Hipokampal uzun dönemli baskılanma oluşumunda mTOR sinyal yolak aracılı makrootofajinin ve AMPK rolünün araştırılması
Investigation of the Role of mTOR signaling pathway mediated macroautophagy and AMPK in the hippocampal long-term depression
Yazar: ASLINUR YAŞAR
Danışman: PROF. DR. NURCAN DURSUN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Fizyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
HİPOKAMPAL UZUN DÖNEMLİ BASKILANMA OLUŞUMUNDA mTOR SİNYAL YOLAK ARACILI MAKROOTOFAJİNİN VE AMPK ROLÜNÜN ARAŞTIRILMASI
Aslınur YAŞAR KOLSUZ
Erciyes Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü Fizyoloji Anabilim Dalı
Yüksek Lisans Tezi, Temmuz 2023 Danışman: Prof. Dr. Nurcan Dursun
ÖZET
Sinaptik plastisitenin iki formu Uzun dönemli baskılanma (UDB) ve Uzun dönemli güçlenme (UDG), kalsiyum duyarlı hücre içi kinaz ve fosfatazların aktivasyonunu takiben, farklı moleküler süreçlerin AMPA reseptörlerini membrandan uzaklaştırması veya yeniden kazandırmasıyla indüklenir. Dentritik spinlerde sinaptik plastisite formlarına paralel morfolojik değişiklikler yapısal plastisiteyi sağlar. Metabotropik glutamat reseptörlerinin (mGluR) hedeflerinden mTOR, UDB ilişkili proteinlerin translasyonunu başlatırken, makrootofajiyi başlatan ULK1'i baskılar. AMP ile aktive olan kinaz (AMPK), ULK1'i aktive ederek otofaji indüksiyonunu tetikler. Amaç, test edilen hipotezlerin sonucuna dayanarak yapısal plastisitede rolü olan mGluR bağımlı UDB indüksiyonu sırasında mTOR'un makrootofajiyi baskılayan etkisinin AMPK tarafından modüle edilebileceğini göstermektir.
Çalışma; 8 grup, her grupta 12 adet W.Albino türü erkek sıçan (n=96) kullanılarak gerçekleştirildi. DFU (Düşük Frekanslı Uyarı) protokolü grubu, PP (Eşleştirilmiş Darbeli DFU) protokolü grubu, DHPG infüzyon grubu, DFU protokolü ile AP5 infüzyon grubu, PP protokolü ile MTEP+JNJ infüzyon grubu ve SF, AP5, MTEP+JNJ kontrol grupları oluşturuldu. Gruplarda elektrofizyolojik kayıtlar dentat girustan alındı. Çıkarılan hipokampüs dokularında Western Blot yöntemi ile AMPK, Arc, mTOR ve ULK1 proteinlerinin analizleri yapıldı.
mGlu1/5 reseptörünün DHPG maddesiyle uyarımının nöronal çıkışta artışla karakterli bir kimyasal plastisite indüklediği bulundu. DFU ile somatik bir güçlenmenin indüklendiği bulundu. Anabilim dalımızda ilk defa denediğimiz PP protokolünde kalıcı sinaptik baskılanma elde edildi. PP ile oluşturulan kalıcı UDB'nin, mGluR1/5 antagonistleri MTEP+JNJ tarafından engellenmesi, mGluR bağımlı olduğunu gösterdi. Western blot bulguları; DFU ile oluşan somatik potansiyalizasyonun, NMDA reseptörlerinin aktivasyonu aracılığıyla Arc proteinin ekspresyonunu arttırdığını gösterdi. mTOR protein verilerine göre, PP ve DHPG ile uyarılan gruplarda mGluR'nin aktiflendiği ve mTOR yolağının aktivasyonunun sağlandığı sonucuna ulaşılabilir.
Elde edilen veriler, mGluR1/5 yolağının makrootofajideki baskılayıcı etkisinin AMPK artışıyla modülasyonunu net olarak gösterememiştir. UDB'nin farklı yolaklarla oluşum mekanizmasını ve UDB ilişkili agonist-antagonistlerin yolaktaki etkisini anlama yönünde önemli bilgilerin yeni çalışmalara destek olabileceği düşünülmüştür.
Anahtar Kelimeler: AMPK; Hipokampüs; mGlu reseptörleri; mTOR; Uzun dönemli baskılanma.

Abstract:
INVESTIGATION OF THE ROLE OF MTOR SIGNALING PATHWAY MEDIATED MACROAUTOPHAGY AND AMPK IN THE HIPPOCAMPAL LONG-TERM DEPRESSION
Erciyes University, Graduate School of Health Sciences Department of Physiology
M.Sc. Thesis, July 2023
Supervisor: Prof. Dr. Nurcan DURSUN
ABSTRACT
Two forms of synaptic plasticity, long-term depression (LTD) and long-term potentiation (LTP), are induced by different molecular processes that remove or insert AMPA receptors into the membrane, following activation of calcium-sensitive intracellular kinases and phosphatases. Morphological changes parallel to synaptic plasticity forms in dendritic spins provide structural plasticity. mTOR initiates the translation of LTD related proteins, while suppressing ULK1, which initiates macroautophagy. AMP-activated kinase (AMPK) triggers autophagy induction by activating ULK1. Based on the results of the hypotheses tested, the aim is to demonstrate that the macroautophagy suppressing effect of mTOR during mGluR-dependent LTD induction, which has a role in structural plasticity, may be modulated by AMPK.
The study involved 8 groups, 12 male W.Albino rats  in each group (n=96). Low Frequency Stimulation (LFS) group, Paired-Pulse (PP) group, DHPG infusion group, LFS protocol with AP5 infusion group, PP protocol with MTEP+JNJ infusion group and SF, AP5, MTEP+JNJ control groups were formed. Electrophysiological recordings were obtained from the dentate gyrus. Western Blot analysis of AMPK, Arc, mTOR, ULK1 proteins was performed in the excised hippocampus tissues.
Stimulation of mGlu1/5 receptors using the DHPG compound induced a form of chemical plasticity, marked by an enhanced neuronal output. A somatic potentiation was found to be induced by LFS. By employing the PP protocol, which was a novel experiment within our department, we achieved persistent synaptic depression. PP-induced LTD was prevented by MTEP+JNJ, indicating that it is mGluR-dependent. Western blot findings indicated that somatic potentiation induced by LFS increased the expression of Arc protein through activation of NMDA receptors. Based on the mTOR protein analysis, it can be concluded that mGluR is activated and mTOR pathway is activated in PP and DHPG stimulated groups.
The data obtained couldn't clearly demonstrate the modulation of the suppressive effect of mGluR1/5 pathway in macroautophagy by AMPK increase. It is thought that information to understand the mechanism of LTD formation by different pathways and the effect of LTD-related agonist-antagonists on the pathway may support new studies.

Keywords: AMPK; Hippocampus; Long-term depression; mGlu receptors; mTOR.