Nöral tüp defektinin gelişiminde matriks metalloproteinazların rolü
Role of matrix metalloproteinases on the development of neural tube defect
Yazar: MEHMET EDİP AKYOL
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARSLAN
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2018
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Gen ifadesi = Gene expression ; Genetik belirteçler = Genetic markers ; Malformasyonlar = Abnormalities ; Matriks metalloproteinaz 1 = Matrix metalloproteinase 1 ; Matriks metalloproteinaz 2 = Matrix metalloproteinase 2 ; Matriks metalloproteinaz 9 = Matrix metalloproteinase 9 ; Matriks metalloproteinazlar = Matrix metalloproteinases ; Nöral tüp defektleri = Neural tube defects

Özet:
Nöral Tüp Defekti (NTD) en yaygın ve en ağır klinik özelliklere sahip konjenital malfarmasyonlardan biridir.  Embriyogenez sırasında nöral plağın nöral tüpü oluşturamaması sonucu NTD oluşur. NTD'nin birbirinden faklı özellik gösteren birçok tipi vardır.  NTD gelişiminde genetik ve çevresel faktörler rol oynamaktadır. Beslenme (folik asit ve B vitaminleri eklenmesi) gibi çevresel faktörlerle NTD oluşumu engellenmeye çalışılsa da bu yaklaşım yeterli olamamaktadır. NTD'nin önlenmesi için prognostik, prediktif ve/veya terapötik genetik faktörlerin belirlenmesine ihtiyaç vardır. NTD gelişimini ve oluşumunu gösteren biobelirteç bulunmamaktadır. NTD gelişiminde ektstraselüler matriksin (ECM) oluşumu, nöral krest hücrelerinin göçü önemli rol oynamaktadır. Matriks metalloproteinazlar (MMP) ECM yapılanmasında, hücre göçünde, hücre invazyonunda ve diğer hücresel davranışların belirlenmesinde majör rol oynamaktadır. MMP ekspresyonlarının ve aktivasyonunun NTD'deki rolü bilinmemektedir. Bu çalışmanın amacı insan NTD gelişimindeki MMP-1, -2 ve -9 genlerinin ekspresyonlarının rolünün araştırılması amaçlanmıştır.

NTD tanısı konan yeni doğan 40 bebek hastadan periferik kan ve NTD dokusu ile sağlıklı doğan 4 bebekten periferik kan alınmıştır. Periferik kan ve dokulardan total RNA izolasyonu ve kantitatif Gerçek Zamanlı Polimeraz Zincir Reaksiyonu (Q-RT-PZR) ile MMP-1, -2 ve -9 gen ekspresyonları araştırılmıştır. İstatistiksel analiz için SPSS 20.0 kullanılmıştır.

MMP-1,-2 ve -9 gen ekspresyonları açısından hasta ile sağlıklı bireylerin kan örnekleri arasında ekspresyon farklılıkları saptanmıştır. NTD dokularındaki MMP'lerin ve özellikle MMP-1 ve MMP-9 gen ekspresyonlarının periferik kan örneklerine göre ortalama 2 ile 5000 kat yüksek olduğu saptanmıştır. NTD'nin alt tipleri arasında MMP-2 ekspresyonu açısından anlamlı farklılık saptanmıştır (p=0,012)  Hastaların Ca+2, B12 ve Folat seviyeleri ile NTD gelişimi ve MMP genlerinin ekspresyonları arasında anlamlı bir ilişki saptanamamıştır (p>0,05).

Bu çalışmada NTD araştırmalarında periferik kan yerine NTD dokusu kullanılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Ayrıca, bu çalışma NTD gelişiminde MMP'lerin önemli rollerinin olabileceğini ve MMP-1, -2 ve -9 genlerinin ekspresyonlarının NTD' patogenezinde rol oynayabileceğini gösteren literatürdeki ilk çalışmadır.

Abstract:
Neural Tube Defect (NTD) is one of the most common congenital malformations and has the most severe clinical features. NTD  occurs  during the embryogenesis because of the neural plaque  fails to form neural tube. There are many different types of NTD that have different characteristics. Genetic and environmental factors play an important role in the development of NTD.  Several attempts such as diet (folic acid and B vitamins supplementation) have been suggested   for the prevention of  NTD formation  . However, these approaches are not sufficient. It is need to determine the prognostic, predictive and/or therapeutic genetic factors for the prevention of NTD. There is no any biomarker that shows the development and occurrence of NTD.  The formation of the extracellular matrix (ECM) plays an important role in the migration of neural crest cells in NTD development. Matrix metalloproteinases (MMPs) play a major role in ECM organization, cell migration, cell invasion, and other cellular behavior. The role of expression and activation of MMP in NTD is unknown. The aim of this study was to investigate the role of MMP-1, -2, and 9 genes expressions in the development of human NTD.

Peripheral blood samples and NTD tissues were collected from 40 new born babies diagnosed with NTD and peripheral blood samples were taken from only 4 healthy babies for control. Total RNA isolation were performed from peripheral blood  and tissues samples and MMP-1,-2,-9 genes expressions were analyzed by Quantitative Real Time PCR (Q-RT-PCR). SPSS 20.0 was used for statistical analyses.

Expression differences between the blood samples of patients and healthy subjects were found in terms of MMP-1, -2, -9 genes expressions. MMPs especially MMP-1 and MMP-9 genes expressions in NTD tissues were found to be 2 to 5000 times higher than peripheral blood samples.  The statistical difference was determined between subtypes of NTD in terms of MMP-2 gene expression (p=0,012).  No significant relationship was found between Ca+2, B12, Folat levels and  development of NTD (p> 0,05). 

The present study showed the  necessity of using of NTD tissues in the diagnosis of NTD rather than  peripheral blood that emerged in NTD studies. In addition, this study is the first report that shows the important role of MMPs  in the development  of NTD . MMP-1, -2 ve -9 genes expressions may play a significant role in the pathogenesis of NTD..