HL-1 hücrelerinde demir fazlalığının T-tipiCA+2 kanal akımlarına akut ve kronik etkileri
The acute and cronic effects of iron overload on T-TYPE CA+2 channels in HL-1 cells
Yazar: ŞEYMA ÖZBEK
Danışman: DOÇ. HİLMİ BURAK KANDİLCİ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Disiplinlerarası Gıda Metabolizma ve Klinik Beslenme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Ferritin = Ferritin ; Hücreler = Cells ; Sinyal nakli = Signal transduction

Özet:
Demir insan vücudunda en çok bulunan metaldir ve birçok fizyolojik süreçte
(hemoglobin, demir içeren enzimlerin yapısında bulunur) rol oynamaktadır. Vücutta demirin
absorbsiyonu, depolanması ve dağılımı sıkı kontrol altındadır. Demir homeostazının değiştiği
hemokromotosiz gibi metabolik bozukluklarda fazla demir kalp gibi önemli organlarda
depolanır. Bu durumda örnek olarak, demir toksisitesinin gözlendiği talasami majör
hastalarında, erken dönemde atrial dilatasyon ve disfonksiyona ve daha sonrasında ise
ventriküler disfonksiyona yol açtığı rapor edilmiştir. Kalpte demir fazlalığından aksiyon
potansiyeli morfolojisinin etkilendiği bilinmektedir. Ancak, gelişen bu elektrofizyolojik
değişikliklerin mekanizması tam olarak aydınlatılmamıştır. Kalpte T-tipi Ca+2 kanal
akımlarının akut ve kronik demir yüklemesinden nasıl etkilendiği de bilinmemektedir. Bu tez
çalışmasında atrial kökenli, L- ve T-tipi Ca+2 kanallarını endojen olarak eksprese HL-1
hücrelerinden tüm hücre yama kıskacı metodu kullanılarak akım kayıtları alındı. Hücrelere
demir yüklemesi için in vitro koşullarda hücre dışı ortama FeCl3 eklendi ve T-tipi Ca+2 kanal
kinetiklerine akut ve kronik (24-48 saat) etkisi incelendi. Elde ettiğimiz bulgulara göre 48 saat
demir yüklemesi L- ve T-tipi Ca+2 kanal ekspresyonlarını değiştirmedi. Akut demir
uygulaması (150 μM, 3 dk) T-tipi Ca+2 kanal akımlarını değiştirmedi. Ancak demir yüklemesi
süre (24 ve 48 saat) ve konsantrasyon (300, 600 μM) bağımlı olarak aksiyon potansiyeline
etkili olabilecek T-tipi Ca+2 kanal akımlarını azalttı. Bu tezden elde edilen hücresel
elektrofizyolojik sonuçlar kalp gibi komplike sistemlerin demir toksisitesine verdikleri yanıtın
mekanizmasının anlaşılmasına ve yeni potansiyel tedavi stratejilerinin geliştirilmesine katkı
sağlayacaktır.

Abstract:
Iron is the most abundant transition metal in the human body and plays substantial role
in many physiological processes (part of the hemoglobin structure and iron containing
enzymes). In human body, absorption, storage and distribution of iron is tightly regulated.
Dysregulation of iron hemostasis in metabolic disorders such as hemochromatosis may lead
to deposition of excess iron in vital organs including the heart. In this condition, atrial
dilatation and dysfunction have been reported to be earlier markers followed by depressed
ventricular function of iron toxicity in patients with thalassemia major. It has been shown that
cardiac action potential morphology can be affected with iron overload. However, the
mechanism involved in these electrophysiological parameters has not been resolved. The
knowledge regarding the direct electrophysiological effects of acute and chronic iron overload
and its mechanism on the natively expressed cardiac T-type Ca2+ channel (Cav 3.1, Cav 3.2) is
still lacking. In this thesis, mice atrium derived HL-1 cells was used which exhibit both L- and
T-type Ca2+ channel endogenously. Using whole cell patch clamp, voltage dependent channel
currents were obtained. The acute and chronic (24-48 hours) effect of in vitro FeCl3 treatment
on T-type channels kinetics was observed. 48 hours of iron overloading did not alter the
expressions of L- and T-type Ca2+ channels. Acute iron exposure (150 μM, 3 min) did not
change T-type Ca2+ channel currents. However, iron overload reduced T-type Ca2+ channel
currents in a time (24 and 48 hours) and concentration (300, 600 μM) dependent manner that
could potentially effect action potential. All the electrophysiological results obtained from this
study will help to clarify the complex response mechanisms involved such as heart in iron
toxicity.