Granülosit koloni uyarıcı faktörün hücre mobilizasyonundaki rolünü, lipolitik etkisini aydınlatmak için kemik iliğinde metabolom ve aday bir enzim olarak fosfolipaz ,C beta 2 değerlendirmesi
Evaluation of metabolome and phospholipase C beta 2 as a candidate enzyme in the bone marrow to elucidate the role of granulocyte colony stimulating factor in cell mobilization and its lipolytic effect
Yazar: NİHAN ORAL
Danışman: DOÇ. DR. TEKİN AKSU
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases

Özet:
Granülosit Koloni Uyarıcı Faktör (G-CSF), hematopoietik kök hücreleri (HKH) mobilize edici bir faktördür.  HKH mobilizasyonunda protein ve lipit metabolizmasının önemli rolleri bulunmaktadır. G-CSF aracılı mobilizasyonda proteazların, membran lipit tabakalarının ve Fosfolipaz C (PLC) enziminin önemi gösterilmiştir. Buna karşın lipit metabolizmasının mobilizasyona etkisi hakkında yeterli çalışma bulunmamaktadır. 
Çalışmamızda HKH naklinde verici olan 30 sağlıklı bireyin kemik iliği (Kİ) plazma örnekleri incelenmiştir. HKH toplanmasından önce, in vivo G-CSF maruziyeti olan (2 veya 3 gün) ve olmayan bireylere ait örneklerde; metabolomik-lipidomik analizler ve PLC enzim aktivitesi analizi gerçekleştirilmiştir. Metabolomik analiz sonuçlarında; G-CSF maruziyeti ile 3-hidroksipropanoik asit, fukoz, glutamik asit, O-fosfo-L-Serin, fosforik asit, ribitol, trimetillizin, miyo-inozitol, okzaloasetik asit metabolitlerinde istatistiksel anlamlı artış; alfa-glukozamin 1-fosfat, prolin, treonin metabolitlerinde ise azalma izlenmiştir. Fukoz değerlerinde artış ile karakterize fukozilasyon metabolizmasında değişimin, Kİ nişinde adezyonun baskılanıp mobilizasyonun uyarılmasına işaret ettiği düşünülmüş, diğer taraftan esansiyel aminoasit düzeylerinin azalması G-CSF maruziyeti sonucu artan hücre çoğalması ve protein ihtiyacında artış ile ilişkilendirilmiştir. Lipidomik analizde saptanan en anlamlı değişiklikler eter bağlı fosfatidilkolinlerdedir (plazmalojenler gibi). Fosfatidilkolinler ve eter bağlı fosfatidilkolinler hücre zarı ve lipit tabakalarının önemli bileşenleridir. G-CSF maruziyeti sonucu lipit tabakalarında gözlenen bu metabolik değişimin G-CSF ilişkili immünoregülatuvar ve inflamasyon cevabı yansıttığını düşündürmüştür. PLC analizinde anlamlı farklılık görülmemekle birlikte; G-CSF maruziyeti sonrası ortalama değerlerde azalma meydana gelmiştir. Diğer taraftan, saptanmış olan myo-inositol ve fosforik asit metabolitlerinin artışı G-CSF maruziyeti sonrası glikozilfosfatidilinozitol (GPI) kanca oluşumundaki azalmaya işaret edebilir. Değişen metabolitlerin zenginleştirme analizleri ile enerji ilişkili, aminoasit ilişkili ve lipit ilişkili yolaklarda olduğu gösterilmiştir. 
Sonuç olarak, çalışma verilerimizde G-CSF maruziyeti sonrası ağırlıklı olarak enerji, aminoasit ve lipit metabolizmasında belirgin değişiklikler olduğu görülmüştür. Bulgularımız G-CSF'in lipit metabolizması da dahil olmak üzere çeşitli mekanizmalar ile mobilizasyona katkı sağladığını desteklemektedir. Bilindiği kadarıyla G-CSF'in direkt etkisini gösterdiği Kİ nişindeki metabolik değişimler daha önce araştırılmamıştır. Bu yönüyle, çalışmamızda elde edilen özgün veriler, sağlıklı ve patolojik hematopoezi etkileyecek Kİ'ni hedefleyici tedavilerin geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.

Abstract:
Granulocyte Colony Stimulating Factor (G-CSF) is a mobilizing factor of hematopoietic stem cells (HSC). Protein and lipid metabolism have important roles in HSC mobilization. The proteases, membrane lipid clusters and the Phospholipase C (PLC) enzyme have important roles in G-CSF-mediated mobilization. However, there are no sufficient studies about the effect of lipid metabolism on mobilization.
In our study, we examined the bone marrow plasma samples of 30 healthy individuals who were donors for HSC transplantation. Metabolomic-lipidomic analyses and PLC enzyme activity analysis were performed on samples from individuals with (2 or 3 days) and without in vivo G-CSF exposure before HSC collection. In the results of metabolomics analysis; 3-hydroxypropanoic acid, fucose, glutamic acid, O-phospho-L-Serine, phosphoric acid, ribitol, trimethyllysine, myo-inositol, oxaloacetic acid metabolites are significantly increased; alpha-glucosamine 1-phosphate, proline and threonine metabolites are significantly decreased with G-CSF exposure. The change in fucosylation metabolism, characterized by an increase in fucose values, was thought to indicate the suppression of adhesion and stimulation of mobilization in the bone marrow niche, while the decrease in essential amino acid levels was associated with increased cell proliferation and increased protein demand as a result of G-CSF exposure. In lipidomic analysis, the most remarkable changes are on ether-linked phosphatidylcholines (such as plasmalogens). Phosphatidylcholines and ether-linked phosphatidylcholines are important components of cell membranes and lipid rafts. The metabolic change observed in lipid rafts as a result of G-CSF exposure suggest to reflect the G-CSF-related immunoregulatory and inflammatory response. Although there is no significant difference in PLC analysis; there was a decrease in mean values after G-CSF exposure. On the other hand, the increase in myo-inositol and phosphoric acid metabolites may indicate a decrease in glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor formation after G-CSF exposure. The switched metabolites were shown to be in energy-related, amino acid-related and lipid-related pathways by enrichment analysis.
In conclusion, our study showed that there were significant variations mainly in energy, amino acid and lipid metabolism after G-CSF exposure. Our findings support that G-CSF contributes to mobilization through various mechanisms, including lipid metabolism. As far as is known, metabolic changes in the bone marrow niche where G-CSF exerts its direct effect have not been investigated before. In this respect, the data obtained in our study is unique and will contribute to the development of bone marrow-targeting treatments that will affect healthy and pathological hematopoiesis.