Embriyonik fibroblast hücrelerinde arsenikle indüklenmiş genotoksi̇k ve apoptotik mekanizmalar üzeri̇ne n-asetilsi̇steinin etkileri
Effects of n-acetylcysteıne on arsenıc ınduced genotoxıc and apoptotıc mechanısm ın embryonıc fıbroblast cells
Yazar: TUNAHAN TAŞÇİ
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ÇALIŞKAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Zooloji = Zoology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Genotoksisite = Genotoxicity ; Kök hücreler = Stem cells ; N-asetilsistein = N-acetylcysteine ; Sodyum arsenit = Sodium arsenite

Özet:
Bu çalışmada sodyum arsenitin 3T3 embriyonik fibroblast hücrelerinde neden olduğu 
toksikolojik etkilere karşı N-asetilsisteinin koruyucu etkisi araştırılmıştır. Sodyum arsenit 
uygulaması yapılan embriyonik fibroblast hücreleri, sitotoksisite, reaktif oksijen türleri, 
antioksidan enzim aktiviteleri, apoptoz ve genotoksisite açısından değerlendirildi ve Nasetilsisteinin bu etkilere karşı koruyuculuğu değerlendirildi. 
Arsenik, doğal olarak hava, su ve toprakta bulunmasının yanı sıra endüstri, tıbbı uygulamalar 
ve tarım gibi insan kaynaklı aktiviteler ile de çevreye yayılan bir ağır metaldir. Özellikle içme 
suyu ile dünya çapında milyonlarca insanın sağlığını tehdit etmektedir. Amino asit L-sisteinin 
asetillenmiş bir varyantı olan N-asetilsistein, uzun zamandan beri ticari olarak erişilebilir 
durumdadır ve genelde yapışkan mukolitik ajan olarak kullanılır. Çeşitli özellikleri ile birlikte 
antioksidan ve antienflamatuar özellikler gösterir. Sülfidril (SH) grupları kaynağı olma özelliği 
sayesinde vücutta glutatyon (GSH) sentezini uyarabilen, detoksifikasyonu teşvik edebilen 
metabolitlere dönüştürülür. Ayrıca doğrudan serbest radikal süpürücü olarak hareket eder.
Çalışmamızda 3T3 embriyonik fibroblast hücreleri, 24 saat boyunca 0.01, 0.1, 1 ve 10 µM 
konsantrasyonlarında sodyum arsenite ve aynı konsantrasyonlardaki sodyum arsenit ile birlikte 
2 mM N-asetilsistein uygulanmıştır. Sitotoksisite, oksidatif stres ve antioksidan enzim 
miktarlarının tespit edilmesi spektrofotometrik yöntemle gerçekleştirildi. Apoptozun 
değerlendirilmesi, propidium-iyodür-Hoechst boyası ile ultraviole mikroskop ve önemli 
apoptotik genlerin ifadesinin RT-PCR yöntemi ile ölçülmesi ile gerçekleştirildi. 
Genotoksisitenin tespit edilebilmesi için mikronukleus testi kullanıldı.
Yaptığımız çalışmanın sonuçlarına göre sodyum arsenitin, embriyonik fibroblast hücrelerinde 
serbest oksijen radikali miktarını arttırarak antioksidan enzim ve serbest radikal dengesini 
bozduğu ve lipid peroksidasyonunun artışına neden olarak hücre canlılığını azalttığı 
görülmektedir. Ayrıca, hücre içi oksidatif stresin artışıyla genotoksisiteye neden olduğu ve 
apoptozu indüklediği görülmüştür. Sodyum arsenitin neden olduğu olumsuz sonuçlara karşın
N-asetilsistein'in iyileştirici etkisi tespit edilmiştir. Genel olarak sonuçlar, embriyonik 
fibroblast hücrelerinde sodyum arsenitin oksidatif stresi arttırarak genotoksisiteye neden olduğu 
ve apoptozu indüklediği, N-asetilsistein'in, sodyum arsenitin neden olduğu hücresel hasara 
karşı koruyucu etkiye sahip olduğunu göstermektedir

Abstract:
In this study, the protective effect of N-acetylcysteine against the toxicological effects of 
sodium arsenite on 3T3 embryonic fibroblast cells was investigated. Embryonic fibroblast cells 
exposed to sodium arsenide were evaluated in terms of cytotoxicity, reactive oxygen species, 
antioxidant enzyme activities, apoptosis and genotoxicity, and the protection of Nacetylcysteine against these effects was evaluated.
Arsenic is a heavy metal that is naturally found in air, water and soil, as well as emitted into the 
environment by human-induced activities such as industry, medical practices and agriculture. 
It threatens the health of millions of people around the world, especially with drinking water. 
N-acetylcysteine, an acetylated variant of the amino acid L-cysteine, has long been 
commercially available and is commonly used as an adhesive mucolytic agent. It shows 
antioxidant and anti-inflammatory properties along with other properties. Being a source of sulfhydryl (SH) groups, it is converted into metabolites that can stimulate glutathione (GSH) 
synthesis in the body and promote detoxification. It also acts directly as a free radical scavenger.
In this study, 3T3 embryonic fibroblast cells were exposed to sodium arsenite at 0.01, 0.1, 1 
and 10 µM concentrations and 2 mM n-acetylcysteine with the same concentrations of sodium 
arsenite for 24 hours. Determination of cytotoxicity, oxidative stress and antioxidant enzyme 
amounts was performed by spectrophotometric method. Evaluation of apoptosis was performed 
by using propidium-iodide-Hoechst stain with ultraviolet microscopy and measurement of 
expression of important apoptotic genes by RT-PCR method. Micronucleus test was used to 
detect genotoxicity.
The results of the current study show that sodium arsenite increases the amount of free oxygen 
radicals in embryonic fibroblast cells, disrupts the balance of antioxidant enzymes and free 
radicals, and decreases cell viability by increasing lipid peroxidation. In addition, it is seen that 
it causes genotoxicity with the increase of intracellular oxidative stress and induces apoptosis. 
In addition to the negative results caused by sodium arsenite, the curative effect of nacetylcysteine has been determined. When the results are evaluated in general, it shows that 
sodium arsenite causes genotoxicity and induces apoptosis by increasing oxidative stress in 
embryonic fibroblast cells, and N-acetylcysteine has a protective effect against cellular damage 
caused by sodium arsenite.