Clostridium botulinum nörotoksin A'nın kolon kanseri hücre hattında kalsiyum sinyali artışı aracılı oksidatif stres, apoptozis ve tümör hücre ölümü üzerindeki etkileri
The effects of Clostridium botulinum neurotoxin A on oxidative stress, apoptosis and tumor cell death mediated by calcium signaling increase in colon cancer cell line
Yazar: SIDIKA DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. İPEK DUMAN ; PROF. DR. MUSTAFA NAZIROĞLU
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı / Tıbbi Farmakoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Botulinum toksinleri = Botulinum toxins ; Kaspazlar = Caspases ; Kolon neoplazmları = Colonic neoplasms ; Oksidatif stres = Oxidative stress

Özet:
Clostridium botulinum suşları tarafından üretilen bir nörotoksin olan BTX, doğadaki en güçlü biyolojik toksinler arasındadır. Botulinum nörotoksin tip A (BTX-A), nöromüsküler kavşaklardan asetilkolin salınımını inhibe ederek, kas gevşemesi ile nöromüsküler blokaj üretir ve çeşitli nöromüsküler bozukluklarda terapötik kullanım için onaylanmıştır. Kırk yıldan uzun süredir klinik kullanımda olan BTX-A'nın değişik alanlardaki yeni endikasyonları üzerinde halen çalışmalar devam etmektedir. 
Botulinum nörotoksin tip A (BTX-A) kanser hücreleri üzerindeki etkilerinden dolayı son zamandaki bazı çalışmalara konu olmuştur. TRPM2 katyon kanalı oksidatif stres ile aktive olan bir kanaldır. BTX-A tedavisi TRPM2 aktivasyonu aracılı hücre içi serbest kalsiyum iyonu ([Ca+2]i) aşırı artışı ve mitokondri membran depolarizasyonu (MMP) artışı ile beraberinde zincirleme olayları başlatmaktadır. Yakın zamanda yapılan çalışmalarda BTX-A'nın aşırı [Ca+2]i artışına neden olarak beyin ve meme kanseri hücreleri ölümüne neden olduğu bildirilmiştir. Fakat yaptığımız literatür taramasında kolon kanser (CC) hücrelerinde BTX-A'nın aşırı [Ca+2]i artışı aracılı oksidatif stres, apoptozis ve tümör hücresi ölümü üzerindeki etkileri araştırılmamıştır. 
Bu tez çalışmasının amacı HT29 CC hücrelerinde, BTX-A'nın, aşırı [Ca+2]i artışı aracılı oksidatif stres, apoptozis ve tümör hücresi ölümü üzerindeki etkilerinin araştırılmasıdır. Bu proje kapsamında kontrol HT29 hücreleri ve HT29+BTX-A grupları oluşturulmuştur. Kontrol grubundaki hücreler 24 saat süre ile hücre kültürü ortamında tutulurken, BTX-A grubundaki hücreler 24 saat süre ile 5 IU/ml BTX-A ile inkübe edilmiştir. Kontrol grubuna kıyasla HT29+BTX-A grubunda [Ca+2]i, ölü hücre oranı (propidium iodide/Hoechst), ölü hücre sayısı, debris (ölü artık hücre) miktarı, MMP, apoptozis ve kaspaz düzeylerinde (kaspaz -3, -8 ve -9) artış gözlenirken, hücre canlılığı miktarı ve sayısında azalma gözlenmiştir. TRPM2 kanal blokeri karvakrol inkübasyonu ile bu olayların tersine döndüğü saptanmıştır. 
Sonuç olarak, BTX-A tedavisinin TRPM2 kanal aktivasyonu ve [Ca+2]i artışı ile apoptotik ve oksidan mekanizmaları artırarak HT29 CC hücrelerini öldürdüğü görülmüştür. Bu araştırmanın sonuçları ile birlikte, BTX-A tedavisinin, CC tedavisinde potansiyel bir kaynak olarak daha ileri araştırmalarda incelenmesi literatüre katkı sağlayacaktır.

Abstract:
BTX, a neurotoxin produced by Clostridium botulinum strains, is among the most potent biological compounds in nature. Botulinum neurotoxin type A (BTX-A) is approved for therapeutic use in muscle relaxation and various types of neuromuscular blockade and various neuromuscular diseases by inhibiting the release of acetylcholine from neuromuscular junctions. Studies are still ongoing on new indications of BTX-A, which has been in clinical use for more than forty years, in different fields.
  Botulinum neurotoxin type A (BTX-A) has been the subject of recent studies due to its effects on cancer cells. The TRPM2 cation channel is a channel activated by oxidative stress. BTX-A treatment initiates chain events with an excessive increase in intracellular free calcium ion ([Ca+2]i) mediated by TRPM2 activation and an increase in mitochondrial membrane depolarization (MMP). In recent studies, it has been reported that BTX-A causes an excessive increase in [Ca+2]i, causing the death of brain and breast cancer cells. However, in our literature review, the effects of BTX-A on oxidative stress, apoptosis, and tumor cell death mediated by excessive [Ca+2]i increase in colon cancer (CC) cells have not been investigated.
This thesis study aims to investigate the effects of BTX-A on oxidative stress, apoptosis, and tumor cell death mediated by excessive [Ca+2]i increase in HT29 colon cancer cells. Control HT29 cells and HT29+BTX-A groups were formed within the scope of this project. While the cells in the control group were kept in the cell culture medium for 24 hours, the cells in the BTX-A group were incubated with 5 IU/ml of BTX-A for 24 hours. 
[Ca+2]i, dead cell ratio (propidium iodide/Hoechst), number of dead cells, amount of debris (dead residual cell), MMP, apoptosis and caspase levels (caspase -3, -8 and -9) were observed in the HT29+BTX-A group compared to the control group, while a decrease in the amount and number of cell viability was observed. It has been found that these events are reversed with the incubation of the TRPM2 channel blocker carvacrol.
As a result, it was observed that BTX-A treatment kills HT29 CC cells by increasing apoptotic and oxidant mechanisms with TRPM2 channel activation and [Ca+2]i increase. Together with the results of this research, the study of BTX-A therapy as a potential source of CC treatment in further research will contribute to the literature