidan özellik ve bazı ilaçlara karşı koruyucu etki gösteren bu pigment, zamanla birikerek serbest radikal kaynağı haline gelmekte ve hücre hasarını tetikleyebilmektedir. Parkinson Hastalığında dopaminerjik nöronların ölümü ile hücrelerden salınan nöromelaninin mikrogliaları etkileyerek nöroinflamasyona sebep olduğu gösterilmiştir. Ferroptoz; demir iyonu varlığında tetiklenen lipid peroksidasyonda artış ve glutatyon peroksidaz 4 (GPX4) aktivitesinde azalma ile karakterize hücre ölüm şeklidir. Parkinson hastalık modellerinde ferroptozun varlığı kanıtlanmış ancak ferroptoza yol açan faktörler net olarak tanımlanmamıştır. Tez çalışmasının amacı; nöromelaninle indüklenmiş nöronal hasarda demir metabolizmasındaki olası değişikliklerin araştırılması ve gelişmesi muhtemel ferroptotik ölümün değerlendirilerek terapötik hedeflerin ortaya konmasıdır. Çalışmamızda demir içeren ve içermeyen olmak üzere iki tip sentetik nöromelanin hazırlanmış ve bu nöromelaninler dopaminerjik hücrelere uygulanmıştır. Uygulamaları takiben lipid peroksidasyon ürünleri, glutatyon, hücre içi demir düzeyi, GPX4, uzun zincirli yağ asidi-KoA ligaz 4 (Acsl4) gibi ferroptoz ile ilişkili parametreler spektrofotometrik, mikroskobik ve moleküler teknikler kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, nöromelaninin hücre içi demir tutulumuna etkisi transferrin reseptör-1, ferroportin, ferritin, IREB2 ve DMT1 gibi demir metabolizmasıyla ilişkili proteinler aracılığıyla değerlendirilmiştir. Nöromelanin uygulamasının, rotenon ve erastin (ferroptoz aktivatörü) uygulamasına benzer şekilde, hücre canlılığını azalttığı ve bu etkilerin ferroptoz inhibitörü varlığında geri döndüğü tespit edilmiştir. Yanı sıra, nöromelanin uygulaması sonrası artan lipid peroksidasyon, azalan GPX4 düzeyi ve değişen demir metabolizması dikkat çekicidir (p˂0.05). Nöromelanin araştırmalarında kullanılabilecek deney modelinin projemiz kapsamında ilk kez ayrıntılı bir biçimde incelenmiş olması, nöromelaninin ferroptozdaki rolünün ortaya konarak olası terapötik hedeflerin belirlenmiş olması bilimsel literatüre katkı sağlayacaktır. 
Anahtar Kelimeler; Nöromelanin; ferroptoz; demir metabolizması; Parkinson Hastalığı

Abstract:
Neuromelanin is an iron-rich, brown or black insoluble pigment that accumulates in brain with age. This pigment, which has antioxidant properties and protective effects against some drugs, accumulates over time and becomes a source of free radicals. In Parkinson's Disease, neuromelanin releases from cells following dopaminergic neuronal death, affects microglia and causes neuroinflammation. Ferroptosis, a cell death type, has been shown in Parkinson's Disease. However, it is not clearly defined. In this study, we aimed to investigate the possible changes in iron metabolism in neuromelanin-induced neuronal damage and to determine therapeutic targets. In our study, synthetic neuromelanin-exposed cells were used. Following the applications, lipid peroxidation products, GSH, intracellular iron levels and ferroptosis parameters (GPX4, Acsl4) were measured using spectrophotometric, microscopic and molecular techniques. The effects of neuromelanin on intracellular iron uptake were evaluated through iron metabolism-related proteins such as transferrin receptor-1, ferroportin, ferritin, IREB2 and DMT1. It has been observed that the application of neuromelanin reduces cell viability, similar to the application of rotenone and erastin (a ferroptosis activator), and these effects can be reversed in the presence of a ferroptosis inhibitor. Additionally, notable changes have been observed in lipid peroxidation, decreased GPX4 levels, and altered iron metabolism following the application of neuromelanin (p<0.05). The detailed examination of an experimental model that can be used in neuromelanin research, the elucidation of the role of neuromelanin in ferroptosis and the identification of the potential therapeutic targets will contribute to the scientific literature.  
Keywords; Neuromelanin; ferroptosis; iron metabolism; Parkinson's Disease