Diyabetik nöropatinin in vitro modelinde fibroblast büyüme faktörü 21'in hücre canlılığı üzerine etkisinin araştırılması
Invesigation of the effect of fibroblast growth factor 21 on cell viability in in vitro model of diabetic neuropathy
Yazar: SEVAL ÜLKÜ ORHAN
Danışman: PROF. DR. METE ÖZCAN
Fırat Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı / Biyofizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
Diyabet, prevelansı son yıllarda giderek artan en büyük sağlık sorunlarından biridir. Diyabetli hastalarda, yaygın ve uzun süre devam eden en önemli komplikasyonlardan biri de nöropatik ağrıdır. Nöropatik ağrının etiyolojisi tam olarak bilinememekle birlikte, merkezi veya periferik sinir sisteminin patolojisinin neden olduğu ağrıyı ifade eder. Fibroblast Büyüme Faktörü-21 (FGF21) karaciğer, yağ dokusu ve pankreasta eksprese edilen ve açlıktan ölme stresi veya bazı patolojik durumlar tarafından indüklenen endojenik bir hormondur. FGF21'in hipoglisemik, anti-inflamatuar ve anti-oksidatif aktiviteler gibi birçok fizyolojik fonksiyona sahip olduğu bilinmektedir. Ancak FGF21'in, diyabette meydana gelen nöropatik ağrı mekanizmasında potansiyel bir rolü olup olmadığı bilinmemektedir. Periferden santrale ağrı iletiminden sorumlu olan dorsal kök gangliyonları (DKG) nöronlarının uzun süreli yüksek glikoza (YG) maruz bırakılması diyabetik nöropatinin in vitro modeli olarak kabul edilmektedir. Bu tez çalışmasının amacı, diyabetik nöropatinin in vitro modelinde FGF21'in hücre canlılığı üzerindeki etkileri belirlemektir.
    Bu çalışmada 1-2 günlük Spraque Dawley ırkı sıçan (n=10, cinsiyet ayrımı olmaksızın) kullanılmıştır. Bu sıçanların DKG çıkarılmasını takiben enzimsel ve mekanik tritürasyona tabi tutulup izole hücreler elde edilmiştir. FGF-21'in (12.5 ng/mL, 25 ng/mL, 50 ng/mL ve 100 ng/mL) farklı konsantrasyonları YG (45mM) ile birlikte DKG nöronlarına 24 saat uygulanarak hücre canlılığı üzerine etkisi tespit edilmiştir. FGF-21'in hücre canlılığı üzerine olası etkisinin hangi hücresel yolak üzerinden olduğunun belirlenmesi çalışmanın devamında planlanmış ve hücre canlılığı tespitinde 3-[4,5-dimetiltiyazol-2-il]-2,5-difenil-tetrazolyum bromür (MTT) analizi kullanılmıştır.
   Sonuç olarak, bu çalışmada diyabetik nöropati modelinde ilk kez FGF21'in hücre sağ kalımı üzerinde nöroprotektif bir etkisi olduğu gösterilmiştir. Böylece diyabetik nöropati için terapötik bir ajan olarak  yeni yaklaşımların ortaya çıkarılması açısından basamak teşkil edecek yeni veriler elde edilmesine olanak sağlamıştır. Ayrıca FGF21'in hücre canlılığını etkilediği mekanizmaların aydınlatılması ve deneylerin in vivo olarak desteklenmesi diyabetik nöropati için hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesine olanak sağlayacaktır.

Abstract:
Diabetes is one of the major health problems whose prevalence has increased in recent years. One of the most common and long-lasting complications in diabetics is neuropathic pain. Although the etiology of neuropathic pain is not well understood, it is pain caused by pathology of the central or peripheral nervous system. Fibroblast growth factor 21 (FGF21) is an endogenous hormone expressed in the liver, adipose tissue, and pancreas and is induced by starvation stress or certain pathological conditions. FGF21 is known to have many physiological functions, such as hypoglycemic, anti-inflammatory, and antioxidant activities. However, it is not known whether FGF21 has a potential role in the mechanism of neuropathic pain in diabetes. Prolonged exposure of dorsal root ganglion (DRG), which are responsible for peripheral to central pain transmission, to high glucose (HG) is recognized as an in vitro model of diabetic neuropathy. The aim of this study is to investigate the effects of FGF21 on cell viability in an in vitro model of diabetic neuropathy.
     For this study, 1-2 day old Spraque Dawley rats (n=10, without sex differentiation) were used. After removal of DRG, these rats were subjected to enzymatic and mechanical titration, and isolated cells were obtained. The effect on cell viability was determined by administering different concentrations of FGF21 (12.5 ng/mL, 25 ng/mL, 50 ng/mL, and 100 ng/mL) together with HG (45mM) to DRG neurons for 24 hours. Determination of the cellular pathway through which the possible effect of FGF21 on cell viability was planned, and 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide (MTT) assay was used to determine cell viability.
         In conclusion, this study demonstrated for the first time that FGF21 has a neuroprotective effect on cell survival in a diabetic neuropathy model. This provided new data, which is a step towards new approaches for the treatment of diabetic neuropathy. In addition, elucidation of the mechanisms by which FGF21 influences cell survival will.