Mikroglial Katepsin Z eksikliğinin postnatal dönem beyin gelişimi ve yaşlanma üzerindeki etkileri
Effects of Microglial Cathepsin Z deficiency on postnatal brain development and aging
Yazar: GÜROL ATAR
Danışman: PROF. DR. FATMA SULTAN KILIÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Disiplinlerarası Sinir Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Nöroloji = Neurology
Dizin: Nöroimmunoloji = Neuroimmunology

Özet:
Başlık: Mikroglial Katepsin Z Eksikliğinin Postnatal Dönem Beyin Gelişimi ve Yaşlanma Üzerindeki Etkileri

Amaç: Mikroglial hücrelerin aktivasyonundan sonra immün yanıt ile birlikte farklı görevleri olan birçok katepsin salgılanır. Mikroglial katepsinler hem hücre içinde hem hücre dışında çeşitli konumlarda yer alabilirler ve inaktif prekürsör olarak üretilirler. Lizozomal sistein proteazı olan Katepsin Z, yüksek oranda mikroglia tarafından eksprese edilir. Bu çalışmanın temel amacı, Mikroglial Katepsin Z eksikliğinin: post-natal dönemin erken aşamalarından olan P16'da ve yaşlılıkta mikroglia'nın yoğunluk profili, olası morfolojik değişiklikleri ve C1q proteininin immunoreaktivitesi üzerindeki etkisini ve aynı zamanda  yaşlı farelerde mikroglial Katepsin Z eksikliğinin bellek üzerindeki etkisi de  incelenmiştir. 

Yöntem: Katepsin Z (CtsZ), Cx3Cr1 eksprese eden mikroglial hücrelerde tamoksifen (TAM) tarafından nakavt edildi (cKO) ve hedef genimizde bir Cre-conditional  ("floxed") alel taşıyan fareler elde edildi.  Mikroglial hücrelerde yapılan bütün işlemler için IBA1 ve C1q immunorekativite ölçümü için immunohistokimya yapıldı. Beyindeki hücre yoğunluğu analizi de toluidine blue boyaması ile yapıldı. Mikroglial Katepsin Z eksikliğinin mekansal öğrenme ve hafıza üzerindeki etkisi Barnes maze testi ile değerlendirildi.

Bulgular: Mikroglial Katepsin Z eksikliğinin her iki gruptada mikroglianın morfolojisi üzerinde istatisiksel olarak anlamlı bir etkisi olduğu bulundu. Mikroglianın yoğunluk profili üzerinde istatistiksel olarak anlamlı bir etkisi gözlemlenmedi. C1q immunoreaktivitesi üzerinde de anlamlı bir etki bulunamadı. Barnes maze testi sonucunda Mikroglial Katepsin Z eksiği olan farelerde kısa süreli bellek bozuklukları bulundu. 

Sonuç: Mikroglial Katepsin Z eksikliğinin hem postanatal dönemin erken aşamalarında hem de yaşlılıkta beyin üzerinde belirli düzeyde etkisi olduğu bulunmuştur. Bir proteaz eksikliğinin mikroglial hücreler,kompleman sistem ve mekansal öğrenme ve bellek üzerindeki etkisini ilk defa inceleyen bu araştırma daha sonraki araştırmalar için temel oluşturabilir.

Abstract:
Title: Effects of Microglial Cathepsin Z Deficiency on Postnatal Brain Development and Aging

Aim: Microglial cells secrete numerous cathepsins with various functions along with the immune response. Microglial cathepsins can be located  intracellularly and extracellularly and are produced as inactive precursors. Cathepsin Z, a lysosomal cysteine protease, is highly expressed by microglia. This study aims to investigate the effect of microglial Cathepsin Z deficiency on microglial cells and C1q in the postnatal period (P16) and in aging brain .Additionally, the impact of microglial cathepsin Z deficiency on memory in aged mice was examined with Barnes Maze test.

Methods: Cathepsin Z (CtsZ) was knocked out (cKO) in microglial cells expressing Cx3Cr1 in an inducible manner by tamoxifen (TAM), generating mice carrying a Cre-conditional ("floxed") allele of our target gene. Immunohistochemistry was performed to detect Microglia (IBA1) and C1q. Brain cell density analysis was performed using toluidine blue staining. The effects of microglial cathepsin Z deficiency on spatial learning and memory were assessed using the Barnes maze test.

Results: It was found that microglial cathepsin Z deficiency statistically significantly affected the morphology of microglia in both groups. There was no statistically significant effect observed on the density profile of microglia, nor on C1q immunoreactivity. The Barnes maze test results indicated short-term memory impairments in mice deficient in microglial cathepsin Z.

Conclusion: Microglial cathepsin Z deficiency was found to have a certain level of impact on the brain during both early postnatal stages and aging brain. This research, being the first to examine the effects of a protease deficiency on microglial cells, the complement system, and spatial learning and memory, can serve as a foundation for future study.