Alzheimer hastalığı modeli uygulanmış HT22 hücrelerinde uzun süreli açlığın, enerji metabolizması ve mitokondriyal fonksiyonlara etkisi
The effects of prolonged fasting on energy metabolism and mitochondrial functions in HT22 cells treated with alzheimer's disease model
Yazar: AYŞE AYDANUR KULAÇ ERSEN
Danışman: PROF. DR. FEHİME AKSUNGAR
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Alzheimer hastalığı (AH), amiloid beta peptit plakları ve nörofibril yumakların neden olduğu nörodejenerasyon ile karakterize olan nörodejeneratif bir hastalıktır. Alzheimer hastalığında mitokondriyal disfonksiyonun nörodejenerasyona neden olan önemli faktörlerden biri olduğu bilinmektedir. AH'de anormal mitokondriyal morfoloji, değişen mitokondriyal membran potansiyeli, azalan mitokondri sayıları gibi birçok patoloji görülmektedir. Alzheimer hastalığında glukoz metabolizması bozulurken keton metabolizmasında değişiklik olmadığı gözlenmiştir. Keton cisimleri, uzun süreli açlıkta karaciğerde üretilen glukoza alternatif enerji kaynaklarını oluşturmaktadır. Bu sebeple ketonlar Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklarda görülen bozulmuş glukoz metabolizmasına alternatif tedavi yaklaşımlarını oluşturabilmektedir. Bu projede, nöronlar ve mitokondri fonksiyonları üzerinde uzun süreli açlığın etkileri patafizyolojik olarak incelenmiştir. Uzun süreli açlık modelinde miktarları değişen ara metabolizma ürünleri ve mitokondriyal fonksiyonlarına etkileri gösterilmiştir.  Bu tez çalışmasında eksojen uygulanan beta hidroksi bütirat (βOHB)'ın  deney gruplarının canlılığı üzerinde olumlu etkisi olduğu gösterilmiş olup bununla birlikte hücrelere uygulanan Aβ1–42'nin HT22 hücreleri üzerinde toksik etki oluşturduğu ve βOHB uygulamasının bu etkiyi azalttığı görülmüştür. βOHB eklenmiş medyumlarda inkübe edilen hücrelerin enerji metabolizması sırasında glukoz kullanımının yanı sıra keton da kullandıkları ve keton kullanımı sırasında mitokondrilerinin aktivitelerinin arttığı tespit edilmiştir. Bu bulgular amiloid betanın verdiği hasarın keton eklenmesi ile gerilediği ancak tamamıyla iyileşmediğini düşündürmektedir. Bu tez çalışmasında elde edilen bulguların birçok nörodejeneratif hastalıkta ve sağlıklı yaşlanma çalışmalarında nöron fonksiyonlarının korunmasını sağlayacak alternatif uygulamalara ışık tutacağını düşünmekteyiz. 

Anahtar Sözcükler: Uzun süreli açlık, Keton cisimleri, Alzheimer hastalığı, HT22 hücre hattı, Mitokondriyal fonksiyonlar.

Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative condition characterized by neurodegeneration caused by amyloid beta peptide plaques and neurofibril tangles. Mitochondrial dysfunction is known to be a significant factor contributing to neurodegeneration in AD. Various mitochondrial functions, such as abnormal mitochondrial morphology, altered mitochondrial membrane potential, and decreased mitochondrial numbers, are affected in AD. However, while glucose metabolism is impaired in Alzheimer's disease, no changes are observed in ketone metabolism. Ketone bodies serve as alternative energy sources for glucose during prolonged fasting. Therefore, ketones may present alternative therapeutic approaches for neurodegenerative diseases like Alzheimer's, which exhibit impaired glucose metabolism. In this project, the effects of prolonged fasting on neurons and mitochondrial functions were investigated pathophysiologically. The impacts of varying levels of intermediate metabolites and mitochondrial functions were demonstrated in a prolonged fasting model. This thesis demonstrates that exogenous βOHB positively influences the viability of experimental groups, while Aβ1–42 applied to cells exhibits toxic effects on HT22 cells, which are mitigated by βOHB application. It was observed that cells incubated in medium supplemented with βOHB utilize both glucose and ketones during energy metabolism, leading to increased mitochondrial activity during ketone utilization. These findings suggest that while the damage caused by amyloid beta is attenuated by the addition of ketones, complete recovery is not achieved. The findings obtained in this thesis may encourage the development of alternative interventions to preserve neuron function in many neurodegenerative diseases and healthy aging studies. 

Keywords: Prolonged fasting, Ketone bodies, Alzheimer's disease, HT22 cell line Mitochondrial functions