Zearalenon ve metabolitlerinin enerji metabolizmasında rol oynayan genler üzerine etkilerinde epigenetik değişikliklerin ın vitro incelenmesi
Investigation of the effects of zearalenone and its metabolites in the genes related to energy metabolism in vitro: relation with the epigenetic alterations
Yazar: ECEM FATMA KARAMAN
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL ÖZDEN
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Enerji metabolizması = Energy metabolism ; Epigenez-genetik = Epigenesis-genetic ; Genler = Genes ; Karbonhidrat metabolizması = Carbohyrate metabolism ; Lipid metabolizması = Lipid metabolism ; Metabolitler = Metabolites ; Oksidatif hasar = Oxidative damage ; Zearalenon = Zearalenone ; İn vitro = In vitro

Özet:
Zearalenon (ZEA), çeşitli Fusarium türleri tarafından üretilen steroid olmayan östrojenik bir mikotoksindir. Mısır, buğday, yulaf ve soya fasülyesi gibi tahıl ürünlerini ve suları kontamine ederek insan sağlığı üzerine olumsuz etkilerde bulunur. Doktora tez çalışmasında bir endokrin bozucu olan ZEA ve metaboliti α-ZOL'ün epigenetik modifikasyonlar ve metabolik yolaklar üzerine etkisi HepG2 hücrelerinde incelenerek metabolik fonksiyon bozukluklarıyla muhtemel ilişkisi aydınlatılmaya çalışılmıştır. HepG2 hücrelerinde MTT ve NRU testlerine göre IC50 değerleri sırasıyla ZEA için 143,35 ve 60,45  µM;  α-ZOL için ise 111,42 ve 35,73  µM olarak belirlendi. BrdU testi ile hücre proliferasyonunda 1-50 µM konsantrasyonlarda 24 saat ZEA maruziyeti sonrasında %7,2-41,71 oranında; 24 saat α-ZOL maruziyeti sonrasında ise %11,78-44,33 oranında kontrole kıyasla anlamlı artış tespit edildi. ROS oluşumunda 50 µM ZEA ve 50 µM α-ZOL maruziyeti sonucunda %48,1 ve %49,6 oranında kontrole kıyasla anlamlı artış gözlendi. Global DNA metilasyonu seviyelerinde 10 ve 50 µM ZEA maruziyeti 1,46 ve 2,54 kat; 1-50 µM konsantrasyonlarda α-ZOL maruziyeti ise 1,53-1,58 kat anlamlı artışa neden oldu. 1-50 µM konsantrasyonlarda ZEA ve α-ZOL maruziyeti PPARɣ ekspresyonu ve promotör DNA metilasyon seviyelerinde anlamlı düzeylerde değişikliklere neden olmuştur. Aynı zamanda, 1-50 µM konsantrasyonlarda ZEA ve α-ZOL maruziyetinin nükleer reseptör genleri (AhR, LXRα, PPARα, PPARγ), karbonhidrat ve lipit metabolizmasında rol oynayan genler (L-fabp, LDLR, GAPDH, Glut2, Igf-1, Akt1, HK2) ve oksidatif hasar ile ilişkili genlerin (HO1, Hsp70, Nrf2) ekspresyon seviyelerini önemli derecede değiştirdiği gösterildi. Ayrıca, 1-50 µM konsantrasyonlarda ZEA ve α-ZOL maruziyetinin western blot tekniği ile global histon modifikasyonları (H3K27me, H3K9me3, H3K9ac) üzerinde anlamlı değişikliklere neden olduğu görüldü. Tez çalışmasından elde edilen sonuçların, endokrin bozucu kimyasalların toksisitesinde ortaya çıkan anahtar moleküler mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına katkı sağlaması beklenmektedir.

Anahtar Kelimeler: Zearalenon; α-zearalenol; epigenetik mekanizmalar; nükleer
reseptör genleri; karbonhidrat ve lipit metabolizması; oksidatif hasar.

Abstract:
Zearalenone (ZEA), produced by various Fusarium species, is a non-steroidal estrogenic mycotoxin. It contaminates cereals such as corn, wheat, oat and soybean and water, therefore it has negative effects on human health. In doctorate thesis, the effects of ZEA and its metabolite α-ZOL on epigenetic modifications and metabolic pathways have been investigated in HepG2 cells in order to elucidate the possible relationship between metabolic dysfunctions. According to the MTT and NRU tests, the IC50 values were determined as 143.35 and 60.45 for ZEA and 111.42 and 35.73 µM for α-ZOL, respectively. At the concentrations of 1-50 µM of ZEA and α-ZOL exposures for 24 h were significantly increased cell proliferation by BrdU assay in the rates of 7.2-41.71% for ZEA, 11.78-44.33% for α-ZOL, respectively, compared to the control. 50 µM of ZEA and α-ZOL exposure significantly increased levels of ROS generation in the rates of 48.1%  and 49.6%, respectively, compared to the control. ZEA caused an increase in global DNA methylation levels at 1.46 and 2.54 fold after 10 and 50 µM of ZEA exposure and at 1.53-1.58 fold after 1-50 µM α-ZOL exposure. 1-50 µM of ZEA and α-ZOL exposure caused alterations in PPARɣ expressiom and promoter DNA methylation significantly. Besides, 1-50 µM of ZEA and α-ZOL exposure showed significant alterations in the expression levels of nuclear receptor genes (AhR, LXRα, PPARα, PPARγ), carbohydrate-lipid metabolism related genes (L-fabp, LDLR, GAPDH, Glut2, Igf-1, Akt1, HK2), and oxidative stress genes (HO1, Hsp70, Nrf2). In addition, 1-50 µM of ZEA and α-ZOL exposure resulted in significant changes in global histone modifications (H3K27me, H3K9me3, H3K9ac) by western blot technique. It is expected that results from this thesis will contribute to better understanding of key molecular events in the toxicity of endocrine disrupting chemicals for risk assessment process.

Key Words: Zearalenone; α-zearalenol; epigenetic mechanisms; nuclear receptor genes;
carbohydrate and lipid metabolism; oxidative damage.