Farklı hücre kültürlerinde gadolinyum ve gadolinyum şelatlarının hücre içi kalsiyum üzerine etkisinin araştırılması
An investigation of the effects of the gadolinium and gadolinium chelates on the intracellular calcium in the different cell cultures
Yazar: MURAT BAYKARA
Danışman: PROF. DR. HALUK KELEŞTİMUR
Fırat Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Gadolinyum = Gadolinium ; Ganglion-spinal = Ganglia-spinal ; Kalsiyum = Calcium ; Kontrast maddeler = Contrast media ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Trigeminal ganglion = Trigeminal ganglion ; Şelatlar = Chelates

Özet:
Gadolinyum (Gd+3) canlılarda eser miktarlarda bulunan, metabolik rolü bilinmeyen ve kalsiyum kanallarını inhibe ettiği gösterilmiş nadir bir toprak metaldir. Organik ligand moleküllerinin Gd+3 etrafında bir kompleks oluşturduğu bir şelasyon süreci ile Gadolinyum'lu MR Kontrast Ajanları (GMRKA) oluşturulur. GMRKA'ların metabolik koşullarda gadolinyum iyonlarını serbestleyerek ayrıştığı hipotezi nedeniyle farklı sinir doku hücre kültürlerinde serbest gadolinyum ve GMRKA'ların hücre içi kalsiyumu üzerine etkisinin değerlendirilmesi amaçlandı.Çalışmada sıçan dorsal kök gangliyon (DKG) ve trigeminal gangliyon (TG) hücreleri ile GT1 7 (ölümsüz GnRH nöronları) hücreleri kullanıldı. Hücre içi kalsiyum sinyalleri DKG ile TG hücrelerinde KCl+ ve GT1 7 hücrelerinde melatonin ile non spesifik depolarizasyonla hücreler uyarılmaya çalışıldı ve indüklenen kalsiyum sinyalleri üzerine gadolinyum ve GMRKA'ların etkileri incelendi. GMRKA'lar ve moleküler gadolinyum 0,1 mmol/kg ortam konsantrasyonu oluşturulacak şekilde aynı pH ve sıcaklık değerlerinde hazırlanılarak kalsiyuma duyarlı floresan boya Fura 2 AM ile boyanmış hücre kültürlerine uygulanarak değerlendirme yapıldı.Sıçan DKG ve TG nöron kültürlerinde hücre dışına uygulanan Gd+3 ve gadodiamid hücre içi bazal kalsiyum düzeylerinde Gd+3 daha fazla olmak üzere anlamlı azalma meydana getirirken meglumin gadoterat anlamlı bir etki göstermedi. Gd+3'nin etkisi geri dönüşümsüz iken gadodiamid ile geri dönüşüm tama yakın idi. GT1 7 hücre kültürlerinde Gd+3 ve gadodiamid DKG ve TG'lerdekine benzer etki gösterirken meglumin gadoterat da Gd+3 ve gadodiamid ile karşılaştırılamayacak derecede hafif formda olmakla birlikte gadodiamid benzeri etki göstermiştir.Sonuç olarak, bazı gadolinyum şelatlarının gadolinyumu fizyolojik şartlarda serbestleyip hücre içi kalsiyum düzeylerini değiştirerek dokulardaki muhtemel toksik etkilerinin oluşmasına sebep olabileceği kanısına varılmıştır.

Abstract:
Gadolinium (Gd3+) is a rare earth metal that occurs in only trace amounts biologically and is not known to have a metabolic role but shown to inhibit calcium channels. Gd based MR contrast agents (GBMCA) are manufactured by a chelating process, in which organic ligand molecules form a stable complex around Gd3+. Aim of this study is to investigate the probably effect of free gadolinium and GBMCA in neuron cell lines on the intracellular Ca2+ because these agents can dissociate and result in release of toxic Gd3+ ions in metabolic conditions.Dorsal root ganglia (DRG), trigeminal ganglia (TG) and GT1 7 (immortalized GnRH neurons) cells were studied for responses to agents and nonspecific depolarization by high KCl+ and melatonin, respectively, by monitoring changes in [Ca2+]i with a microscopic digital image analysis system in Fura 2 AM loaded neurons.GBMCA and molecular gadolinium were prepared at 0.1 mmol/kg doses at the same pH and temperature values and administrated to the cell lines that loaded to calcium sensitive fluorescent dye Fura 2 AM.Application of Gd3+ and gadodiamid on the rat DRG and TG neurons caused significant decreases in the basal intracellular calcium levels whereas gadoterat meglumine did not have a significant impact. Gd3+ was more effective than gadodiamide. While returned effect was almost complete with gadodiamid, Gd3+ has irreversible effect. GT1 7 cell lines showed the same responses as Gd3+ and meglumine gadoterat in DRG and TG. The degree of effect of meglumine gadoterat is neglectable compared to Gd3+ and gadodiamid although it showed gadodiamid-like effects.In conclusion, some of the gadolinium chelates may release gadolinium in physiological conditions and cause toxic effects by changing the levels of intracellular calcium levels.