Alzheimer hastalığı hücre hattı modelinde mitokondri spesifik antioksidan MitoQ'nun mitokondriyal disfonksiyon üzerindeki etkinliğinin araştırılması
The investigation of mitochondria-specific antioxidant MitoQ on mitochondrial dysfunction at Alzheimer's disease cell line model
Yazar: ESRA YETİŞGİN
Danışman: PROF. DR. HASİBE VURAL
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Hücre dizisi = Cell line ; Mitokondrial hastalıklar = Mitochondrial diseases ; Mitokondriler = Mitochondria ; Nörodejeneratif hastalıklar = Neurodegenerative diseases

Özet:
Ortalama yaşam süresinin uzamasıyla beraber, toplumda nörodejeneratif hastalıkların insidansında bir artış görülmektedir. Bu durum hem bireylerin yaşam kalitelerini olumsuz olarak etkilemekte hem de sağlık sektörü için büyük bir yük teşkil etmektedir. Demansın yaygın görülen bir formu olan Alzheimer hastalığı (AH) nöronların erken ölümüyle ilişkili progresif bir hastalıktır. Günümüzde yaklaşık 36 milyon insanın etkilendiği AH'nin, 2050 yılında 115 milyon insanı etkilemesi beklenmektedir. AH genetik ve çevresel faktörlerle tetiklenebilen bir hastalıktır. 
AH'li hastaların yaşam kaliteleri hastalığın ilerlemesiyle büyük ölçüde düşmekte ve hastalar bakıma muhtaç hale gelmektedir. Hatta ileri evrede beyin fonksiyonlarının önemli ölçüde hasara uğramasıyla beraber, bu hastalar kaybedilmektedir. AH tedavisinde kullanılmak üzere 1998 yılından itibaren 244 ilaç çalışması yapılmış olup bugün yalnızca donepezil, rivastigmin, galantamin ve memantin tedavide kullanılmaktadır. Bu ilaçlar AH belirtilerinin yavaşlatılmasına yöneliktir. 
AH'nin ortaya çıkmasında geçerli olduğu düşünülen 5 hipotez bulunmaktadır. Bunlar; kalıtsal olarak aktarılması, asetilkolin sentezinde azalma, beyinde Amiloid-beta (Aβ) plak birikiminin nörotoksik etkileri, hiperfosforile tau nedeniyle beyinde nörofibril yumaklarının oluşumu, mitokondri dinamiklerinde ve fonksiyonlarında bozulmalardır. Aβ plakları nöronlar arası komünikasyonu bloke ederek, tau yumakları ise hücre içine esansiyel moleküllerin ve besinlerin girmesini engelleyerek etki gösterirler. Mitokondri disfonksiyonu AH'nin erken evrelerinde ortaya çıktığından hastalığın sebebi olabileceği üzerinde durulmakta ve hastalığın erken teşhisi ve tedavisine imkan sağlayabileceği düşünülmektedir. 
Mitokondri kendi genetik materyalini taşıyan bir organeldir. Mitokondriyal DNA (mtDNA) solunum zincirinde elektron taşınması için gerekli 80 proteinden 13'ünü kodlamaktadır. AH'de bazı mitokondriyal fonksiyonların etkilendiği gösterilmiştir. Bu fonksiyonlardan bazıları glukoz metabolizmasında azalma, mitokondriyal enzimatik hasar ve ROS üretimindeki artıştır. Mitokondri dinamiklerinde saptanan değişimler ise; mitokondriyal füzyon ve fizyon dengesinde bozulma, mitokondrinin aksonlar üzerindeki taşınmasında azalma, hücre içi mitokondri oranında düşüş ve morfoloji bozulmalarıdır. 
Bu tez çalışmasında ülkemizde yaygın olarak görülen nörodejeneratif hastalıklardan biri olan AH'nin mekanizmasının tanımlanmasına katkıda bulunmak, mitokondri disfonksiyonu ile AH'nin patogenezi arasındaki ilişkinin açığa çıkarılması ile potansiyel terapötik hedefler ortaya koymak amaçlanmıştır. Bu amaçla SH-SH5Y nöroblastoma hücrelerinde Aβ42 agregatları ile AH modeli geliştirilmiştir. Mitokondri hedefli yeni nesil bir antioksidan molekül olan MitoQ uygulanarak, Aβ42'nın sebep olduğu oksidatif stresin ortadan kaldırılması hedeflenmiştir. Yapılan analizler sonucunda, MitoQ'nun antioksidan özelliği sayesinde Aβ42'nin hücreler üzerindeki olumsuz etkilerinde ve mitokondri disfonksiyonu üzerinde iyileşme sağladığı gösterilmiştir.

Abstract:
There is an increase in the incidence of neurodegenerative diseases in the community with the prolongation of the average life span This situation both negatively affects the life quality of the individuals and is a great burden for the healthcare sector. Alzheimer's disease (AD), a common form of Dementia, is a progressive disease associated with premature death of neurons. Today, approximately 36 million people are affected by AD and it is estimated to affect 115 million people in 2050. AD is a disease that can be triggered by genetic and environmental factors. 
The life quality of patients with AD falls drastically with the progression of the disease, and the patients become in need of care. These patients are also lost in the advanced stage with considerable impairment of brain functions. For AD treatment, 244 drugs have been developed since 1998; however, only donepezil, rivastigmine, galantamine and memantine are used.
There are 5 hypotheses that are believed to be valid for the emergence of AD. These; hereditary transmission, decrease in the synthesis of acetylcholine, neurotoxic effects of Aβ (amyloid-beta) accumulation in the brain, neurofibrillary tangle formation in the brain due to hyperphosphorylated tau, impaired mitochondrial dynamics and functions. Aβ plaques blocks communication between neurons and tau tangles prevents food and essential molecules intake. It is emphasized that mitochondrial dysfunction observed in early stages of AD may be the cause of the disease. And, it is thought that it may enable the early diagnosis and treatment of the disease. 
Mitochondria is a organelle carrying its own genetic material. Mitochondrial DNA (mtDNA) encodes 13 of 80 proteins required for electron transport in the respiratory chain. It has been shown that some mitochondrial functions are affected in AD. Some of these functions are reduction in glucose metabolism, mitochondrial enzymatic damage, increase in the production of ROS before formation of Aβ plaques and tau neurofibrillary tangles. The changes detected in mitochondria dynamics are deterioration of mitochondrial fission and fusion balance, decrease in transport of mitochondria on axons, decline in intracellular mitochondria and deformations. 
In this thesis, the relationship between mitochondrial dysfunction and the pathogenesis of AD is planned to be clarified to contribute to the identification of the mechanism of AD and develop potential therapeutic targets. For this purpose, Aβ42-induced in vitro AD model was developed and MitoQ, a mitochondrial targeted antioxidant agent, was treated to these cells. Alzheimer, mitochondria and oxidative stress related genes were investigated. The analysis revealed that the negative effects of Aβ42 on neuroblastoma cells and mitochondrial dysfunction were ameliorated by the antioxidant characteristic of MitoQ molecule.