CSE-h2S yolağı, anti anjiogenik faktörler ve proinflamatuvar sitokinlerin gebelik ve preeklampsi etiyolojisindeki rolünün değerlendirilmesi
The role of CSE-h2S pathway, anti angiogenic factors andproinflammatory cytokines in etiology of pregnancy and preeclampsia
Yazar: MERVE KABASAKAL
Danışman: DOÇ. DR. FATOŞ İLKAY ALP YILDIRIM
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Endotelyum = Endothelium ; ErbB reseptörleri = ErbB receptors ; Gebelik = Pregnancy ; Genler = Genes ; Hidrojen sülfür = Hydrogen sulfide ; Preeklampsi = Pre-eclampsia ; Sinyal nakli = Signal transduction ; Tümör nekroz faktörü-alfa = Tumor necrosis factor-alpha

Özet:
Preeklampsi, maternal vasküler komplikasyonların görüldüğü, önemli oranda maternal ve fetal mortalite ve morbidite ile sonuçlanan,  gebeliğe özgü hipertansif bir durumdur. Maternal inflamatuvar yanıt ve antianjiogenik faktörlerdeki aşırı artışın, preeklampsi patolojisi ve endotel fonksiyon bozukluğu ile yakından ilişkili olduğu bilinmektedir.   Bu bağlamda proanjiogenik, antiinflamatuvar, vazodilatör etkilere sahip Sistatyonin gama liyaz – Hidrojen Sülfür (CSE-H2S) yolağının, antianjiogenik bir faktör olan çözünür fms-benzeri tirozin kinaz-1 (sFlt-1) ve proinflamatuvar sitokin Tümör nekroz faktör-α (TNF-α)'nın gebelik ve preeklampsi durumlarındaki rolünün değerlendirilmesi amaçlanmıştır. CSE'nin vazoprotektif rollerinin aydınlatılmasına yönelik çalışmalarımız, CSE geni işlevsiz hale getirilmiş (CSE knockout, CSE-/-) farelerden izole edilen mezenterik arterlerde endotel aracılı gevşeme yanıtlarında azalma meydana geldiğini göstermiştir. Bununla birlikte endotele spesifik olarak CSE geni işlevsiz hale getirilmiş (EC-CSE knockout, EC-CSE KO) farelerde de endotel aracılı gevşeme yanıtlarındaki azalma, endotele özgü CSE'nin önemini göstermiştir. Ayrıca bu farelerde, proinflamatuvar sitokin TNF-α ile indüklenen endotel hasarı ve nitrotirozin oluşumununda artış gösterilmiştir. Normal fizyolojik bir gebelikte gözlenen fenilefrin ile indüklenen vazokonstriksiyonda azalma, vazodilatör bir ajan olan sodyum nitroprussit'e duyarlılıkta artış gibi gebeliğe özgü adaptif vasküler yanıtların CSE geninin işlevsiz hale getirildiği durumda kaybolduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte, sFlt-1 düzeylerinde artış, proanjiogenik bir faktör olan vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) düzeylerinde meydana gelen azalma, anjiogenik dengedeki bozulmayı göstermiştir.  CSE-/- gebe farelerin mezenterik arterlerinde görülen endotel fonksiyon bozukluğu ile birlikte kan basıncı ve idrar albümin-kreatinin oranlarındaki artış, CSE eksikliğinde preeklampsi benzeri bir klinik tablonun geliştiğine işaret etmiştir. Adenoviral sFlt-1 ile indüklenen deneysel preeklampsi modelinde CSE geninin işlevsiz hale getirilmesi, proinflamatuvar sitokin TNF-α ve sFlt-1'e bağlı olarak görülen endotel fonksiyon bozukluğunu şiddetlendirmiştir. Moleküler çalışmalarımızın bulguları da, sFlt-1 ve TNF-α'nın sinerjistik bir etki ile nitric oksit biyoyararlanımını olumsuz etkilediğini ortaya koymuştur. Bulgularımız, CSE-H2S yolağının vazoprotektif özellikleri ile normal gebelik fizyolojisinde ve preeklampsi patolojisinde önemli bir role sahip olduğunu, bununla birlikte preeklampside görülen endotel fonksiyon bozukluğunda antianjiogenik faktör sFlt-1 ve proinflamatuvar sitokin TNF-α'nın  sinerjistik rollerini ortaya koymuştur.
Anahtar Kelimeler:  CSE-H2S Yolağı, Preeklampsi, sFlt-1, TNF-α, Endotel Disfonksiyon
Bu çalışma, Aston Üniversitesi Tıp Fakültesi Araştırma Enstitüsü tarafından desteklenmiştir. Proje No:  PPL60/4227

Abstract:
Preeclampsia is a pregnancy specific hypertension that is characterized by maternal vascular complications and cause maternal and perinatal morbidity and mortality. It is well known that,  increased inflammatory condition and antiangiogenic factors are associated with endothelial dysfunction and etiology of preeclampsia. It is demonstrated that cystathionine-γ-lyase/hydrogen sulphide (CSE-H2S) pathway has anti-inflammatory, vasodilatory and angiogenic properties. Therefore, the aim of the study is to investigate the role of CSE-H2S pathway in pregnancy and preeclampsia conditions and the influence of antiangiogenic factor, soluble fms-like tyrosine kinase-1 (sFlt-1) and proinflammatory cytokine tumor necrosis factor-α (TNF-α) on this pathway. Our study showed that, endothelium dependent relaxations were significantly decreased in mesenteric arteries from CSE knockout mice (CSE-/-) and also in endothelial spesific CSE knockout mice (EC-CSE KO), suggesting important role of endothelial CSE. Moreover, impairment of endothelial relaxation and increased nitrotyrosine production following TNF-α treatment was more pronounced in CSE-/- mice, indicating lack of CSE sensitizes the endothelium to proinflammatory factors. We observed increased sensitivity to sodium nitroprusside and decreased phenylephrine induced contractions in pregnant control mice (CSE+/+), whereas no change was observed in CSE-/- pregnant mice in terms of phenylephrine and sodium nitroprusside responses, suggesting that deficiency of CSE impairs pregnancy-induced adaptations in maternal vascular bed. Additionally, decreased endothelial growth factor (VEGF) level and increased sFlt-1 level in plasma of CSE-/- pregnant mice demonstrating dysregulation of angiogenic balance in the lack of CSE. Our results indicated that, CSE-/- pregnant mice has increased blood pressure, urine albumine-creatinine ratio and impairment of endothelial function in mesenteric arteries. These results suggest that deficiency of CSE reflects preeclampsia like condition. We demonstrated that deficiency of CSE exacerbated proinflammatory cytokine TNF-α and sFlt-1 induced endothelial dysfunction in adenoviral-sFlt-1 induced preeclampsia phenotype. Our molecular findings indicated that synergistic action of anti-angiogenic factor sFlt-1 and pro-inflammatory cytokine TNF-α  decreased nitric oxide bioavailability. Taken together our results showed that, CSE-H2S pathway plays an important role in pregnancy and preeclampsia condition with his vasoprotective properties. Furthermore, synergistic action of anti-angiogenic factor sFlt-1 and pro-inflammatory cytokine TNF-α promote severe endothelial dysfunction which is associated with pathogenesis of preeclampsia.
Key words: CSE-H2S Pathway, sFlt-1, TNF-α, Preeclampsia,Endothelial dysfunction
The present work was supported by the Aston University Medical School Research Institute Project No.  PPL60/4227