Fetal alkol spektrum bozuklukları`nın c57bl6/j soy farelerde epigenetik olarak değerlendirilmesi

Abstract

Gebeler tarafından alkol kullanımı, fetal gelişimi geniş bir spektrumda gelişimsel kusurlara ve büyüme geriliklerine neden olacak şekilde olumsuz yönde etkilemekte ve bu durum Fetal Alkol Spektrum Bozuklukları (FASB) olarak tanımlanmaktadır. FASB'nın en belirgin özelliklerinden birisi, kognitif ve nörodavranışsal hastalıkların eşlik ettiği ve genellikle hayat boyu devam eden çeşitli derecelerdeki beyin hasarlarıdır. Henüz yeni bir yol olarak sayılabilecek epigenetik bilimi FASB sonucu ortaya çıkan beyin hasarlarının altında yatan moleküler temellere ışık tutmaktadır.En temel epigenetik mekanizmalardan biri olarak kabul edilen DNA metilasyonunun, nöral tüp gelişimi sırasında nöronal farklılaşmaya paralel olarak gerçekleşen DNA Metilasyon Programı (DMP) olarak adlandıran epigenetiksel bir süreç olduğu ve prenatal alkol maruziyetinin, embriyonik büyüme geriliğiyle eş zamanlı olarak bu programı geciktirdiği bilinmektedir. Sözkonusu DMP'nın daha iyi anlaşılabilmesi için, çalışmamızda C57BL6/J farelerdeki serebral korteks gelişimi model olarak kullanılmıştır. Böylece, gerek DMP'nın normal kortikal gelişimdeki rolü, gerekse FASB modeli oluşturulmasıyla prenatal alkol maruziyetinin DMP üzerindeki etkileri DNA metilasyon dinamikleri incelenerek araştırılmıştır.İnsanlarda gözlenen FASB'nın etkilerini taklit edebilmek için sıvı diyet paradigması kullanılarak %4'lük alkol solüsyonu içeren sıvı diyet fare gelişiminin gestasyonel 7. gününden (E7) E17'ne kadar uygulanmıştır.Alkol sıvı diyet uygulaması neticesinde insanlardaki FASB fenotiplerine benzer olarak, beyin ağırlıklarının ve serebral korteks kalınlığının azaldığı görülmüştür. Çalışmamızda DNA metilasyon markırları 5-metilsitozin (5mC), 5-hidroksimetilsitozin (5hmC) ve onların bağlayıcı proteini olan MeCP2'yi de içeren karakterestik bir DMP'nın serebral kortekste, fenotipik nöronal işaretlemelerle de desteklendiği üzere kortikal nöronal farklılaşmayı ve olgunlaşmayı yönlendirdiği gösterilmiştir. Bunun yanında alkolün, oluşturduğu gelişimsel geriliğe paralel olarak, söz konusu DMP'nın işleyişini metilasyon markır dinamiklerini değiştirerek bozduğu gösterilmiştir.

Maternal alcohol intake during pregnancy adversely affects the fetal development, leading to various degrees of developmental deficits and growth retardation, collectively referred to as Fetal Alcohol Spectrum Disorder (FASD). One of the cardinal features, as well as the most severe consequence is the brain deficit and accompanying cognitive and neurobehavioral disorders which often persist into adulthood. A new path, epigenetics, shed light in understanding the molecular mechanisms underlying the brain damages seen in FASD.Recently, it?s shown that DNA methylation is a program (DMP), which parallel to embryonic maturation during early neural tube development, and, alcohol exposure delayed this DMP along with retarded embryonic growth. For further understanding the DMP, we attempted to use developing cerebral cortex in C57BL6/J mice as a model and studied the DNA methylation dynamics in alcohol-induced embryonic brains.To mimic the similar patterns of brain damage known to occur when pregnant women drink alcohol in chronic drinking pattern, we employed Liquid Diet (LD) paradigm [4% v/v alcohol in liquid diet on gestational (E) days 7 to E17.Alcohol in LD paradigm reduced the brain weights on E17, and a significant reduction in cerebral cortex thickness which is concordant with the brain deficits seen in FASD. We found that a characteristic DMP, including 5-methylcytidine (5mC), 5-hydroxylmethylcytidine (5hmC) and their binding protein Methyl CpG Binding Protein 2 (MeCP2), lead the cortical neuronal differentiation and maturation as indicated by their phenotypic marks in each cortical layer prenatally. Overall, alcohol hinders the acquisition and progression of methylation marks which is correlated with developmental retardation.