Adrenokortikal karsinomda kullanılan mitotan ve streptozotosinin model membranlarda moleküler düzeydeki etkilerinin biyofiziksel tekniklerle incelenmesi
Investigation of the effects of mitotan and streptozotocin used in adrenocortical carcinoma on model membranes at the molecular level using biophysical techniques
Yazar: GAMZE YILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. MELEK DUYGU BİLGE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Antikanser = Anticancer ; DSC =   ; FTIR = FTIR

Özet:
Mitotan (MTT) ve Streptozotosin (STZ) Adrenokortikal Karsinom (ACC) tedavisinde kullanılan iki önemli ilaçtır. Mitotan ACC tedavisinde tek başına kullanıldığı gibi farklı kemoterapi ilaçları ile birlikte de kullanımı sağlanmaktadır. ACC tedavisi için onaylanmış tek ilaç Mitotan' dır. Streptozotosin ise diyabet hastalığının yanı sıra çeşitli kanser türlerinin tedavisinde de kullanılan, ACC tedavisinde bazı klinik çalışmalarda Mitotan ile kombine edilen bir antineoplastik ilaçtır. Biyolojik membranlar oldukça karmaşık yapılara sahip olduğu için, bunun yerine bileşenlerin kontrol edilebildiği model membranlar ile çalışılmıştır. Biyolojik membranlarda en çok sayıda bulunan Dipalmitoilfosfatidilkolin (DPPC) ile çok katmanlı veziküller (MLV) oluşturularak model membranlar hazırlanmıştır. DPPC+STZ ve DPPC+MTT konsantrasyonlarının saf DPPC ile kıyaslanıp ilaçların farklı konsantrasyon değerlerinde belirlenen sıcaklık değişimlerindeki biyofiziksel parametreler açısından etkileri Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR) spektroskopisi teknikleri ile incelenmiştir. DSC verileri ile elde edilen sonuçlarda her iki ilacın da belirlenen konsantrasyonlarındaki sıcaklık değişimine bağlı olan değişimler incelendiğinde Streptozotosin ilave edilen DPPC konsantrasyonlarında %10'luk konsantrasyondan itibaren ön geçiş sıcaklığının kaybolduğu, Mitotan ilave edilen DPPC konsantrasyonlarında ilk konsantrasyondan itibaren öngeçiş sıcaklığının kaybolduğu görülmüştür. STZ ve MTT' ın etkileriyle esas faz geçiş sıcaklığının (Tm) azaldığını, entalpinin (∆H) STZ için arttığını, bunun membranın ilaca doyduğunu söyleyebildiğimiz gibi, MTT için ise düzenli bir düşüş olduğunu görmekteyiz. Yarı yükseklikteki genişlikte (ΔT1/2) ise her iki ilaçta da konsantrasyona bağlı artış gözlemlenmiştir. FTIR' dan elde edilen STZ verilerine göre ilacın CH2 antisimetrik gerilme bandı, C=O gerilme bandı ve PO2- gerilme bandına sıcaklığa bağlı konsantrasyon artışlarında ne şekilde etki ettiği gözlemlenmiş, STZ konsantrasyonlarında CH2 antisimetrik bant için jel fazda düzenin arttığını düşük konsantrasyonlarda ilacın membran yapısına nüfus ettiğini fakat yüksek konsantrasyonlarda (%20-30) entalpinin maksimum seviyeye ulaştığını ve membranın ilaca doyduğunu söyleyebiliriz. Sıvı kristal fazda ise %5-10-15'lik konsantrasyonlarda hemen hemen etkinin olmadığını, %20-30'luk konsantrasyonlarda düzenin arttığını söyleyebiliriz. MTT konsantrasyonlarında CH2 antisimetrik bant için jel fazda düzenin arttığını, sıvı kristal fazda %15'lik konsantrasyona kadar düzenin hafifçe azalttığı, %15'lik konsantrasyonda ise düzeni bir miktar arttırdığını söyleyebiliriz. C=O gerilme bantlarının sıcaklığa bağlı değişimi incelendiğinde STZ' nin farklı konsantrasyonlarında her iki fazda da artışlar ve azalmalar gözlemlenmiştir. Hem jel hem sıvı kristal fazda bu dalga sayılarının değerlerinin artması STZ' nin fosfolipitlerin gliserol gövdesi etrafında dehidrasyona, bu değerlerin azalması ise fosfolipitlerin gliserol gövdesi etrafında hidrasyona sebep olduğunu göstermektedir. MTT'ın farklı konsantrasyonlarında ise hem jel hem sıvı kristal fazda hidrasyon görülmektedir. Bu durum ilacın kullanılan DPPC membranı ile güçlü hidrojen bağları yaptığını ve/veya var olan hidrojen bağlarını güçlendirdiği göstermektedir. PO2- antisimetrik gerilme bantlarındaki dalga sayılarındaki sıcaklığa ve konsantrasyona bağlı olan değişimler incelendiğinde jel fazda tüm konsantrasyonlarda azalma gözlenmiştir. Bu sonuç değerlendirildiğinde STZ' nin artan konsantrasyonlarının sıcaklık etkisiyle birlikte hidrasyona sebep olduğunu, ajanın fosfolipitlerin kafa grupları ile güçlü hidrojen bağları gerçekleştirdiğini söyleyebiliriz. Sıvı kristal fazda ise %15' lik konsantrasyona kadar belirgin bir etkinin görülmediğini, %15-20-30' luk konsantrasyonlarda hidrasyonun gerçekleştiğini söyleyebiliriz. MTT' ın artan konsantrasyonlarının sıcaklık etkisiyle birlikte jel fazda hidrasyona sebep olduğunu, sıvı kristal fazda ise çok belirgin bir etkinin gözlenmediği, %15'lik konsantrasyonda belirgin bir hidrasyon gerçekleştiği görülmektedir. Tüm bu kalorimetrik ve spektroskopik çalışmalar incelendiğinde STZ ve MTT' ın lipitler ile etkileşim halinde olduğu gözlemlenmiştir. Yapılmış olan bu tez çalışmasında nadir ve ölümcül bir kanser türü olan Adrenokortikal Karsinom tedavisinde kullanılan bu ilaçların moleküler düzeydeki etkileşimlerinin ileride yapılacak olan klinik çalışmalara öncülük etmesi ve ışık tutması beklenmektedir.

Abstract:
Mitotane (MTT) and Streptozotocin (STZ) are two important drugs used in the treatment of Adrenocortical Carcinoma (ACC). Mitotane is used alone in the treatment of ACC, as well as in combination with different chemotherapy drugs. The only drug approved for the treatment of ACC is Mitotane. Streptozotocin, on the other hand, is an antineoplastic drug used in the treatment of diabetes mellitus, as well as various types of cancer, combined with Mitotane in some clinical trials for the treatment of ACC. Since biological membranes have quite complex structures, they have been studied instead with model membranes where the components can be controlled. Multilayer vesicles (MLV) were formed with Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC), which is the most abundant in biological membranes, and model membranes were prepared. The effects of DPPC+STZ and DPPC+MTT concentrations in terms of biophysical parameters on temperature changes determined at different concentration values of drugs compared to pure DPPC were studied by Differential Scanning Calorimeter (DSC) and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy techniques.
In the results obtained with DSC data, when the changes related to the temperature change in the determined concentrations of both drugs were examined, it was observed that the pre-transition temperature disappeared from a concentration of 10% at DPPC concentrations to which streptozotocin was added, and the pre-transition temperature disappeared from the first concentration at DPPC concentrations to which Mitotane was added. With the effects of STZ and MTT, we see that the main phase transition temperature (Tm) decreases, the enthalpy (∆H) increases for STZ, as we can say that the membrane is saturated with the drug, and for MTT there is a regular decrease. In the half-height width (ΔT1/2), a concentration-related increase was observed in both drugs. According to the STZ data obtained from FTIR, it has been observed how the drug affects the CH2 antisymmetric stress band, C=O stress band and PO2- stress band in temperature-dependent concentration increases, we can say that the order increases in the gel phase for the CH2 antisymmetric band at STZ concentrations, the drug penetrates the membrane structure at low concentrations, but at high concentrations (20-30%) the enthalpy reaches the maximum level and the membrane is saturated with the drug. In the liquid crystal phase, we can say that there is almost no effect at concentrations of 5-10-15%, and the order increases at concentrations of 20-30%. For the CH2 antisymmetric band at MTT concentrations, we can say that the order increases in the gel phase, the order decreases slightly to a concentration of 15% in the liquid crystal phase, and the order increases slightly at a concentration of 15%. When the temperature-dependent change of the C=O stress bands was examined, increases and decreases were observed in both phases at different concentrations of STZ. An increase in the values of these wave numbers in both the gel and liquid crystal phases indicates that STZ causes dehydration around the glycerol body of phospholipids, and a decrease in these values causes hydration around the glycerol body of phospholipids. At different concentrations of MTT, hydration is observed in both the gel and liquid crystal phases. This indicates that the drug makes strong hydrogen bonds with the DPPC membrane used and/or strengthens existing hydrogen bonds. When the temperature- and concentration-dependent changes in the wavenumbers in the PO2- antisymmetric stress bands were examined, a decrease in all concentrations was observed in the gel phase. When this result is evaluated, we can say that increased concentrations of STZ cause hydration along with the effect of temperature, and the agent performs strong hydrogen bonds with the head groups of phospholipids. In the liquid crystal phase, we can say that there is no significant effect up to a concentration of 15%, hydration occurs at concentrations of 15-20-30%. It is observed that increasing concentrations of MTT cause hydration in the gel phase with the effect of temperature, while in the liquid crystal phase, a very pronounced effect is not observed, a significant hydration occurs at a concentration of 15%. When all these calorimetric and spectroscopic studies were examined, it was observed that STZ and MTT interact with lipids. In this thesis study, it is expected that the molecular-level interactions of these drugs used in the treatment of Adrenocortical Carcinoma, a rare and deadly type of cancer, will lead to future clinical trials and shed light.