Stres uyaranları ile  koşullandırılmış insan astrositlerinin fenotipik ve metabolik profilinin incelenmesi
Investigation of the phenotypic and metabolic profile of human astrocytes conditioned with stress stimuli
Yazar: NECATİ ALP COŞKUN
Danışman: PROF. DR. FAHRİYE DUYGU ÇETİNKAYA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ CANSU ÖZDEMİR SAKA
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Nöroloji = Neurology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
Astrositler, enerji metabolizmasını düzenleyerek, iyon dengesini koruyarak ve nörotransmitter seviyelerini modüle ederek nöronlara temel metabolik destek sağlar. Ancak, stres maruziyetine bağlı olarak astrositler nöron koruyucu özellikleri yerine nörotoksik bir fenotipe geçerek nörodejenerasyona katkıda bulunabilir. Bu çalışmada, astrositlere farklı uyaranlar uygulanmış, çevresel toksinlere ve stres faktörlerine hücresel yanıtları ile aracılık ettiği bilinen Aril Hidrokarbon Reseptörü (AhR) sinyalizasyonu ile ilişkileri araştırılmıştır. Ölümsüzleştirilmiş insan astrositleri 24 saat boyunca farklı ajanlar ve dozlarına (TNF-α 10,100 ng/mL, LPS 100 ng/mL, TGF-β1 2,5,10 ng/mL, AhR agonisti 6-Formylindolo[3,2-b] carbazole/FICZ 100,1000 nM; AhR-antagonisti 1,5 µM Stem Regenin-1 /SR1) maruz bırakıldıktan sonra moleküler ve metabolomik (GC-MS) analizler gerçekleştirilmiştir; RT-qPCR kullanılarak nöroprotektif/nörotoksik astrositler ve AhR'ye özgü gen ifadeleri analiz edilmiştir. TNF-α ve LPS gruplarında inflamatuvar gen ifadelerinin arttığı, TGF-β1 grubunda ise azaldığı gözlemlenmiştir. Tüm gruplarda nörotoksik/nöroprotektif genlerin ifadelerinde anlamlı değişiklikler göze çarpmıştır. Hücre kültür ortamlarının metabolom analizleri sonucunda TNF-α, LPS, SR1 ve düşük doz TGF-β1 gruplarında ornitin seviyelerinde yükseklik ve enerji metabolitlerinin seviyelerinde düşüş görülmüş, ornitinin nörodejenerasyonda potansiyel bir terapötik hedef olabileceği düşünülmüştür. Bu bulgularla birlikte, astrositlerin AhR agonist (FICZ) ve antagonist (SR1)leri ile uyarılması sonucu astrositlerin hem A1 hem de A2 fenotipine özgü genlerde değişiklikler olması astrositlerin bir ara fazına işaret etmiştir.
Anahtar Kelimeler: Astrosit, stres, nörotoksik/nöroprotektif fenotip, AhR sinyalizasyonu, nörodejenerasyon.
Bu çalışma HÜ-BAP (Proje no: TYL-2022-20617) ve kısmen TÜBİTAK (Proje no: 220S759) tarafından desteklenmiştir.

Abstract:
Astrocytes provide essential metabolic support to neurons by regulating the supply of energy substrates, maintaining ion balance, and modulating neurotransmitter levels; however, under conditions of metabolic stress, their dysfunction can contribute to neurodegeneration by shifting from a neuroprotective to a neurotoxic phenotype. This study investigates the effects of stress factors applied on astrocytes and their relationship with Aryl hydrocarbon Receptor (AhR) signaling, which is known to mediate cellular responses to environmental toxins and stressors. Immortalized human astrocytes were treated for 24 hours with various agents and doses: TNF-α 10,100 ng/mL, LPS 100 ng/mL, TGF-β1 2,5,10 ng/mL, AhR agonisti 6-Formylindolo[3,2-b] carbazole/FICZ 100,1000 nM; AhR-antagonisti 1,5 µM Stem Regenin-1 /SR1. Metabolome analyses of the supernatants (conditioned medium) were performed using GC-MS. RT-qPCR was used to analyze seventeen genes involved in neuroprotective and neurotoxic astrocyte responses and AhR-signaling. Increased expression of inflammatory genes was observed in the TNF-α and LPS groups and decreased expression in TGF-β1 group. Significant changes in the expression of both neurotoxic and neuroprotective-specific genes were noted in all groups. Metabolome analysis revealed higher ornithine levels and lower level of energy metabolites in the TNF-α, LPS, SR1, and low-dose TGF-β1 groups suggesting ornithine as a potential therapeutic target in neurodegeneration. Together with these findings, AhR agonist FICZ- and antagonist SR1- induced alterations in expression of the astrocyte A1 and A2 genes suggested the presence of an intermediate phase in astrocytes. 
Keywords: Astrocyte, stress, Neurodegeneration, neurotoxic/neuroprotective phenotypes, AhR-signaling
This work was supported by the HU-BAP (Grant no: TYL-2022-20617), and partially by the TUBITAK (Grant no: 220S759)