Alzheimer hastalığı nörobiyolojisinde TRPM2 kanalının rolünün fare hipokampus kültüründe moleküler teknikler ile araştırılması
Investigation of TRPM2 channel on the neurobiology of alzheimer's disease in mouse hippocampus culture by using molecular techniques
Yazar: RAMAZAN ÇINAR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA NAZIROĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Fizyoloji = Physiology ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Apoptozis = Apoptosis ; Hipokampus = Hippocampus ; Nörobiyoloji = Neurobiology ; Nöronlar = Neurons ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Reseptörler = Receptors ; İyon kanalları = Ion channels

Özet:
Alzheimer hastalığı, protein birikimi ile karakterize, unutma ve hafıza kaybı ile bilinen bir hastalık olup, kesin tedavisi henüz yoktur. Hastalığın etiyolojisindeki iki önemli etken; 1) hipokampus da intrasellüler serbest Ca+2 ([Ca+2]i) aşırı girişi ve 2) mitokondriyal oksidatif stres artşıdır. Ca+2 geçirgen TRPM2 katyon kanalı DNA hasarı sonucu ADP-riboz (ADPR) ve reaktif oksijen türleri (ROT) tarafından aktive edilir, ancak N-(p-amilsinnamoil) antranilik asit (ACA) ve 2-aminoetoksi-difenil borat (2-APB) gibi spesifik olmayan kimyasallar tarafından inhibe edilir. Alzheimer hastalığı etiyolojisinde ve tedavisinde TRPM2 kanalının rolü henüz yeterince bilinmemektedir. Bu tez çalışmasında, in vitro hipokampal Alzheimer hastalığı modelinde oksidatif stres ve apoptozis değerlerindeki değişimleri üzerinde TRPM2 katyon kanalının ve glutatyon (GSH) tedavisinin rolünü araştırdık.	
Çalışmada primer olarak yeni doğan farelerden izole edilen hipokampal nöron hücreleri, kontrol, ACA, amiloid beta (A, A+ACA ve A+GSH şeklinde beş gruba ayrıldı. Hipokampal nöron hücrelerinde A ile in vitro Alzheimer hastalık modeli oluşturuldu. Kontrol ve ACA grubuna kıyasla, A grubunda apoptozis, mitokondrial depolarizasyon, ROT, lipit peroksidasyon, PARP-1, kaspaz-3, kaspaz-9, [Ca+2]i, intrasellüler Zn+2 düzeyleri ve TRPM2 katyon kanal ekspresyonun anlamlı bir şekilde arttığı belirlenirken, GSH, glutatyon peroksidiz (GSH-Px) ve hücre canlılığı (MTT) düzeylerinin azaldığı gözlemlendi. Bu değişiklikler TRPM2 geni bulunmayan fare hipokampuslarında gözlemlenmedi. Bununla birlikte, TRPM2 antagonistleri (ACA ve 2-APB) ve GSH tedavisi sonrası bu değerlerin azaldığı gözlemlendi. Benzer olumlu etkiler PARP-1 inhibitörleri (DPQ ve PJ34) tedavisi sonrasında da gözlemlendi.
Sonuç olarak, deneysel Alzheimer hastalığı modelinde TRPM2 aracılı [Ca+2]i artışına neden olduğu ve bu artışın girişin hipokampal nöronlarda mitokondri oksidatif stres ile apopitozis oluşumuna neden olduğu gözlendi. TRPM2 kanal inhibisyonun ve GSH tedavisinin Alzheimer hastalığı tedavisinde fayda sağlayacak gözükmektedir.

Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is characterized by the increase of hippocampal Ca2+ influx-induced apoptosis and mitochondrial reactive oxygen species (ROS). TRPM2 as a Ca2+ permeable cation channel is activated by DNA-damage induced ADP-ribose (ADPR) and oxidative stress, although it is inhibited by non specific blockers such as ACA (N-(p-amylcinnamoyl)anthranilic acid) and 2-APB (2-aminoethyl diphenylborinate). The stimulation of TRPM2 channel induces apoptosis and oxidative neurotoxicity, whereas its inhibition via the treatments of glutathione (GSH) and ACA reduces apoptosis and neurotoxicity in several neurons. However, the cellular and molecular effects of TRPM2 on the induction of oxidative neurotoxicity and apoptosis in the hippocampus of AD model (amyloid beta, A) remain elusive. We investigated involvement of TRPM2 channel and GSH treatment on the neurobiology of Alzheimer's Disease in the invit ro hippocampus model.
After the isolation of the hippocampal neurons from the newborn mouse, they were divided into five groups as control, ACA, A A+ACA, and A+GSH. The levels of apoptosis, hippocampus death, cytosolic ROS, cytosolic Zn2+, mitochondrial ROS, caspase-3, caspase-9, lipid peroxidation, and cytosolic Ca2+ were increased in the hippocampus of wild type mouse by the treatments of A, although their levels were decreased in the neurons by the treatments of GSH, PARP-1 inhibitors (PJ34 and DPQ), and TRPM2 blockers (ACA and 2APB). The A–induced decreases of cell viability, cytosolic GSH, reduced GSH, and GSH peroxidase levels were also increased in the A+GSH and A+GSH groups by the treatments of GSH and ACA. However, the Ainduced changes were not observed in the hippocampus of TRPM2 knockout mice. 
In conclusion, the current data indicate that the maintaining activation of TRPM2 is not only important for the quenching ROS and neurotoxicity in the hippocampal neurons of mice with experimental AD but also equally critical to the modulation of A-induced apoptosis.