Temporal lob epilepsisi olan bireylerde ve kainik asit ile oluşturulan sıçan epilepsi modelinde sinaptik vezikül glikoproteini 2 (SV2) ailesi izoformlarının seviyelerinin belirlenmesi ve yeni bir radyoaktif tracer olarak [3H]UCB-J'nin kullanılması
Determination of the levels of isoforms of synaptic vesicle glycoprotein 2 (SV2) family in individuals with temporal lobe epilepsy and kainic acid-induced rat epilepsy model and use of 3H-UCB-J as a new radioactive tracer
Yazar: BURCU AZAK PAZARLAR
Danışman: PROF. DR. ESER ÖZ OYAR
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Epilepsi = Epilepsy ; Epilepsi-temporal lob = Epilepsy-temporal lobe ; Kainik asit = Kainic acid ; Membran proteinleri = Membrane proteins ; Sinaptik veziküller = Synaptic vesicles ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Sinaptik vezikül glikoproteini 2A (SV2A), presinaptik vezikülde lokalize olan, levetirasetamı bağlayan ve muhtemelen hipokampusta inhibitörik nörotransmisyonu düzenleyen bir transmembran proteindir. SV2A bir epileptik ilaç hedefidir ve muhtemelen sinaptik yoğunluğun bir in vitro biyobelirteçidir. Levetirasetamın SV2A'da bağlandığı bölgeye yüksek afinite ile bağlanan yeni bir radyo-izleyici, [11C]UCB-J, in vivo görüntüleme için kullanılmıştır. Bu nedenle, epileptogenez sırasında presinaptik plastisiteyi incelemek için ilgi çekici bir fırsat olduğu düşünülmektedir. [3H]UCB-J'nin sıçan ve insan korteksindeki bağlanma özellikleri, bu tezde reseptör otoradyografisi ile araştırılmıştır. Tekrarlanan doygunluk deneyleri, sıçanlar ve insanlar arasında KD değerlerinin benzer olduğunu ortaya koymuştur ve bu sonuç in vivo deneysel verilerin klinikte insanlara çevrilebileceğini göstermektedir. Sıçan ve insan korteksindeki yer değiştirme deneylerimiz, brivarasetam ve levetirasetamın [3H]UCB-J'nin bağlanmasını inhibe etme konusunda güçlü bir potansiyele sahip olduğunu gösterdi ve böylelikle [3H]UCB-J'nin SV2A proteinine özgü olduğunu göstermektedir.
	Epileptogenez sırasında presinaptik plastisitenin bir belirteci olarak [3H]UCB-J bağlanmasının potansiyelini değerlendirmek için, sistemik ve lokal kainik asit uygulaması ile indüklenen status epileptikuslu sıçanların beyin bölgelerinde [3H]UCB-J'nin SV2A'ya bağlanmasındaki değişiklikleri zamana bağlı olarak inceledik. Başlangıçtaki status epileptikustan sonra farklı zaman noktalarında beyin dokularını örnekledik. Her iki modelde de akut fazlarda birçok beyin bölgesinde [3H]UCB-J bağlanmasında  ani ve önemli bir azalma gözlendi. Bağlanmadaki azalmalar 1-10 gün içinde meydana geldi ve azalmanın pike yaptığı zaman noktası modeller arasında biraz farklıydı. İlginç bir şekilde, sistemik modelde, çoğu alanda tedaviden 30-90 gün sonra bağlanma seviyesinde tam restorasyon gözlendi ve bu muhtemelen nöronal yeniden yapılanmayı yansıtmaktadır. Ancak lokal enjeksiyondan sonra hipokampus, temporal ve piriform korteksdeki bağlanma bazal seviyelere geri dönemedi. Zamana bağlı bağlanma profili lokal modelde ipsilateral ve kontralateral bölgelerde ayrıca bir lateralizasyon gösterdi. Ayrıca, SRS başlangıç zamanı ile SV2A seviyesi arasında bir korelasyon olmadığı da gözlendi.
	 SV2 ailesi, SV2A, SV2B ve SV2C olarak adlandırılan üç izoformu içerir. Bu proteinler ayrıca, SV2A'nın bir epileptik ilaç hedefi ve bir sinaptik yoğunluk biyobelirteç olarak önerilmesinden sonra, son yıllarda artan bir ilgi görmeye başlamıştır. Şimdiye kadar kemirgenlerdeki ve insan beynindeki anatomik dağılımları hakkında kısıtlı da olsa bir bilgiye sahibiz. Bununla birlikte, TLE hastalarının korteksindeki SV2 genlerinin spesifik ekspresyon paternleri ve ekspresyonlarının epilepsideki klinik sonuçlardan nasıl etkilendiği halen tartışılmaktadır. Bunu detaylandırmak için eş zamanlı kantitatif PCR deneyleri yaptık ve klinik veriler ile SV2 ifadelerinin seviyesi arasındaki olası ilişkiyi analiz ettik. Ancak; yaş, nöbet sıklığı, epilepsi süresi ve SV2 gen ekspresyonu arasında ilişki olmadığını gösterdik. Levetiracetam ile tedavi edilen ve diğer AED'lerle tedavi edilen hastalar arasında da SV2 ekspresyon paternlerinde hiçbir fark görülmedi ve cinsiyetinde ifade düzeylerini etkilemediği de ortaya konuldu.
	Bu veriler nöbetlerden sonra presinaptik SV2A miktarındaki değişiklikleri göstermektedir ve SV2A'nın spontan nöbetleri ortaya çıkarmada ve/veya epileptogenez için bir biyobelirteç olmada önemi olduğunu göstermektedir. [3H]UCB-J gibi yeni radyo-izleyiciler kullanılarak SV2A bağlanması, epileptogenez sırasında presinaptik plastisiteyi saptamak için güvenilir bir yöntemdir ve daha genel olarak sinaptik plastisiteyi göstermek için kullanılması muhtemeldir.

Abstract:
Synaptic vesicle glycoprotein 2A (SV2A) is a transmembrane protein localized in the presynaptic vesicle, that binds levetiracetam and probably regulates inhibitory neurotransmission in the hippocampus. SV2A is an epileptic drug target and likely a biomarker of synaptic density A novel radiotracer, [11C]UCB-J, that binds to the levetiracetam site with high affinity is used for in vivo imaging, thus representing an attractive opportunity to study presynaptic plasticity during epileptogenesis The binding characteristics of [3H]UCB-J in rat and human cortex was investigated by in vitro receptor autoradiography. Repeated saturation experiments revealed KD values are similar between rats and humans showing in vivo experimental results can be translated to humans in the clinic. Displacement experiments in rat and human cortex showed that brivaracetam and levetiracetam have a strong potential to inhibit the binding of [3H]UCB-J revealing [3H]UCB-J is specific to SV2A protein.
	To evaluate the potential of [3H]UCB-J binding as a marker of presynaptic plasticity, we examined changes in [3H]UCB-J binding to SV2A over time in the brain regions of rats with status epilepticus induced by systemic and local kainic acid.  Brain tissues were sampled at different time points after the initial status epilepticus. In both models, a decrease in [3H]UCB-J binding was observed in several brain areas in the acute phases. Reductions in binding occurred within 1-10 days, and the peak was slightly different between models. Interestingly, in the systemic model, full restoration in the binding level 30-90 days after the treatment in most areas probably reflects neuronal reorganization. However, after the local injection, the binding in the hippocampus, and temporal and piriform cortices did not return to basal levels. The time-course profile also displayed lateralization in the local model. The results also showed that there was no correlation between SRS onset time and the SV2A level of the rat. 
	Further SV2 family includes three isoforms called SV2A, SV2B, and SV2C. These proteins also have started to receive increasing attention in recent years, after SV2A was proposed as an epileptic drug target and a synaptic density biomarker. So far, we gained insight into their anatomical distributions in rodents and human brains. However, specific expression patterns of SV2 genes in the cortex of TLE patients and how their expressions are affected by clinical outcomes in epilepsy are still under debate in the human brain. To elaborate on this, we performed quantitative PCR and analyzed the possible relationship between clinical data and the level of SV2 expressions.  However; we found that there is no relationship between age, seizure frequency, duration of epilepsy, and SV2 gene expression. No difference was found in SV2 expression patterns between Levetiracetam-treated and other AEDs-treated patients. Sex does not influence expressions. 
	These data demonstrate changes in the amount of presynaptic SV2A after seizures and suggest that SV2A has importance in eliciting spontaneous seizures and/or being a biomarker for epileptogenesis. SV2A binding using novel radiotracers such as [3H]UCB-J is a reliable method to detect presynaptic plasticity during epileptogenesis and is likely to be used for demonstrating synaptic plasticity more generally.