İn vitro parkinson hastalığı (MPP+) modelinde sitozolik glutatyon yoksunluğunun mikroglia TRPM2 katyon kanal aktivasyonu üzerindeki etkilerinin moleküler tekniklerle araştırılması
Investigation of cytosolic glutathione depletion on microglia TRPM2 cation channel activation in an in vitro parkinson's disease (MPP+) model by molecular techniques
Yazar: KENAN YILDIZHAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA NAZIROĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Glütatyon = Glutathione ; Hücre kültür teknikleri = Cell culture techniques ; Katyonlar = Cations ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Parkinson hastalığı = Parkinson disease ; Sinyal nakli = Signal transduction ; İn vitro = In vitro

Özet:
Mikroglia hücre içi serbest Ca+2 ([Ca+2]i) aşırı artışının Parkinson Hastalığı (PH) etiyolojisinde önemli rol oynayan oksidatif stres (OS), apoptoz ve inflamasyon gibi etkenlerin artışına neden olduğu iyi bilinmektedir. TRPM2 katyon kanalı Ca+2 geçirgen bir kanaldır ve DNA tahribi sonucu oluşan ADP-riboz (ADPR) ve OS ile aktive olur. Yakın zamanda yapılan çalışmalarda, glutatyon (GSH) yetersizliği TRPM2 aktivasyonu ile oksidan, inflamatuar ve apoptotik etkenlerin artışı ile nörodejeneratif hastalıklara neden olurken GSH tedavisi ile bu etkenlerin azaldığı bildirilmiştir. Fakat TRPM2 kanal aktivasyonunu ve GSH yoksunluğu arasındaki ilişki mikroglia hücrelerinde henüz keşfedilmemiştir. Bu çalışmada PH deneysel modelinde mikroglia hücrelerinde GSH yoksunluğunda OS, apoptoz ve inflamasyon değerlerindeki değişimler üzerinde TRPM2 katyon kanalının rolünü araştırdık.
Primer olarak yeni doğan farelerden izole edilen mikroglia hücreleri; Kontrol, MPP, BSO, MPP+BSO ve MPP+BSO+GSH grupları olarak 5 gruba ayrıldı. GSH baskılanması buthionine sulphoximine (BSO) ile gerçekleştirilirken PH modeli 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP) ile oluşturuldu. Grupların kontrol grubuna kıyasla apoptozis, MTT, ROS, JC1, lipit peroksidasyon, PARP1, kaspaz 3 ve 9, inflamatuar sitokinler (IL-1β, IL-6, TNF-α), [Ca+2]i ve [Zn+2]i seviyeleri ve TRPM2 kanal ekspresyonu belirgin bir şekilde arttığı belirlenirken GSH, glutatyon peroksidiz ve hücre canlılığı değerlerinin azaldığı gözlendi. MPP+BSO grubunda ise bu oksidan, inflamatuar ve TRPM2 aktive edici etkilerin daha da arttığı gözlemlendi. MPP+BSO+GSH grubunda GSH tedavisi ile bu değerlerin kontrol düzeylerine azaldığı gözlemlendi. Benzer olumlu etki PARP1 inhibitörleri (DPQ ve PJ34) ve TRPM2 kanal inhibitörlerinin (ACA ve 2-APB) tedavisinde de gözlemlendi. 
Sonuç olarak GSH homeostazının korunması sadece PH da mikrogliaların OS kaynaklı aktivasyonunu azaltmakla kalmayıp aynı zamanda mikroglia hücrelerinde bulunan TRPM2 kanalını modüle ederek mikroglia hücrelerinin zarar görmesine de engel olduğu belirlendi.

Anahtar kelimeler: Apoptoz, Glutatyon yoksunluğu, Oksidatif stres, Parkinson Hastalığı, TRPM2 kanalı.

Abstract:
The excessive generation of oxidative stress (OS), calcium ion (Ca2+) influx, apoptosis, and inflammation are linked mechanisms of activated microglia in the patients with Parkinson's Disease (PD). The Ca2+-permeable TRPM2 cation channel is activated by the increase of OS and DNA-damage-induced ADP-ribose (ADPR). Recent data indicated the involvement of glutathione (GSH) depletion on the TRPM2 activation, OS, inflammation, and apoptosis in neurodegenerative diseases except PD. In the current study of the PhD thesis, we investigated the involvements of TRPM2 and GSH depletion (via buthionine sulphoximine, BSO) on the methyl-4-phenylpyridinium (MPP)-induced increases of OS, apoptosis, and inflammation in the microglia culture of mice.
The microglia cells were divided into five groups as control, PD model (MPP), BSO, MPP+BSO, and MPP+BSO+GSH. MPP-induced increases of apoptosis, microglia death, mitochondrial OS, lipid peroxidation, PARP1, caspase -3, caspase -9, inflammatory cytokines (IL-1β, IL-6, and TNF-), intracellular free Zn2+ and Ca2+ levels in the microglia were increased by the BSO treatment, although the levels of cell viability (MTT), GSH, and glutathione peroxidase were decreased by the treatment. The levels of oxidant, apoptotic, and inflammatory markers were further increased in the MPP+BSO group by the MPP and BSO treatments, although their levels were decreased in the MPP+BSO+GSH group by the treatment of GSH. In addition, their levels were further diminished by the treatments of PARP1 inhibitors (PJ34 and DPQ) and TRPM2 blockers (ACA and 2-APB). 
Taken together, our data show that the maintaining GSH homeostasis is not only important for quenching OS, inflammation, and apoptosis in the microglia of patients with PD, but equally critical to modulate TRPM2 activation. Thus, modulation of TRPM2 via GSH treatment may be useful in the treatment of patients with PD may be useful.

Keywords: Apoptosis, Glutathione depletion, Oxidative stress, Parkinson's disease, TRPM2 channel.