Travmaya bağlı spinal kord hasarında ve sonrasında relcovaptan ve tolvaptan ilaçlarının aquaporinlerin gen ekspresyonuna etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of relcovaptan and tolvaptan on the gene expression of aquaporins in and after traumatic spinal cord injury
Yazar: ŞEYMA İŞ
Danışman: PROF. DR. ŞABAN TEKİN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Hamidiye Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Genetik = Genetics ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine
Dizin: Akuaporinler = Aquaporins ; Dizi analizi-RNA = Sequence analysis-RNA ; Gen ifadesi = Gene expression ; RNA = RNA ; Spinal kord = Spinal cord ; Spinal kord yaralanmaları = Spinal cord injuries ; Transkriptomlar = Transcriptomics ; Yaralar ve yaralanmalar = Wounds and injuries ; Ödem = Edema

Özet:
Amaç: Travmaya bağlı spinal kord hasarı normal duyusal, motor veya otonomik işlevin bozulmasına neden olan ve hastaların fiziksel, zihinsel ve sosyal refahını etkileyen yıkıcı ve medikasyonu olmayan bir yaralanmadır. Yaralanmadan kısa bir süre sonra aquaporin 4 (AQP4) gen ekspresyonunda meydana gelen artışa bağlı olarak gelişen ödem birçok patofizyolojik süreci hızlandırır. Kan-spinal kord bariyerinin bütünlüğünün bozulması ise ölümle dahi sonuçlanabilecek geri dönüşü olmayan bir duruma sebep olabilmektedir. AQP4 gen ekspresyonundaki artışın arjinin vazopressin'in (AVP) vazopressin 1 reseptörüne (V1R) bağlanması sonucunda oluştuğu düşünülmektedir. Bu çalışma ile travmaya bağlı spinal kord hasarında bir V1R antagonisti olan Relcovaptan ve bir V2R antagonisti olan Tolvaptan'ın aquaporinlerin gen ekspresyon seviyeleri üzerindeki etkilerinin araştırılması ve bunun sonucunda da yeni bir medikasyonun geliştirilmesine ışık tutacak sonuçların tespiti hedeflenmiştir.
Gereç ve Yöntem: Sprague-Dawley sıçanlarında spinal korda uygulanan travmanın 10. dakikasında deneklere Relcovaptan ve Tolvaptan ilaçları verilmiştir. 24 saat sonra sakrifiye edilen deneklerden alınan doku örneklerinden total RNA izole edilmiştir. Ardından kütüphaneler hazırlanıp RNA dizileme analizi yapılmıştır. Dizilemeden elde edilen veriler ile Relcovaptan ve Tolvaptan ilaçlarının spinal kord hasarında aquaporinlerin gen ekspresyonu üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca gen ontolojisi analizi ve yolak analizi yapılarak ilaçların etki mekanizmalarına dair ipuçları elde edilmeye ve ilaçlar kıyaslanmaya çalışılmıştır.
Bulgular: Aquaporin genlerinin ekspresyonuna dair elde edilen veriler spinal kordda yalnızca AQP4, AQP1, AQP11 ve AQP9 genlerinin (miktarca çoktan aza doğru) eksprese edildiği yönündedir. Tolvaptan'ın ödem üzerinde herhangi bir olumlu etkisi saptanamamış olmakla birlikte Relcovaptan'ın spinal kord hasarında görülen AQP4 geninin yüksek seviyede eksprese edilmesini engellediği, dolayısıyla da ödem üzerinde olumlu etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Relcovaptan'ın ayrıca
nöroprotektif ve nörorejeneratif etkileri olduğu da saptanmıştır.
Sonuç: Relcovaptan'ın travmaya bağlı spinal kord hasarında görülen AQP4 ekspresyonunun artışını engellediğini göstermesi sebebiyle literatürde bir ilk olan bu çalışmanın sonucunda spinal kord hasarında Tolvaptan'ın tedavi amaçlı kullanımının uygun olmadığı, fakat Relcovaptan'ın potansiyel bir terapötik ajan olarak nitelendirilebileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Aquaporinler, Ödem, RNA-Dizileme, Spinal Kord Hasarı, Transkriptom

Abstract:
Aim: Traumatic spinal cord injury is a devastating and unmedicated injury that causes impairment of normal sensory, motor or autonomic function and affects the physical, mental and social well-being of patients. Edema, that develops due to the upregulation of aquaporin 4 (AQP4) gene immediately after injury, accelerates many pathophysiological processes. Disruption of the integrity of the blood-spinal cord barrier can cause an irreversible situation that may even result in death. The upregulation of AQP4 is thought to result from the binding of arginine vasopressin to the vasopressin 1 receptor (V1R). With this study, it was aimed to investigate the effects of Relcovaptan and Tolvaptan, which are V1R and V2R antagonists, respectively, on the gene expression levels of aquaporins after traumatic spinal cord injury and to shed light on the development of a new medication.
Materials and Methods: Relcovaptan and Tolvaptan were administered to Sprague-Dawley rats at post-traumatic 10th minute. Total RNA was isolated from tissue samples taken from subjects, which were sacrificed at post-traumatic 24th hour. Libraries were prepared and RNA sequencing analysis was performed. The effects of Relcovaptan and Tolvaptan on the gene expression of aquaporins in spinal cord injury were investigated with the data obtained from sequencing. In addition, gene ontology analysis and pathway analysis were performed to obtain clues about the mechanism of action of these drugs and to compare them.
Results: The data obtained on the expression of the aquaporin genes suggest that only the AQP4, AQP1, AQP11 and AQP9 genes (from most to least amount) are expressed in the spinal cord. Although Tolvaptan has not been found to have any positive effect on edema, it has been determined that Relcovaptan inhibits the upregulation of the AQP4 gene expression seen in spinal cord injury, thus having a positive effect on edema. Relcovaptan has also been found to have neuroprotective and neuroregenerative effects.
Conclusion: As a result of this study –which is a first in the literature, since it shows that Relcovaptan inhibits the upregulation of AQP4 expression seen in traumatic spinal cord injury–, it has been concluded that Tolvaptan is not suitable for therapeutic use in spinal cord injury, but Relcovaptan can be considered as a potential therapeutic agent.
Keywords: Aquaporins, Edema, RNA-Seq, Spinal Cord Injuries, Transcriptome