Oksidatif stresin apoptozis ve hücre proliferasyonu üzerine olan etkisi

Abstract

Solunum yolu hastalıkları, dünya çapında milyonlarca insanı etkileyen, sağlık sistemi ve ülke ekonomilerine ağır yük getiren önemli sağlık sorunlarından biridir. Hücrelerde artmış reaktif oksijen türevlerinin sebep olduğu oksidatif stres durumu, kronik solunum yolu hastalıklarının önemli bir patofizyolojik faktörü durumundadır. Solunum sisteminde, yabancı maddelerin istilasını önlemek üzere bir bariyer görevi gören bronşiyal epitelyum hücreleri için bu durumun önlenmesi, solunum yolu hastalıklarıyla mücadele konusunda oldukça önem arz etmektedir. Çalışmamızda, insan bronşiyal epitel hücre hattı BEAS-2B hücrelerinde, oksidatif stres koşulları altında, gen düzeyinde, oksidatif stres aracılı apoptozisin hangi yolak üzerinden gerçekleştiğinin aydınlatılması amaçlandı.Bu doğrultuda, BEAS-2B hücreleri farklı doz (0-500 µM) ve sürelerde (24, 48 ve 72 saat) hidrojen peroksite (H2O2) maruz bırakılarak uygun dozlar ve süre belirlendikten sonra, oksidatif hasarlı hücre modeli oluşturuldu. Maruziyet (250 ve 300 µM) ve kontrol grupları apoptotik parametreler kaspaz-3, kaspaz-8, kaspaz-9, Bcl-2, bax, bak ve bik ile hücre döngüsü ve apoptoziste kavşak rol alan p53 ve p21 gen ekspresyon seviyeleri açısından kıyaslanarak değerlendirildi.Çalışmamızda, oksidatif hasarlı hücre modeli, malondialdehit (MDA) düzeyi ve katalaz enzim aktivitelerinin spektrofotometrik ölçümüyle teyit edildi. 24 saat süresince 250 ve 300 µM dozlarında H2O2'ye maruz bırakılan BEAS-2B hücrelerinde, MDA düzeyi ve katalaz enzim aktivitesi anlamlı olarak yüksek bulundu (p < 0,05). Apoptotik parametreler, kaspaz-3 (250 µM dozda 3,24-kat p = 0,001; 300 µM dozda 3,64 kat p = 0,038) , kaspaz-9 (250 µM dozda 3,67-kat p = 0,014; 300 µM dozda 2,73-kat p = 0,021), bax (250 µM dozda 4,46-kat p = 0,005; 300 µM dozda 3,17-kat p = 0,042) ve bak (250 µM dozda 9,03-kat p = 0,0001; 300 µM dozda 9,85-kat p = 0,046) gen ekspresyon seviyelerinin, maruziyet grubunda kontrol gruba kıyasla anlamlı derecede arttığı gözlenirken, kaspaz-8, Bcl-2 ve bik parametreleri açısından gruplar arasında anlamlı herhangi bir fark bulunmadı (p > 0,05). p53 (250 µM dozda 3,56-kat p = 0,046; 300 µM dozda 3,15-kat p = 0,002) ve p21 (250 µM dozda 37,57-kat p = 0,005; 300 µM dozda 23,18 kat p = 0,048) gen ekspresyon seviyeleri ise maruziyet grubunda anlamlı olarak yüksek bulundu.Sonuç olarak, çalışmamızda, H2O2 aracılı oksidatif stres ortamının, gen düzeyinde, bronşiyal epitel BEAS-2B hücrelerinde, intrinsik yolak üzerinden apoptozisi indüklediği ortaya konmuştur.

Airway diseases are one of the major health problems that affect millions of people worldwide and put a heavy burden on the health care system and country's economy. The oxidative stress state caused by increased reactive oxygen species in cells is an important pathophysiological factor of chronic airway diseases. For bronchial epithelial cells that act as a barrier to prevent the invasion of foreign substances into the respiratory system, prevention of this condition is very important in combating airway diseases. In our study, it was aimed to elucidate through which pathway oxidative stress-mediated apoptosis occurs at the gene level under oxidative stress conditions in human bronchial epithelial cell line BEAS-2B cells.For this purpose, after suitable doses and periods were detected by exposing BEAS-2B cells to hydrogen peroxide (H2O2) at different doses (0-500 μM) and time periods (24, 48 and 72 hours), oxidative-damaged cell culture model was designed. The apoptotic parameters of the treatment (250 and 300 µM) and control groups were evaluated by comparing gene expression levels of; caspase-3, caspase-8, caspase-9, Bcl-2, bax, bak and bik together with p53 and p21 which involve in the cell cycle and apoptosis junction.In our study, oxidative damaged cell model was confirmed by spectrophotometric measurement of malondialdehyde (MDA) level and catalase enzyme activity. MDA level and catalase enzyme activity were significantly higher in BEAS-2B cells exposed to H2O2 (250 and 300 μM) for 24 hours (p < 0,05). Apoptotic parameters, caspase-3 (3,24-fold p = 0,001 and 3,64-fold p = 0,038 at 250 and 300 μM doses, respectively), caspase-9 (3,67-fold p = 0,014 and 2,73-fold p = 0,021 at 250 and 300 μM doses, respectively), bax (4,46-fold p = 0,005 and 3,17-fold p = 0,042 at 250 and 300 μM doses, respectively) and bak (9,03-fold p = 0,0001 and 9,85-fold p = 0,046 at 250 and 300 μM doses, respectively) gene expression levels increased significantly in the treatment group compared to the control group. There were no significant differences between the groups in terms of caspase-8, Bcl-2 and bik parameters (p > 0,05). Besides gene expression levels of p53 (3,56-fold p = 0,046 and 3,15-fold p = 0,002 at 250 and 300 μM doses, respectively) and p21 (37,57-fold p = 0,005 and 23,18-fold p = 0,048 at 250 and 300 μM doses, respectively) were found significantly higher in the treatment group.In conclusion, in our study, it was observed that H2O2-mediated oxidative stress rate induced apoptosis through the intrinsic pathway at the gene level in the bronchial epithelial BEAS-2B cells.