Fare aortasında karbon monoksit aracılı vasküler yanıtlar ve diğer gazotransmiterler ile ilişkisi /
Yazar: ÖZLEM ÖZEN
Danışman: DOÇ. DR. GÖNEN ÖZŞARLAK SÖZER ; DOÇ. DR. EMİNE KEMİKLİOĞLU
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı / Farmakoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Aort = Aorta ; Biyosensörler = Biosensors ; Fareler = Mice ; Gazotransmiterler = Gasotransmitters ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Karbonmonoksit = Carbon monoxide ; Nörotransmitter ajanlar = Neurotransmitter agents ; Sıvı kristaller = Liquid crystals

Özet:
Gazotransmitterler, ihtiyaca göre enzimatik olarak üretilebilen ve etkilerini reseptör-ligand etkileşimi yerine difüzyonla etki bölgesinde çeşitli yolakların regülasyonu ile gösteren gaz halindeki moleküllerdir. Nitrik oksit, hidrojen sülfat ve karbon monoksit sinyal molekülleri, şimdiye kadar gazotransmitter olarak sınıflandırılan moleküllerdir. Bir molekülün gazotransmitter olarak adlandırılabilmesi için enzimatik olarak üretilebilir, reseptör etkileşiminden bağımsız difüzyon yoluyla plazma membranından geçerek ikincil haberci molekül olsun ya da olmasın konsantrasyona bağlı etkisini gösterebilmelidir. 
Gazotransmiterler arasındaki karmaşık ilişki ve bunların kardiyovasküler sistem üzerindeki paradoksal etkileri yeni çalışma konuları oluşturmuştur. Bu gazotransmiterler arasındaki karmaşık etkileşim ve bu moleküllerin evrimsel olarak korunmuş enzimler tarafından düzenlenmesi, zamanın başlangıcından beri farklı biyolojik hastalıklar üzerinde düzenleyici etkiye sahip olduklarını düşündürmektedir. Son zamanlarda, kardiyovasküler hastalıklarda düzenleyici etkilerinden dolayı ilgi çekici ajanlar haline gelmişlerdir. Ayrıca, gazotransmitterlerin konsantrasyona bağlı etki göstermeleri tespit edilmelerine yönelik sistemler geliştirilmesinine yönelik çalışmaların başlamasına sebep olmuştur.
Gerçekleştirilen çalışma temel olarak CO gazotransmitterine odaklanmakta olup; damar tonusu üzerindeki etkisini ve bu süreçte diğer gazotransmitterlerle olan etkileşimini incelemektedir. Ayrıca, CO gazotransmitter tespiti için yeni bir biyosensörler prensibi ortaya koymaktadır. Biyosensörün çalışma prensibi sıvı kristallerin optik özelliklerine ve bunlarda değişim meydana getiren enzim-substrat-inhibitör etkileşiminden oluşmaktadır.
Çalışma kapsamında elde edilen eksojen CO kaynaklı vasodilatasyon ve maksimum kasılma sonuclarında endotele bağlı meydana gelen farklılıklar, NO gazotransmiteri ile etkileşimi açıkça ortaya koymaktadır.
CO ve H2S gazotransmitterleri arasındaki etkileşim ise H2S öncüsü L-sistein, eksojen H2S donörü NaHS ve seçici olmayan H2S inhibitörü AOAA inkübasyonları varlığındakümülatif CORM-2 doz-yanıt deneyleri yapılarak araştırılmıştır. Bunun sonucunda endotelli ve endotelsiz dokularda farklı sonuçlar elde edilmiştir.
Ayrıca, H2S gazotransmiterinin bazal CO üretimi üzerine olan etkisinin araştırılması için hem oksijenaz inhibitörü CrMP ve CO öncülü Hemin inkübasyonu varlığında NaHS ve L-sistein kümülatif doz-yanıt deneyleri yapılmıştır. Bunun sonucunda hemin inkübasyonu yüzde gevşeme değerlerinde artışa sebep olurken CrMP inkübasyonu yüzde gevşeme yanıtlarını azaltmıştır.
Sıvı kristal prensipli bir sisteme dayanan ve doğal olarak meydana gelen bir enzimatik reaksiyonu taklit ederek eksojen olarak üretilen CO molekülünü tespit için bir biyosensör geliştirme üzerine çalışmalar yapılmıştır. Sonuç olarak, basit bir LC sistemi ile CO tespitinin enzimatik reaksiyona dayanarak optik olarak gözlemlenebilir bir biyosensör prensibine dönüştürülmesi başarılmıştır. Doğada aerobik solunum sırasında bir ETS elementi olarak görev yapan Sitokrom C Oksidaz (COX) enziminin, substratı olan sitokrom C ile etkileşimi CO molekülü tarafından bloke edilerek inhibe edilebilir. CO molekülünün bu ezimatik reaksiyonu üzerine olan inhibisyon etkisi kullanılmıştır. Biyosensör bu temel üzerinden inhibisyona bağlı olarak CO tayini yapmaktadır.
Anahtar Kelimeler; Karbon Monoksit, CORM, Vasküler Reaktivite, Biyosensör, Sıvı Kristal (LC), Gazotransmiter

Abstract:
Carbon Monoxide Mediated Vascular Responses and Interactions with Other 
Gasotransmitters in Mouse Aorta 
Gasotransmitters are gaseous molecules that can be produced enzymatically at need, can penetrate through the plasma membrane by diffusion instead of receptor-ligand interaction and show their effects in a concentration-dependent manner with or without secondary messenger molecule. NO, H2S and CO signaling molecules are the molecules so far classified as gasotransmitters. 
The complex relation between gasotransmitters and their paradoxical effect on the cardiovascular system has created a new research area. Since the complex interactions between gasotransmitters are regulated by evolutionarily preserved enzymes, gasotransmitters have had their regulatory impact on different biological diseases since the beginning of time. Furthermore, the concentration-dependent mechanism of action of gasotransmitters makes their concentration and presence detection a point of interest. This study has mainly focused on CO gazaotransmitter; its effect on vascular tonus and its interaction with other gasotransmitters during this process. Also, this study reveals a new approch to determination of CO molecule via biosensors. 
The differences in the results of exogenous CO-induced vasodilation and maximum contraction obtained within the scope of the study clearly demonstrate the interaction with the NO gasotransmitter.
The interaction between CO and H2S gasotransmitters was investigated using the combination of H2S precursor L-Cysteine, exogenous H2S donor NaHS and non-selective H2S inhibitor AOAA incubations with cumulative CORM-2 dose-response experiments. These results reveal that endothelium integrity plays a tremendous role in CO-induced vasodilation.
Moreover, to investigate the effect of H2S gasotransmitter on basal CO production, heme-oxygenase inhibitor CrMP and CO precursor Hemin incubation applications were performed with the combination of NaHS and L-Cysteine cumulative dose-response experiments. As a consequence of this experiment, hemin incubation results increased vasodilation levels whereas CrMP incubation decreased these results.
Moreover, studies have been carried out on the development of a biosensor for the detection of exogenously produced CO molecule by mimicking a naturally occurring enzymatic reaction based on a LC principle system. As a result, it has been achieved to detect CO with a simple LC system principle which is an optically observable biosensor based on enzyme-substrate-inhibitor relation. The interaction of the enzyme Cytochrome C Oxidase (COX), which functions as an ETS element during aerobic respiration in nature, with its substrate, cytochrome C, can be inhibited by blocking it by the CO molecule. The inhibition effect of the CO molecule on this enzymatic reaction was used. The biosensor determines CO based on inhibition on this basis.
As a conclusion of this study, endothelial integrity plays a tremendously important role in CO gasotransmitter caused vasodilation. 
Furthermore, during this study, a novel method was developed to detect CO gasotransmitter based on an optical system that consists of LC and enzyme-substrate-inhibitor interaction. 
Keywords; Carbon monoxide, CORM, Vascular Reactivity, Biosensors, Liquid crystals (LCs), Gasotransmitters