Valproik asit ile otizm modeli oluşturulan sıçanlarda MOTS-C'nin olası terapötik etkisi: tetrahidrobiopterin ve beyin kaynaklı nörotrofik faktörün rolü
Possible therapeutic effect of MOTS-C in valproic acid induced autism model in rats: Role of tetrahidrobiopterine and brain-derived neurotrophic factor
Yazar: SILA GÜVENİR SEVEN
Danışman: PROF. DR. GÖNÜL ŞİMŞEK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Cerrahpaşa Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Beyin kaynaklı nörotrofik faktör =   ; Prefrontal korteks = Prefrontal cortex ; Tetrahidrobiyopterin = Tetrahidrobiopterin

Özet:
Otizm spektrum bozukluğu (OSB), sosyal etkileşimde eksiklikler ve tekrarlayan davranış kalıplarıyla karakterize bir nörogelişimsel bozukluktur. Günümüzde OSB için tedavi arayışları sürmektedir. OSB patofizyolojisinde oksidatif stresin (OS) önemli olduğu ileri sürülmektedir. Egzersizin beyinde OS'yi azalttığı ve OSB semptomlarını hafiflettiği, AMPK aktivasyonuyla beyinde OS'yi azalttığı gösterilen tetrahidrobiopterin (BH4) ve beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) seviyelerini arttırdığı bildirilmiştir. Kan beyin bariyerini (BBB) geçemediği bildirilen bir mitokondri derive peptit olan MOTS-c de etkilerini AMPK üzerinden göstermektedir. OSB'de egzersize uyum zor olduğundan, egzersiz-mimetik etkili MOTS-c'nin, BBB'yi geçebilen BH4 ve BDNF aracılığıyla beyinde OS'yi azaltarak OSB semptomlarını hafifletebileceği hipoteziyle çalışmamızda; valproik asit (VPA) ile otizm modeli oluşturulan sıçanlarda MOTS-c'nin olası terapötik etkileri incelenmiştir. 
Yetişkin Sprague-Dawley sıçanların çiftleştirilmesini takiben E12'de 500 mg/kg i.p. VPA veya serum fizyolojik (SF) uygulanan sıçanlardan doğan 64 dişi ve erkek yavru sekiz gruba ayrılarak (Dişi-Kontrol, Dişi-VPA, Dişi-MOTS-c, Dişi-VPA+MOTS-c, Erkek-Kontrol, Erkek-VPA, Erkek-MOTS-c, Erkek-VPA+MOTS-c) P21-P46 arasında 0.5 mg/kg/gün MOTS-c veya SF uygulanmıştır. P42-P46 arasında davranış testlerini takiben sakrifiye edilen hayvanların plazma ve beyin örneklerinde histolojik ve biyokimyasal analizler gerçekleştirilmiştir.
VPA gruplarında; sosyallikte azalma, tekrarlayıcı davranışta ve anksiyetede artış, serebellumda purkinje hücre sayılarında azalma ve prefrontal kortekste (PFC) nöronal hasarlanma, malondialdehit seviyesinde artış, total glutatyon düzeyinde ve total süperoksit dismutaz aktivitesinde azalma saptanmıştır. VPA+MOTS-c gruplarında, VPA gruplarında gözlenen değişimlerin geri döndüğü (anksiyete bulguları ve PFC'de nöronal hasarlanma dışında) belirlenmiştir. Plazma BH4 ve BDNF seviyelerinde gruplar arasında farklılık bulunmaması, MOTS-c'nin olumlu etkilerinin BH4 ve BDNF'den bağımsız olduğunu göstermiştir.
MOTS-c farklı molekül(ler) üzerinden nöroprotektif ve antioksidan etkileriyle otizm benzeri davranışların düzelmesinde rol alabilir.

Abstract:
Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder characterized by deficits in social interaction and repetitive behaviors. Currently, treatment searches for ASD continue. Oxidative stress (OS) is suggested as significant in ASD pathophysiology. Exercise has been shown to reduce brain OS, alleviate ASD symptoms, and increase levels of tetrahydrobiopterin (BH4) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) via AMPK activation, both of which also reduce brain OS. MOTS-c, a mitochondria-derived peptide that reportedly does not cross the blood-brain barrier (BBB), also acts via AMPK. Considering challenges in exercise adherence in ASD, our study hypothesizes that MOTS-c, which is exercise-mimetic, may alleviate ASD symptoms by reducing OS in the brain through BH4 and BDNF, which can cross the BBB. Thus, we investigated the potential therapeutic effects of MOTS-c in a rat model of autism induced by valproic acid (VPA).
Adult Sprague-Dawley rats were mated, and a 500 mg/kg i.p. VPA or saline was administered on E12. The 64 male and female offspring were divided into eight groups (Female-Control, Female-VPA, Female-MOTS-c, Female-VPA+MOTS-c, Male-Control, Male-VPA, Male-MOTS-c, Male-VPA+MOTS-c). From P21 to P46, they received 0.5 mg/kg/day MOTS-c or saline. Following behavioral tests between P42-P46, animals were sacrificed. Histological and biochemical analyses were conducted on plasma and brain samples.
VPA groups exhibited decreased sociability, increased repetitive behavior and anxiety, reduced Purkinje cell numbers in the cerebellum; neuronal damage, increased malondialdehyde levels, decreased total glutathione levels, and superoxide dismutase activity in the prefrontal cortex (PFC). In the VPA+MOTS-c groups, these changes were reversed (except for anxiety symptoms and neuronal damage in the PFC). The lack of differences in plasma BH4 and BDNF levels suggests that MOTS-c's positive effects are independent of them.
MOTS-c may ameliorate autism-like behaviors through neuroprotective and antioxidant effects mediated by different molecule(s).