Investigation of the effect of electrical stimulation on proteotoxic models of caenorhabditis elegans

Huntington Hastalığı (HD); DNA'nın kodlama yapan bölgesinde CAG tekrarı (CAGn) artışının protein sekansında poliglutamin (polyQ) genişlemesine neden olduğu, dokuz ölümcül nörodejeneratif hastalıktan biridir. PolyQ genişlemesi, nöronlarda proteinlerin yanlış katlanması sonucu degeneratif hastalıkların ilerlemesinde ana faktördür. Örneğin, 35'ten az CAG tekrarı olan bireyler HD semptomlarına sahip değilken 40'tan fazla CAG tekrarı olanlar belirtilerden birçoğunu göstermektedir. Bugüne kadar bu hastalığa özgü ve iyi tanımlanmış herhangi bir tedavi geliştirilememiştir. Ayrıca hastalığın ilerleyen aşamalarında hastaların günlük aktivitelerini gerçekleştirebilmek için yardıma ihtiyacı olması toplumu ekonomik olarak olumsuz etkiler. Bu nedenle, HD semptomlarını iyileştirmek için daha etkili tedavisel müdahalelere ihtiyaç duyulmaktadır. HD tedavisine yönelik yaklaşımlardan biri yanlış katlanmış proteinleri ısı şok proteinleri (heat-shock proteins; HSPs) aracılığıyla hedeflemeyi amaçlamaktadır. HSPs farklı stres koşullarında aktivasyon gösteren türler boyunca genetik olarak korunmuş proteinlerdir. Proteinlerin toplanma, düzgün katlanma ve yer değiştirmesine yardımcı olurlar. Isı şok proteinleri moleküler ağırlıklarına bağlı olarak 5 gruba ayrılırlar: HSP100, HSP90, HSP70, HSP60 ve küçük HSPs. Stres durumunda HSP ekspresyonu Isı Şok Transkripsiyon Faktör-1 (Heat Shock Transcription Factor-1; HSF-1) gibi transkripsiyon faktörleri ile indüklendiği bilinmektedir. Güncel çalışmalardan bazıları HSP seviyesini arttırarak proteinlerin çökmesi ilişkili hastalıklara müdahale etmeyi amaçlamaktadır. Son zamanlarda, hafif elektrik stimülasyonunun (Mild electrical stimulation; ES) yara iyileşmesi, psikolojik hastalıklar, nöromüsküler aktivitesi ve inflamasyon ve ağrı azalmasında olumlu etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Daha da önemlisi, ES HSP ifadesini etkilemektedir. Örneğin; ES, sırasıyla, fare miyoblast (C2C12) ve adenokarsinom (A549) hücre hatlarında HSP70 ve HSP72 ifade seviyesini arttırmaktadır. Benzer bir gözlem ES ile tedavi edilen sıçan beyninde HSP70 ve HSP90 mRNA düzeylerinde bir artış olduğu gösterilerek yapılmıştır. C. elegans 1963'te Sydney Brenner tarafından bilimsel araştırmalarda model organizma olarak sunulmasından sonra yaygın olarak kullanılan 1mm uzunluğunda toprak solucanıdır. Bu model organizmanın çeşitli avantajları vardır. Örneğin, HSP genleri de dahil olmak üzere genomunun yüzde 83'ü türler arasında muhafaza edilmiştir. Ayrıca, polyQ gibi hastalık genlerinin transgenik olarak eklenmesi, protein çökmesi ve nöral dejenerasyon gibi aşamaların çok hücreli bu organizmada gözlemlenmesini sağlar. Bu çalışmanın hedefi ES uygulamasının proteotoksik modellerde tedavi amaçlı kullanılması için etkinliğinin test edilmesidir. Bu amaçla öncelikle C. elegans üzerinde ES etkisi incelenmiştir. ES tedavisinin değişik frekanslarda kurtçuklarda HSP seviyesini arttırmak ve HD hastalığının fenotipik etkilerini azaltma amacıyla kullanılabilecek ES uygulamasının değişik frekansları araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Hafif elektrik stimülasyonu, C. elegans, Huntington Hastalığı, poliglutamin, yaşam süresi, ısı şok proteinleri.