Endokrin bozucu kimyasal maddelere kombine maruziyetin etkilerinin HEPG2 hücre hattında değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of combined exposure to endocrine disruptor chemical substances in HEPG2 cell line
Yazar: KÜBRA GİZEM ÖZKEMAHLI
Danışman: PROF. DR. BELMA GÜMÜŞEL
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Bisfenol A = Bisphenol A ; Endokrin sistem hastalıkları = Endocrine system diseases ; Endoplazmik retikulum = Endoplasmic reticulum ; Ftalatlar = Phthalates ; Hücre dizisi = Cell line ; Karsinoma-hepatoselüler = Carcinoma-hepatocellular ; Kimyasal maddeler = Chemical materials ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Sitotoksisite = Cytotoxicity

Özet:
Endokrin bozucular, hormonları taklit ederek veya engelleyerek vücudun normal işleyişini bozan sentetik veya doğal kimyasal maddelerdir. Büyüme, stres yanıtı, cinsiyet gelişimi, üreme yeteneği, insülin yapımı ve kullanımı ve metabolik hız gibi birçok temel süreci ve özelliği etkiledikleri düşünülmektedir. Bisfenol A (BPA) plastikleri, epoksi reçineleri ve polikarbonatları sertleştirmek için kullanılan bir plastizerdir. Ftalatlar ise özellikle polivinil klorür içeren plastiklere esneklik vermek için kullanılan yumuşatıcı plastizerlerdir. En yaygın kullanılan ftalat türevi di-(2-etilhekzil) ftalat (DEHP)'tir. DEHP'in ana metaboliti olan mono- (2-etilhekzil) ftalat (MEHP)'tir ve ana bileşikten daha toksiktir. Bu maddelerin endokrin bozucu etkilerinin olduğuna dair literatürde birçok çalışma bulunmaktadır. Diğer taraftan, hem BPA'nın, hem de fltalatların peroksizom proliferatörleri oldukları ve kemiricilerde bu mekanizma ile hepatokarsinojeneze yol açtıkları belirtilmektedir. İnsanlar bu kimyasal maddelere fötal dönem dahil tüm hayatları boyunca farklı yollardan maruz kalmaktadır. Ayrıca, günlük hayatta bu kimyasal maddelere maruziyet tek tek değil, bir arada, kombine olarak gerçekleşmektedir. Literatürde bu maddelerin endokrin bozucu etkilerini gösteren çalışmalar mevcuttur; ancak bu maddelerin kombine etkilerini gösteren sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu bilgiler ışığında gerçekleştirilen bu tez kapsamında, HepG2 hücre hattında BPA ve/veya MEHP'in toksik etkileri araştırılmıştır. Tez kapsamında bu plastizerlere ayrı ayrı ya da bir arada maruziyet sonucu oluşabilecek sitotoksik etkiler, sitopatolojik ve apoptotik değişiklikler incelenmiş; maruziyet ile oluşabilecek istenmeyen etkilerin altında yatan mekanizmalardan biri olarak oksidatif stres, oksidan/antioksidan statü değişiklikleri ve endoplazmik retikulum (ER) stresi detaylı olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, özellikle kombine BPA ve MEHP uygulamasının oksidatif streste önemli artışlara neden olduğu, ER stres markör protein ekspresyonlarında önemli artışlar görüldüğü ve daha belirgin apoptoz oluştuğu izlenmiştir. Kombine maruziyetin birçok farklı mekanizmayla hücre içi homeostazı bozduğu söylenebilir. Özellikle ER stresi konusunda elde edilen sonuçlar, tekli ve kombine maruziyetlerin neden olduğu toksisitenin altında yatan mekanizmalardan birinin hem sitoplazmik, hem de nükleer hücre fraksiyonlarında ER markör proteinlerinde değişimler olduğunu göstermektedir. Diğer taraftan, özellikle kombine maruziyet ile birincil olarak apoptozun tetiklendiği, ayrıca nekrotik ve otofajik hücre ölümlerinin de gözlenebileceği belirlenmiştir. Sonuç olarak, endokrin bozucu maddelere bir arada maruziyetin daha ciddi toksikolojik sonuçlar doğurabileceği gözlenmiştir ve bu verilerin endokrin bozucularla ilgili olarak literatüre önemli derecede katkı yapacağı ifade edilebilir.

Abstract:
Endocrine disruptors are synthetic or natural substances that disrupt the normal functioning of the body by mimicking or blocking hormones. They are suggested to affect many basic periods and characteristics like growth, stress response, sexual development, reproduction ability, insulin production and utility. Bisphenol A (BPA) is a plasticizer used for the hardening plastics, epoxy resins and polycarbonates. Phthalates are softening plasticizers that give flexibility to polyvinyl chloride containing plastics. The most widely used phthalate derivative is di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP). Its main metabolite is mono(2-ethylhexyl)phthalate (MEHP) and it is more toxic than the parent compound. There are several studies in literature on their endocrine disrupting properties. On the other hand, it has been denoted that both BPA and phthalates are peroxisome proliferators and they cause hepatocarcinogenesis in rodents. Humans are exposed to these chemicals by different routes through their whole life starting from fetal period. In addition, exposure to these chemicals actualize not by one by one, by in a combination in everyday life. There are studies in literature on the endocrine disrupting effects; however there are very limited number of studies showing their combined effects. In light of this information, the toxic effects of BPA and/or MEHP are investigated in HepG2 cell line. In this thesis, cytotoxic properties as well as cytopathological and apoptotic changes were studied when cells were exposed to these plasticizers separately or in combination; oxidative stress, oxidant/antioxidant status alterations and endoplasmic reticulum (ER) stress were evaluated as possible underlying mechanisms for their unwanted effects after exposure. The results showed that particularly combined exposure to BPA and MEHP caused substantial increases in oxidative stress, ER stress marker protein expressions and also caused significant apoptosis. It can be suggested that combined exposure disrupts intracellular homeostasis by many different mechanisms. The results of ER stress studies indicate that one of the toxicity mechanisms underlying both single and combined exposures is the alterations of ER marker proteins in both cytoplasmic and nuclear cellular fractions. Moreover, combined exposure triggers apoptosis as well as necrotic and autophagic cell death. As a result, combined exposure to endocrine disrupting chemicals can cause serious toxicological outcomes and the data obtained herein can contribute significantly to the literature on endocrine disruptors.