Keratokonusta kornea epitel hücrelerinde humanin, MOTS-C, histatin-1, histatin-3, histatin-5 peptid düzeylerinin belirlenmesi, nitrozatif stres ve ferroptozla ilişkilendirilmesi
Determination of humanin, MOTS-C, histatin-1, histatin-3, histatin-5 peptide levels in corneal epithelial cells in keratoconus and correlation with nitrosative stress and ferroptosis
Yazar: CAHİT DEMİRKIRAN
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH TUNCAY DEMİRYÜREK
Gaziantep Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Göz Hastalıkları = Eye Diseases

Özet:
Amaç: Keratokonus, tüm etnik gruplarda yaygın, genetik olarak aktarılan ve genellikle gençlerde rastlanan stromal şekil bozukluğudur. Keratokonusun histopatolojik özelliklerinden biri korneal epitel bazal membranında demir depolanmasıdır. Demir, lipit peroksidasyonunu tetikleyip ferroptoza neden olabilir. Humanin ve MOTS-c (mitokondriyal 16S ribozomal RNA içindeki açık okuma çerçevesi), apoptoz, metabolizma ve oksidatif stresin düzenlenmesi de dahil olmak üzere hücresel işlevin birçok yönü için kritik öneme sahiptir. Çalışmamızda keratokonus kornea epitel hücrelerinde ferroptoz ve nitrozatif stres parametrelerinin düzeyinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Aynı zamanda bu çalışmada keratokonuslu hastalardan alınan korneal epitel hücrelerinde mitokondriyal türevli peptidler olan humanin ve MOTS-c ile endojen antimikrobiyal peptidlerin önemli bir sınıfı olan histatin-1, histatin-3 ve histatin-5 düzeylerinin belirlenmesi ve sağlıklı kornea epitel hücrelerindeki verilerle karşılaştırılması amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem:  Keratokonus tanısı alan ve tedavi olarak korneal çapraz bağlama yapılan hastalardan, tedavi uygulanırken tedavinin bir parçası olarak soyulan ve cerrahi atık olarak kabul edilen keratokonuslu kornea epitel hücreleri mekanik debridmanla elde edildi. Sağlıklı kornea epitel hücreleri herhangi bir göz hastalığı olmayan ve ölümden sonraki 24 saat içinde post-mortem alınan sağlıklı donör korneasından mekanik debridmanla elde edildi. Bu gruplarda humanin, MOTS-c, histatin-1, histatin-3 ve histatin-5 peptid düzeyleri belirlendi, nitrozatif stresin değerlendirilmesi için nitrik oksit (NO) ve 3-nitrotirozin (3-NT) düzeyleri ve ferroptozu değerlendirmek için glutatyon peroksidaz 4 (GPX4), soluble transferrin reseptörü 1 (sTFR1), malondialdehit (MDA) ve asil-KoA sentetaz uzun zincirli aile üyesi 4 (ACSL4) düzeyleri ölçüldü.  
Bulgular: Keratokonusta NO ve 3-NT düzeylerinin artmış olduğu bulundu. Mitokondriyal kökenli peptidlerden MOTS-c düzeyleri azalmakta, fakat humanin düzeyleri artmaktadır. Kontrol grubuyla karşılaştırıldığında keratokonuslu hastalardan izole edilen korneal epitel hücrelerinde MDA ve ACSL4 düzeylerinin artmasına karşın, GPX4 ve sTFR1 düzeylerinin azaldığı saptanmıştır. Keratokonusta histatin-1 ve histatin-5 düzeylerinde anlamlı bir değişiklik saptanmamış, fakat histatin-3 düzeylerinde anlamlı artış olduğu belirlenmiştir.
Sonuç: Bu çalışmada ilk kez histatin-3, nitrozatif stres, mitokondriyal kökenli peptid salıverilmesi ve ferroptoz oluşumunun keratokonus gelişimine önemli katkıda bulunduğu gösterilmiştir.

Abstract:
Objective: Keratoconus is a common, genetically transmitted stromal deformity in all ethnic groups and is usually seen in young people. One of the histopathological features of keratoconus is iron storage in the epithelial basement membrane. Iron can trigger lipid peroxidation and cause ferroptosis. Humanin and MOTS-c (mitochondrial open-reading frame of the 12S rRNA-c) are involved in many biological events including antiapoptosis, cell stress response, inflammatory and substrate metabolism. In our study, we aimed to determine the level of ferroptosis parameters in keratoconus corneal epithelium and to evaluate their relationship with nitrosative stress. We also aimed to determine the levels of mitochondrial-derived peptides humanin and MOTS-c and histatin-1, histatin-3 and histatin-5, an important class of endogenous antimicrobial peptides, in keratoconus and to compare them with the results in healthy corneal epithelium.
Materials and Methods: Keratoconus corneal epithelial cells, which was peeled off as part of the treatment and considered as surgical waste, were obtained by mechanical debridement from patients diagnosed with keratoconus and treated with corneal cross-linking. Healthy corneal epithelial cells were obtained by mechanical debridement from healthy donor corneas that did not have any eye disease and were taken post-mortem within 24 hours after death. In these groups, humanin, MOTS-c, histatin-1, histatin-3 and histatin-5 peptide levels were determined, nitric oxide (NO) and 3-nitrotyrosine (3-NT) levels were measured to evaluate nitrosative stress and glutathione peroxidase 4 (GPX4), soluble transferrin receptor 1 (sTFR1), malondialdehyde (MDA) and acyl-CoA synthetase long chain family member 4 (ACSL4) levels were measured to evaluate ferroptosis.
Result: We found that NO and 3-NT levels were increased in keratoconus. Mitochondrial peptide MOTS-c levels were decreased, but humanin levels were increased. Although there were elevations in MDA and ACSL4 levels, GPX4 and sTFR1 levels were found to be decreased in corneal epithelial cells isolated from keratoconus patients. No significant changes were found in histatin-1 and histatin-5 levels, but a significant increase was found in histatin-3 level in keratoconus.
Conclusion: In this study, it was shown for the first time that histatin-3, nitrosative stress, mitochondrial-derived peptide release and ferroptosis formation contribute significantly to the development of keratoconus.