Ardkoşullanma ve melatoninin serebral iskemi-reperfüzyon hasarında mitofaji aracılı etkileri
Mitophagy mediated effects of postconditioning and melatonin in cerebral ischemia-reperfusion injury
Yazar: GÜLNUR ASLAN
Danışman: PROF. DR. ENGİN ŞAHNA
Fırat Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Beyin iskemisi = Brain ischemia ; Melatonin = Melatonin ; Natriüretik ajanlar = Natriuretic agents ; Reperfüzyon = Reperfusion ; Reperfüzyon lezyonu = Reperfusion injury ; İskemi = Ischemia

Özet:
İskemik ardkoşullanma (PostC), dokunun reperfüzyon esnasında iskemi-reperfüzyon (IR)' un kısa bölümlerine maruz kaldığında, hasara karşı tolerans artışını hedefleyen güçlü, endojen, koruyucu bir yöntemdir. Uzak iskemik ardkoşullanma (RePostC) ise uzak organlardaki girişimlerle iskemiye duyarlı vital organları koruyan noninvaziv bir metoddur. Mitofaji ile mitokondriyal biyoenerjetiğin düzenlenmesinin inme tedavisinde umut verici olabileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada PostC, RePostC ve beyin dokusunda koruyucu etkileri bilinen melatoninin serebral IR hasarında hasar göstergesi BNP; mitofajide farklı yolaklarda görevli proteinler Parkin-PINK1, BNIP3 ve FUNDC1 ekspresyon düzeyleri ve lokomotor aktiviteyi değerlendirmek amacıyla kullanılan davranış testleri üzerine etkilerinin incelenmesi amaçlandı. 
Sıçanlar 5 gruba ayrıldı (n:10). Orta serebral arter (OSA) oklüzyonu sonrası reperfüzyon başlangıcında, 3 siklus 30 sn reperfüzyon/10 sn iskemi şeklinde PostC; sağ arka bacağa 5'er dk 3 siklus reperfüzyon-iskemi şeklinde RePostC; reperfüzyon öncesinde tek doz melatonin uygulandı. Protein ekspresyon düzeyleri Western Blot ile tespit edilirken; nöronal canlılığın tespiti için DAPI boyama ve motor koordinasyonun analizi için açık alan, dikey çubuk ve ışın yürüme testleri gerçekleştirildi.
BNP, Parkin-PINK1, BNIP3 ve FUNDC1 düzeyleri IR hasarı ile anlamlı arttı. Tedavilerle Parkin ve PINK1 düzeyleri değişmezken; BNP, FUNDC1 ve BNIP3 düzeyleri IR'ye göre anlamlı azaldı. Davranış testlerinde lokomotor aktivite, IR ile anlamlı azalırken tedavi uygulamaları anlamlı bir değişiklik göstermedi.
Sonuç olarak; Parkin-PINK1, FUNDC1 ve BNIP3 protein ekspresyon düzeylerinin artışı, tüm mitofaji yolaklarının OSA oklüzyonuna bağlı serebral IR ile aktif olduğunu gösterebilir. PostC, RePostC ve melatonin, BNIP3 ve FUNDC1 aracılı mitofajiyi inhibe ederek koruyuculuk sağlayabilir. Serebral IR hasarına bağlı olarak artan BNP düzeyleri IR hasarının teşhisinde ve tedavinin değerlendirilmesinde biyobelirteç olabilir. Ardkoşullanmalarla benzer mekanizmalar ile koruyuculuk sağlayan melatonin farmakolojik koşullanma yapan bir ajan olarak düşünülebilir.  
Anahtar Kelimeler: ardkoşullanma, melatonin, mitofaji, BNIP3, FUNDC1, Parkin-PINK1, BNP

Abstract:
Mitophagy Mediated Effects Of Postconditioning And Melatonin In Cerebral Ischemia-Reperfusion Injury.
Ischemic postconditioning (PostC) is a strong endogenous protective phenomenon, which targets the increased tolerance of the myocardium against injury when the tissue is subjected to short intervals of ischemia-reperfusion (IR) in reperfusion. Remote ischemic postconditioning (RePostC) is a noninvasive method that protects vital organs susceptible to ischemia by measures in remote organs. Melatonin released from the pineal gland is a hormone that plays an important role in reducing cerebral injury. Mitophagy is a type of autophagy that removes damaged mitochondria to protect the cell. In this study, it was aimed to investigate the effects of PostC, RePostC and melatonin on the expression levels of cerebral injury markers BNP; Parkin-PINK1, BNIP3 and FUNDC1 proteins involved in mitophagy in cerebral IR damage.
Rats were divided into 5 groups (n: 10). PostC was performed as three sessions as ischemia for 10 sec and reperfusion for 30 sec. RePostC underwent sequential I/R of the right hind limb, using 3 cycles of 5 min of ischemia and 5 min of reperfusion following MCA reperfusion.  Melatonin was administered as a single dose at the beginning of reperfusion. Protein expression levels were determined with Western Blot; Open field, vertical pole and beam walking tests were performed for motor coordination analysis. Besides that, DAPI staining was applied to detect neuronal viability.
BNP, Parkin-PINK1, BNIP3 and FUNDC1 levels increased with IR injury. In treatment groups, Parkin and PINK1 levels did not change, while BNP, FUNDC1 and BNIP3 levels decreased when compared to IR group. In the behavioral tests, the locomotor activity decreased significantly with IR but it did not change statistically with treatments.
As a result; PostC, RePostC and melatonin may provide protection by inhibiting mitophagy through the FUNDC1 and BNIP3. Increased levels of BNP due to cerebral IR injury may be used as biomarkers in the diagnosis and treatment of IR injury. Melatonin, which procures protection with similar mechanisms to postconditioning, may be a pharmacological conditioning agent.
       Keywords: Postconditioning, melatonin, mitophagy, BNIP3, FUNDC1