Nöroglial farklılaşma sürecinde AKT-AMP kinaz ve MTOR aracılı asetil KOA ve ilişkili metabolit değişimlerinin belirlenmesi
Determination of AKT-AMP kinase and MTOR-mediated acetyl coa and acetyl COA related metabolite changes in neuroglial differentiation processes
Yazar: RAMAZAN UĞUR BORA
Danışman: PROF. DR. PINAR AKAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology
Dizin: Adenozin = Adenosine ; Enerji metabolizması = Energy metabolism ; Enerji metabolizması = Energy metabolism ; Hücre farklılaşması = Cell differentiation ; Koenzimler = Coenzymes ; Kök hücreler = Stem cells ; Nöroglia = Neuroglia ; Polimeraz zincirleme reaksiyonu = Polymerase chain reaction ; Protein kinazlar = Protein kinases ; Rapamisin = Rapamycine

Özet:
Kök hücreler diferansiye hücrelerden fizyolojileri ve enerji kaynağı olarak kullandıkları metabolik yolaklar bakımından farklılık göstermektedirler. Kök hücrelerdeki bu "metabolik plastisitenin" kök hücre fizyolojisinde etkisi henüz tam olarak açıklanamamıştır. Kök hücrelerde, ana ATP üretim yolağı olarak glikoliz, ortamdaki O2 düzeyinden bağımsız olarak hızlıdır, pirüvatın mitokondri içinde kullanılması azalmıştır. Nöronal farklılaşma sırasında mitokondrial biyogenezin inhibisyonu nöronal farklılaşmayı bloke etmektedir. Nöroglial farklılaşma esnasında asetil KoA ve ilişkili metabolizma değişiklikleri henüz net olarak tanımlanmamıştır. Bu çalışmada nöronal farklılaşmanın karbonhidrat, kolesterol ve yağ asidi metabolizmasının karşılıklı düzenlenmesinde kilit rol oynayabilecek asetil KoA ve ilişkili metabolit değişimleri üzerine etkisini belirlemek amaçlanmıştır.
İnsan göbek kordonu wharton jölesinden mezenkimal kök hücreler (WJ-MKH) eksplant yöntemi ile izole edildi. Kök hücrelere 21 gün boyunca forskolin, N2B27 suplement ve büyüme faktörleri içeren nöronal farklılaşma ortamı uygulandı. Hücre karakterleri ışık mikroskobi, immunohistokimya, akış sitometri ve Q-PCR yöntemleri ile değerlendirildi. Kök hücrelerin nöronal farklılaşma sürecindeki laktat, pirüvat ve sitrat düzey değişimleri kolorimetrik-florometrik olarak belirlendi. WJ-MKH'lerin nöronal farklılaşma sürecinde ortam laktat, düzeyinin belirgin düştüğü gösterildi. Farklılaşma indüksiyonunun Asetil KoA, pirüvat ve sitrat düzeylerini değiştirdiği belirlendi. Akt inhibitör uygulaması ortam sitrat miktarını artırırken, diğer metabolitler üzerinde anlamlı bir değişiklik meydana getirmedi.
Çalışmamız ile elde edilen verilerin daha sonra planlanabilecek rejeneratif tıp uygulamaları kapsamındaki projeler için temel bir basamak oluşturabilecek kapasitede olduğu düşünülmektedir. Ayrıca çalışmamızda elde edilen veriler ve protokoller nöronal sinyal ileti fonksiyonu için kritik olan miyelin oluşumu ve rejenerasyonuna dair ileride planlanacak yeni çalışmaları destekleyebilir.


Anahtar Sözcükler: Wharton Jölesi, Mezenkimal Kök Hücre, Enerji Metabolizması,
Asetil KoA

Abstract:
Stemcells differ from differentiated cells in terms of their physiology and metabolic pathways they use as energy sources. The effect of the metabolic plasticity in the physiology of  stem cells has not yet been elucidated. In stemcells, glycolysis as the main ATP production pathway is rapid, independent of the O2 level in the medium, the use of pyruvate in the mitochondria is reduced.  Inhibition of mitochondrial biogenesis during neuronal differentiation blocks neuronal differentiation. Acetyl CoA and associated metabolism changes during neuroglial differentiation are not clearly defined yet. The aim of this study was to determine the effect of neuronal differentiation on acetyl CoA and related metabolite changes which may play a key role in the mutual regulation of carbohydrate, cholesterol and fatty acid metabolism.
Mesenchymal stem cells from human umbilical cord wharton jelly were isolated by explant method. Stem cells were exposed to neuronal differentiation media 21 days. Cell characteristics were evaluated by light microscopy, immunohistochemistry, flow cytometry and qPCR methods. In the neuronal differentiation process, levels of lactate, pyruvate and citrate of the stem cells were determined as colorimetric and fluorometric method. It was shown that the levels of lactate were significantly decreased during the neuronal differentiation period of WJ-MSCs. The levels of acetyl-CoA, pyruvate and citrate were changed after neuronal induction. 
It is thought that the data obtained by our study is capable of forming a basic step for the projects that can be planned later in the regenerative medicine applications. In addition, data and protocols obtained in our study support future studies on myelin formation and regeneration which are critical for neuronal signaling.


Keywords: Wharton's Jelly, Mesenchymal Stem Cell, Energy Metabolism, Acetyl
CoA