Optogenetik uyarımla NF-κB aktivasyonu yapan bir yöntemin MSS'de inflamasyonun primer depresyon patofizyolojisindeki rolünün incelenmesi amacıyla In Vivo koşullar için geliştirilmesi
Development of A method activating NF-κB by optogenetic stimulation for In Vivo conditions to examine the role of CNS inflammation in the pathophysiology of primary depression
Yazar: EMRE CEM ESEN
Danışman: PROF. DR. EMİNE EREN KOÇAK
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Nörolojik Bilimler Ana Bilim Dalı / Temel Nörolojik Bilimler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Psikiyatri = Psychiatry
Dizin: Depresyon = Depression ; Merkez sinir sistemi = Central nervous system ; Nöroinflamatuar hastalıklar = Neuroinflammatory diseases ; Nükleer faktör-kappa B = Nuclear factor-kappa B ; Optogenetik = Optogenetics ; İn vivo = In vivo ; İnflamasyon = Inflammation

Özet:
Nöro- inflamasyonun depresyon üzerindeki etkilerini inceleyen çalışmaların önemli kısıtlılıklarından biri inflamasyonun lipopolisakkarit (LPS) gibi bakteriyel bir endotoksin aracılığı ile tetiklenmesi ve primer depresyonun patofizyolojisi ile uyumlu bir model kullanılmamasıdır. Bu nedenle nöro-inflamasyon ile depresyon arasındaki karmaşık ilişkinin aydınlatılabilmesi için beyinden köken alan nöro-inflamasyon için güvenilir bir model geliştirilmesi gereklidir. Bu gereklilikten hareketle fizyolojik koşullarda stresle tetiklenen inflamatuvar yanıta benzer şekilde beyinden köken alan inflamasyonu tetikleyen in vitro etkinliği gösterilmiş bir sistemin in vivo koşullara adapte edilmesi amacıyla bu tez çalışması gerçekleştirildi. Bunun için optik uyarı ile hücre zarı üzerinde dimerize olan kriptokrom 2 (CRY2PHR) ve "kriptokrom ile etkileşen basit heliks-loop-heliks 1" (CIB1) reseptör sisteminden faydalanıldı. Bu reseptörlerin sitoplazmik bölgelerine eklenen "interferon düzenleyici faktörlerin DNA'ya bağlı aktivatörü" (DAI) moleküllerinin, CRY2PHR / CIB1 dimerizasyonu ile bir araya gelerek interferon düzenleyici faktörleri (IRF) ve NF-κB transkripsiyon faktörlerini aktive etmesi yoluyla beyinden köken alan inflamasyonun uyarılması amaçlandı. CRY2PHR-DAI/ CIB1-DAI kriptokrom reseptörlerini içeren plazmidler tekrarlayan enjeksiyonlarla hipokampusta ifade ettirildi ve sonrasında tekrarlayan optik uyarılar gerçekleştirildi. Optimal inflamasyona yol açacak enjeksiyon ve optik uyarım dozu ve süresinin belirlenmesi amacıyla farklı protokollerle plazmid enjeksiyonları ve optik uyarımlar gerçekleştirildi. Ancak optik uyarım yapılmayan ve plazmid enjekte edilmeyen kontrol gruplarında da hipokampal bölgede mCherry sinyali ile uyumlu yoğun sinyal gözlendi. Bunun plazmidin tekrarlayan enjeksiyonunun yol açtığı doku travması nedeni ile ortaya çıkmış olabileceği, bu sinyal yoğunluğu içinde gerçek sinyalin güvenilir biçimde tayin edilmesinin mümkün olmadığı değerlendirildi. İleride yapılacak çalışmalarda girişimsel işlemlere bağlı travmanın yol açtığı inflamasyonu en düşük düzeye indirebilmek için, beyinde inflamasyonu modellemek için geliştirilecek yöntemlerde tekrarlayan plazmid enjeksiyonları yerine plazmidin virüsler aracılığı ile kalıcı olarak ifade ettirilmesi, virüs enjeksiyonundan 4-6 hafta sonra optik uyarımlara başlanması önerilir.

Abstract:
One of the critical limitations of the studies examining the effects of neuro-inflammation on depression is not implementing a protocol compatible with the pathophysiology of primary depression instead of using a protocol that inflammation is triggered by a bacterial endotoxin such as lipopolysaccharide. In order to elucidate the complex relationship between neuro- inflammation and depression, it is necessary to develop a reliable model for neuro- inflammation originating from the brain. Based on this requirement, this thesis study was carried out in order to adapt a system with in vitro activity that triggers inflammation originating from the brain, similar to the inflammatory response triggered by stress in physiological conditions, to in vivo conditions. For this purpose CRY2PHR- DAI/CIB1-DAI cryptochrome receptors were transferred intrahippocampally with repeated plasmid injections and activated with repetitive optical stimulations. Plasmid injections and optical stimulation were performed with different protocols in order to determine the injection and optical stimulation dose and duration that would lead to optimal inflammation. However, an intense signal consistent with the mCherry signal was observed in the hippocampal region in the control groups that were not optically stimulated and were not injected with plasmid. It was evaluated that this may have arisen due to tissue trauma caused by repeated injection of the plasmid, and it was not possible to reliably determine the true signal within this signal intensity. In future studies, in order to minimize the inflammation caused by trauma due to interventional procedures, it is recommended to permanently express the plasmid by viruses instead of repetitive plasmid injections in methods to be developed to model inflammation in the brain, and to start optical stimulation 4-6 weeks after virus injection.