Effects of diesel exhaust particles and engineered nanoparticles on DNA methylation of genes associated with pathogenesis of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) in bronchial epithelial cells
Dizel egzoz partikülleri ve insan yapımı nanopartiküllerin bronş epitel hücrelerinde Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı (KOAH) ile ilişkili genlerin DNA metilasyonu üzerine etkileri
- Tez No: 806647
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN BAYRAM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Genetik, Moleküler Tıp, Genetics, Molecular Medicine
- Anahtar Kelimeler: Bronş Epitel Hücreleri, Dizel Egzoz Partiküller, İnsan Yapımı Nanopartiküller, DNA Metilasyonu, KOAH, Bronchial Epithelial Cells, Diesel Exhaust Particles, Engineered Nanoparticles, DNA Methylation, COPD
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sağlık Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Hücresel ve Moleküler Tıp Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Dizel egzoz partikülleri (DEP) ve insan yapımı nanopartiküller (NP) gibi solunum yolu ile alınan partiküller akciğer sağlığı için önemli risk oluşturur. Çalışmalar DEP ve NP'lerin oksidatif stres, hücresel toksisite ve inflamasyonu indükleyerek havayolu hastalıklarının oluşumuna sebep olduklarını düşündürmektedir. Bu partiküllerin birçok hücresel sistemde DNA metilasyonuna sebep oldukları da gösterilmiştir. Ancak bu partiküllerin kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) ile ilişkilendirilen genler üzerine olan etkisi bilinmemektedir. Bu çalışmada, DEP ve NP'lerin KOAH ile ilişkili genlerin mRNA ekspresyonu ve DNA metilasyonu üzerine olan etkilerini araştırmayı amaçladık. BEAS-2B hücreleri 0-100 µg/mL konsantrasyonlarında DEP, Titanyum Dioksit (TiO2) ve Çok Duvarlı Karbon Nanotüpler (ÇDKNT) ile 6, 24 ve 48 saat boyunca inkübe edilmiş ve MTT testi ile hücrelerin canlılığı değerlendirilmiştir. KOAH ile ilişkili genlerin (GCLC, CYP1B1, MUC5B, MUC5AC, FAM13A, SERPINA1) mRNA ekspresyonları kantitatif gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (qRT-PCR) ile analiz edilmiştir. Ekspresyonu değişen genlerin DNA metilasyon durumlarını anlayabilmek için CpG hedefli pirosekanslama metodu uygulanmıştır. Partiküllerin, 100 µg/mL DEP ile 48 saatlik inkübasyonu haricinde, %50'den fazla hücre ölümüne yol açmadığı görüldü. DEP ve NP'ler, oksidatif stres mekanizmalarında yer alan iki gen, GCLC ve CYP1B1'nin mRNA ekspresyonunu değiştirmiştir. Bu genlerin promotör bölgelerinde anlamlı bir metilasyon değişimi görülmemişken, exon 1 ve intron 1'de yer alan CpG bölgelerinde anlamlı metilasyon değişimleri gözlenmiştir. 50 µg/mL DEP'in 24 saat boyunca inkübasyonu GCLC geninin DNA metilasyonunu arttırmasına rağmen, ÇDKNT maruziyeti, inkübasyon süresi arttıkça DNA metilasyonunun azalmasına sebep olmuştur. TiO2 GCLC geni üzerinde anlamlı bir DNA metilasyon değişimine sebep olmamıştır. 100 µg/mL MWCNT ile 6 ve 48 saatlik inkübasyon sonucunda CYP1B1 geninde DNA metilasyonu artarken, DEP ve TiO2 CYP1B1 geninde anlamlı bir DNA metilasyon değişimine sebep olmamıştır. Bulgularımız, DEP ve insan yapımı NP'lerin GCLC ve CYP1B1 genlerinin mRNA ekspresyonları ve DNA metilasyonlarının değişimlerine yol açarak KOAH patogenezinde rol oynayabileceklerini düşündürmektedir.
Özet (Çeviri)
Inhaled particles such as diesel exhaust particles (DEP) and engineered nanoparticles (NP) create an important risk for respiratory health. Studies suggest that DEP and NP induce oxidative stress, cellular toxicity, and inflammation, which can lead to airway diseases. These particles are also shown to cause DNA methylation in various cellular systems. However, their effects on genes involved in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are not clear. We aimed to investigate the effects of DEP and NP on mRNA expression and DNA methylation of genes associated with the pathogenesis of COPD. BEAS-2B cells were incubated with DEP, Titanium Dioxide (TiO2), and Multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNT) at concentrations of 0-100 µg/mL for 6, 24 and 48 hours, and viability of the cells was assessed using MTT assay. mRNA expression of COPD-associated genes (GCLC, CYP1B1, MUC5B, MUC5AC, FAM13A, SERPINA1) was analysed by qRT-PCR. CpG-targeted pyrosequencing was performed to understand DNA methylation status of differentially expressed genes. Particles did not cause a reduction in cell viability greater than 50%, except 100 µg/mL DEP at T48 hours of incubation. DEP and NP altered mRNA expression of GCLC and CYP1B1 genes, which are both involved in oxidative stress mechanisms. There were no significant DNA methylation changes in the promoter regions of the genes. However, DNA methylation changes were observed at CpG sites in exon 1 and intron 1. Although 50 µg/mL DEP increased DNA methylation of GCLC gene following 24 hours of incubation, this was decreased by MWCNT as the exposure time increased. TiO2 did not cause significant DNA methylation changes in GCLC gene. MWCNT (100 µg/mL)increased DNA methylation of CYP1B1 gene at T6 and T48 hours, whereas neither DEP nor TiO2 caused a significant change in DNA methylation of CYP1B1 gene. Our findings suggest that DEP and engineered NP may play a role in the pathogenesis of COPD by altering mRNA expression and DNA methylation of GCLC and CYP1B1 genes.
Benzer Tezler
- İnsan yapımı nanopartiküller ve dizel egzoz partiküllerinin insan mezotel hücreleri üzerine olan toksik ve inflamatuar etkileri
Toxicological and inflammatory effects of engineered nanoparticles and diesel exhaust particles on human mesothelial cells
CANAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Tıbbi BiyolojiGaziantep ÜniversitesiGöğüs Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET FERİDUN IŞIK
- Yüksek devirli gemi diesel motorlarının analitik ve deneysel incelenmesi
An Analytical and exeperimental investigation of high speed marine diesel engines
OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL
- Yüksek devirli gemi disel motorlarında ısı yayılım modelinin etkisi
Effect of head release model on the performance of high speed marine diesel engines
TAYFUN AKMETE
- Dizel egzoz partiküllerinin ve ev tozu akar alerjenlerinin hava yolu epitelyum hücrelerine etkisi
Effect of diesel exhaust particles and house dust mite allergens on airway epithelium cells
PINAR YUMRUTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Göğüs HastalıklarıGaziantep ÜniversitesiTemel Solunum Biyolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BAYRAM
- Ağır ticari taşıt dizel motoru SCR sisteminin sıcaklık modellemesi
SCR system temperature modelling of a heavy duty vehicle diesel engine
OZAN AKBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ERTUĞRUL ARSLAN