Geri Dön

Bağırsak kanser hücrelerinde hekzokinaz inhibitörü, borik asit ve kombinasyonlarının etkileri

Effects of hexokinase inhibitor, boric acid and combinations on intestinal cancer cells

PDF İndir

  1. Tez No: 929440
  2. Yazar: GİZEM ESRA KOÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÖZLER
  4. Tez Türü: Tıpta Uzmanlık
  5. Konular: Fizyoloji, Physiology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Sağlık Bilimleri Üniversitesi
  10. Enstitü: Gülhane Tıp Fakültesi
  11. Ana Bilim Dalı: Fizyoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Fizyoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

Amaç: Kanser, hücrelerin kontrolsüz ve anormal bir şekilde çoğalmasıyla karakterize edilen, birçok faktörün etkisiyle ortaya çıkan bir hastalıktır. Çevresel etkenler hücrelerin genetik yapısını etkileyerek sinyal mekanizmalarında ve metabolik yolaklarda değişiklikler ve bozukluklar oluşturur. Kanserde, apoptozun azalması, süperoksit radikallerinin ve aerobik glikolizin artması gözlemlenir. Sağlıklı hücrelerin aksine, tümör hücreleri oksijen varlığında bile enerji üretiminde oksidatif fosforilasyon yerine anaerobik glikolizi tercih ederler. Bu duruma“Warburg etkisi”denir ve bu etkiyle kanser hücrelerinde glikoz alımı artar, glikoliz ve laktat üretimi artar. Bu süreç, tümör hücrelerinin hızlı yayılımına ve kanserin ilerlemesine neden olur. Literatürde yer alan çalışmalarda, borik asidin (BA) çeşitli dozlarının kolon, meme, prostat ve akciğer kanseri hücre hatları üzerinde yapılan in vitro çalışmalarda etkili olduğu görülmüş, proliferasyonu ve migrasyonu inhibe edici özellikleri olduğu belirtilmiş ancak bu etkilerin hangi mekanizmalarla gerçekleştiği tam olarak açıklanamamıştır. Son yıllarda, kanser hücre metabolizmasını hedef alan, glikolizin ilk basamağını hedefleyen hekzokinaz-2 (HK-2) enzim inhibitörü olan 3-bromopirüvik asit (3-BP), hücrelerin çoğalmasını ve kanserin yayılmasını durdurmak amacıyla tedavilerde denenmektedir. Bu tez çalışmasında, HK-2 inhibitörü 3-BP ve BA uygulanan insan kolon adenokanser hücrelerinde (DLD-1); proliferasyon, mTOR (Rapamisinin memeli hedef proteini), HIF-1α (hipoksiyle indüklenebilir faktör-1a), c-Myc (hücresel-myc), STAT3 (sinyal dönüştürücü transkripsiyon aktivatörü 3), GLUT-1 (Glikoz taşıyıcısı 1), GLUT-3 (Glikoz taşıyıcısı 3) ve APAF-1 (apoptoz proteaz aktive edici faktör-1) etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: Çalışmamız in vitro hücre kültürü ortamında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kolon adenokarsinom (DLD-1) hücre hattı kullanılmıştır. Uygun koşullarda çoğaltılan (DLD-1) hücrelerini Kontrol, Borik Asit (BA), 3-bromopirüvik asit (3-BP), BA+3-BP olarak 4 gruba ayırdık. Deney gruplarında 3(4.5-dimethylthiazolyl-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) hücre canlılık testi, ELISA yöntemi ile hücre içine glukoz alımından sorumlu GLUT-1, GLUT-3 ve apoptozda görev alan APAF-1 protein miktarı ölçüldü. Western Blot yöntemi ile hücre içi sinyal yolaklarından c-Myc, STAT3, mTOR ve HIF-1α ölçümleri yapıldı. Bulgular: Çalışmamızda kolon adenokarsinom hücresi (DLD-1) üzerinde yaptığımız analizlerle, BA ve HK-2 inhibitörü olan 3-BP'nin DLD-1 hücreleri üzerindeki sitotoksik etkisi saptanmıştır. Çalışmamız için gerekli BA (15mM) ve 3-BP'nin dozu (30µM) belirlendikten sonra ELISA yöntemiyle GLUT-1, GLUT-3, APAF-1; Western Blot ile c-Myc, STAT3, mTOR ve HIF-1α ekspresyonlarına bakılmıştır. Kontrol ve 3-BP grubu karşılaştırıldığında 3-BP grubunda, BA uygulanan grup ile BA+3-BP grubu karşılaştırıldığında, BA+3-BP grubunda GLUT-1 ekspresyonunda artış tespit edilmiştir. Kontrol grubuna kıyasla BA, 3-BP ve BA+3-BP gruplarında GLUT-3 ekspresyonunun azaldığı gözlenmiştir. Apoptotik yolak için APAF-1 ekspresyonuna bakıldığında ise BA grubunda APAF-1 ekspresyonunun kontrole azaldığı görülürken kontrol ile 3-BP grubu karşılaştırıldığında 3-BP grubunda APAF-1 ekspresyonunun anlamlı olarak arttığı gözlenmiştir. Hücre proliferasyonu ve invazyonundan sorumlu hücre içi sinyal yolaklarından c-Myc, STAT3, mTOR ve HIF-1α ölçümleri yapılmıştır. 3-BP uygulaması sonrasında c-Myc ekspresyonu kontrol grubuna göre 2,39 kat artmıştır. BA+3-BP uygulanan grupta c-Myc ekspresyonu 3-BP uygulanan gruba göre 0,37 kat azalmıştır. Kontrol grubuna kıyasla STAT3 ekspresyonlarında BA, 3-BP ve BA+3-BP gruplarında azalma saptanmıştır. DLD-1 hücrelerinde kontrol grubuna kıyasla BA, 3-BP, BA+3-BP uygulamaları sonrasında HIF-1α ekspresyonlarında istatistik olarak anlamlı fark oluşmamıştır. BA+3-BP uygulaması sonrasında mTOR ekspresyonu kontrol grubuna göre 2,73 kat artmış olup BA+3-BP uygulanan grupta mTOR ekspresyonu BA uygulanan gruba göre 1,5 kat artmıştır. Sonuç: Çalışmamızda DLD-1 hücre hattı üzerinde sitotoksik etkinliklerini analiz etmiş olduğumuz BA ve 3-BP'ye bağlı olarak oluşan etki düzeyi literatüre paralel bir etkinlik gösterirken BA ve 3-BP kombinasyonu ilk kez uygulanmış olup sitotoksisite üzerine ekstra bir etki göstermemiştir. BA+3-BP uygulamasının GLUT-1 ve c-Myc düzeyini arttırmaya yatkınlık sağlaması hücre içi glukoz seviyesinin toksik düzeylere ulaşmasına neden olup hücre içi ölüm yolaklarını aktive ederek hücre proliferasyonunu azaltabileceği öngörülebilir. Ancak kombinasyon uygulamasının GLUT-3 ve STAT3 ekspresyonlarını azaltması hücre proliferasyonunda azalmanın bu mekanizmayla olabileceği ihtimalini güçlendirmektedir.

Özet (Çeviri)

Aim: Cancer is characterized by uncontrolled and abnormal cell proliferation, arising due to the influence of multiple factors. Environmental factors affect the genetic structure of cells, leading to changes and dysfunctions in signal mechanisms and metabolic pathways. In cancer, a decrease in apoptosis and an increase in superoxide radicals and aerobic glycolysis are observed. Unlike healthy cells, tumor cells prefer anaerobic glycolysis over oxidative phosphorylation for energy production even in the presence of oxygen. This phenomenon is known as the“Warburg effect,”which results in increased glucose uptake, glycolysis, and lactate production in cancer cells. This process facilitates the rapid spread and progression of cancer. Studies in the literature have shown that various doses of boric acid (BA) are effective on colon, breast, prostate, and lung cancer cell lines in vitro, indicating its inhibitory effects on proliferation and migration. However, the exact mechanisms of these effects are not fully understood. In recent years, 3-bromopyruvic acid (3-BP), a hexokinase-2 (HK-2) enzyme inhibitor targeting the first step of glycolysis, has been tested in treatments to halt cell proliferation and cancer spread by targeting cancer cell metabolism. This thesis aims to investigate the effects of HK-2 inhibitor 3-BP and BA on human colon adenocarcinoma cells (DLD-1) in terms of proliferation, mTOR (Mammalian target of rapamycin), HIF-1α (Hypoxia-inducible factor-1α), c-Myc (cellular-myc), STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3), GLUT-1 (Glucose Transporter 1), GLUT-3 (Glucose Transporter 3), and APAF-1 (Apoptotic protease activating factor-1). Materials and Methods: Our study was conducted in an in vitro cell culture environment using the colon adenocarcinoma (DLD-1) cell line. The DLD-1 cells were cultured under appropriate conditions and divided into four groups: Control, Boric Acid (BA), 3-bromopyruvic acid (3-BP), and BA+3-BP. In the experimental groups, cell viability was assessed using the 3(4.5-dimethylthiazolyl-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. The expression of GLUT-1 and GLUT-3, responsible for glucose uptake into the cells, and APAF-1, involved in apoptosis, were measured using the ELISA method. Additionally, the expression levels of c-Myc, STAT3, mTOR, and HIF-1α from intracellular signaling pathways were measured using Western Blot analysis. Results: Our study demonstrated the cytotoxic effects of BA and the HK-2 inhibitor 3-BP on colon adenocarcinoma cells (DLD-1). After determining the necessary doses of BA (15mM) and 3-BP (30µM), we analyzed GLUT-1, GLUT-3, and APAF-1 expression using the ELISA method, and c-Myc, STAT3, mTOR, and HIF-1α expression using Western Blot. Comparing the control and 3-BP groups, an increase in GLUT-1 expression was found in the 3-BP group. Similarly, comparing the BA group with the BA+3-BP group, an increase in GLUT-1 expression was observed in the BA+3-BP group. GLUT-3 expression decreased in the BA, 3-BP, and BA+3-BP groups compared to the control group. Regarding the apoptotic pathway, APAF-1 expression decreased in the BA group compared to the control, while it significantly increased in the 3-BP group compared to the control. Intracellular signaling pathways responsible for cell proliferation and invasion, such as c-Myc, STAT3, mTOR, and HIF-1α, were also measured. c-Myc expression increased 2.39-fold in the 3-BP group compared to the control group. In the BA+3-BP group, c-Myc expression decreased 0.37-fold compared to the 3-BP group. STAT3 expression decreased in the BA, 3-BP, and BA+3-BP groups compared to the control group. No statistically significant difference was observed in HIF-1α expression in DLD-1 cells following BA, 3-BP, and BA+3-BP treatments compared to the control group. mTOR expression increased 2.73-fold in the BA+3-BP group compared to the control group and 1.5-fold in the BA+3-BP group compared to the BA group. Conclusion: The cytotoxic effects of BA and 3-BP on the DLD-1 cell line were consistent with the literature. The combination of BA and 3-BP was applied for the first time and did not show an additional effect on cytotoxicity. The tendency of the BA+3-BP combination to increase GLUT-1 and c-Myc levels suggests that it might raise intracellular glucose levels to toxic levels, potentially activating cell death pathways and reducing cell proliferation. However, the reduction in GLUT-3 and STAT3 expression by the combination treatment suggests that the reduction in cell proliferation may occur through this mechanism.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    733534

    Klorokin ve gama radyasyonunun oluşturduğu ince bağırsak hasarına karşı aposininin etkileri

    The effects of apocynin against chloroquine and gamma radiation induced intestinal injury

    AYÇA SEZEN US

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Biyokimyaİstanbul Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİHAL ÖMÜR BULAN

  2. Tez No

    313724

    Investigation of the effect of sodium butyrate induced differentiation on inflammatory pathways in colon cancer cells

    Kolon kanser hücre hatlarında sodyum bütiratla indüklenmiş farklılaşmanın enflamasyon yolaklarına etkisinin incelenmesi

    MÜMİNE KÜÇÜKDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SREEPARNA BANERJEE

  3. Tez No

    949046

    Anti-cancer effect of postbiotics of novel probiotic strains isolated from fermented food

    Fermente gidalardan izole edilen yeni probiyotik suşlarin postbiyotiklerinin anti-kanser etkisi

    ELMIRA KELIDKAZERAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    BiyoteknolojiYeditepe Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİKRETTİN ŞAHİN

  4. Tez No

    468666

    The cytotoxic, apoptotic, genotoxic and oxidative effects of carbonic anhydrase 9 inhibitor on colorectal cancer cells

    Karbonik anhidraz 9 inhibitörünün kolorektal kanser hücreleri üzerindeki sitotoksik, apoptotik, genotoksik ve oksidatif etkileri

    BEWAR ALI AHMED AHMED

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Moleküler TıpYüzüncü Yıl Üniversitesi

    Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YASİN TÜLÜCE

    YRD. DOÇ. DR. İSMAİL KOYUNCU

  5. Tez No

    813978

    Su bazlı propolisin antikanser aktivitesi

    Anticancer activity of water-based propolis

    MUHSİN ATTİLA GÖKSOY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Biyokimyaİstanbul Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİNE ŞEKÜRE NAZLI ARDA

Geri Dön