Investigation of the effect of heroin on glutathione metabolism at metabolomic level
Eroinin glutatyon metabolizması üzerindeki etkisinin metabolomik düzeyde araştırılması
Yazar: ŞİLAN ÇATAK
Danışman: PROF. DR. SUNA SABUNCUOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı / Farmakoloji ve Toksikoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Uyuşturucu Alışkanlığı ve Alkolizm = Drug Addiction and Alcoholism
Dizin: Eroin = Heroin ; Glütatyon = Glutathione ; Metabolomikler = Metabolomics

Özet:
Eroinin Glutatyon Metabolizması Üzerindeki Etkisinin Metabolomik 
Düzeyde Araştırılması. Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü 
Farmasötik Toksikoloji Programı Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 2023. Eroin, 
sentetik bir opioid türevleri arasında yer alan ve bağımlılık yapma potansiyeli oldukça 
yüksek olan bir maddedir. Eroin kullanımına bağlı olarak ciddi toksik etkiler ortaya 
çıkabilmektedir. Bu etkilerin ortaya çıkmasında farklı pek çok mekanizma etkili 
olmakla birlikte, ana toksik etki mekanizması içinde oksidatif stres oluşumu ve 
glutatyon (GSH) tüketimi de yer almakta, kullanıcılarda ciddi oksidatif hasar meydana 
getirmektedir. Bu tez çalışmasında SH-SY5Y nöroblastoma hücre hattında eroinin 
glutatyon metabolizması üzerindeki etkilerinin hem hedefli hem de hedefsiz 
metabolomik analizlerle araştırılması, in siliko modelleme yöntemleri ile GSH 
yolağındaki enzimlerle eroinin ilişkisinin ortaya konması, N-asetilsistein (NAC) ile Nasetilsistein amidin (NACA) bu toksisite üzerindeki olası etkilerinin ortaya konarak 
bağımlılardaki genel sağlık durumlarına katkı sunacak bir ön çalışma yapılması 
amaçlanmıştır. Elde edilen bulgular, eroine bağlı oluşan sitotoksik cevabın NAC ve 
NACA uygulaması ile önlendiği, ayrıca GSH düzeylerinde eroin uygulaması ile 
görülen azalmanın da GSH öncü maddeleri ile engellendiği belirlenmiştir. Ancak NAC 
ve NACA kıyaslandığında koruyuculukları açısından aralarında analamlı bir fark 
görülmemiştir. Ayrıca yapılan in siliko moleküler modelleme çalışmalarında GSH 
yolağındaki önemli enzimlerden biri olan glutatyon transferaz ile eroinin en önemli 
metaboliti olan morfin arasında anlamlı bir bağlanma belirlenmiştir. Metabolomik 
çalışmaları da hem glutatyon hem de sistein metabolizma yolaklarının eroin 
uygulaması ile değiştiğini ve eroin toksisitesinde bu hedeflerin önemli olduğunu 
göstermiştir. Yapılan literatür taramasında eroin toksisitesine karşı N-asetilsistein ile 
N-asetilsistein amidin karşılaştırmalı etkisinin metabolomik düzeyde incelendiği bir 
çalışmaya rastlanmamış olup, ileride klinikte de eroin bağımlıları üzerinde 
uygulanabilecek bir alternatif yaklaşımın geliştirilmesine katkıda bulunulması 
planlanmaktadır. Dolayısıyla, planlanan çalışma ile elde edilecek veriler, söz konusu 
bilimsel boşluğun dolmasına katkıda bulunacaktır.

Abstract:
Çatak, Ş. Investigation of the Effect of Heroin on Glutathione Metabolism at 
Metabolomic Level, Hacettepe University Graduate School of Health Sciences 
Pharmacy Department of Pharmaceutical Toxicology Master of Science Thesis,
Ankara, 2023. Heroin is a substance that is a synthetic opioid derivative with a high 
addictive potential. Serious toxic effects may occur due to heroin use. Although many 
different mechanisms are effective in the emergence of these effects, oxidative stress 
formation and glutathione (GSH) consumption are also included in the main toxic 
effect mechanism, causing serious oxidative damage to users. In this thesis study, 
investigating the effects of heroin on glutathione metabolism in SH-SY5Y 
neuroblastoma cell line with both targeted and untargeted metabolomic analyzes, 
revealing the relationship of heroin with enzymes in the GSH pathway with in silico
modeling methods, It is aimed to conduct a preliminary study that will contribute to 
the general health status of addicts by revealing the possible protective effects on this 
toxicity with N-acetylcysteine (NAC) and N-acetylcysteine amidine (NACA). 
According to the findings, it was determined that the cytotoxic response due to heroin 
was prevented by NAC and NACA administration, and the decrease in GSH levels 
with heroin administration was also prevented by GSH precursors. However, when 
NAC and NACA were compared, there was no significant difference between them in 
terms of protection. In addition, in silico molecular modeling studies, a significant 
binding was determined between glutathione transferase, one of the important 
enzymes in the GSH pathway, and morphine, the most important metabolite of heroin. 
Metabolomics studies have also shown that both glutathione and cysteine metabolism 
pathways are altered by heroin administration and these targets are important in heroin 
toxicity. In the literature review, no study was found in which the comparative effect 
of NAC and NACA against heroin toxicity was examined at the metabolomic level, 
and it is planned to contribute to the development of an alternative approach that can 
be applied to heroin addicts in the future. Therefore, it will contribute to filling the 
scientific gap in the development of treatment approaches.