İdiyopatik granülomatöz lobüler mastit hastalığının proteomik yaklaşımlarla incelenmesi
Investigation of idiopatic granulomatous lobular mastitis disease with proteomic approaches
Yazar: MERVE GÜLSEN BAL ALBAYRAK
Danışman: DOÇ. DR. GÜRLER AKPINAR
Kocaeli Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı / Tıbbi Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Kromatografi-sıvı = Chromatography-liquid ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Mastit = Mastitis ; Meme hastalıkları = Breast diseases ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Proteomikler = Proteomics ; İnflamasyon = Inflammation

Özet:
Amaç: Idiyopatik Grabülamatöz Lobüler Mastit (IGLM) klinik bulgular açısından meme kanserini taklit eden ve inflamasyon ile ilişkilendirilen bir hastalıktır. IGLM hastalığının klinik belirtileri ağrı, ödem, eritem, meme başı akıntısı, meme başı retraksiyonu, meme derisinde iltihaplanma ve fistüldür. Hastalığın patofizyolojisi ve etiyolojisi tam olarak bilinmemesine rağmen, bilimsel literatürde; IGLM otoimmün temeli, enfeksiyon kaynaklı veya meme kanseri ile benzerliğinden dolayı kanser ilişkili olarak sınıflandırılmaktadır. Hastalığın moleküler temellerinin tam olarak bilinmiyor olması nedeniyle bu tez çalışmasında IGLM'nin oluşumunda rol oynayabilecek hücresel mekanizmaların protein seviyesinde araştırılması amaçlanmıştır.
Yöntem: Proteom seviyesinde araştırma için 15 hastadan alınan IGLM ve kontrol grubu dokularından protein izolasyonu sonrası örnekler 2DE -MALDI TOF-TOF ve LC-MS/MS analizi olmak üzere iki farklı proteomik yaklaşım ile incelenmiştir.
Bulgular: 2DE-MALDI yaklaşımında, IGLM grubunda kontrol grubuna kıyasla ifadelerinde değişim gözlenen 50 protein beneği tanımlanmıştır. Biyoinformatik analizler bu proteinlerin hücrenin süperoksit radikallerine verdiği cevap ve detoksifikasyon mekanizmalarında rol aldıklarını ve kontrole göre ifadelerinin azaldığını ortaya çıkarmıştır. Ayrıca, oksidatif fosforilasyon ve sitrik asit döngüsü yolaklarının aktiviteleri de aynı şekilde kontrole göre azalmıştır. LC-MS/MS yaklaşımının sonuçlarının etiketsiz kantitasyon analizinde (LFQ) tanımlanan 1455 proteinden 482'sinin IGLM'de ifadesinin değiştiği gözlendi. İki grup arasındaki değişim oranları daha dar bir aralığa çekilerek güvenilirliği artırıldığında ise 482 protein içerisinden 60'ının yüksek güvenilirlikte değişim gösterdiği tespit edilmiştir. Bu proteinler, DAVID ve STRING gibi web tabanlı biyoinformatik araçları kullanılarak hücresel yolaklardaki rollerine göre sınıflandırılmıştır. DAVID analizine göre bu proteinlerin 16'sı bağışıklık sistemi ile ilişkiliyken, diğer 17 protein kanser metabolizmasında yer almaktadır.
Aynı proteinler ile yapılan STRING analizi farklı bir bakış açısı sağlayarak ifadesi değişmiş proteinlerden beş tanesinin özellikle kombine immün yetmezlik ile ilişkilendirirken, diğer proteinlerin ise insüline cevap ile nötrofil degranülasyonunda yer aldığı belirlenmiştir.
Sonuç: Bu tez çalışması, IGLM'li hastaların meme dokularındaki değişiklikleri kontroller ile karşılaştırmalı proteom analizi ile araştıran çok az çalışmadan biridir. Bu çalışma ile ilk kez IGLM'nin bağışıklık sistemi ile ilişkisi protein düzeyinde gösterilmiş ve ayrıca hastalığın kanser benzeri davranışının altı çizilmiştir. Ayrıca, burada belirtilen bazı proteinler, hastalığın patogenezine daha fazla ışık tutması veya IGLM için tanısal belirteçler olarak değerlendirilmesi açısından daha ileri çalışmalar için bir temel oluşturabilir.

Abstract:
Objective: Idiopathic Granulomatous Lobular Mastitis (IGLM) is an inflammation related disease that clinically mimics breast cancers. Clinical indications of IGLM are pain, edema, erythema, nipple discharge, nipple retraction, breast skin and fistula. Although its possible etiology is not clearly known, it may be plausible according to the literature as; autoimmunity basis of IGLM, infections and breast cancer resemblance. Therefore, the aim of this research was to investigate molecular mechanisms beneath IGLM formation, progress, and recurrence in protein level.
Method: For this, protein isolation from IGLM and control tissues taken from 15 patients were performed. Then, 2D-SDS-PAGE gel followed by MALDI TOF-TOF analysis and LC followed by LC-MS/MS analysis were performed as two different proteomic approaches. Results: In the MALDI analysis, 50 protein spots from the comparison of IGLM and control tissues were identified. Bioinformatic analyzes revealed that the cell's response to superoxide radicals and detoxification were downregulated. In addition, oxidative phosphorylation and citric acid cycle pathways are also inhibited. In the label free quantification in LC-MS/MS analysis, from 1455 identified proteins, 482 were found differentially regulated between groups (>2 fold). When the regulation rate was narrowed to improve confidency, 60 proteins were found to be regulated with high confidency. Bioinformatic analyses using DAVID and STRING web based bioinformatic tools were revealed that 16 proteins were immune system related. Five proteins, PNP, TAP1, ITGAL, PRKDC, and PTPRC, were associated with combined immune deficiency. 17 of these proteins have been found to be associated with cancer metabolism.
Conclusions: This thesis study was one of the few studies that investigated changes in breast tissues of patients with IGLM in comparison to control breast tissues by proteome analysis.
With this study, we demonstrated for the first time the relationship of IGLM with the immune system at the protein level and also underlined the cancer-like behavior of the disease. Furthermore, some of the proteins mentioned herein may provide a basis for further studies to shed more light on the pathogenesis of the disease or to be evaluated as diagnostic markers for IGLM.