Lipopolisakkarit ile oluşturulmuş akut akciğer hasarında belnacasan tedavisinin sitokin fırtınasını azaltan etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of belnacasan treatment on reducing cytokine storm in acute lung injury induced by Lipopolysaccharide
Yazar: ARZU GÜNEŞ
Danışman: PROF. DR. İLKNUR KESKİN
İstanbul Medipol Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology

Özet:
Enfeksiyonlar ve travmalar nedeniyle gelişen akut akciğer hasarı (AAH) yaygın bir toplum sağlığı sorunudur. AAH'nda inflamasyon kaspaz 1'i aktive ettiğinde inflamatuar sitokinlerden olan interlökin-1 Beta'nın (IL-1β) ekspresyonu artar ve hücreler piroptoza indüklenir. Çalışmamızın amacı farelerde lipopolisakkarit (LPS) ile oluşturulmuş AAH'nda, kaspaz 1 inhibitörü belnacasanın piroptozu baskılayarak AAH'nı azaltmaktaki ve çoklu organ yetmezliği gelişimini önlemekteki terapötik etkisini incelemektir. Bu amaçla, çalışmamızda 30 BALB/c fare; kontrol grubu (n=6), ve LPS grubu (n=6), LPS+BEL grubu (n=6), belnacasan (BEL) grubu (n=6), dimetil sülfoksit (DMSO) grubu (n=6), olarak gruplara ayrıldı. Kontrol grubuna 100 ml PBS, LPS grubuna 5 mg/kg LPS, LPS+BEL grubuna önce 5 mg/kg LPS ve 1 saat sonra 50 mg/kg belnacasan, BEL grubuna 50 mg/kg belnacasan ve DMSO grubuna 100 ml DMSO uygulandı. Akciğer dokularında histopatolojik, immünohistokimyasal ve ultrastrüktürel incelemeler yapıldı. Karaciğer hasarı histopatolojik incelemeler, ALT ve AST seviyeleriyle değerlendirildi. Böbrek hasarı histopatolojik incelemeler, üre ve kreatinin seviyeleriyle değerlendirildi. Sistemik inflamasyon C reaktif protein (CRP) düzeyiyle belirlendi. ELISA yöntemiyle bronkoalveolar lavaj sıvısında (BAL) IL-1β düzeyi ölçüldü. Piroptotik ve piroptotik olmayan alveoler makrofajlar konfokal mikroskopta sayıldı. Histopatolojik inceleme sonuçları belnacasan tedavisinin çoklu organ yetmezliği gelişmesinde önleyici bir rolü olabileceğini ortaya koymaktadır. CRP, ALT, AST, üre ve kreatinin düzeyleri histopatolojik inceleme sonuçlarını destekler niteliktedir. İmmünfloresan inceleme ve ELISA sonuçları belnacasan tedavisinin IL-1β'yı inhibe edebildiğini ve BAL'da piroptotik ve piroptotik olmayan alveoler makrofajların sayısını azaltabildiğini göstermektedir. Elde edilen verilere dayanarak belnacasanın piroptoz inhibisyonu aracılığıyla AAH'nda terapötik potansiyelinin olabileceği gösterilmiştir. Çalışmamız 321S387 proje numarasıyla TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir. 

Anahtar kelimeler: Alveolar makrofaj, akut akciğer hasarı, belnacasan, inflamasyon, piroptoz

Abstract:
Acute lung injury (ALI) arising from infections and traumas poses a public health concern. In ALI, activation of Caspase-1 induces the expression of interleukin-1 Beta (IL-1β), a pro-inflammatory cytokine, leading to cell pyroptosis. This study aims to investigate the potential therapeutic effect of belnacasan (BEL), a Caspase-1 inhibitor, in reducing ALI and preventing the development of multiple organ failure in a murine model induced by lipopolysaccharide (LPS). For this purpose, 30 BALB/c mice were divided into groups: control (n=6), LPS (n=6), LPS+BEL (n=6), BEL (n=6), and dimethyl sulfoxide (DMSO) (n=6). Mice in the respective groups received the following treatments: PBS (100 μl) for the control group, LPS (5 mg/kg) for the LPS group, LPS (5 mg/kg) followed by belnacasan (50 mg/kg) after 1 hour for the LPS+BEL group, belnacasan (50 mg/kg) for the BEL group, and DMSO (100 μl) for the DMSO group. Histopathological, immunohistochemical, and ultrastructural examinations were conducted on lung tissues. Liver damage was evaluated through histopathological examinations, ALT, and AST levels. Kidney damage was assessed through histopathological examinations, urea, and creatinine levels. Systemic inflammation was determined by C-reactive protein (CRP) levels. IL-1β levels in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) were measured using the ELISA method. Pyroptotic and non-pyroptotic alveolar macrophages were counted using confocal microscopy. Histopathological findings suggest a preventive role of belnacasan treatment in the development of multiple organ failure. CRP, ALT, AST, urea, and creatinine levels support the histopathological examination results. Immunofluorescence examination and ELISA results indicate that belnacasan treatment can inhibit IL-1β and reduce both pyroptotic and non-pyroptotic alveolar macrophages in BALF. Based on the obtained data, belnacasan exhibits therapeutic potential in ALI through pyroptosis inhibition. This study was supported by TÜBİTAK under project number 321S387. 

Keywords: Alveolar macrophage, acute lung injury, belnacasan, inflammation, pyroptosis