Antioksidan oksidan etkileşimlerinin oksidatif stres ve farklı hücre ölüm süreçlerine etkisi
Effect of antioxidant-oxidant interactions on oxidative stress and different cell death processes
Yazar: SABİHA TOK
Danışman: PROF. RÜSTEM NURTEN
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
Hücrede normal metabolik olaylar sırasında oluşan reaktif oksijen türleri antioksidan savunma mekanizmalarıyla ortadan kaldırılarak dengelenmektedir. Antioksidan-oksidan dengenin bozulması ise kanser başta olmak üzere birçok hastalığın patogenezinden sorumlu tutulan oksidatif strese neden olmaktadır. Oksidatif stres etkisi ile protein, lipid ve membran yapılarının hasarlanması apoptoz veya farklı hücre ölümlerinin aktifleşmesine yol açar. Oksidatif stres antioksidan savunma mekanizmalarıyla önlenir ya da onarılır. Antioksidanlar, serbest radikallerle reaksiyona girerek hücresel düzeydeki hasarı engellemekte ve dejeneratif hastalıkların oluşumunu durdurmaktadırlar. Bu nedenle hastalıkların tanı ve tedavisine yönelik çalışmalarda, antioksidan uygulamaları ile antioksidan-oksidan etkileşimleri ve farklı hücre ölüm süreçlerinin belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. 
Antioksidan-oksidan etkileşimlerinin oksidatif stres ve farklı hücre ölüm süreçlerine etkisini belirlemek amacı ile K562 ve MCF-7 kanser hücrelerinde H2O2 ve β-karoten farklı şekillerde etkileşime sokularak çeşitli analiz yöntemleri kullanılarak oksidatif hasar, mitokondri membrane potansiyelindeki değişiklikler, hücre döngüsü fazlarındaki değişiklikler, apoptotik ve nekrotik hücreler, sitozolik ve mitokondriyal hücre kesimlerindeki proapoptotik ve antiapoptotik proteinlerin miktarındaki değişiklikler, farklı ölüm süreçleri, yapısal (morfolojik) değişiklikler ve hücre canlılıkları belirlendi. H2O2 ile indüklenen oksidatif strese karşı K562 hücrelerinin MCF-7 hücrelerinden daha dirençli olduğu gösterildi. Oksidatif stres etkisiyle K562 hücrelerinin apoptotik yolla ölüme gittiği belirlendi. H2O2 ile farklı şekillerde etkileşime sokulan β-karotenin, uygulama şekline ve zamana bağlı olarak, antioksidan ve prooksidan olarak etki ettiği gösterildi. K562 hücrelerindeki oksidatif hasarın 1 µM      β-karoten ile önlenebildiği, MCF-7 hücrelerinde ise ancak 2 µM β-karotenin etkili olduğu belirlendi. K562 hücreleri, 1 mM'dan daha yüksek derişimlerde H2O2 uygulanmadan önce β-karoten ile muamele edildiğinde ise hücrelerin farklı bir ölüm sürecine girdiği ve bu ölüm şeklinin hücre döngüsü fazlarından bağımsız olarak gerçekleştiği gösterildi.

Abstract:
Reactive oxygen species formed in the cell during regular metabolic events are balanced via removal of those by antioxidant defense mechanisms. Disruption of antioxidant-oxidant balance gives rise to oxidative stress which is responsible for pathogenesis of many diseases, especially cancer. Damaging proteins, lipids and membrane structures via oxidative stress causes activation of apoptosis or different cell death mechanisms. Oxidative stress is prevented or repaired by antioxidant defense mechanisms. Reacting with free radicals, antioxidants prevent damage at the cellular level and suspend generation of degenerative diseases. Therefore, to study diagnosis and treatment of many diseases; antioxidant treatment and to identify antioxidant-oxidant interactions and different cell death processes are very crucial.
To identify the effects of antioxidant-oxidant interactions on oxidative stress and different cell death processes, via interacting H2O2 with β-carotene in different ways in K562 and MCF-7 cancer cells and employing several analysis methods; oxidative damage, changes in mitochondrial membrane potential, changes in cell cycle phases, apoptotic and necrotic cells, changes in proapoptotic and antiapoptotic protein quantities in cytosolic and mitochondrial cell fractions, different death mechanisms, morphological changes, and cell viabilities are identified. It's shown that compared to MCF-7 cells K562 cells are more resistant to oxidative stress induced by H2O2. It's also identified that K562 cells dies via apoptotic ways with the effect of oxidative stress. It's shown that β-carotene reacting with H2O2 in various ways acts as antioxidant or        prooxidant depending on treatment procedure and time. It's identified that oxidative damage in K562 cells could be prevented by 1 μM β-carotene whereas the effective dose in MCF-7 cells is 2 μM. Finally, it's shown that when K562 cells are treated with β-carotene before treatment of H2O2 concentrations above 1 mM, they enter different cell death processes and this death mechanism proceeds independent of cell cycle phases.