Alzheimer hastalığı gelişiminde kinürenin yolağının nogo a ve klotho proteinleri ile nmda reseptörü ve nitrik oksit üzerine etkisi
The effect of kynureni̇ne pathway on nmda receptor and nitric oxide with nogo a and klotho proteins, in developing alzheimer's disease
Yazar: ÇAĞATAY HAN TÜRKSEVEN
Danışman: PROF. DR. BELGİN BÜYÜKAKILLI
Mersin Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Kinürenin = Kynurenine ; Klotho = Klotho ; Nitrik oksit = Nitric oxide ; Proteinler = Proteins

Özet:
Alzheimer hastalığı (AH), amiloid plakların birikimi ile karakterize, kronik nörodejeneratif bir hastalıktır. Amyloid beta (Aβ) peptit vücuda yayılarak, Alzheimer hastalarının beyinlerinde olduğu gibi periferal dokularda da birikerek etki göstermektedir. Bu çalışmada, sıçanlarda skopolamin enjeksiyonu ile oluşturulan AH modelinde patofizyolojiye kaynaklık ettiğini düşündüğümüz kinürenin yolağında oluşan kinürenin 3-monooksijenazın (KMO), Ro 61-8048 (KMOI) ile inhibisyonu sonucu, önemli rollere sahip olan Nogo A/NgR ve Rho A/ROCK yolakları ile nitrik oksit (NO) ve N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptörü, ayrıca klotho proteini arasındaki etkileşimleri ve Aβ birikimi üzerine etkilerini araştırdık.  Erkek Wistar albino sıçanlar (3-4 aylık) rastgele 5 gruba ayrıldı: K (Kontrol-SF-4 ml/28 gün+DMSO-100 µl/14. ve 21. gün-n=9), SCO (AH Model-Skopolamin-2,5 mg/kg/gün/28 gün-n=9), KMOI (Ro-61-8048-20 mg/kg/14. ve 21. gün-n=9), SCO+KMOI (Tedavi-Skopolamin-2,5 mg/kg/gün/28 gün+Ro 61-8048-20 mg/kg/14. ve 21. gün-n=9), SCO+DMSO (Skopolamin-2,5 mg/kg/gün/28 gün+DMSO-100 µl/14. ve 21. gün-n=9). Davranış deneylerini takiben elektrobiyofiziksel, histolojik ve biyokimyasal deneyler gerçekleştirildi. SCO ve SCO+DMSO gruplarında öğrenme ve bellek performanslarının K ve KMOI gruplarına göre azaldığı saptandı (p<0,05). İstatistiksel olarak anlamlı olmamakla birlikte tedavi grubunda (SCO+KMOI), AH oluşturulan gruplara (SCO ve SCO+DMSO) göre arttığı görüldü. Nosiseptif ağrı eşiği süresi, SCO ve SCO+DMSO gruplarında artarken, SCO+KMOI grubunda azaldığı saptandı (p<0,05). Hipokampus (CA1/CA3), dentat girus (DG) ve frontal korteks (FK) bölgelerinde, Amyloid-β antikoru ile işaretlemeler ve Hematoksilen-Eozin boyamaları yapılması sonucu, SCO ve SCO+DMSO gruplarında Aβ plak birikiminin (p≤0,001), sayısının (p≤0,05), çapının (p≤0,05) ve dejenere nöron sayısının (p≤0,05) arttığı, SCO+KMOI grubunda ise azaldığı saptandı (p≤0,05). Morfolojik olarak incelendiğinde ise SCO ve SCO+DMSO gruplarında hasarlar izlendi. Tüm beyin dokusunda Rho-A ekspresyonunun SCO+KMOI grubunda K grubuna göre arttığı saptandı (p<0,05). Kolin asetiltransferaz (ChAT) seviyesinin ise KMOI grubunda azaldığı görüldü (p<0,05). Kalp dokusunda Aβ birikiminin SCO+KMOI grubunda ve Kinürenik asit (KYNA) seviyesinin ise SCO+DMSO grubunda arttığı belirlendi (p<0,05). Serum örneklerinde kinolinik asit (QUIN) seviyesinin SCO+DMSO grubunda azaldığı saptandı (p<0,05). Hemodinamik parametrelerde, biyoelektriksel ve mekanik aktivitelerde gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık saptanmaması, AH'nin elektrobiyofiziksel açıdan periferal dokulara yansımadığını gösterdi. Çalışmamız, AH'nin nörodejeneratif yolağında, kinürenin yolunun önemli bir role sahip olduğunu destekler niteliktedir.

Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is a chronic neurodegenerative disease characterized by the accumulation of amyloid plaques. Amyloid beta (Aβ) peptide spreads throughout the body and acts by accumulating in peripheral tissues as well as in the brains of AD. In this study, we investigated kynuren 3-monooxygenase (KMO) which is formed in the pathway of kynuren, which we believe to be the source of pathophysiology as a result of the inhibition with Ro 61-8048 (KMOI), the interactions between Nogo A/NgR and Rho A/ROCK pathways, which have important roles, and nitric oxide (NO) and N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors, and also klotho protein, and their effects on Aβ accumulation in the AD model created by scopolamine (SCO) injection in rats. Male Wistar albino rats (3-4 months old) were randomly divided into 5 groups: C (Control-SF-4 ml/28 days + DMSO-100 µl/14th and 21st days-n=9), SCO (AH Model-Scopolamine-2.5 mg/kg/day/28th days-n = 9), KMOI (Ro-61-8048-20 mg/kg/14th and 21st day-n = 9), SCO+KMOI (Treatment-Scopolamine-2,5 mg/kg/day/28 days + Ro 61-8048-20 mg/kg/14th and 21st day-n=9), SCO+DMSO (Scopolamine-2,5 mg/kg/day/28 days + DMSO-100µl/14th and 21st day-n=9). Electrobiophysical, histological and biochemical experiments were performed following the behavioral experiments. Learning and memory performances of the SCO and SCO+DMSO groups were found to be decreased compared to the K and KMOI groups (p<0.05). Although it was not statistically significant, it was observed that it increased in the treatment group (SCO+KMOI) compared to the groups with AD (SCO and SCO+DMSO). While nociceptive pain threshold duration increased in SCO and SCO+DMSO groups, it was found to decrease in SCO+KMOI group (p<0.05). It was found that the accumulation (p≤0.001), number (p≤0.05), diameter (p≤0.05) of Aβ plaque and number of degenerated neurons (p≤0.05) in SCO and SCO+DMSO groups (p<0.05) increased, and decreased in the SCO+KMOI group (p≤0.05) as a result of marking with amyloid-β antibody in the hippocampus (CA1/CA3), dentate gyrus (DG) and frontal cortex (FC) regions and performing Hematoxylene-Eosin (HE) staining. When examined morphologically, damages were observed in SCO and SCO+DMSO groups. Rho-A expression in whole brain tissue was found to be increased in SCO+KMOI group compared to C group (p <0.05). Choline acetyltransferase (ChAT) level was found to be decreased in KMOI group (p <0.05). It was determined that Aβ accumulation in heart tissue increased in SCO+KMOI group and kynurenic acid (KYNA) level increased in SCO+DMSO group (p <0.05). It was found that the level of quinolinic acid (QUIN) in serum samples decreased in the SCO+DMSO group (p <0.05). The lack of statistical significance in hemodynamic parameters, bioelectrical and mechanical activities showed that they were not reflected in peripheral tissues in terms of electrobiophysical. Our study supports that the kynuren pathway plays an important role in the neurodegenerative pathway of Alzheimer's disease.