Homosisteinin hipokampus kalsiyum sinyali, apoptozis, TRPV1 ve TRPM2 katyon kanalları üzerine etkileri

Abstract

Homosisteinin Hipokampus Kalsiyum Sinyali, Apoptozis, TRPV1 ve TRPM2 Katyon Kanalları Üzerine EtkileriHomosistein (Hcy), esansiyel bir aminoasit olan metiyoninin metabolizması vücutta sentezlenen sülfür içeren bir aminoasittir. Hcy düzeyi (15?mol/L? ) Alzheimer ve Parkinson gibi yaşlanmaya bağımlı hastalıkların etiyolojinde rol oynamaktadır.Artan homosistein miktarı, oluşturduğu oksidatif stres ile birlikte beynin hipokampal bölgesinde bulunan hücrelerin zarlarında yer alan kanalları etkilemekte ve bu kanallardaki kalsiyum iyonu (Ca2+) geçişlerini hızlandırarak hücreyi apoptozise sürüklemektedir. Oksidan olan Hcy oksidatif stresle aktive olan TRPM2 ve TRPV1 kanallarını aktive ederek, Ca+2 girişine neden olabilir. Bu tez çalışmasında, yaşlı fare hipokampus sinir hücrelerinde, Hcy?in TRPM2 ve TRPV1 kanalları aracılığıyla Ca+2 girişi, hücre içi serbest oksijen türleri (ROS) üretimi, apoptozis ve kapspaz aktiviteleri üzerindeki etkileri araştırıldı.Yaşlı farelerden (10-12 aylık) taze olarak elde edilen hipokampus hücreleri, kontrol, Hcy, Hcy+Ca+2kanal blokürleri ile Hcy+apoptozis grupları olarak 4 ana gruba ayrıldı. Bu hipokampal hücreleri inkübatörde yarım saat 250 µM Hcy ile inkübe edildikten sonra, kalsiyum sinyali çalışmalarında ya H2O2 (0.1 mM) ya da kapsaisin (0.1 mM) ile stimüle edilmiştir.Kontrol grubuna kıyasla Hcy grubunda hücre içerisine Ca+2 girişinde artış gözlemlendi. TRPM2 kanal blokürleri (ACA ve 2-APB), NMDA reseptör blokürü (MK-801), SERCA pompası inkübatörü (tapsigargin), voltaja duyarlı Ca+2 kanal blokürleri (verapamil +diltiazem)veTRPV1 kanala blokürü (kapsazepin) Hcy neden olduğu aşırı Ca+2 girişini azalttı. Ayrıca, hücreler, kontrol grubuna göre homosisteinle inkübe edilen grup kıyaslandığında apoptozis, kaspaz -3, kaspaz-9, ROS değerlerinin fazla, hücre canlılığı (MTT) düzeylerinin ise kontrol grubuna göre daha az olduğu saptanmıştır.Sonuç olarak bu çalışma; yaşlı fare hipokampus hücrelerinde Hcy inkübe edilen gruplarında, TRPM2 ve TRPV1 kanal aktivasyonlarıyla [Ca+2]i yoğunlukları, oksidatif stres ve apoptozis üzerine zararlı etkileri olduğu arttığı, hücre canlılıklarının azaldığı gözlemlenmiştir. Aşırı Hcy artışı oksidatif strese bağımlı sinirsel hastalıkların etiyolojisinde önemli rol oynamasından, çalışma sonuçlarının bu hastalıkların etiyolojisine katkı sağlayacaktır. Anahtar sözcükler: [Ca+2]i salınımı, oksidatif stres ve apoptozis, hipokampus, Alzheimer hastalığı.

Effects of Homocysteine on Ca2+ Signaling, Apoptosis, TRPV1 and TRPM2 Cation Channels in Hippocampus of Aged MiceHomocysteine (Hcy) is a sulfur-containing amino acid is totally absent from any dietary source but instead is formed during metabolism of the essential amino acids methionine. Increased level of Hcy (15µmol/L?) plays important role in etiology of neurological diseases such as Alzheimer and Parkinson?s diseases. Elevated amount of Hcy cause to oxidative stress in neurons and this increased oxidative stress parameters negatively affect Ca2+ entry and apoptosis through the cation channel activity and it may effect activation of oxidative stress-dependent activation of TRPM2 and TRPV1 in the hippocampal neurons. The main objective of the current study was to investigate effects of Hcy on Ca2+ influx through TRPV1 and TRPM2 channel activations, apoptosis, cytosolic reactive oxygen species (ROS) production, caspase activities in hippocampal neurons of aged mice.Hippocampal cells were freshly isolated form the aged (10-12 months old) mice and they were divided into four main groups namely control, Hcy, Hcy+Ca2+channel blockers and Hcy+apoptosis. After incubation of Hcy (250µM and 30 min) the neurons were incubated different channel blockers and they were stimulated with H2O2 (0.1 mM) or capsaicin (0.1 mM) concentrations for Ca2+ signaling experiments. Intracellular free Ca2+ concentration[Ca2+]i was lower in Hcy group than in control although its concentrations were lower in Hcy+TRPM2 channel blockers (ACA and 2-APB), Hcy+SERCA inhibitor (thapsigargin), Hcy+NMDA receptor blocker (MK-801), Hcy+verapamil+diltiazem (voltage gated Ca+2 channel blockers), capsazepine (TRPV1 channel blocker) than in Hcy group. Apoptosis, ROS, caspase-3, caspase-9 values were also lower in Hcy group than in control although cell viability value was lower in Hcy group than in control. In conclusion, the present study demonstrates that Hcy induced degenerative effects on oxidative stress, [Ca2+]i influx, ROS production and apoptosis through TRPM2 and TRPV1 channel activations in hippocampal neurons. Since hyperhomocysteinemia is a common feature of oxidative stress-induced neurological diseases of hippocampal neurons, our findings are relevant to the etiology of pathology in oxidative stress-induced neurological diseases of the hippocampal neurons. Keywords: Intracellular Ca2+ levels, oxidative stress, apoptosis, hippocampus, Hcy, Alzheimer?s disease.