Geri Dön

Investigation of glucose metabolism on helicobacter-activated B cells

Helicobacter-aktive B hücrelerinde glikoz metabolizmasının incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 883355
  2. Yazar: IŞILAY AKDAĞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AYÇA SAYI YAZGAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Allerji ve İmmünoloji, Biyoloji, Genetik, Allergy and Immunology, Biology, Genetics
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 94

Özet

Helicobacter pylori enfeksiyonu insanlarda gastrit, ülser ve patolojik tabloya yol açabilen gram negatif ve spiral şekilli bir bakteridir. Barry Marshall ve Robin Warren tarafından keşfedilen gastrit ve mide ülseri hastalığındaki rolü 2005 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görülmüştür. Çoğunlukla, gelişmekte olan popülasyonların %80'i H.pylori enfektedir ve çoğunlukla erken yaşlarda enfekte olmuşlardır. Pozitif popülasyonun yüksek yüzdesi kısa sürede herhangi bir klinik belirti göstermez. H. felis, H. pylori'ye benzer şekilde gram negatif, spiral şekilli bir bakteridir ve zoonotik potansiyele sahip türlerden biridir. Farelerde H.pylori'ye karşı etkili bir immün yanıt olmaması nedeniyle; fareler, Helicobacter enfeksiyonunun fare modelini oluşturmak için H. felis ile enfekte edilmiştir. B lenfositleri, antijen sunan hücreler tarafından desteklenen ve gelişmiş yanıt sağlayan adaptif bağışıklığın sorumlu hücrelerinden biridir. Oldukça hareketli olan B lenfositleri, adezyon molekülleri ve kemokin reseptörleri sayesinde lenfatik sistem ve kan dolaşım sistemi aracılığıyla vücudun farklı bölgelerine göç ederek fonksiyonlarını gösterirler. B hücrelerinin aktivasyonu, antijenlerin BCR'e bağlanması, BCR'lerin kümelenmesi, BCR altındaki kinazlar, fosfatazlar ve yapı iskeleleri dahil olmak üzere çeşitli bileşenler tarafından sinyal kaskadı oluşturulması gibi bazı moleküler olaylar tarafından sağlanır. BCR aktivasyonu, hücre metabolizmasında, aktin hücre iskeletinde ve gen ifadelerinde bazı değişiklikler gerektiren B hücresi aktivasyon sürecinin başlamasına yol açar. BCR aktivasyonuna ek olarak, ikincil sinyaller, B hücrelerinin çoğalmaları ve farklılaşmaları için tamamiyle aktive olmalarına yardımcı olur. İkincil sinyaller, TLR aktivasyonunu ve hücre içi sinyal yolaklarının oluşmasını sağlayan patojenler veya patojen partikülleri tarafından sağlanabilir. Toll-benzeri reseptörler, mikropları ve harici patojenle ilişkili moleküler paternler (PAMP'ler) ve dahili hasarla ilişkili moleküler paternler(DAMP'ler) olan partiküllerini tanımak için patern tanıma reseptörlerinin (PRR'ler) evrimsel olarak korunmuş ve önemli reseptör ailesidir. PAMP'ler; benzersiz nükleik asitler, LPS gibi mikroplar tarafından sentezlenen bazı proteinler ve lipitler, metillenmemiş CpG DNA dizileri içerir. TLR'ler hem doğuştan gelen tüm bağışıklık hücrelerinin zarında hem de B ve T lenfositleri gibi adaptif bağışıklık hücrelerinin yanı sıra beyin, iskelet kası, testis, plasenta, böbrek vb. diğer vücut hücrelerinde bulunur. Hücre yüzeydeki miktarları değişebilir ve bu miktarlar istilacı patojenlerden veya hasar görmüş konak hücrelerden türetilen spesifik moleküllere verilen cevaba bağlı olarak düzenlenir. Çalışmalar, TLR sinyalinin hümoral bağışıklık tepkisini ortaya çıkarmak ve B hücrelerinin tepkisini ve klonal genişleme ve farklılaşma gibi aktivasyonu etkilemek için çok önemli bir rol oynadığını göstermiştir. TLR ifade profilleri ve sinyal yolakları farklı B hücresi alt gruplarında çeşitlilik gösterir. Düzenleyici B hücreleri, baskılayıcı işleviyle toleransı sürdürme, aşırı bağışıklık tepkisini önleme ve bağışıklık homeostazını desteklemede önemli rol oynar. Fonksiyonel özellikleri, IL-10, IL-35 ve ayrıca TGF-β gibi sitokinler tarafından sağlanır. Baskın olarak, IL-10 üreten B hücreleri, çeşitli bakteriyel enfeksiyonlar sırasında önemli bir rol oynar. Toll benzeri reseptörler ve CD-40 aracılı aktivasyon, düzenleyici B hücrelerinin farklılaşmasını destekler ve ayrıca son zamanlarda, IL-1β ve IL-6 dahil proinflamatuar sitokinlerin, IL-10 üreten Breg farklılaşmasını indükleyebileceğine dair kanıtlar vardır. Ayrıca, in vitro LPS stimülasyonu, IL-10 üreten Breg alt tipi olan, CD1dhiCD5+ ve CD19+CD138+ yüzey belirteçlerine sahip B10 alt kümelerinin farklılaşmasını indükler. Ek olarak, TLR'lerin ve bunların sinyal molekülünün eksikliği, otoimmün hastalıklara yol açabilir. Buna kanıt olarak, çalışmalar B hücrelerinde MyD88, TLR2 ve TLR4 bulunmayan farelerin kronik EAE gelişimini tetiklediğini gösterdi. Öte yandan, önceki çalışmalar, B hücrelerinin MyD88'e bağımlı TLR2 sinyali yoluyla H.felis aktivasyonunun, Breg ve Treg işbirlikleriyle Th1 kaynaklı gastrik patolojileri kısıtladığını ve de Breg'lerin H.felis aktivasyonu ile Tr-1 hücrelerini indükleme yeteneğini kazandığını göstermiştir. B hücrelerinin aktivasyonu, birçok farklı yolla metabolik yeniden programlamaya yol açar ve glikoz, aktivasyon sürecinde biyomolekül sentezini sürdürmek için gerekli temel moleküldür. Ek olarak glikoz; riboz, deoksiriboz, glikoproteinler ve benzeri diğer makromoleküller için anahtar öncüdür. Glikozun hücre içine alımı, kolaylaştırılmış difüzyon yoluyla glikoz taşıyıcıları (GLUT'lar) ve sodyum glikoz yardımcı taşıyıcıları (SGLT'ler) tarafından sağlanır. TLR-4 agonisti olan LPS ile TLR-4'un aktivasyonu, B hücrelerinde glikoz alımını, glukoz taşıyıcı GLUT1'in ekspresyonunu ve ayrıca B hücrelerinin OXPHOS'unu değiştirir ve arttırır. Ayrıca BCR yoluyla B hücresi aktivasyonu, glikoz alımını, glikoz taşıyıcısı GLUT1'in PI3K aracılı ekspresyonunu arttırır. Ek olarak, TLR-9 agonisti olan CpG aracılığıyla TLR-9 aktivasyonu, B hücrelerinde glikolitik enzimleri, GLUT1 proteinini ve GLUT3 proteinini gen ekspresyonu düzeyinde glikolitik kapasitesini artırır. B hücrelerine benzer şekilde düzenleyici B hücreleri de LPS, IgM ve anti-CD40 ile aktivasyonlarından sonra glikolitik aktivitelerini ve IL-10 üretimini indükler. Bu çalışmada Helicobacter felis'in kısa süreli ve uzun süreli uyarımlarda B hücrelerinin glikoz metabolizması üzerindeki etkisi araştırıldı. H.felis uyarımı, fare B hücrelerinde TLR-2 aracılı sinyal yolağı yoluyla IL-10 üreten B hücrelerinin dönüşümüne yol açar. Çeşitli bakteriyel enfeksiyonlarda ve gastrointestinal patolojilerde IL-10 üreten B hücrelerinin önemi nedeniyle, glikoz metabolizmasının yeniden programlanması 48 saat boyunca araştırıldı. Sonuçlar, H.felis antijeni, Pam3CSK4 ve LPS stimülasyonunun 24 saat sonra glikoz alım seviyesini artırdığını ve Helicobacter ile aktive olan B hücrelerinin 24 saatte glikoz alımını artırarak metabolik yeniden programlamaya tabi tutulduğunu ve 48 saatte daha da arttığını gösterdi. Daha sonrasında, canlı B hücrelerinde, glikoz taşıyıcıları GLUT1, GLUT3 ve GLUT4'ün mRNA ve protein ekspresyonunun Helicobacter uyarımından etkilenip etkilenmediği araştırıldı. Sonuçlar, Glut1 geninin mRNA ekspresyon seviyesinin artırıldığı ve Helicobacter ile aktive olan B hücrelerinin Glut3 mRNA ekspresyon seviyesinin, uyarılmamış B hücrelerinin ekspresyon seviyesinden daha düşük olduğu tespit edildi. Glikoz taşıyıcısı1,3 ve 4'ün hücre içi protein seviyeleri verileri ise, H.felis-uyarımından sonra GLUT4 protein seviyesinin değişmediğini, ancak GLUT1 ve GLUT3 proteinlerinin, H.felis-uyarımından sonra glukoz alımı için uyarılmamış kontrol grubuna kıyasla arttığını gösterdi. Ek olarak sonuçlar, 24 ve 48 saatte yüksek veya düşük protein seviyeleri ifade eden farklı pozitif popülasyonların olduğunu gösterdi. Bu popülasyonlar araştırıldığında, hücre içi protein sonuçları, yüksek eksprese eden popülasyonların hem GLUT1 hem de GLUT3 için 24 ve 48 saatte IL10+ B hücreleri olduğunu ve Helicobacter ile uyarılan IL10+ veya IL-10-B hücrelerinde GLUT3 protein seviyesindeki artışın GLUT1 proteininden daha yüksek olduğunu gösterdi. Glikoliz, her canlı hücre için hayati bir yolaktır ve piruvat, kolesterol, laktik asitler, plazma proteinleri ve yağ asitleri dahil olmak üzere birçok biyomolekülün öncülerini oluşturmak için anahtar moleküldür. Önceki çalışmalar, B hücrelerinin glikolitik aktivitesinin, 24 saat boyunca IgM, LPS, CpG yoluyla uyarımları sonrasında arttığını göstermiştir. Bu sebeple bu çalışmada glikoliz enzimleri; hekzokinaz2, piruvat kinaz2 ve laktat dehidrojenaz'ın ekspresyon seviyeleri mRNA düzeyinde araştırıldı. Sonuçlar, B hücrelerinde Helicobacter aktivasyonunun, heksokinaz2, piruvat kinaz2 ve laktat dehidrojenaz gen ekspresyonlarını 6, 24 ve 48 saatte arttırdığını gösterdi. Ekspresyon seviyeleri 24 saatte en yüksek seviyedeydi. Sonuç olarak, B hücrelerinin Helicobacter-aracılı aktivasyonu, glikoz metabolizmasını indükleyerek arttırdı. Bu çalışma, Helicobacter ile uyarılan B hücrelerinin glikoz metabolizmasının yeniden programlanmasına açıklık getiren ilk araştırmaydı.

Özet (Çeviri)

Helicobacter pylori is a gram-negative and spiral-shaped bacterium that may lead to gastritis, ulcer, and pathological scenario after its infection in humans. Its role in gastritis and gastric ulcer disease which is discovered by Barry Marshall and Robin Warren was awarded with the Nobel Prize in Physiology or Medicine, in 2005. Mostly, the prevalence of the H. pylori-positive population is 80% in developing countries and they are infected at an early age. A high percentage of the positive population do not show any clinical sign in a short time. H. felis (Helicobacter felis) is a gram-negative, spiral-shaped bacterium similar to H. pylori and one of the species that have zoonotic potential. Due to the lack of an efficient immune response against H.pylori in murine; mice have been infected with Helicobacter felis (H. felis) to create a mouse model of Helicobacter infection. B lymphocytes are one of the responsible cells of adaptive immunity, assisted by antigen-presenting cells, and provide an advanced response. B lymphocytes quite mobile, migrate into different sites of the body to show their functions through the lymphatic and blood circulation system in favor of adhesion molecules and chemokines receptors. Activation of B cells is provided by some molecular events that are binding of antigens to BCR( B cell receptor) , clustering of BCRs, and constitution of signaling cascade by several components including kinases, phosphatases, and scaffolds under the BCR. BCR activation leads to the initiation of B cell activation process which requires some changes in cell metabolism, actin cytoskeleton, and gene expressions. In addition to BCR activation, secondary signals assist full activation of B cells which causes their proliferation and differentiation. Secondary signals can be provided by pathogens and their particles which can enable TLR( Toll-like receptor) activation and signaling process. Toll-like receptors are evolutionary conserved and important receptor family of pattern recognition receptors (PRRs) for recognizing microbes and their particles which are external pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) and internal damage-associated molecular patterns (DAMPs). Unique nucleic acids, some types of proteins, and lipids that are synthesized by microbes such as LPS, and unmethylated CpG DNA sequences are several examples of PAMPs. TLRs are located on the membrane of both innate immune cells, as well as on adaptive immune cells like B and T lymphocytes, and also other body cells such as the brain, skeletal muscle, testis, placenta, kidney, etc. Their amount on the surface can be arranged depending on the response to specific molecules derived from invading pathogens or damaged host cells. Studies have shown that TLR-signaling plays a crucial role in eliciting a humoral immune response and affects B cells response and activation such as clonal expansion and differentiation. Studies showed that TLR expression profiles and TLR signaling exhibit variations on different B cell subsets. Regulatory B cells play an important role with their suppressive functions to maintain tolerance, prevent excessive immune response, and support immune homeostasis. Their functional properties are provided by cytokines including IL-10 (Interleukin-10, IL-35 (Interleukin-35), and also TGF- (Transforming growth factor-). Dominantly, the IL-10-producing subset of regulatory B cells plays an essential role during bacterial infections. TLRs and CD-40-mediated activations support the differentiation of regulatory B cells and also there is a piece of recent evidence that pro-inflammatory cytokines, including IL-1β and IL-6, can induce IL-10-producing Breg differentiation. In vitro LPS stimulation induces the differentiation of B10 subsets that are IL-10-producing Breg subtypes and have CD1dhiCD5+ and CD24hiCD27+ surface markers on mice and human, respectively. Additionally, lacking TLRs and their signaling molecules can lead to autoimmune diseases. Studies showed that in mice lacking MyD88, which is a TLR-signaling molecule, TLR2 and TLR4 activation in B cells induce the development of chronic experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). On the other hand, previous studies investigated that the H.felis activation via MyD88-dependent TLR2 signaling of B cells restricts the Th1-driven gastric pathologies by the Breg and Treg collaborations. Bregs acquire the ability to induce Tr-1 cells by the H.felis activation. B cells alter their metabolism in different ways during their activation; glucose is an essential molecule in the activation process to sustain biomolecule synthesis. Additionally, glucose is the key precursor for other macromolecules such as ribose, deoxyribose, glycoproteins, etc. Glucose uptake is driven by glucose transporters (GLUTs) and sodium-glucose cotransporters (SGLTs) via facilitated diffusion. Activation of B cells leads to metabolic reprogramming in many different ways. TLR-4 through an activation with LPS which is the TLR-4 agonist, changes and increases the glucose import, expression of glucose transporter GLUT1, and also OXPHOS of B cells. B cell activation via BCR increases glucose uptake and expression of glucose transporter GLUT1 by the PI3K. With the TLR-9 activation via CpG, which is the TLR-9 agonist, B cells rapidly increase their glycolytic and mitochondrial capacities with the changes in the gene expression of related mediators such as glycolytic enzymes, GLUT1 protein, and GLUT3 protein. Similar to B cells, regulatory B cells also induce their glycolytic activity and IL-10 production after their activation with LPS, IgM, and anti-CD40. In this study, the effect of Helicobacter felis antigens on the glucose metabolism of B cells was investigated at the short-term and long-term stimulation. H.felis stimulation leads to IL-10-producing B cells via TLR-2-mediated signaling in murine B cells. Because of the importance of the IL-10-producing B cells in various bacterial infections and gastrointestinal pathologies, the reprogramming of glucose metabolism was investigated within 48 hours. Results demonstrated that the H.felis antigen, Pam3CSK4, and LPS stimulation increase the glucose uptake level after 24 hours and the Helicobacter-activated B cells undergo metabolic reprogramming via increasing glucose uptake at 24 hours and a further increase was seen at 48 hours. After that, the mRNA and protein expression of glucose transporters, GLUT1, GLUT3, and GLUT4, are investigated whether affected by Helicobacter stimulation at 6,24, and 48 hours in live cells. mRNA expression levels of the Glut1 gene were induced. Also, the Glut3 mRNA expression level of Helicobacter-activated B cells was lower than the expression level of unstimulated B cells. Intracellular protein staining of glucose transporters (GLUT1, 3, and 4) demonstrated that the GLUT4 protein level did not change after H.felis-stimulation, but GLUT1 and GLUT3 proteins increased when compared to the unstimulated control group. Additionally, results showed two different positive populations which are expressing high or low protein levels at 24 and 48 hours. The intracellular GLUT protein staining showed that high-GLUT1 and GLUT3-expressing populations are positive for IL-10 at 24 and 48 hours. A higher increase was detected for the GLUT3 protein compared to the GLUT1 protein in the Helicobacter-stimulated IL10+ or IL-10- B cells. Glycolysis is the vital pathway for every living cell and pyruvate is the key molecule to form precursors of many biomolecules including, cholesterol, lactic acids, plasma proteins, and fatty acids. Previous studies have shown that the glycolytic activity of B cells increases after their stimulation via IgM, LPS, and CpG for 24 hours. Thus, in this study, the glycolysis enzymes including; hexokinase2, pyruvate kinase2, and lactate dehydrogenase expressions were investigated in mRNA levels. Results showed that the Helicobacter activation upregulates the hexokinase2, pyruvate kinase2, and lactate dehydrogenase gene expressions at 6, 24, and 48 hours. Their expression levels were at their highest level at 24 hours. Collectively, Helicobacter-mediated stimulation increased the glucose metabolism of B cells. This study is the first investigation that clarifies the reprogramming of glucose metabolism of Helicobacter-stimulated B cells.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    883361

    Investigation of the energy metabolism of helicobacter-activated B cells

    Helikobakter ile aktive edilmiş B hücrelerinin enerji metabolizmasının araştırılması

    MEHMET ÇALÇI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Allerji ve İmmünolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. AYÇA SAYI YAZGAN

  2. Tez No

    880158

    Diyabetes mellitus ile helikobakter pilori ve üst gastrointestinal sistem maligniteleri arasındaki ilişkinin araştırılması

    Investigation of the relationship between diabetes mellitus and helicobacter pylori and upper gastrointestinal system malignancies

    SELÇUK USTA

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İç HastalıklarıSağlık Bilimleri Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SERPİL ÇİFTEL

  3. Tez No

    563379

    Baş ve boyun kanser hücrelerinin hipoksik mikroçevresinde HIF-1a ile ilişkili mitokondriyal glukoz metabolizmasının rolünün incelenmesi

    Investigation of the role of mitochondrial glucose metabolism related with HIF-1a in the hypoxic microenvironment of head and neck cancer cells

    ŞENİZ İNANÇ SÜRER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyokimyaDokuz Eylül Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLGÜN OKTAY

  4. Tez No

    692024

    Alzheimer hastalığı ile kortikosteroid metabolizması arasındaki ilişkinin glukoz metabolizması açısından beyin organotipik kesit kültüründe incelenmesi

    Investigation of the association between Alzheimer's disease and corticosteroid pathways in terms of glucose metabolism in organotypic brain slice culture

    MERVE ALAYLIOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Nörolojiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DUYGU GEZEN AK

    PROF. DR. SELMA YILMAZER

  5. Tez No

    655633

    Sıçanlarda glukoz homeostazının düzenlenmesinde glukagonun merkezi sinir sistemindeki etkilerinin araştırılması

    Investigation of the effects of glucagon on central nervous system in regulating glucose homeostasis in rats

    KEVSER TANBEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Fizyolojiİnönü Üniversitesi

    Fizyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN SANDAL

Geri Dön