Astemizol ve imipramin'in DU-145 prostat hücre hatlarına sitotoksik ve Eag1 kanalları üzerine elektrofizyolojik etkileri
The astemizole and imipramine effects on cytotoxicity of DU-145 cell line and on electrophysiology of Eag1 channels
Yazar: ONUR ÖZTANRIVERDİ
Danışman: PROF. DR. ALİ AŞKIN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Hücre membranındaki iyon kanalları tümör varlığında fizyolojik değişimlere maruz kalabilmekte ve bu nedenle kanser fizyolojisi ile ilişkilendirilmektedir. Potasyum iyon  (K+) kanallarının bir üyesi olan Eag1 K+ kanalları normal vücut hücrelerinde sınırlı düzeylerde eksprese edilirken, pek çok kanser tipinde yoğun olarak eksprese edilirler. Bu nedenle kanser araştırmalarında ilgi çekmektedir.
Bu çalışmada bir antihistaminik olan astemizol ve bir trisiklik antidepresan olan imipramin'in kanser hücreleri üzerine antiproliferatif ve kanal akımları (yama-kenetleme) üzerine etkileri incelenmiştir. DU-145 prostat kanseri hücre hatları çoğaltılmış ve xCELLigence gerçek zamanlı hücre analizi yöntemi uygulanarak astemizol ve imipramin'in proliferasyon üzerine etkileri incelenmiştir. 
 	Gerçek-zamanlı hücre analizinde kontrol grubu (ilaç uygulanmamış) ile birlikte her bir ilaç için 1 μM, 20 μM, 50 μM, 75 μM konsantrasyonları prostat kanser hücrelerine uygulanarak etkileri değerlendirilmiştir. Deneyler sonunda hücre indeks değerleri elde edilmiştir.  Tüm doz gruplarında 0. saat ortalama hücre indeks (CI) verileri baz alınarak 24, 48, 72, ve 96. saatler boyunca hücre proliferasyon hızındaki değişimler incelenmiştir. 0. Saat verileri ile karşılaştırıldığında kontrol grubunda 48, 72 ve 96. saatler sonunda CI değerleri istatistiksel olarak anlamlı düzeyde artmıştır (p<0.05). 0. saat verileri ile karşılaştırıldığında bütün doz grupları CI değerlerini arttırmıştır. Ancak 1 μM, 20 μM, ve 75 μM astemizol ile elde edilen bu artış bütün zaman diliminde, 50 μM ile elde edilen artış ise sadece 24. saatte istatistiksel olarak anlamlılık göstermektedir. İmipramin ile elde edilen bu artış, 1 μM'da 96. saatte ve 75 μM'da ise bütün zaman diliminde istatistiksel olarak anlamlıdır (p<0.05). CI değerlerinde kontrol grubunda 24-96. saat zaman aralığında % 28-211 arası bir artış görülmüştür. Astemizol'un 1 µM dozunda % 30-196, 20 µM dozunda % 35-180, 50 µM dozunda % 37-182 ve 75 µM dozunda ise % 35-203 oranında bir artış görülmüştür. İmipramin'in 1 µM doz grubunda % 1-150, 20 µM doz grubunda % 47-180, 50 µM doz grubunda % 22-182 ve ayrıca 75 µM doz grubunda  % 15-180 artış görülmüştür.
Ayrıca, bu maddelerin hem tek tek, hem de kombinasyonu Eag1 K+ kanal aktiviteleri üzerine yama kenetleme yöntemiyle elektrofizyolojik olarak çalışılmıştır. 1 μM imipramin, 50 μM astemizol ve 1 μM imipramin + 50 μM astemizol ilaç kombinasyonu çalışılmıştır. Çalışmalar sonunda imipramin, Eag K+  kanal akımlarını % 66 oranında azaltmış ve bu azalma istatistiksel olarak anlamlıdır (p<0.05). Buna karşın, astemizol kanal akımlarını % 25 oranında baskılamıştır. Fakat bu baskılama istatistiksel olarak anlamlı değildir (p>0.05). Kombinasyonla yapılan çalışma ise kanal akımlarını % 73 oranında inhibe etmiştir (p<0.05).

Sonuç olarak bu etkilerin değerlendirilmesi için daha kapsamlı çalışmalar, örneğin bu hücrelerde hEag1 gen ekspresyon düzeyinin çalışılması gerekmektedir. Bu çalışma Mersin Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimince 2015-TP2-1188 Proje Numarası ile desteklenmiştir.

Abstract:
Ion channels in the cell membrane can be exposed to physiological changes in the presence of tumors and are therefore they are associated with cancer physiology. The Eag1 K+  channels, which are members of the K+ channels, are expressed in limited levels in normal body cells, whereas they are intensely expressed in many types of cancer. Therefore, it attracts attention in cancer research.
In this study, the anti-proliferative and the Eag1 K+ channel flow effects of astemizole, an antihistamine; and imipramine, a tricyclic antidepressant were investigated in DU-145 prostate cancer cell lines. The reproduced DU-145 prostate cancer cell lines were replicated and xCELLigence real time cell analysis method was used to investigate the effects of astemizole and imipramine on cell proliferation. In addition, patch-clamp studies have evaluated the effects of these drugs on channel flows.

In real-time cell analysis, the effects of 1 μM, 20 μM, 50 μM, 75 μM concentrations of both drugs were evaluated on the prostate cancer cells. At the end of the experiments, CI values were obtained. In all experimental groups, changes were examined in cell proliferation rate during 24, 48, 72 and 96 hours based on the 0 hour average CI data. CI values were increased between the 24-96th hours in all dose groups when compared with 0 hour data. In the control group, at the end of the 48th, 72th and 96th hours, the CI values increased significantly (p<0.05). But, the increase of CI values obtained by 1 μM, 20 μM and 75 μM of astemizole was evaluated all the time segments, and the increase obtained by 50 μM of the same drug, was evaluated of the 24th hour statistically (p<0.05). On the other hand, the statistically significant increase of CI values, obtained by 1 μM of imipramine was evaluated at 96th hour, and by 75 μM of the same drug was evaluated in all the time segments. In control group, the CI values were increased by 28-211% between the 24-96 hour time intervals. Astemizole has an increase of 30-196 % in 1 µM dose, 35-180 % in 20 µM dose, 37-182% in 50 µM dose and 35-203% in 75 µM dose. Ion the other side, CI data obtained by imipramine increased at 1-150% by 1 µM dose group, 47-180% by 20 µM dose group, 22-182% by 50 µM dose group, and 15-180% by 75 µM dose group.
In addition, both individual and combination of these drugs were studied electrophysiologically on the Eag1 K+ channel activities by patch-clamp method. 1 μM imipramine or 50 μM astemizole, as well as 1 μM imipramine + 50 μM astemizole drug combination were studied. At the end of the studies, imipramine reduced Eag K+ channel flows by 66% and this decrease was statistically significant (p <0.05). However, astemizole suppressed channel flow by 25% was not statistically significant (p> 0.05).  But, the combination of both drugs inhibited channel flows by 73% (p <0.05).

As a result, more extensive studies are needed to evaluate these effects, for example hEag1 gene expression level should be studied in these cells. This study was supported by the Research Fund of Mersin University in Turkey with Project Number: 2015-TP2-1188.