Mezenkimal kök hücrelerden elde edilen eksozomların glutamat nörotoksisitesi üzerine etkileri
Effects of mesenchymal stem cell–derived exosomes on glutamate neurotoxicity
- Tez No: 1012413
- Danışmanlar: PROF. DR. ASUMAN ÖZEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ VOLKAN TEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Genetik, Moleküler Tıp, Tıbbi Biyoloji, Genetics, Molecular Medicine, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Apoptoz, Eksozom, Glutamat, Mezenkimal Kök Hücre, Nörotoksisite, Oksidatif Stres, Apoptosis, Exosome, Glutamate, Mesenchymal Stem Cell, Neurotoxicity, Oxidative Stress
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kök Hücre ve Rejeneratif Tıp Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Glutamat kaynaklı oksidatif stres ve mitokondriyal disfonksiyon, nöronal hücre ölümünün temel mekanizmaları arasında yer almakta ve nörodejeneratif hastalıkların patogenezinde kritik rol oynamaktadır. Bu çalışma, fare hipokampal hücrelerinde glutamat indüksiyonu sonrasında uygulanan kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücre eksozomlarının (Ki-MKH-Exo), nöronal hasar üzerindeki iyileştirici etkilerini araştırmayı amaçlamıştır. HT-22 nöronal hücre hattında oluşturulan glutamat nörotoksisitesi modelinde, toksik maruziyetten 24 saat sonra eksozom uygulaması yapılmış ve hücresel canlılık, ROS ve Ca2+ seviyesi, mitokondriyal membran potansiyeli (MMP), apoptoz ve gen ekspresyonu (Bax, Bcl-2, AIF, JNK ve p38) analizleri yapılmıştır. Glutamat sağlıklı kontrole göre hücre canlılığını %48'e düşürmüştür. Buna karşın, glutamat indüksiyonu sonrası eksozom uygulanan grupta bu değer glutamat grubuna göre %76'ya yükseltmiştir (p < 0,001). Glutamat indüksiyonu, hücre içi ROS ve Ca2+ seviyelerini sırasıyla 8,7 ve 8,4 kat yükseltmiştir. Eksozom tedavisi, ROS ve Ca2+ seviyesindeki bu artışları sırasıyla %55 ve %47 azalmıştır (p < 0,001). Glutamat indüksiyonu MMP'yi sağlıklı kontrole göre 7,7 kat azalmıştır. Buna karşın, eksozom tedavisi uygulanan grupta MMP, glutamat grubuna göre 4,78 kat artış göstererek mitokondriyal bütünlüğün anlamlı düzeyde korunduğunu göstermiştir (p < 0,001). Eksozom tedavisi ayrıca pro-apoptotik (Bax, AIF) ve anti-apoptotik (Bcl-2) gen ekspresyonlarını anlamlı şekilde dengelemiş (p < 0,01) ve MAPK sinyal yolundaki JNK ve p38'in glutamatla indüklenen ekspresyon seviyelerini de baskılamıştır. Akım sitometride yapılan apoptoz analizinde, eksozom tedavisinin glutamat kaynaklı hücre ölümünü anlamlı düzeyde azalttığı belirlenmiştir. Eksozom tedavisi ile total apoptotik hücre oranı glutamat grubundaki %41 seviyesiden %18'e gerilemiştir (p < 0,001). Bulgularımız, uygulanan eksozom tedavisinin nörotoksik hasar sonrası hücresel homeostazı yeniden düzenleyebildiğini, ROS ve Ca2+ birikimini azalttığını, mitokondriyal bütünlüğü koruduğunu, apoptotik gen ekspresyonunu dengelediğini ve hücresel iyileşmeyi sağladığını göstermektedir. Bu sonuçlar, mezenkimal kök hücre eksozomlarının glutamat kaynaklı nöronal hasarda belirgin iyileştirici etkiler sergilediğini ortaya koymakta ve bu yaklaşımın nörodejeneratif hastalıklar veya akut nöral hasar durumlarında hücresiz, minimal invaziv bir tedavi stratejisi olarak potansiyelini desteklemektedir.
Özet (Çeviri)
Glutamate-induced oxidative stress and mitochondrial dysfunction are among the fundamental mechanisms underlying neuronal cell death and play a critical role in the pathogenesis of neurodegenerative disorders. This study aimed to investigate the therapeutic effects of bone marrow–derived mesenchymal stem cell exosomes (BM-MSC-Exo) on neuronal damage following glutamate exposure in mouse hippocampal cells. In the glutamate neurotoxicity model established using the HT-22 neuronal cell line, exosomes were administered 24 hours after toxic exposure, and analyses of cell viability, intracellular ROS and Ca2+ levels, mitochondrial membrane potential (MMP), apoptosis, and gene expression (Bax, Bcl-2, AIF, JNK, and p38) were performed. Glutamate reduced cell viability to 48% compared to the healthy control. In contrast, exosome treatment applied after glutamat induction increased this value to 76% compared to the glutamate group (p < 0.001). Glutamate induction increased intracellular ROS and Ca2+ levels by 8.7-fold and 8.4-fold, respectively. Exosome treatment significantly reduced these increases in ROS and Ca2+ levels by 55% and 47%, respectively (p < 0.001). Glutamate induction decreased MMP by 7.7-fold compared to the healthy control. Conversely, in the exosome-treated group, MMP increased by 4.78-fold compared to the glutamate group, demonstrating a significant preservation of mitochondrial integrity (p < 0.001). Furthermore, exosome treatment significantly balanced the expression of pro-apoptotic (Bax, AIF) and anti-apoptotic (Bcl-2) genes (p < 0.01) and suppressed the glutamate-induced expression levels of JNK and p38 in the MAPK signaling pathway. Apoptosis analysis by flow cytometry confirmed that exosome treatment significantly reduced glutamate-induced cell death. The total apoptotic cell rate decreased from 41% in the glutamate group to 18% following exosome therapy (p < 0.001). Our findings indicate that the applied exosome treatment can restore cellular homeostasis after neurotoxic injury by reducing ROS and Ca²⁺ accumulation, preserving mitochondrial integrity, balancing apoptotic gene expression, and promoting cellular recovery. These results reveal that mesenchymal stem cell exosomes exhibit significant therapeutic effects against glutamate-induced neuronal damage and support the potential of this approach as a cell-free, minimally invasive treatment strategy for neurodegenerative diseases or acute neural injury.
Benzer Tezler
- Farklı mezenkimal kök hücrelerden elde edilen eksozomların MDA MB 231 insan meme kanseri ve LNCaP prostat kanseri hücre hatları üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of exosomes obtained from different mesenchymal stem cells on MDA MB 231 human breast cancer and LNCaP prostate cancer cell lines
PINAR SUNA
Doktora
Türkçe
2024
Histoloji ve EmbriyolojiErciyes ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU YAY
- Uyarılmış adipoz doku kaynaklı mezenkimal kök hücrelerden elde edilen eksozomların Alzheimer modeli oluşturulmuş SH-SY5Y insan nöroblastoma hücre hattı ve Aβ degradasyonu üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of exosomes from stimulated adipose tissue-derived mesenchymal stem cells on Alzheimer's modeled SH-SY5Y human neuroblastoma cell line and Aβ degradation
MERZET AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyolojiKocaeli ÜniversitesiKök Hücre ve Doku Yenilenmesi Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLÇİN GACAR
- Ticagrelor ile muamele edilen mezenkimal kök hücrelerden elde edilen eksozomların hücre göçü ve yara iyileşmesi üzerindeki etkisi
The effect of ticagrelor induced-mesenchymal stem cell-derived exosomes on cell migration and wound healing
EZGİ GÖKSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikAnkara ÜniversitesiKök Hücre ve Yenileyici Tıp Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. KAMİL CAN AKÇALI
- Umblikal kord mezenkimal kök hücrelerden elde edilen eksozomların busulfan kaynaklı erkek infertilitesinde ferroptoza etkisi: In Vitro çalışma
Effect of exosomes derived from umbilical cord mesenchymal stem cells on ferroptosis i̇n busulfan-induced male infertility: In Vitro study
DERYA ADIGÜZEL
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2025
Histoloji ve EmbriyolojiGazi ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLNUR TAKE KAPLANOĞLU
- Dimetiloksalilglisin ile ön koşullandırılan mezenkimal kök hücrelerden elde edilen şartlandırılmış medyum özelliklerinin incelenmesi
Investigation of conditioned medium properties obtained from mesenchymal stem cells preconditioned with dimethyloxalylglycine
HANİFE NURDAN OLCAR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Histoloji ve Embriyolojiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL KOYUTÜRK