İnsan mide adenokarsinoma hücrelerinde Helicobacter pylori'nin neden olduğu DNA çift sarmal kırıkları ve oksidatif strein değerlendirilmesi
İnsan mide adenokarsinoma hücrelerinde Helicobacter pylori'nin neden olduğu DNA çift sarmal kiriklari ve oksidatif stresin değerlendirilmesi
Yazar: DİDEM ORAL
Danışman: DOÇ. DR. ÜLFET PINAR ERKEKOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Adenokarsinom = Adenocarcinoma ; Apoptozis = Apoptosis ; DNA hasarı = DNA damage ; DNA onarımı = DNA repair ; Helicobacter pylori = Helicobacter pylori ; Mide neoplazmları = Stomach neoplasms ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Otofaji = Autophagy

Özet:
Çeşitli mikroorganizmaların oluşturduğu infeksiyonların reaktif oksijen bileşikleri (ROS) ve reaktif azot bileşiklerinin (RNS) oluşumuna yol açtığı iyi bilinmektedir. Bu bileşiklerin de intrasellüler oksidan/antioksidan dengeyi değiştirip oksidatif strese neden olduğu birçok çalışmada gösterilmiştir. Oksidatif stres, birçok farklı mekanizma ile DNA hasarı oluşturabilmektedir. DNA hasarı, basit ve onarılabilir baz lezyonlarından, en tehlikeli DNA hasarı olan DNA çift sarmal kırıklarına (DSB) dek oldukça geniş bir yelpazede görülebilir. Radyasyon ve bazı bakteri toksinleri DSB'yi indükleyerek, karsinojeneze yol açabilir. Helicobacter pylori gastrik mukozada kronik infeksiyona neden olan bir Gram negatif bakteridir. Helicobacter pylori infeksiyonu Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı tarafından "Grup I karsinojen" olarak sınıflandırılmıştır. Helicobacter pylori'nin neden olduğu toksisite altında yatan mekanizmalar ve bu bakterinin yol açtığı gastrik karsinojenezin mekanizması henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Çalışmalar Helicobacter pylori'nin hem doğrudan DNA hasarı yaparak, hem de epigenetik mekanizmalarla genetik instabiliteye neden olduğunu göstermektedir. Helicobacter pylori infeksiyonu konak DNA'sında oksidatif hasara neden olmaktadır. Literatürde, Helicobacter pylori infeksiyonunun oksidatif strese ve DSB'ye neden olduğu ve DSB onarım mekanizmalarını da etkileyebileceğini gösteren çalışmalar mevcuttur. Ancak, Helicobacter pylori infeksiyonu ile oksidatif stres arasındaki ilişkiyi inceleyen yeterli sayıda çalışma bulunmamaktadır. Bu verilerin ışığında gerçekleştirilen tez kapsamında, gastrik adenokarsinoma (AGS) hücrelerinin Helicobacter pylori'ye maruziyeti sonucu ortaya çıkabilecek olası sitotoksisite, intrasellüler ROS artışı ve oksidatif stres, DNA baz lezyonları, DNA onarım proteinlerindeki değişiklikler, apoptotik ve otofajik değişiklikler detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Ayrıca,  AGS hücrelerinin Helicobacter pylori'yle infekte olması sonucu, hücrelerde DSB'nin bir biyogöstergesi olan histon 2A ailesi üyesi X (H2AX) fosforilasyonunun (-H2AX) belirlenmiştir.  Diğer taraftan, DSB onarım yolaklarıyla ile Helicobacter pylori maruziyeti sonucu ortaya çıkabilecek DSB'lerin onarılabileceği de düşünülerek çalışmaya bir DSB onarımında önemli rolü olan DNA-protein kinaz (DNA-PK) inhibitörü eklenmiş ve ilgili parametreler DNA-protein kinaz inhibitörü varlığında da ölçülmüştür. Bu şekilde, DSB onarımı bozulmuş bireylerde Helicobacter pylori infeksiyonunun neden olabileceği olası durumun öngörülmesi planlanmıştır. Elde edilen sonuçlar, Helicobacter pylori infeksiyonunun özellikle DNA-PK inhibitörü varlığında oksidatif streste önemli artışlara, DNA onarım proteinlerinde değişikliklere ve g-H2AX düzeylerinde belirgin artışlara yol açtığı ve apoptozu ve otofajiyi tetiklediği görülmüştür. Diğer taraftan, Helicobacter pylori ve DNA-PK inhibitörü birlikte maruz kalan grupta apoptoz ve otofajinin çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, Helicobacter pylori infeksiyonunun özellikle DSB onarımında sorun olan hücrelerde ciddi sorunlara yol açabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
It is well-known that infections caused by various microorganisms lead to the formation of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS). Several studies have shown that these species can change the intracellular oxidant/antioxidant balance and cause oxidative stress. Oxidative stress can cause DNA damage by many different mechanisms. DNA damage can be observed in a wide range, from simple and repairable base lesions to DNA double-strand breaks (DSBs),which are the most dangerous DNA damage types. Radiation and some bacterial toxins can casue carcinogenesis by inducing DSBs. Helicobacter pylori is a gram negative bacterium that causes chronic infection in gastric mucosa. Approximately 50% of the world's population has been reported to be infected with chronic Helicobacter pylori infection which causes gastritis, peptic ulcer, stomach adenocarcinoma and gastric mucosal lymphoma. Helicobacter pylori infection is categorized as "Group I carcinogen" by the International Agency for Research on Cancer. The mechanisms underlying the toxicity of Helicobacter pylori infection and the mechanism of gastric carcinogenesis caused by this certain bacterium are not fully understood yet. Studies show that Helicobacter pylori infection can cause genetic instability both by direct DNA damage and by epigenetic mechanisms. Helicobacter pylori infection causes oxidative damage nuclear and mitochondrial DNA of the host. In addition, it can lead to chromosomal instability, microsatellite instability and mutations by affecting DNA methylation. There are studies in literature that show Helicobacter pylori infection can cause DSBs, oxidative stress and may also affect DSB repair mechanisms. However, there are not many studies that investigate the association between Helicobacter pylori infection and oxidative stress. Studies to date have generally been conducte on clinical specimens, and focused on the direct treatment of infection rather than focusing on the toxicity mechanisms of the bacterium. In the light of these data, the possible cytotoxicity, intracellular ROS elevations, and oxidative stress, DNA base lesions, changes in DNA repair proteins, apoptotic and autophagic changes caused by Helicobacter pylori in gastric adenocarcinoma (AGS) cell line were investigated in detail in this thesis. In addition, AGS cells which were infected with Helicobacter pylori were investigated for the presence of histone 2A family X (H2AX) phosphorilation (-H2AX), a biomarker of DSBs. On the other hand, by evaluating that DSBs caused by Helicobacter pylori can be repaired, a DNA-protein kinase (DNA-PK, an important DSB repair protein) inhibitor was also included to the study and the related parameters were measured. Thus, we planned to foresee the outcomes of Helicobacter pylori infection in people which disrupted DSB repairs. According to the results, Helicobacter pylori infection caused significant increases in oxidative stress, changes in DNA repair proteins and increases in g-H2AX levels, particularly in the presence of DNA-protein kinase inhibitor. Moreover, Helicobacter pylori infection triggered apoptosis and autophagy and cell death was significantly higher in both DNA-protein kinase inhibitor and Helicobacter pylori -exposed group.