Miyokardiyal iskemi/reperfüzyon hasarının indüklediği apoptozda HMGB-1/TLR2 aksının hücre içi sinyal yolağının belirlenmesi
The identification of intracellular signalling pathway through HMGB-1/TLR2 axis on myocardial ischemia/reperfusion injury-induced apoptosis
Yazar: EYLEM TAŞKIN GÜVEN
Danışman: DOÇ. DR. AYKUT PELİT
Çukurova Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Kalp hastalıkları = Heart diseases ; Mitokondrial hastalıklar = Mitochondrial diseases ; Miyokard = Myocardium ; Miyokard enfarktüsü = Myocardial infarction ; Miyokardial iskemi = Myocardial ischemia ; Miyokardial reperfüzyon = Myocardial reperfusion ; Miyokardial reperfüzyon lezyonu = Myocardial reperfusion injury ; Nükleer faktör-kappa B = Nuclear factor-kappa B ; Sinyal nakli = Signal transduction

Özet:
Kalp krizi olarak bilinen miyokardiyal iskemi reperfüzyon hasarı (MI/R) yaygın bir sağlık problemidir. Miyokardiyal hasarın mekanizması yoğun bir araştırma konusu olmasına karşın, henüz tam olarak aydınlatılamamıştır. Hızlı hareket eden grup kutu-1 olarak adlandırılan  (HMGB-1) protein histon olmayan bir proteindir ve strese giren ve ölmekte olan hücrelerden pasif olarak salgılanan bir alarm proteinidir. Bu protein hücreler arasına salgılandığında, TLR ya da RAGE reseptörlerine bağlanmaktadır. TLR2 ve TLR4 kalpte en fazla bulunan tiplerdir. TLR2'nin miktarı dilate kalp yetmezliğinde TLR4'e oranla daha fazla değişmektedir. HMGB-1/TLR4 aksının miyokardiyal iskemi ve reperfüzyon hasarındaki rolü, literatürde detaylı bir şekilde araştırılmış olmasına karşın, HMGB-1/TLR2/gp96-PF5 aksının tetiklediği apoptotik hücre ölümleri hakkında ki bilgilerimiz kısıtlıdır.  Çalışmamızda test edeceğimiz hipotez şu şekildedir: Kalp krizinin tetiklediği oksidatif modifikasyon ile oluşan DHMGB1 (HMGB1'in disülfid formu), TLR2 reseptörünün yer aldığı yolak ile apoptozisi tetikler. Bu hipotezimizi test etmek için yalancı operasyonun yapıldığı sham, sham operasyonunun ardından DHMGB1 verdiğimiz grup, kalp krizi oluşturduğumuz grup ve son olarak kalp krizi ile birlikte DHMGB1 verdiğimiz grup olmak üzere toplam 4 deney grubu oluşturuldu. 24 saatlik reperfüzyon süresinin dolmasının ardından, sol ventrikül ve kan basınçları, EKG kayıtları alındıktan sonra kalp dokusu alındı. Kalplerden bazı proteinlerin analizlerinde ve biyokimyasal ölçümlerde kullanıldı. MIR kalp hasarına neden oldu, bu da aritmilere  ve fonksiyon kayıplarının gelişmesine aracı oldu. İskemiden önce DHMGB1 uygulanması kas hasarında iyileşme ve bu da kalp fonksiyonlarında iyileşmeye aracı oldu, fakat aritmiler düzeltmede başarısız oldu. MIR, HMGB1'in, TLR2 ve TLR4'ün sitozolik miktarlarında azalma yaparken, plazmadaki HMGB1'in miktarını arttırdı. DMIR'de bu değerlerde düzelme oldu. MIR TLR2 ve TLR4'ün protein ifadesini azaltırken, DMIR da MIR'a göre TLR4' ün protein ifadesi arterken TLR2'ü azaldı.  MIR gp96, JNK ve ERK1/2'in protein ifadesini azaltırken, DMIR JNK'ın protein ifadesini daha da azaltırken, ERK1/2'in değerini arttırdı. PF5' in protein ifadesi DMIR'da daha yüksekti. Sonuç olarak DHMGB1'in MIR hasarına koruyucu etkisinde TLR2/gp96-PF5 aks yolağı önemlidir.

Abstract:
Myocardial ischemia/reperfusion injury (MIR), termed as the heart attack, is a worldwide health problem. Although the mechanism of MIR has been intensely investigated, it still has some unresolved issues. High Mobility Group Box-1 (HMGB1) is one of the nonhistone proteins. The protein secreted passively from stressed or dying cells is an alarming molecule. When HMGB1 is secreted to the intercellular space, it can bind to the TLR or RAGE receptors. TLR2 and TLR4 are excessively expressed in the heart tissue. TLR2 levels are more increased compare to the TLR4 in dilated heart failure. Although the role of the HMGB-1/TLR4 axis in MIR has been widely investigated, there is a limited study available on the role of the HMGB-1/TLR2/gp96-PP5 axis in MIR-induced apoptosis. The hypothesis was tested in the study as follows: Disulfide form of HMGB1 (DHMGB1) produced via oxidative modification which is induced by MIR can trigger apoptotic cell death through its interaction with TLR2. To test the hypothesis, total four groups was conducted as: a sham-operated group, sham-operated with DHMGB1 treated group, MIR group, MIR with DHMGB1 treated group. After 24-hours reperfusion period, left ventricular and blood pressures and ECG were recorded, then heart tissue was taken. Some protein analyzing and biochemical measurements were measured by using heart tissue. MIR caused heart damage, which mediated the development of arrhythmias and loss of heart function. Administration of DHMGB1 before ischemia resulted in healing in muscle damage and this in turn improved heart function, but failed to attenuation of arrhythmias. While MIR decreased the cytosolic amounts of HMGB1, TLR2 and TLR4, it increased the amount of HMGB1 in plasma. DMIR made an improvement in these values. While MIR decreased the protein expression of TLR2 and TLR4, DMIR also decreased TLR2 while the protein expression of TLR4 was eleveted vs MIR. While MIR decreased the protein expression of gp96, JNK and ERK1/2, DMIR further decreased the protein expression of JNK and increased the value of ERK1/2. The protein expression of PP5 was higher in DMIR vs MIR. In conclusion, the protective effect of DHMGB1 on MIR injury is important for the TLR2/gp96-PP5 pathway.