Kainik asit aracılı eksitotoksisitede hücresel redoks düzeyleri ve C-FOS mRNA ekspresyonu

Abstract

Glutamat kaynaklı eksitotoksisite epilepsi, inme ve Alzheimer gibi SSS patolojilerinin altındayatan nörodejeneratif süreçlerde tetikleyici bir faktördür. Glutamat reseptörlerinin aşırı stimülasyonu;hücre içi Ca+2 düzeylerinin artışına, reaktif oksijen türlerinin üretimine ve c-fos gibi akut faz genlerininaşırı ekspresyonuna neden olmaktadır. Glutamat analoğu olan kainik asit (KA) beyinde amigdala,korteks ve hipokampüs gibi bölgelerde eksitotoksisiteye neden olmaktadır. Beyindeki antioksidankapasitenin az olması nedeniyle oksidatif strese karşı savunmada glutatyonun (GSH) önemi büyüktür.GSH biyosentez prekürsörü olan ?-glutamilsistein etil esteri (GCEE) beyinde GSH düzeyleriniarttırmaktadır.Çalışmada Sprague-Dawley sıçanlar kullanılmış ve deneyler kontrol (n=5-8), akut KA (n=5-8),akut KA + GCEE (n=5-8), akut GCEE (n=5-8) olacak şekilde 4 grupta hipokampüs ve korteks dokularıkullanılarak yapılmıştır. KA ile indüklenen eksitotoksik beyin hasarında c-fos mRNA düzeylerindegörülen artış real-time PCR ile saptanmış ve GCEE'nin beyin GSH düzeylerine olan etkisispektrofotometrik yöntemle gösterilmiştir.Sonuçlarımıza göre, kontrol grubu ile kıyaslandığında akut KA uygulaması alan gruptahipokampüs ve kortekste c-fos ekspresyon düzeyinin anlamlı bir şekilde arttığı gözlenmiştir. c-fosmRNA düzeylerindeki bu artış nöronal hücre ölümü ve nörodejenerasyonun erken bir belirteci olarakkullanılabilir. Yanı sıra, KA'e karşı GCEE uygulaması, akut KA grubu ile kıyaslandığında hipokampüsve korteks GSH düzeylerinde anlamlı bir artışa neden olmuştur. Bu sonuçlar ışığında GCEE; beyinGSH düzeylerini arttırıcı etkisi nedeniyle nörodejeneratif bozukluklarda antioksidan tedavi amacıylakullanılabilir.Anahtar Sözcükler: Kainik asit, eksitotoksisite, c-fos, glutatyon, hücreselredoks potansiyeli, Real-time PCRe-mail: sinem.ezgi.turunc@ege.edu.tr

Glutamate induced excitotoxicity is a triggering factor that causes neurodegeneration underlyingCNS pathologies like epilepsy, stroke and Alzheimer?s disease. Overstimulation of glutamate receptorsresults in increased levels of intracellular Ca+2 , production of reactive oxygen species andoverexpression of immediate early genes like c-fos. Kainic acid (KA) is an analogue of glutamate andcan induce excitotoxicity in specific areas of brain like amygdala, cortex and hippocampus. Because ofthe inadequate antioxidant capacity of brain, glutathione (GSH) is highly important for defense againstoxidative stress. ?-glutamilcysteine ethyl ester (GCEE) , GSH biosynthesis precursor, can upregulateGSH levels in brain.In this study, Sprague-Dawley rats were used and divided into four groups as control (n=5-8),acute KA (n=5-8), acute KA + GCEE (n=5-8) and acute GCEE (n=5-8).To investigate the effects of KA and GCEE, the levels of GSH and c-fos mRNA expressionswere measured in rat brain cortex and hippocampus using spectrophotometric, and real-time PCRmethods, respectively.Our results show that acute KA treatment significiantly upregulates expression of c-fos inhippocampus and cortex when compared to control group. GCEE treatment against KA causessignificant increase in GSH levels in cortex and hippocampus when compared with acute KA group.Therefore, we conclude that the up-regulated levels of c-fos mRNA can be used as an early biomarkerof neuronal death and neurodegeneration.In addition, GCEE treatment may be helpful as a potential antioxidant agent because of itsupregulating effect on brain GSH levels against neurodegenerative processes triggered by KA.Keywords: Kainic acid, excitotoxicity, c-fos, glutathione, cellular redox status,Real-time PCRe-mail: sinem.ezgi.turunc@ege.edu.tr