Multiple skleroz hastalarında bakır ve çinko homeostazının metallotiyonein düzeyleri ve dna hasarı ile ilişkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the relationship of copper and zinc homeostasis with metallothionein levels and dna damage in multiple sclerosis patients
Yazar: HANDE YÜCE
Danışman: DOÇ. DR. SONGÜL ÜNÜVAR ; DOÇ. DR. İLKER ATEŞ
İnönü Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Farmasötik Toksikoloji = Pharmaceutical Toxicology

Özet:
Amaç: Multiple skleroz (MS), dünyadaki genç yetişkin popülasyon arasında en sık görülen nörolojik hastalıklardan biridir. Metallotiyoneinlerin (MT) beyin metal homeostazında ve ağır metal detoksifikasyonunda önemli rolü bulunmaktadır. Yapılan tez çalışmasında, MS hastalarında MT ve çinko (Zn)/bakır (Cu) düzeyleri arasındaki olası ilişkiyi ve moleküler etki mekanizmasını araştırmayı amaçladık.
Materyal ve metot: Bu çalışmaya 30 sağlıklı ve 70 MS olmak üzere 100 birey dahil edildi. Hastaların demografik özelliklerinin yanı sıra hasta ve kontrol grubundaki bireylerin serum MT düzeyleri, Zn/Cu düzeyleri, periferal lenfositlerindeki DNA hasarı düzeyi belirlendi. Hücre kültürü çalışmalarında ise insan nöroblastom hücre hattı (SH-SY5Y) ve insan fibroblast hücre hattına (L929) ZnSO4.7H2O ve CuSO4 ile muamele edilerek hücre canlılığı belirlendi. MT-IIA, MT-III, metal transkripsiyonel faktör-1 (MTF-1) ve metal responsive element 11 (MRE11) gen ekspresyonları RT-PCR yöntemi ile değerlendirildi Comet yöntemi ile DNA hasarı belirlendi.
Bulgular: Çalışmaya dahil edilen bireylerde serum MT-1, MT-2, MT-3 düzeyleri kontrole kıyasla hasta grubunda yüksek bulundu. MS grubunda Zn düzeylerinde azalış gözlenirken, Cu düzeylerinde artış bulundu. Kontrol bireylerde Zn ile MT-2 düzeyleri arasında negatif ve hasta bireylerde Cu ile MT-2 düzeyleri arasında pozitif korelasyon bulundu. MT'lerin üç alt tipi, Zn ve Cu düzeyleri, yaş MS hastalığını öngörmede etkili parametreler olarak bulundu. Comet analizi sonuçlarına göre MS grubunda DNA hasarı yüksek bulundu. Hücre hatlarında yapılan comet analizlerinde Zn/Cu uygulamasının DNA hasarına neden olduğu gösterildi. İn vitro analizlerde IC50 değerleri belirlenerek, SH-SY5Y hücre hattında 48 saat maruziyet sonrasında MT-IIA ve MT-III gen ekspresyonlarının MTF-1'e bağımlı olarak arttığı bulundu.
Sonuç: İn vitro ve in vivo sonuçlarımız birbiriyle uyumlu bulundu. Çalışma kapsamında düzeyleri ölçülen MT'lerin üç alt tipi de MS'in teşhisinde uygun bir biyobelirteç olabilir. Aynı zamanda MS'te Cu ve Zn düzeylerinin ölçümü de klinik fayda sağlar. İlk defa MS hastalarında comet yöntemi ile DNA hasarının değerlendirildiği bu çalışmada, MS'te DNA hasarının belirginleştiği gözlendi. MT'leri kodlayan genlerin nöroblastom hücrelerde apoptotik hücre ölüm yolaklarını aktive ettiği tespit edildi.
Anahtar Kelimeler: Multiple skleroz, Metallotiyonein, Çinko, Bakır, DNA hasarı, Comet

Abstract:
Aim: Multiple sclerosis (MS) is one of the most common neurological diseases among young adults worldwide. Metallothioneins (MT) play a vital role in brain metal homeostasis and heavy metal detoxification. In this thesis, we aimed to investigate the possible relationship between MT and zinc (Zn)/copper (Cu) levels and the molecular mechanism of action in MS patients.
Material and method: 100 individuals, 30 healthy and 70 with MS, were included in this study. In addition to the demographic characteristics of the patients, serum MT levels, Zn/Cu levels, and DNA damage levels in peripheral lymphocytes of the individuals in the patient and control groups were determined. In cell culture studies, cell viability was determined by treating the human neuroblastoma cell line (SH-SY5Y) and human fibroblast cell line (L929) with ZnSO4.7H2O and CuSO4. The RT-PCR method determined MT-IIA, MT-III, metal transcriptional factor-1 (MTF-1), and metal responsive element 11 (MRE11) gene expressions. DNA damage was determined by the comet method.
Results: Serum MT-1, MT-2, and MT-3 levels in the individuals included in the study were found to be higher in the patient group compared to the control group. While a decrease in Zn levels was observed in the MS group, an increase in Cu levels was found. A negative correlation was found between Zn and MT-2 levels in control individuals and a positive correlation between Cu and MT-2 levels in patient individuals. Three subtypes of MTs, Zn and Cu levels, and age were found to be effective parameters in predicting MS disease. According to the comet analysis results, DNA damage was found to be high in the MS group. Comet analyses performed on cell lines showed that Zn/Cu application caused DNA damage. By determining IC50 values in in vitro analyses, it was found that MT-IIA and MT-III gene expressions increased related MTF-1-dependent manner after 48 hours of exposure in the SH-SY5Y cell line.
Conclusion: Our in vitro and in vivo results were found to be compatible with each other. All three subtypes of MTs that were measured within the scope of the study may be suitable biomarkers in the diagnosis of MS. At the same time, measuring Cu and Zn levels in MS also provides clinical benefits. In this study, DNA damage was evaluated for the first time in MS patients with the comet method, it was observed that DNA damage became evident in MS patients. It was determined that genes encoding MTs activated apoptotic cell death pathways in neuroblastoma cells.
Keywords: Multiple sclerosis, Metallothionein, Zinc, Copper, DNA damage, Comet