Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Fakültesi Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: NAEIMA SALEM ALI ORAFI
Danışman: Emine Şeküre Nazlı Arda
Özet:
Diabetes
mellitus (DM), hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkelerde çok sık rastlanan
bir hastalıktır. Uluslararası Diyabet Federasyonu (IDF)’na göre, dünya
nüfusunun %25'inin bu hastalıktan etkilendiği tahmin edilmektedir. Hastalık,
bir dizi metabolik bozukluklarla karakterizedir. İnsülin eksikliği veya
duyarsızlığı, kanda glukoz birikmesine (hiperglisemi) neden olarak çeşitli
komplikasyonlara yol açar.
Glukozun
zararlı etkileri için çeşitli etki mekanizmaları önerilmiştir. Glukoz,
proteinlerin ve lipidlerin enzimatik olmayan glikozilasyonunu ve hücresel
fonksiyonları bozan gelişmiş glikasyon son ürünlerinin (AGE'ler) birikimini
artırdığından, hücre bileşenleri için doğrudan toksik olabilir. Artan glukozun
oksidasyonu (oksidatif fosforilasyon), NADH'dan elektron taşıma zincirine (ETZ)
elektron akışını da artırdığından zararlı olabilir. ETZ verimli çalışmıyorsa,
fazla elektronlar reaktif oksijen türlerinin (ROT) üretimini tetikleyebilir.
Şu anda
mevcut glukoz düşürücü tedaviler, bu anahtar yollardan birini veya daha
fazlasını hedefler. Kan şekerini düşürmek için farmakolojik tedavi için artık
çeşitli seçenekler mevcuttur; örneğin, DM'nin uzun vadeli yönetiminde devrim
yaratan antidiyabetik ilaçların kullanımı gibi. Anti-diyabetik ve oral
hipoglisemik ajan metformin, günümüzde tip 2 diabetes mellitus (T2DM) tedavisi
için "altın standart" olarak kabul edilen bir ilaçtır. Diyabet
tedavisi için özel bir öneme sahip olan metformin, diyabetin neden olduğu damar
hastalıklarına karşı koruma sağlar.
İnsan vücudu
sürekli olarak oksidanlara [sadece ROT değil aynı zamanda RAT (reaktif azot
türlerine)] bağlı stres koşulları altındadır. Özellikle eşleşmemiş elektrona
sahip serbest radikal formdaki ROT ve RAT, hücresel bileşenlerin oksidasyonuna
neden olur. Bu türlerin aşırı üretimi, DNA, lipit ve protein hasarına ve
dolayısıyla hücre, doku ve organlarda tahribata neden olur. Endojen ve eksojen
antioksidanlardan (bazı enzimler, metabolitler ve vitaminler) oluşan
antioksidan savunma sistemleri, oksidan saldırılara karşı savaşır ve ortaya
çıkan oksidatif hasarı önler veya onarır. Antioksidan savunma, bileşenlerinin
eksikliği veya yetersizliği nedeniyle etkisiz kalırsa veya oksidatif türler
aşırı derecede indüklenirse, "Oksidatif Stres, OS" adı verilen bir
durum ortaya çıkar.
DM'li
hastalarda oksidatif olarak hasar görmüş molekülleri inceleyen birçok çalışma,
oksidatif stres ile DM arasında bir bağlantı olduğunu ortaya koymaktadır.
Diyabetik komplikasyonların serbest radikallerin moleküller üzerindeki yıkıcı
etkisinden kaynaklandığı ileri sürülmektedir. Hali hazırda diyabetik hastaların
kullandığı oral hipoglisemik ilaçların oksidatif strese bağlı komplikasyonlar
üzerinde sınırlı bir etkisi vardır. C vitamini (askorbik asit), aşırı miktarda
üretilen serbest radikalleri temizleyen etkili bir doğal antioksidandır. Ancak
bazal C vitamini düzeylerinin T2DM hastalarında oldukça düşük olduğu
bildirilmektedir. Bu nedenle, C vitamini takviyesi diyabetik komplikasyonları
önleyebilir veya hafifletebilir, böylece tedaviyi destekleyebilir. T2DM'de C
vitamini takviyesi üzerine yapılan klinik çalışmalar da bu hipotezi
doğrulamaktadır. Bununla birlikte, anti-diyabetik ajanlarla birlikte moleküler
hasarı nasıl etkilediğine dair temel araştırmalar yeterli değildir. Yüksek
glukoz ortamında büyüyen hücrelere anti-diyabetik bir ilaçla birlikte uygulanan
C vitamininin moleküler hasarları ne ölçüde önlediği daha önce
araştırılmamıştır.
Fisyon mayası
(Schizosaccharomyces pombe), insan
hücrelerine benzerliği, tamamen aydınlatılmış genomu, deneylerinin basitliği ve
düşük maliyetli olması gibi birçok özelliği nedeniyle metabolik bozukluklarla
ilgili temel araştırmalarda yaygın olarak kullanıla bir model organizmadır.
Araştırılan metabolik bozuklukla ilgili moleküler mekanizmaların daha iyi
anlaşılması için deneylerde kullanılmak üzere mutant suşları da mevcuttur.
Bu tez
çalışmasında, bir antidiyabetik ilaç (Metformin) ve bir antioksidanın (askorbik
asit) birlikte uygulanmasının, fisyon mayasında glukoz kaynaklı moleküler
hasarlar üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Buradaki hipotez,
kombine uygulamanın, insandaki hiperglisemik koşullara benzer şekilde yüksek
glukoz konsantrasyonuna sahip bir ortamda büyüyen S. pombe hücrelerinde moleküler hasarları azaltabileceğiydi.
Glukoz
konsantrasyonu farklı (%3 ve %5) besiyerlerinde büyütülen hücreler (yabani tip,
S. pombe 972h-), 24, 48 ve 72 saat
boyunca Metformin, askorbik asit veya her ikisi ile muamele edildi.
Uygulamalardan sonra DNA, protein ve lipidlerdeki moleküler hasarlar
spektrofotometrik, spektroflorometrik, elektroforetik ve mikroskobik
yöntemlerle tespit edildi.
ROS üretimi,
kontrol hücrelerde glukoz konsantrasyonuna ve zamana bağlı bir şekilde
indüklendi. Askorbik asit beklendiği gibi etkili bir antioksidan olarak iş
gördü. Metformin, özellikle yüksek glukoz koşullarında, zamana bağlı bir
şekilde ROS üretimini indükledi. Bununla birlikte, Metformin ve askorbik asit
kombinasyonu, oksidatif strese karşı çok etkili bir koruma sağladı ve ilk 24
saat dışında ROS üretimini azalttı.
Normal glukoz
konsantrasyonu altındaki hücrelerde düşük düzeyde protein karbonil üretimi
vardı, ancak protein karbonilleri yüksek glukoz koşullarında önemli ölçüde
(neredeyse 3 kat) arttı. Tüm tedaviler (metformin, askorbik asit ve her ikisi),
kombine tedavinin üstünlüğü ile protein karbonil oluşumunu azalttı. AGE'ler,
yüksek glukoz koşulu altında yaşlanan (72 saat) hücrelerde en çok olmak üzere
tüm gruplarda indüklendi. Tüm tedaviler AGE oluşumunu azalttı, ancak en etkili
olanı kombine tedaviydi. Tedaviler hücrelerde meydana gelen lipit
peroksidasyonunu da benzer şekilde önledi. Bu çalışmada, deneysel koşullar
altında herhangi bir DNA hasarı gözlenmedi.
Bu çalışma,
normal ve yüksek glukoz koşulları altında bir maya modelinde Metformin ve/veya
askorbik asitin (C vitamininin) AGE'ler, protein karbonilleri, lipid
peroksidasyonu ve DNA fragmentasyonu gibi ROT ile ilişkili moleküler hasarlar
üzerindeki etkisine ilişkin ilk rapordur.
Araştırmanın
kritik odak noktası, T2DM'de oksidatif strese dayalı moleküler hasarların ve
komplikasyonların korunması veya tedavisi için geliştirilmiş terapötik
yaklaşımlara yöneliktir. Bu çalışmada elde edilen moleküler verilerin, C
vitamininin T2DM tedavisinde destekleyici olarak kullanılmasına yeni bir bakış
açısı getirmesi beklenmektedir.