Glifosat ve metaboliti AMPA'nın çeşitli hücre kültüründe oksidatif hasar, apoptoz ve epigenetik mekanizmalar üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of glyphosate and its metabolite AMPA on oxidative damage, apoptosis and epigenetic mechanisms in various cell cultures
Yazar: TUĞRUL MEHTİYEV
Danışman: PROF. DR. SİBEL ÖZDEN
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı / Farmasötik Toksikoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Farmasötik Toksikoloji = Pharmaceutical Toxicology

Özet:
Mehtiyev, T. (2023). Glifosat ve Metaboliti AMPA'nın Çeşitli Hücre Kültüründe Oksidatif Hasar, Apoptoz ve Epigenetik Mekanizmalar Üzerine Etkilerinin Araştırılması. İstanbul Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Farmasötik Toksikoloji ABD. Doktora Tezi. İstanbul. 
Glifosat (N-fosfonometil glisin), yabani otların yok edilmesinde kullanılan bir herbisit olup, yüksek su çözünürlüğü nedeniyle toprak ve su ekosistemlerini kolayca kirletebilir. Bu nedenle çevre kirliliğine ve canlıların sağlığını tehdit etme riski taşımaktadır. Doktora tez çalışmasında glifosat ve metaboliti aminometilfosfonik asit (AMPA)'nın epigenetik modifikasyonlar ve apoptoz üzerine etkisi HepG2 hücrelerinde incelenerek toksik etki mekanizmaları aydınlatılmaya çalışılmıştır. 24 saat glifosat ve AMPA maruziyeti sonucu HepG2 hücrelerinde MTT testi ile IC50 değeri glifosat için 6,19 mM; AMPA için ise 8,13 mM olarak belirlendi. Global DNA metilasyonu seviyelerinde 24 saat 250 µM glifosat maruziyeti ile 1,62 kat; 100 µM ve 250 µM konsantrasyonlarda AMPA maruziyeti ile 1,43-1,6 kat anlamlı artış gözlenirken, DNA metiltransferaz (DNMT1, DNMT3A, DNMT3B) genlerinin ekspresyon seviyelerinde de anlamlı derecede değişikliklerin olduğu gösterildi. Ayrıca, 24 saat 50-250 µM konsantrasyonlarda glifosat ve 50-500 µM konsantrasyonlarda AMPA maruziyetinin western blot tekniği ile global histon modifikasyonları (H3K27me3, H3K9me3, H3K9ac) üzerinde anlamlı değişikliklere neden olduğu ve histon modifikasyonlarında rol oynayan genlerin (G9a, EZH2, SUV39H1, SETD1B, HAT1, SIRT1) ekspresyon seviyelerinde de anlamlı değişikliklere neden olduğu gözlendi. HepG2 hücrelerinde 24 saat 50-250 µM glifosat maruziyeti sonrası geç apoptozda %70-145; 50-500 µM 24 saat AMPA maruziyeti sonrası ise erken apoptozda %116, geç apoptozda %41-151 oranında kontrole kıyasla anlamlı farklılıklar gözlenmiş olup, apoptoz ile ilişkili genlerin (p53, BAX, CASP-3, CASP-9) ekspresyonlarında da değişikliklerin olduğu gösterildi. Tez çalışmasından elde edilen sonuçların, glifosatın ve metaboliti AMPA'nın toksisitesinde ortaya çıkan anahtar moleküler mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına katkı sağlaması beklenmektedir. 
Anahtar Kelimeler: Glifosat; AMPA; epigenetik mekanizmalar; apoptoz; HepG2 hücreleri. 
Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: TDK-2021-37807.

Abstract:
Mehtiyev, T. (2023). Investigation of the Effects of Glyphosate and its Metabolite AMPA on Oxidative Damage, Apoptosis and Epigenetic Mechanisms in Various Cell Cultures. Istanbul University Institute of Health Sciences, Department of Pharmaceutical Toxicology. Doctorate Thesis. Istanbul.
Glyphosate (N-phosphonomethyl glycine) is an herbicide utilized for the eradication of foreign weeds, and due to its high water solubility, it has the potential to readily contaminate soil and aquatic ecosystems. Hence, it poses a risk of environmental pollution and a threat to the health of living organisms. In doctorate thesis, the effects of glyphosate and its metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA) on epigenetic modifications and apoptosis were examined in HepG2 cells and the toxic effect mechanisms were tried to be elucidated. According to the MTT test, the IC50 value for glyphosate was determined as 6.19 mM, while for AMPA, it was 8.13 mM.  While a significant increase was observed in global DNA methylation levels by 1.62-fold with 250 µM glyphosate exposure for 24 hours and 1.43-1.6-fold with AMPA exposure at 100 µM and 250 µM concentrations, it was shown that DNA methyltransferase (DNMT1, DNMT3A, DNMT3B) genes significantly changed the expression levels. It was observed that 24 hour exposure to glyphosate at 50-250 µM concentrations and AMPA at 50-500 µM concentrations caused significant changes on global histone modifications (H3K27me3, H3K9me3, H3K9ac) by western blot technique. Additionally, it was demonstrated that exposure has significantly changed the expression levels of genes involved in histone modifications (G9a, EZH2, SUV39H1, SETD1B, HAT1, SIRT1). In HepG2 cells for 24 hours, after 50-250 µM glyphosate exposure, late apoptosis was 70-145%, and after 50-500 µM AMPA exposure, early apoptosis was 116%, late apoptosis was 41-151% significant differences were observed compared to control. It was also observed that there were changes in the expression of genes related to apoptosis (p53, BAX, CASP-3, CASP-9). The results from the thesis study are expected to contribute to a better understanding of the key molecular mechanisms involved in the toxicity of glyphosate and its metabolite AMPA.
Key Words: Glyphosate; AMPA; epigenetic mechanisms; apoptosis; HepG2 cells.
The present work was supported by the Research Fund of Istanbul University. Project No: TDK-2021-37807.