Kardiyovasküler sistem patofizyolojisinde rol alan mikroRNAların incelenmesi
Investigation of the role of microRNAs in cardiovascular system pathophysiology
Yazar: DENİZHAN ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. SERAP DÖKMECİ
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases ; Kardiyoloji = Cardiology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine
Dizin: Anjiyogenez inhibitörleri = Angiogenesis inhibitors ; Kardiyovasküler hastalıklar = Cardiovascular diseases ; Kardiyovasküler sistem = Cardiovascular system ; Mikro RNA = Micro RNA ; RNA = RNA ; Sinyal nakli = Signal transduction

Özet:
Kardiyovasküler system hastalıkları (KVH) ve komplikasyonları; akut koroner sendrom, periferik damar hastalıkları, felç gibi birbirleri ile metabolik bozukluklar bakımından ilişkili fakat farklı klinik formlarda ortaya çıkabilmektedir. KVH'a rol açan risk faktörleri arasında diabetes mellitus, kronik inflamasyon veya anjiojenik uyaranlara yetersiz cevap veren damar yapısı benzer etiyoloji olarak gösterilmiştir. Kan akımını düzenleyen en aktif bölüm olan endotel, damarın iç lümenini oluşturmaktadır. Endotel, birçok uyarana cevap oluşturarak dokunun beslenmesini düzenlediği gibi uzun dönemli damar yapılanmasında da etkilidir. Bu uyaranların başlıca grupları; anjiojenik uyaranları için VEGF, bFGF, inflamasyon için TNFα, diyabetojenik uyaranlar için D-glukozdur. MikroRNA'lar 20-22 nükleotid uzunluğunda, transkripsiyon sonrası gen ifadesini kontrol eden kodlamayan RNA dizileridir.  Yakın zamanda yapılan araştırmalar, mikroRNA'ların gelişimin erken basamaklarından, birçok hastalık patofizyolojisine kadar rol olduğunu göstermiştir. Bu tezin iki ana amacı olup ilki, vasküler endotelinde görev gören mikroRNA panelini, farklı uyaranlar ile inceleyerek, mikroRNA'ların ifade düzeyinin nasıl değiştirdiğini bulmaktır. İkincisi, bu mikroRNA'ların hangi sinyal yolaklarında görev aldığını saptamak ve ilişkili olabileceği yolaklar ile özgüllüğünü belirlemektir. Akut koroner sendrom geçiren hastalarda iki bağımsız mikrodizilim profillemesi yapılmıştır. Her iki kohortta saptanan istatistiksel olarak anlamlı şekilde regüle olan mikroRNA'lardan, incelemek üzere panel oluşturulmuştur. Bu mikroRNA panelini TNFα, VEGF, bFGF ve D-glukoz ile uyararak ifade düzeyleri belirli bir zaman aralığında izlenmiştir. Anlamlı ifade düzeyi bulunan mikroRNA-615-5p'nin (miR-615-5p) endotel hücrelerde (HUVEC), fonksiyon kazanımı ve kaybı çalışmaları ile basal membran varlığında damar yapısını düzenlediği bulunmuştur. İmmunoblot analizi ile sinyal yolakları araştırıldığında, miRNA-615-5p özgül olarak Akt/eNOS yolağını düzenlerken; yakın ilişkili olan p38 ve ERK1/2 üzerine etki etmemiştir. MiR-615-5p ifadesi varlığında Akt/eNOS yolakları baskılanırken, miR-615-5p inhibe edildiğinde Akt/eNOS sinyalinin dinamik olarak arttığı gözlenmiştir. Bu çalışma ile akut koroner sendrom geçiren hastalarda ifadesi değişen miR-615-5p'nin endotel hücrede Akt/eNOS yolağını VEGF varlığında özgül olarak düzenlediği bulunmuştur.

Abstract:
The diseases and attendant complications of cardiovascular system consist of acute coronary syndrome, peripheral vascular disease and stroke that are distinct clinical manifestations yet stem from metabolically-originated processes. Diabetes mellitus, chronic inflammatory state and the lack of proper response to angiogenic stimuli account for predisposing risk factors to cardiovascular diseases. Endothelium constitutes crucial inner lining of the vasculature. It regulates blood flow to the organs as well as responds to a variety of stimuli, which are important in re-modeling of vascular structure in the long-term.  Major groups of stimuli consist of VEGF and bFGF that govern angiogenesis, TNFα that drives inflammation, and D-glucose that is a diabetogenic stimulant. MicroRNAs are non-coding 20-22 nt RNA sequences that regulate gene expression at the post-transcriptional level. Recent studies have shown that microRNAs (miRs) function broadly from early stage of development to several disease processes. This study aims to address two major questions. First, to explore the expression levels of a cohort of miRs that might take functional roles in vascular endothelium. Second,  to identify the pathways by which miRs can exert their effects and localize the specificity via examining closely-related signaling mechanisms. To this end, two independent microarray profiling are performed in patients with ACS compared to controls. A panel of concordant miRs in both cohorts are elicited for further analysis. This panel is subjected to qPCR analysis in endothelial cells in the presence of respective stimuli such as TNFα, VEGF, bFGF and D-glucose for aforementioned processes. MicroRNA-615-5p is significantly regulated in response to different stimuli, and can reciprocally regulate vessel network formation through gain- and loss-of-function studies in the presence of basal membrane. In addition, miR-615-5p specifically acts on Akt/eNOS pathway without altering p38, ERK1/2 pathways that are closely-associated with angiogenic effects. MiR-615-5p overexpression can suppress Akt/eNOS pathways whereas inhibition of miR-615-5p leads to dynamic  amplification of Akt/eNOS signaling. This dissertation contributes to an understanding of mechanism of miR-615-5p that is regulated in patients with ACS, and hence can distinctly modulate Akt/eNOS pathway in the presence of VEGF.