Deneysel bipolar sinir hücre kültürü modelinde lityum, valproik asit ve lamotrijin'in apoptozis, oksidatif stres ve TRPM2 kanal aktivitesi üzerine etkileri
Effects of lithium, valproic acid and lamotrigine on apoptosis, oxidative stress and TRPM2 channel activity in experimental bipolar nerve cell culture model
Yazar: ESRA NUR KAPLAN
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM EREN ; PROF. DR. MUSTAFA NAZIROĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ruh Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Psikiyatri = Psychiatry

Özet:
Bipolar bozukluk (BB) patofizyolojisinde apoptozisin, oksidatif stresin ve kalsiyum sinyal artışının rolü olduğu bilinmektedir. Son çalışmalar, BB olan hastaların duygudurum düzenlemesinde sıklıkla kullanılan lityum (Li), valproik asid (VPA) ve lamotrijinin (LMT) antioksidan, anti-apoptotik ve kalsiyum sinyalini düzenleyici özelliklerini göstermektedir. TRPM2 katyon kanalı oksidatif stres ile aktive olurken, karvakrol (CARV) ve N-(p-amycinnamoyl) anthranilic acid (ACA) ile inhibe olmaktadır. Bu çalışmada Li, VPA ve LMT'nin deneysel BB ile indüklenen insan SH-SY5Y nöronal hücrelerinde oksidatif stres ve apoptozise karşı koruyucu etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır.
İnsan sinir (SH-SY5Y) hücreleri; kontrol, Li, VPA, LMT, ouabain (OUA), OUA+Li, OUA+VPA ve OUA+LMT olarak sekiz gruba ayrıldı. Elde edilen örneklerde, kuyucuk okuyucu, lazer konfokal mikroskop ve hücre sayıcı cihaz analizleri yapıldı. 
Li, VPA ve LMT uygulanan grupların, kontrol hücre grubuyla karşılaştırıldığında apoptozis seviyeleri, hücre canlılığı, hücre ölüm oranları, debris miktarı, kaspaz -3, kaspaz -8 ve kaspaz -9 seviyeleri, mitokondriyal disfonksiyon (MiHP), sitozolik reaktif oksijen türleri (ROS) seviyeleri ve kalsiyum sinyal dinamikleri gibi parametreler üzerinde olumsuz bir etkisi bulunmamıştır. Li, VPA ve LMT'nin OUA uygulanan hücrelere eklenmesi hücre sayısında artmaya ve hücre artığında azalmaya yol açmıştır. OUA uygulanan hücrelerin Li, VPA, LMT ve TRPM2 antagonistleri (ACA ve CARV) ile inkübasyonu, apoptozis, hücre ölümü, kaspaz aktivitesi, MiHP ve ROS seviyelerinde azalmanın yanı sıra hücre canlılığının artmasına yol açmıştır.
Sonuç olarak, mevcut bulgular Li, VPA ve LMT tedavilerinin nöronal hücreler üzerinde nörotoksik etkileri olmadığını ve BB kaynaklı nörotoksisiteye karşı koruma sağlayabileceğini desteklemektedir. Bu bulgular Li, VPA ve LMT tedavilerinin TRPM2 kanalını bloke ederek kalsiyum sinyalini düzenlediğini, oksidatif stresi ve apoptozu azalttığını ve bipolar bozukluk kaynaklı nöronal hasarı önleyebileceğini göstermektedir.

Abstract:
The pathophysiology of bipolar disorder (BD) is widely recognized to entail oxidative damage, apoptosis, and dysregulated calcium signaling. Recent studies indicated the antioxidant, anti-apoptotic, and calcium signaling-modulating properties of lithium (Li), valproic acid (VPA), and lamotrigine (LMT), which are frequently employed in the management of mood stabilization in patients with BD. The TRPM2 cation channel is activated by oxidative stress, although it is inhibited by carvacrol (CARV) and N-(p-amycinnamoyl) anthranilic acid (ACA). This study aimed to examine the protective action of Li, VPA, and LMT against oxidative stress and apoptosis in the experimental BD-induced human SH-SY5Y neuronal cells. 
SH-SY5Y cells were categorized into eight distinct groups: control, Li, VPA, LMT, ouabain (OUA), OUA+Li, OUA+VPA, and OUA+LMT. At the end of the experiments, plate reader, laser confocal microscope, and cell counter analyses were performed in the cells.
Compared to the control cell group, Li, VPA and LMT-treated groups had no negative effects on parameters such as apoptosis levels, cell viability, cell death rates, debris amount, caspase-3, caspase-8 and caspase-9 levels, mitochondrial dysfunction (MiHP), cytosolic reactive oxygen species (ROS) levels and calcium signaling dynamics. Incorporating Li, VPA, and LMT into OUA-treated cells led to a reduction in cellular debris and an augmentation of cell count. The incubation of OUA-treated cells with Li, VPA, LMT, and TRPM2 antagonists (ACA and CARV) led to enhanced cell viability, alongside a decrease in apoptosis, cell death, caspase activity, MiHP, and ROS levels.
In conclusion, present results support that Li, VPA, and LMT treatments have no neurotoxic effects on neuronal cells and may protect against BD-induced neurotoxicity. These findings suggest that Li, VPA and LMT treatments regulate calcium signaling by blocking the TRPM2 channel, reduce oxidative stress and apoptosis, and may prevent bipolar disorder-induced neuronal damage.