Geri Dön

Deneysel omurilik hasarı modelinde antioksidan ve lipit peroksidasyon inhibitörlerinin kullanımının iyileşme üzerine etkilerinin incelenmesi

Investigation of the healing effects of antioxidants and lipid peroxidation inhibitors in an experimental spinal cord injury model

PDF İndir

  1. Tez No: 938916
  2. Yazar: BÜNYAMİN KILIÇLI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ANIL MURAT ÖZTÜRK
  4. Tez Türü: Tıpta Uzmanlık
  5. Konular: Ortopedi ve Travmatoloji, Orthopedics and Traumatology
  6. Anahtar Kelimeler: ferroptoz, Ebselen, Ebselen9, Ebselen 27, omurilik, ferroptosis, Ebselen, Ebselen 9, Ebselen 27, spinal cord
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ege Üniversitesi
  10. Enstitü: Tıp Fakültesi
  11. Ana Bilim Dalı: Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 130

Özet

Omurilik yaralanması (SCI), motor, duyu ve otonomik fonksiyonların dejeneratif kaybından kaynaklanır. Uzun süreli engelliliğin önemli bir nedenidir. SCI iki fazda gerçekleşir. İlk olarak, mekanik travmaya bağlı olarak gerçekleşen nöral parankim yıkımı olur ve bu düzeltilemez. Sonrasında sekonder faz aktive olur. Sekonder fazın klinik belirtileri arasında hücre geçirgenliğinde artış, apoptotik sinyalleme, iskemi, vasküler hasar, ödem, eksitotoksisite, iyonik serbestleşme, inflamasyon, lipid peroksidasyonu, serbest radikal oluşumu, demiyelinizasyon, Wallerian dejenerasyonu yer alır. Sekonder hasar mekanizmalarının neden olduğu fonksiyonel hücre kaybının primer hasar sebebiyle meydana gelen kayıp miktarından daha fazla olduğu bildirilmiştir. Bu nedenle sekonder hasar yolaklarının baskılanması omurilik yaralanması için tedavi arayışlarında bir umut ışığı olarak görülmektedir. Ferroptoz, demire bağımlı, lipid peroksit birikimi ve reaktif oksijen türlerinin (ROS) artışıyla tetiklenen, apoptotik olmayan bir hücre ölümüdür. Apoptoz ve nekrozdan farklı olarak, hücre büzülmesi, kromatin yoğunlaşması veya organel şişmesi gibi özellikler göstermez. Ferroptoz, mitokondri büzülmesi ve kristaların kaybıyla morfolojik olarak ayırt edilir. Glutatyon (GSH) ve GPX4 aktivitesinin azalmasıyla lipid peroksitler temizlenemez ve ROS birikimi ferroptozu tetikler. Kanser ve nörodejeneratif hastalıklar gibi birçok rahatsızlıkta önemli bir rol oynar ve tedavi hedefi olarak değerlendirilir. Ayrıca omurilik yaralanmasında etkili olduğu gösterilmiştir. Ferroptozun baskılanmasında temel hedefler; demir birikiminin azaltılması, reaktif oksijen türlerinin kontrol altına alınması ve lipid peroksidasyonunun durdurulmasıdır. Bu yaklaşımlar, terapötik müdahaleler için önemli fırsatlar sunar. Ferroptoz, omurilik yaralanmasının sekonder faz aşamasında etkili olduğu net bir şekilde ortaya konmuştur ancak terapötik bir ajan henüz bulunamamamıştır. Ebselen olarak bilinen 2-Fenilbenzo[d][1,2]-selenazol-3(2H)-on, güçlü antioksidan özelliklere sahip olan, lipidde çözünebilen bir seleno-organik bileşiktir. Glutatyon peroksidaz benzeri etkiler göstererek lipid peroksidasyonunu engeller. Bu sayede, hücre zarındaki lipidlerin oksidatif hasara uğramasını önleyerek, ferroptozu inhibe edebilir. Ebselen'in bazı klinik çalışmalarda önemli hücresel toksisiteye sahip olduğu gösterilmiştir, bu da terapötik pencereyi genişleterek daha az toksik olabilecek türevleri keşfetmeyi önemli kılmaktadır. Hücre kültürü çalışmalarında Landgraf ve ark. ürettiği türevlerden Ebselen 9 ve Ebselen 27 yüksek hücresel canlılık sağladıklarından nöroprotektif özellikleri bakımından hayvan çalışmasına uygun bulunmuştur. Çalışmamız deneysel hayvan modeli olarak tasarlanmıştır. Omurilik hasarı yöntemi olarak klip-kompresyon modeli uygulanmıştır. Biyokimyasal analizler omurilik doku numunelerinden 24.saat, 72. Saatte örnekler alınmıştır. Bu numunelerde Fe+2, GSH, GPX4, TfR1, FPN, MDA, 4-HNE ve ACSL4 düzeyleri çalışılmıştır. 6 haftalık gruplar da fonksiyonel değerlendirme skalası olarak BBB lokomotor skalası kullanılmıştır. Çalışmada elde edilen veriler ışığında; Ebselen etkisini demir şelasyonu ve GPX4 benzeri aktivite ile göstermiştir. Ebselen demir şelasyonu etkisini 24 saate gösteremezken Ebselen 9 ve Ebselen 27 24. ve 72. saatte demir şelasyonu etkisini göstermiştir. Ayrıca GPX4 düzeylerinde her üç molekülde 24. saatte etkin artırma sağlarken Ebselen 9 ve Ebselen 27 bu etkisini 72. saatte kadar korumuştur. GSH düzeylerine bakıldığında her üç molekülünde 24. ve 72. Saatlerde etkili artırımı gösterdiği görülmektedir. Bu veriler Ebselen ve türevlerinin antioksidan etkinliğini GSH aracılığı ile de yaptığını desteklemekte, hem de ferroptoz açısından önemli bir enzim olan GPX4'ün aktivitesini artırma potansiyeli olduğu gösterilmiştir. Bu potansiyel Ebselen 9 ve 27 özellikle 72. saatte daha anlamlıdır. MDA ve 4-HNE düzeylerine bakıldığında Ebselen'in 24. ve 72. Saatlerde etkin olmadığı görülmektedir. Diğer taraftan Ebselen 9 4-HNE düzeylerini 72.saatte düşürebilmiştir. Ebselen 27 ise MDA seviyelerini 24. ve 72.saatte düşürmüştür. Ebselen 27 MDA seviyelerini Ebselen'e oranla daha etkin düşürmüştür. Ebselen 9 ve 27 lipit peroksidasyonunu uygun şekilde azaltmasa da Ebselen'e göre daha etkin olduğu süreçler mevcuttur. TfR1 seviyeleri açısından Ebselen ve Ebselen 9 etkilerini 24.saatte etkin baskılama sağlayamamıştır ancak Ebselen 27 24. ve 72. Saatte etkin baskılanma oluşturmuştur. Ferroportin seviyelerine bakıldığında ise Ebselen ve Ebselen 9 etkilerini 72.saate taşıyamamış ancak Ebselen 27 24. ve 72.saatlerde anlamlı etki göstermiştir. ACSL4 baskılanmasını her üç molekülde 24.saatte etkin şekilde yapmamış olup 72.saatte etkin baskılanmayı sağlamışlardır. Fonksiyonel kazanım olarak değerlendirildiğinde 6 haftalık takip sürecinin sonunda her üç molekül ile kontrol grubu arasında anlamlı fark bulunamamıştır. Zaman içinde tüm gruplarda anlamlı bir iyileşme görülmüştür. Gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmamaktadır. Grupların zaman içindeki değişim paterni benzerdir. Ebselen molekülünün omurilik hasarında antiferroptotik etkinliği bulunmaktadır. Bunu demir metabolizması düzenlemeleri ve GPX4 benzeri aktiviteyi artırarak oluşturmaktadır. Ebselen 9 ve Ebselen 27 etki başlangıçlarının hızlı olması ve daha uzun etki oluşturmaları nedeniyle Ebselen'e üstünlükleri bulunmaktadır. Ayrıca kısmen lipit peroksidasyon ürünlerinin azaltmaları Ebselen'e göre lipit peroksidasyonuna etkileri olduğunu düşündürebilir. Ferroptoz yolağı, umut vaaden bir yolak olmasına rağmen omurilik yaralanmasında hala çalışmalar devam etmektedir. Sekonder hücre ölümünün önemli bir değişken olduğu omurilik yaralanmasında, sekonder hasar mekanizmalarını etkin ve güvenli bir şekilde baskılamayı başaran terapötik ajanlar gelecekte kurgulanacak klinik araştırmalara konu edilebilecektir.

Özet (Çeviri)

Spinal cord injury (SCI) results from the degenerative loss of motor, sensory, and autonomic functions and is a significant cause of long-term disability. SCI occurs in two phases. First, neural parenchymal destruction occurs due to mechanical trauma, which is irreversible. Then, the secondary phase is activated. The clinical manifestations of the secondary phase include increased cell permeability, apoptotic signaling, ischemia, vascular damage, edema, excitotoxicity, ionic release, inflammation, lipid peroxidation, free radical formation, demyelination, and Wallerian degeneration. It has been reported that the functional cell loss caused by secondary injury mechanisms exceeds the loss caused by primary injury. Therefore, suppressing secondary injury pathways is considered a beacon of hope in the search for treatments for spinal cord injury. Ferroptosis is a form of non-apoptotic cell death triggered by iron dependency, lipid peroxide accumulation, and an increase in reactive oxygen species (ROS). Unlike apoptosis and necrosis, it does not exhibit characteristics such as cell shrinkage, chromatin condensation, or organelle swelling. Ferroptosis is morphologically distinguished by mitochondrial shrinkage and the loss of cristae. Lipid peroxides cannot be cleared due to decreased glutathione (GSH) and GPX4 activity, and ROS accumulation triggers ferroptosis. It plays a critical role in various conditions, including cancer and neurodegenerative diseases, and is considered a therapeutic target. Moreover, it has been shown to be effective in spinal cord injury.The main targets in suppressing ferroptosis are reducing iron accumulation, controlling reactive oxygen species, and stopping lipid peroxidation. These approaches offer significant opportunities for therapeutic interventions. Although it has been clearly demonstrated that ferroptosis is effective in the secondary phase of spinal cord injury, no therapeutic agent has yet been discovered. Ebselen, known as 2-Phenylbenzo[d][1,2]-selenazol-3(2H)-one, is a lipophilic seleno- organic compound with potent antioxidant properties. By exhibiting glutathione peroxidase- like effects, it prevents lipid peroxidation. Thus, it may inhibit ferroptosis by preventing oxidative damage to lipids in the cell membrane. Ebselen has been shown in some clinical studies to have significant cellular toxicity, highlighting the importance of discovering derivatives that may widen the therapeutic window with lower toxicity. In cell culture studies, derivatives produced by Landgraf et al., namely Ebselen 9 and Ebselen 27, were found to be suitable for animal studies due to their high cellular viability and neuroprotective properties. Our study was designed as an experimental animal model. The clip-compression model was applied as a spinal cord injury method. Biochemical analyses were performed on spinal cord tissue samples taken at the 24th and 72nd hours. The levels of Fe+2, GSH, GPX4, TfR1, FPN, MDA, 4-HNE, and ACSL4 were measured in these samples. The BBB locomotor scale was used for functional evaluation in the 6-week groups. Based on the data obtained in the study, Ebselen demonstrated its effect through iron chelation and GPX4-like activity. While Ebselen did not show an iron chelation effect at 24 hours, Ebselen 9 and Ebselen 27 exhibited this effect at both 24 and 72 hours. Furthermore, all three molecules effectively increased GPX4 levels at 24 hours, with Ebselen 9 and Ebselen 27 maintaining this effect until 72 hours. GSH levels were significantly increased by all three molecules at both 24 and 72 hours. These data support the notion that Ebselen and its derivatives enhance antioxidant activity via GSH and increase the activity of GPX4, an enzyme critical to ferroptosis. This potential was particularly significant for Ebselen 9 and 27 at 72 hours. Regarding MDA and 4-HNE levels, Ebselen was ineffective at 24 and 72 hours. On the other hand, Ebselen 9 was able to reduce 4-HNE levels at 72 hours, and Ebselen 27 reduced MDA levels at both 24 and 72 hours, showing greater effectiveness in lowering MDA levels compared to Ebselen. Ebselen 9 and 27 demonstrated more effective processes in reducing lipid peroxidation compared to Ebselen.In terms of TfR1 levels, neither Ebselen nor Ebselen 9 showed effective suppression at 24 hours, while Ebselen 27 achieved significant suppression at both 24 and 72 hours. Regarding ferroportin levels, Ebselen and Ebselen 9 did not maintain their effects until 72 hours, but Ebselen 27 showed a significant effect at both 24 and 72 hours. For ACSL4 suppression, all three molecules were ineffective at 24 hours but achieved significant suppression at 72 hours. From a functional recovery perspective, no significant differences were found between the control group and any of the three molecules at the end of the 6-week follow-up period. Over time, significant improvement was observed in all groups, but no statistically significant difference was detected between the groups. The change patterns over time were similar across the groups. The anti-ferroptotic efficacy of the Ebselen molecule in spinal cord injury is evident. It exerts this effect by regulating iron metabolism and increasing GPX4-like activity. Ebselen 9 and Ebselen 27 outperform Ebselen due to their faster onset and longer duration of effects. Moreover, their partial reduction of lipid peroxidation products suggests that they might have a more pronounced impact on lipid peroxidation compared to Ebselen. Although the ferroptosis pathway shows promise, research on spinal cord injury is still ongoing. In spinal cord injury, where secondary cell death is a critical factor, therapeutic agents that can effectively and safely suppress secondary injury mechanisms may become the subject of future clinical research.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    434656

    Deneysel spinal kord yaralanma modelinde Edaravone'un nöroprotektif etkisinin araştırılması

    Experimental spinal cord injury model to investigate the neuroprotective effects of Ederavone

    ALİ ALPER TAKMAZ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Nöroşirürjiİnönü Üniversitesi

    Nöroşirürji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET AKİF DURAK

  2. Tez No

    839255

    Spinal kord hasarı modelinde ferroptoz yolağının baskılanmasının iyileşme üzerine etkilerinin araştırılması

    Investigation of the effects of suppressing the ferroptos path on healing in a model of spinal cord damage

    ARMAN VAHABİ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Ortopedi ve TravmatolojiEge Üniversitesi

    Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. ANIL MURAT ÖZTÜRK

  3. Tez No

    164810

    Ratlarda omurilik yaralanmasında sitikolinin nöroprotektif etkinliği

    Başlık çevirisi yok

    NESLİHAN YÜCEL

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    İlk ve Acil Yardımİnönü Üniversitesi

    Acil Tıp Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. SÜLEYMAN ÇAYLI

  4. Tez No

    229772

    Deneysel omurilik yaralanmasında alfa-lipoik asitin doza bağımlı etkinliğinin araştırılması

    The dose dependent neuroprotective effect of alpha-lipoic acid on experimental spinal cord injury

    MURAT SAYIN

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    NöroşirürjiCelal Bayar Üniversitesi

    Nöroşirürji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CÜNEYT TEMİZ

  5. Tez No

    192865

    Deneysel omurilik travma modelinde n-asetisistein'in sekonder hasarın önlenmesindeki yeri

    The effect of n-acetylcysteine on secondary damage in experimental spinal cord injuries

    TURGAY PARSAK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    NöroşirürjiTrakya Üniversitesi

    Nöroşirürji Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. TUFAN HİÇDÖNMEZ

Geri Dön