Deneysel Parkinson Hastalığı modelinde mitokondri transplantasyonu ve egzersizin etkilerinin karşılaştırılması
Comparative effects of mitochondrial transplantation and exercise in an experimental model of Parkinson's disease
Yazar: ÖZBEYEN ATALAY
Danışman: PROF. DR. MELTEM TUNCER
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Egzersiz = Exercise ; Parkinson hastalığı = Parkinson disease

Özet:
Parkinson hastalığı (PH), beyindeki dopamin salgılayan nöronların dejenerasyonuyla ilişkilidir. PH; harekete başlamada zorluk, tremor, yavaş ve küçük hareketler yapma gibi lokomotor ve spontan aktivitelerin bozukluğu ile kendini gösterirken yıllar içinde yavaşça gelişir. Dopaminerjik nöronlardaki mitokondriyal disfonksiyonlar PH'nin birçok farklı nedeni arasındadır. Son zamanlarda, ekzojen mitokondri transplantasyonunun mitokondriyal disfonksiyonu düzelttiği ve PH'nin klinik semptomlarını hafifletmeye yardımcı olduğu bildirilmiştir. Egzersizin faydalı etkisi PH'de iyi belgelenmiştir. Çalışmanın amacı, 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridinin (MPTP) ile indüklenen PH fare modelinde egzersiz ve mitokondri naklinin terapötik etkilerini incelemektir. MPTP, C57BL farelere intraperitoneal olarak enjekte edilmiştir. Enjeksiyon işlemi aynı gün içerisinde 4 sefer 20 mg/kg dozla, 2 saat aralıklı uygulanmıştır. PH'nin gelişmesinden 7 gün sonra koşu bandı egzersizleri 4 hafta boyunca haftada 5 gün, 30 dakika, 20 m/dk hızda yapılmıştır. Fare karaciğerinden izole edilen sağlıklı mitokondriler tedavi gruplarına bir hafta ara ile dört kez olacak şekilde intranazal yolla verilmiştir. Spontan aktivite ve lokomotor aktivite testleri tüm gruplara üç farklı seansta (PH'den önce, PH'den sonra ve tedavinin sonunda) uygulanmıştır. İntranazal olarak nakledilen mitokondrilerin beyine ulaştığı floresan mikroskopisi ile doğrulanmıştır. Egzersiz gruplarında ve mitkondri tedavisi alan gruplarda, PH semptomları aktivite testleri açısından azalmıştır. Bunun yanı sıra yapılan moleküler incelemelerde beyinde Bax/Bcl-2 oranının egzersiz yapan gruplarda azaldığı tespit edilmiş ancak mitokondri alan gruplarda bu azalmanın tersine döndüğü görülmüştür. Beklenilenin aksine mitokondri transplantasyonu moleküler açıdan olumsuz etkilerde bulunmuştur. Kaspaz 1 ve 3 proteinlerinin artışına sebep olarak beyinde apoptotik süreçleri tetikleyebileceği kanısına varılmıştır. Davranış testlerinde görülen egzersiz ve mitokondrinin sinerjik etkilerinin moleküler düzeyde gerçekleşmediği tespit edilmiştir. Egzersiz, PH'deki semptomları azaltan geleneksel bir yaklaşımdır. Bununla beraber mitokondrilerin intranazal yol ile beyine ulaştırılması, yöntemin invaziv olmaması ve insana kolay uygulanabilir olması açılarından umut vaat eden bir tedavi yöntemi olarak göze çarpmaktadır. Ancak alınan sonuçlar mitokondri gibi çok büyük yapıların bu yolla verilmesinin çok etkin olmadığını göstermektedir. Bunun yanı sıra nörodejeneratif hastalıklarda mitokondri kullanımına soru işaretleri bırakmıştır.

Abstract:
Parkinson's disease (PD) is associated with degeneration of dopamine-secreting neurons in the brain. PD manifests itself with impaired locomotor and spontaneous activities, such as difficulty initiating movement, tremors, and making slow and small movements, and PD develops slowly over years. Mitochondrial dysfunction in dopaminergic neurons is among the many different causes of PD. Recently, exogenous mitochondrial transplantation has been reported to help treat mitochondrial dysfunction and alleviate the clinical symptoms of PD. The beneficial effect of exercise is documented clearly in PD. The aim of the study was to investigate the therapeutic effects of exercise and mitochondrial transplantation in a 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)-induced PD mouse model. MPTP was injected intraperitoneally into C57BL mice. The injections were administered on the same day with a dose of 20 mg/kg, 4 times, 2 h apart. After 7 days of the development of PD, treadmill exercises were done for 30 minutes, 5 days a week, at a speed of 20 m/min for 4 weeks. Healthy mitochondria isolated from mouse liver were transplanted into the brain of the treatment groups intranasally, four times with a one-week interval. Spontaneous activity and locomotor activity tests were applied to all groups in three different sessions (before PD, after PD, and at the end of treatment). Movement of intranasally transplanted mitochondria to the brain was observed with fluorescence microscopy. In the exercise groups and the groups receiving mitochondrial treatment, PD symptoms decreased in terms of activity tests. In addition, molecular studies in brain showed that the Bax/Bcl-2 ratio decreased in the exercise groups, but this decrease was reversed in the mitochondrial groups. Contrary to expectations, mitochondrial transplantation had negative effects in molecular terms. It was concluded that it caused an increase in Caspase 1 and 3 proteins and therefore could trigger apoptotic processes in the brain. It has been determined that the synergistic effects mitochondria and exercise seen in behavioral tests do not occur at the molecular level. Exercise is a traditional approach that reduces symptoms in PD. Moreover, intranasal delivery of mitochondria to the brain is a promising treatment method as it is non-invasive and easily applicable to humans. However, the results obtained show that delivering very large structures such as mitochondria in this way is not very effective. In addition, it has left question marks on the use of mitochondria in neurodegenerative diseases.