Farklı oksijen seviyeleri ile oluşturulan hipoksinin insan bronşiyal epitel hücreleri üzerindeki metabolomik etkilerinin incelenmesi
Investigation of metabolomic effects of hypoxia induced by different oxygen levels on human bronchial epithelial cells
Yazar: SELÇUK SEÇİLMİŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EVREN BÜYÜKFIRAT
Harran Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Anesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Anestezi ve Reanimasyon = Anesthesiology and Reanimation
Dizin: Bronşlar = Bronchi ; Epitel hücreleri = Epithelial cells ; Hipoksi = Hypoxia ; Kromatografi-yüksek basınçlı-sıvı = Chromatography-high pressure-liquid ; Metabolomikler = Metabolomics ; Oksijen = Oxygen ; Yoğun bakım = Intensive care

Özet:
Amaç: Akciğerin ana işlevi olan dokulara oksijen sağlanması, alveollerde meydana gelen
hava ve kan arasındaki gaz alışverişi ile sağlanır. Oksijen eksikliği, akciğerin kendisinde değişiklikler
de dâhil olmak üzere doku fonksiyonunda ciddi bir bozulmaya yol açar. Özellikle yoğun bakım
ünitelerinde mekanik ventilasyon gerektiren ve hipoksi nedeniyle takip edilen birçok hasta
bulunmaktadır. Çalışmamızda, primer akciğer bronş epitel hücreleri (BEAS 2B) farklı hipoksi
seviyelerine maruz bırakılarak, hipoksinin BEAS 2B hücreleri üzerindeki metabolik etkilerini
incelemeyi amaçladık.
Gereç ve Yöntem: BEAS 2B hücreleri %1, %5 , %15 ve %21 Oksijen sevilerine maruz
bırakıldı. Her bir hücre hattına 1 saatlik maruziyet uygulandı. Hücrelere MTT yöntemiyle hücre
canlılığı analizi de yapıldı. Hücreler uygulamadan sonra, hücre içi metabolit profili (serbest aminoasit
ve karnitin) üzerindeki değişimler LC-MS/MS (Sıvı Kromatografisi- Kütle Spektrometresi)
yöntemiyle incelenerek kontrol gurubuyla (%21 O2) karşılaştırıldı. Metabolit profili kapsamında
hücre enerji döngülerinde önemli rol oynayan karnitin profili ile hücrenin yapısal ve fonksiyonel
işleyişinde önemli olan serbest aminoasitlerin profilleri incelendi.
Bulgular: Hipoksi ile beraber hücre canlılığında anlamlı azalma tespit edilmiştir (p<0.05).
Karnitin ve alt gruplarında hipoksiyle beraber anlamlı değişiklikler saptanamamıştır (p>0.05). Amino
asit profilinde ise; Betaaminoizobütirik asit seviyelerinde anlamlı bir fark tespit edilemedi (p>0.05).
Alanin, Asparajin, Glutamik asit, Lizin, Metiyonin, Ornitin, Fenilalanin, Serin, Tirozin, Sarkozin,
Sistatyonin, Tiyaprolin, Fosfoetanolamin, Glutamin, Alfaaminopimelik asit, Gamaaminobütirik asit,
Beta alanin, Arjinin, Glisin, Histidin, İzolösin, Treonin, Triptofan, Valin, Sistin, Aspartik asit,
Sitrülin, Alfaaminoadipik asit, Anserin, Homosistein seviyeleri ise kontrol grubuna göre oksijen
miktarının azalmasıyla orantılı olarak anlamlı bir şekilde azaldıkları tespit edildi (p<0.05).
Alloizolösin, Alfaaminobütirik asit, Beta alanin, 1-metilhistidin, 3-metilhistidin,
Hidroksilizin, Histamin, Taurin seviyelerinde ise hipoksi şiddetinden bağımsız olarak hücre grupları
arasında fark bulundu (p<0.05). 
Sonuç: Hipoksinin süresine ve şiddetine bağlı olarak hücresel amino asit seviyelerinde ciddi
değişiklikler olduğunu in-vitro tespit ettik. Çalışmada elde ettiğimiz verilerin hipoksiye maruz kalan hastaların aminoasit ve karnitin metabolizmalarının incelenmesi, tanı ve tedavilerine yönelik ileri klinik çalışmalara öncülük edeceğini düşünmekteyiz

Abstract:
Objective: Providing oxygen to the tissues, which is the main function of the lung, is
provided by the gas exchange between the air and blood that occurs in the alveoli. Oxygen deficiency
leads to a serious deterioration in tissue function, including changes in the lung itself. Especially in intensive care units, there are many patients who require mechanical ventilation and are followed up due to hypoxia. In our study, we aimed to examine the metabolic effects of hypoxia on BEAS 2B cells by exposing primary lung bronchial epithelial cells (BEAS 2B) to different hypoxia levels. Materials and Methods: BEAS 2B cells were exposed to Oxygen levels of 1%, 5%, 15%
and 21%. 1 hour of exposure was applied to each cell line. After the cells were applied, the changes
on the intracellular metabolite profile (free amino acid and carnitine) were examined by LC-MS / MS
(Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) method and compared with the control group (21%
O2). Within the scope of the metabolite profile, the carnitine profile, which plays an important role in cell energy cycles, and the profiles of free amino acids that are important in the structural and functional functioning of the cell were examined.
Results: A significant decrease in cell viability has been detected with hypoxia(p<0.05). No
significant changes were detected in carnitine and its subgroups together with hypoxia(p>0.05). No
significant difference was found in Betaaminoisobutyric acid levels(p>0.05). Alanine, Asparagine,
Glutamic acid, Lysine, Methionine, Ornithine, Phenylalanine, Serine, Tyrosine, Sarcosine,
Cystathionine, Thiaproline, Phosphoethanolamine, Glutamine, Alfaaminopimelic acid,
Gammaaminobutyric acid, Arginine, Glycine, Histidine, Isoleucine, Threonine, Tryptophan, Valine,
Cystine, Aspartic acid, Citrulline, Alfaaminoadipic acid, Anserin, Homocysteine levels were found
to decrease significantly with the decrease in oxygen amount compared to the control group (p<0.05).
Alloisoleucine, Alfaaminobutyric acid, Beta alanine, 1-methylhistidine, 3-methylhistidine,
Hydroxylysine, Histamine, Taurine levels were found to be different between cell groups (p <0.05)
regardless of the severity of hypoxia.
Conclusion: We found serious changes in cellular amino acid levels depending on the
duration and severity of hypoxia in vitro. We think that the data we obtained in the study will lead to advanced clinical studies for the investigation, diagnosis and treatment of amino acid and carnitine metabolism of patients exposed to hypoxia.