Kronik hafif stres  modelinin dişi ve erkek sıçanlarda kinürenin metabolitleri ve nmda reseptörü üzerine etkisi
The effect of the chronic mild stress model on kynurenine metabolites and the nmda receptor in female and male rats
Yazar: MİNE ARAYICI
Danışman: PROF. DR. PINAR AKAN ; DOÇ. DR. SERVET KIZILDAĞ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinirbilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
Depresyon, kadınlarda erkeklere göre iki kat daha yaygın olarak görülür. Kadınların depresyona yatkınlığının biyolojik mekanizmaları tam olarak bilinmemektedir. İleri sürülen depresyon mekanizmaları, depresyonda gözlenen cinsiyet farkını net olarak açıklayamamaktadır. Major depresyonda, inflamatuvar mekanizmaların ve triptofan metabolizmasının önemli rol oynadığını düşünülmektedir. Depresyon hastalarında arttığı gösterilen proinflamatuvar sitokinlerin, triptofandan kinürenin sentezini katalize eden indolamin2,3-dioksijenaz(IDO) sentezini indüklediği gösterilmiştir. IDO enziminin artmasıyla, N-metil-D-aspartat(NMDA) reseptör antagonisti kinürenik asit(KİNA) ve NMDAR agonisti kinolinik asit(KLNA) arasındaki dengenin bozulması sonucunda,  NMDAR'ların aşırı uyarılmasının depresyon patogenezinde etkili olduğu öne sürülmüştür. Kadın depresyon hastalarında proinflamatuvar sitokinlere daha sık rastlanması ve cinsiyet hormonlarının kinürenin yolağı enzimleri üzerindeki etkisi sebebiyle bu mekanizmanın kadınlardaki depresyon patobiyolojisinde daha etkili olduğunu ve cinsiyete bağlı farklılıkların temelini oluşturabileceğini öne sürülebilir. Klinik araştırmalarda, depresyonda triptofan metabolizmasının ve NMDAR'ların rolüne dair bulgular olsa da cinsiyet farkının araştırıldığı az sayıda çalışma bulunmaktadır. Hem sağlıklı kadınlarda, hem de depresyondaki kadınlarda, serumda KİNA, KLNA seviyeleri ile Kinürenik asit/3-Hidroksi-Kinürenin(KİNA/3-HK), Kinürenik asit/KinolinikAsit(KİNA/KLNA) oranlarının erkeklerden daha düşük olduğu gösterilmiştir. Kronik hafif stres uygulanan erkek rodentlerde, beyinde proinflamatuvar sitokinlerin ve IDO'nun arttığı, buna bağlı olarak da KLNA seviyelerinin arttığı gözlemlenmiştir. Dişi rodentler kullanılarak yapılan benzer çalışmalar bulunmadığından, kronik stresin dişilerin beyninde bu metabolitleri nasıl değiştirdiği bilinmemektedir. Çalışmamızda özgün bir hipotez olarak "Kronik hafif stres modeli uygulanan sıçanların beyin dokusunda KİNA/KLNA oranının, dişi sıçanlarda erkeklere göre daha fazla azalacağı, bu değişimin NMDAR altbirimlerinin ifadesini etkileyerek depresyon benzeri semptomlarla ilişkili olacağı" hipotezi  ileri sürülmüştür. Projede, 16 erkek ve 16 dişi Wistar albino sıçan kullanılarak, kronik hafif stres depresyon modeli oluşturuldu. Depresyon benzeri bulguların gelişimi sükroz tüketim ve zorunlu yüzme testleri ile izlendi. Açık alan testi ve yükseltilmiş labirent testi ile anksiyete benzeri davranışlar, sosyal etkileşim testi ile sosyal davranışlardaki değişimler, obje tanıma testi ile öğrenme ve bellek işlevleri değerlendirildi. Prefrontal korteks, hipokampüs ve striatumda, NMDA altbirimleri Grin1, Grin2a ve Grin2b genlerinin mRNA ekspresyonları GZ-PZR ile değerlendirildi ve bu genlerin ekspresyonlarındaki strese bağlı değişimlerin beyin bölgesine özgü olduğu ortaya kondu. Gen ekspresyonlarında cinsiyete bağlı farklılıklar gözlenmedi. Plazma ve beyin bölgelerinde kinürenin metabolitlerinin düzeyleri LC-MS/MS ile belirlendi. Kronik stresin, plazma ve beyin bölgelerindeki kinürenin yolağı metabolit düzeylerini bölgeye ve cinsiyete bağlı olarak farklı şekilde etkilediği bulundu.

Abstract:
Depression is twice as common in women as in men, but the biological mechanisms underlying this susceptibility are not fully understood. Proposed mechanisms do not adequately explain the observed gender differences. In major depression, inflammatory mechanisms and tryptophan metabolism are thought to play significant roles. Proinflammatory cytokines, elevated in patients with depression, induce indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), an enzyme that catalyzes the synthesis of kynurenine from tryptophan. This disrupts the balance between kynurenic acid (KYNA), an NMDA receptor antagonist, and quinolinic acid (QUIN), an NMDA receptor agonist, potentially contributing to depression. Proinflammatory cytokines are more frequently observed in female patients, and sex hormones' effects on kynurenine pathway enzymes suggest this mechanism may be more influential in women's depression and could underlie gender differences. Clinical studies have shown evidence for the role of tryptophan metabolism and NMDA receptors in depression, but research on gender differences remains limited. Studies show that healthy women and women with depression have lower serum levels of KYNA, QUIN, and lower KYNA/3-HK and KYNA/QUIN ratios compared to men. In male rodents subjected to chronic mild stress, increased proinflammatory cytokines and IDO activity were observed, leading to higher QUIN levels. However, similar studies in female rodents are lacking, leaving the impact of chronic stress on the female brain unknown. This study hypothesized that "In rats subjected to chronic mild stress, the KYNA/QUIN ratio in brain tissue will decrease more significantly in females than in males, affecting NMDA receptor subunit expression and contributing to depression-like symptoms." Using 16 male and 16 female Wistar albino rats, a chronic mild stress model was established. Depression-like symptoms were monitored with sucrose consumption and forced swim tests. Anxiety-like behaviors were assessed using open field and elevated plus maze tests, while social and cognitive functions were evaluated with social interaction and object recognition tests. Gene expression of NMDA subunits Grin1, Grin2a, and Grin2b in the prefrontal cortex, hippocampus, and striatum was assessed using RT-PCR. Stress-induced changes in gene expression were region-specific but not gender-specific. LC-MS/MS analysis revealed that chronic stress affected kynurenine pathway metabolites in plasma and brain regions differently, depending on region and gender.