Migren nörobiyolojisinde trpm2 katyon kanalının rolünün moleküler teknikler ile araştırılması
Investigation of involvement of trpm2 cation channel on experimental migraine neurobiology by using molecular techniques
Yazar: YENER YAZĞAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA NAZIROĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Fizyoloji = Physiology ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Baş ağrısı = Headache ; Baş ağrısı bozuklukları = Headache disorders ; Migren hastalıkları = Migraine disorders ; Moleküler yapı = Molecular structure ; Nörobiyoloji = Neurobiology ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Trigeminal ganglion = Trigeminal ganglion

Özet:
Migren, baş ağrısı ile karakterize, karmaşık süreçler içeren yaygın bir hastalık olup, mevcut tedavilerle yeterli sonuç elde edilememektedir. Trigeminal ganglionlarda (TG) aşırı Ca+2 girişi ve mitokondriyal oksidatif stres (OS), migren baş ağrısı ve aura etiyolojisinde önemli rollere sahiptir. Transient receptor potential melastatin 2 (TRPM2) katyon kanalları, reaktif oksijen türleri (ROS) ve ADP-riboz tarafından aktive edilir, ancak N-(p-amilsinnamoil) antranilik asit (ACA) ve 2-aminoetoksi-difenil borat (2APB) gibi bazı spesifik olmayan kimyasallar tarafından inhibe edilir. TRPM2'nin TG'deki ekspresyon düzeyinin yüksek olduğu belirlenmiştir. Çeşitli nöronlarda TRPM2 kanalının stimülasyonunun ağrıyı ve nörotoksisiteyi uyardığı, bununla birlikte inhibisyonunun ağrı ve oksidatif nörotoksisiteyi azalttığı bildirilmiştir. TRPM2'nin TG'deki migren modelinde (gliseril trinitrat, GTN) ağrı, oksidatif stres (OS), apoptoz ve inflamasyon üzerindeki hücresel ve moleküler etkileri belirsizliğini korumaktadır. 
Çalışmada her grupta n=10 olacak şekilde erişkin C57BL/6J ırkı siyah dişi fareler kullanıldı. Deney hayvanları kontrol (migren oluşturulmayan) ve migren (migren oluşturulan) olmak üzere iki ana gruba ayrıldı.  Bu gruplardan Kontrol, ACA (3 gün süreyle 25 mg/kg) ve 2APB (3 gün süreyle 5 mg/kg) şeklinde migren olmayan alt gruplar ile GTN (10 mg/kg), ACA+GTN ve 2APB+GTN şeklinde migren alt grupları oluşturuldu. Tedaviler ve ağrı duyarlılığı ölçümlerinden sonra farelere, TG'leri elde edilmek üzere diseksiyon işlemi yapıldı. Tüm TG nöron örneklerinde lazer konfokal mikroskop, ELISA, spektroflorometre ve spektrofotometre analizleri yapıldı. Ayrıca, TG nöronlarında plate reader (kuyucuk okuyucu) ve patch-clamp analizleri yapıldı.
Farelerin TG nöronlarında GTN aracılı ağrı şiddeti, nörojenik inflamasyon (IL-1β, IL-6, ve TNF-α), hücre ölümü, sitozolik ROS (cROS), mitokondriyal ROS (mROS), kaspaz -3, kaspaz -9 ve sitozolik Ca+2 (cCa+2) seviyelerindeki artışlar TRPM2 aktivasyonu ile daha da artarken, hücre canlılığı glutatyon ve glutatyon peroksidaz değerlerinin azaldığı gözlemlendi. Bu değerler, TRPM2 antagonistleri (ACA ve 2APB) ve PARP-1 inhibitörleri (DPQ ve PJ34) tedavisi ile modüle edildi. Sonuç olarak, mevcut veriler, TRPM2 aktivasyonunun yalnızca deneysel migrenli farelerin TG'lerinde OS ve nörotoksisiteyi gidermek için önemli olmadığını, aynı zamanda GTN'nin neden olduğu ağrının modülasyonu için eşit derecede kritik olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Migraine is a complex neurological disease, and it is characterized by the induction of headache. The present drugs have partially protective action on the treatment of migraine in human. The excessive Ca2+ influx and mitochondrial oxidative stress (OS) of trigeminal ganglia (TG) have essential roles in the etiology of migraine headache and aura. The TRPM2 cation channels are activated by reactive oxygen species (ROS) and ADP-ribose, although it is inhibited by several non-specific chemicals such as N-(p-amylcinnamoyl) anthranilic acid (ACA) and 2-aminoethoxy-diphenyl borate (2APB). The expression level of TRPM2 in the TG is high. The stimulation of TRPM2 channel involves in the induction of pain and oxidative neurotoxicity in several neurons, although its inhibition reduces induction of pain and neurotoxicity. However, the cellular and molecular effects of TRPM2 in the TG of migraine model (glyceryl trinitrate, GTN) on the induction of pain, OS, apoptosis, and inflammation remain elusive.
C57BL/6J black female mice were used in the study, with n=10 in each subgroups. Experimental animals were divided into two main groups as control (non migraineur group) and migraine (migraineur group). Then, each group of two main groups was divided into five subgroups as control, ACA (25 mg/kg for 3 days), 2APB (5 mg/kg for 3 days), GTN (10 mg/kg), ACA+GTN, and 2APB+GTN. After the treatments and pain intensity measurements, the mice were killed for obtaining the TGs. In the whole TG neuron samples, laser scan confocal microscope, ELISA, spectrofluorometer, and spectrophotometer analyses were performed. Also, in the TG neurons, plate reader and patch-clamp analyses were performed.
GTN-mediated increases of pain intensity, cytokine generations (IL-1β, IL-6, and TNF-α), neuron death, cytosolic ROS (cROS), mitochondrial ROS m(ROS), caspase -3, caspase -9, and cytosolic Ca2+ (cCa2+) levels in the TG of mouse were further increased by the TRPM2 activation, although they were modulated by the treatments of PARP-1 inhibitors (PJ34 and DPQ), and TRPM2 blockers (ACA and 2APB).  In conclusion, the current data show that the maintaining TRPM2 activation is not only important for quenching OS and neurotoxicity in the TGs of mice with experimental migraine, but also equally critical to the modulation of GTN-induced pain.