Pulmoner amfizemde lizil oksidaz enzimlerinin sentezindeki değişimler
Alteration in the synthesis of lysyl oxidase enzymes in pulmonary emphysema
Yazar: NEZİHA BEŞİKTEPE
Danışman: PROF. DR. FÜSÜN ÖZTAY
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology

Özet:
Pulmoner amfizem genişlemiş alveoller, alveol duvarının yıkımı ve elastik fibril yapım ve yıkımındaki anomaliler ile karakterize edilir. Pulmoner amfizemde elastik fibril oluşum ve organizasyonundaki anomalilere yönelik araştırmalar çok yaygın değildir.  Lizil oksidazlar, tropoelastin monomerleri arasında çapraz bağlar kurarak elastik fibrillerin oluşumunu ve fibrillerin bağ dokuda birikimini sağlarlar.  Lizil oksidaz enzim ailesinin üyeleri (LOX, LOXL1 ve LOXL2) bakır bağımlı çalışan enzimlerdir. Bu çalışmada, lizil oksidaz enzimlerinin sentezindeki değişimler ile pulmoner amfizem patogenezi arasındaki ilişkinin açıklanması amaçlanmıştır.
Çalışmada akciğer kanseri tanısı konulan kronik obstrüktif akciğer hastalığına (KOAH) sahip hastalardan alınan akciğer dokularında amfizemli (n=10) ve amfizemli olmayan (n=6)  alanlar mikroskobik yöntemlerle belirlenmiştir. Daha sonra, doku örneklerinde elastin, LOX, LOXL1, LOXL2, hipoksiya ile uyarılan faktör-1alfa (HIF-1α), COMMD1 (bakır metabolizmasında etkili protein) ile fosfataz ve tensin homoloğu (PTEN) proteinlerinin miktarları Western emdirim yöntemi ile belirlendi. Ayrıca dokularda  HIF-1α aktivasyonu immünohistokimyasal olarak analiz edildi.
Pulmoner amfizemli dokularda genişlemiş alveoller, alveol duvarda incelme ve kopmalar, alveol lümeninde biriken çok sayıda makrofaj gözlendi. Ayrıca bu dokularda kontrol dokularla karşılaştırıldığında elastin, LOX, LOXL1, LOXL2, HIF-1α, COMMD1 ve PTEN protein miktarlarında anlamlı bir azalma ve amfimatöz alanlarda HIF-1α aktivasyonunda artış tespit edildi. Pulmoner amfizemde HIF-1α  miktarındaki azalışın, aktif LOX, LOXL1 ve LOXL2 proteinlerinin miktarının azalmasına neden olduğunu ve bu azalmanın da elastik fibril biyolojisinde anomalilere yol açtığını düşünmekteyiz. Amfizemli akciğer örneklerinde miktarı azalan COMMD1 proteini nedeni ile aktivasyonu uyarılan HIF-1α ve yine dokuda miktarı azalan PTEN proteinleri aracılığı ile proteazların aktivasyonunun artması, hastalık patogenezinin oluşumunu sağlayabilir. Sonuç olarak aktif LOX, LOXL1, LOXL2 ile COMMD1 ve PTEN proteinlerinin miktarlarını arttırmaya yönelik yaklaşımlar, pulmoner amfizemin geriletilmesinde etkili olabilir. Dolayısıyla bu proteinleri kodlayan genler, KOAH hastalarında pulmoner amfizem gelişiminin önlenmesinde yeni hedef genler arasında gösterilebilir.

Abstract:
Pulmonary emphysema is characterized by enlargement alveoli, the destruction of alveolar wall and abnormalities in production and digestion of elastic fiber.  Studies performed on the abnormalities in the assembly and organization of elastic fiber are not common. Lysyl oxidases provide the production of elastic fibers and their accumulation in the connective tissue,  thereby installing cross-linking of each tropoelastin monomers. Members of lysyl oxidase family (LOX, LOXL1 and LOXL2) are copper-dependent enzymes.  In the present study, the clarification of relationship between alterations in the expression of lysyl oxidase enzymes and pulmonary emphysema pathogenesis was aimed.
In the present study, areas with emphysema (n = 10) and without emphysema (n = 6) in the lung tissues which were removed from patients with chronic obstructive lung disease (COPD) who have lung cancer diagnosis were determined by microscopic methods. Then, protein levels of elastin, LOX, LOXL1, LOXL2, hypoxia-inducible factor-1 alpha  (HIF-1α), COMMD1 (an effective protein on copper metabolism)  and phosphatase and tensin homolog (PTEN) were measured by Western blotting in the tissue samples. HIF-1α activation was also analysed by immunohistochemical method in tissues.
Enlargement alveoli, thinnings and disruptions in alveolar wall and a lot of accumulated macrophages in alveolar lumen were observed in pulmonary emphymatous tissues. Furthermore, it was detected a significant decrease in elastin,  LOX, LOXL1, LOXL2, HIF-1α, COMMD1 and PTEN protein levels and an increase in HIF-1α activation in pulmonary emphymatous tissues comparing with control tissues. These results suggest that the reductions of HIF-1α level in pulmonary emphysema leads to decrease activated LOX, LOXL1 and LOXL2 and this situation causes abnormalities in elastic fiber biology. In emphymatous lung samples, HIF-1α activation induced by decreased COMMD1 protein and protease activation induced by decreased PTEN protein levels can contribute to the generation of disease pathogenesis. As a result, approaches made to increase activated LOX, LOXL1, LOXL2, COMMD1 and PTEN protein levels can be effective for the regression of pulmonary emphysema. Accordingly, genes which are coding these proteins, can be shown as new target genes for the prevention of pulmonary emphysema progression in COPD patients.