İlaç toksisitesinde mitokondrinin rolünün değerlendirilmesi

Mitokondri hücresel enerjinin üretildiği, oksidatif solunumun ve diğer birçok yaşamsal öneme sahip olayın gerçekleştiği organeldir. Bu nedenle ilaçların neden olduğu mitokondriyel yapısal ya da işlevsel bozukluklar, organizma açısından ciddi sonuçlar doğurabilmektedir. Bu tez kapsamında toksisite mekanizması tam olarak anlaşılamamış olan bazı ilaçların mitokondri üzerindeki etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Klozapin kullanan hastalarda gözlenen kardiyotoksisite ve parasetamol kullanan hastalarda oluşan nefrotoksisitenin mekanizması henüz anlaşılamamıştır, ancak biyotransformasyonuyla ilişkili olduğu düşünülmektedir. Advers ilaç reaksiyonlarının önemli bir kısmının ilaç molekülünden oluşan reaktif metabolitlerle ilişkili olduğu bilinmektedir. Bu nedenle her iki ilacın toksisitesinde mitokondriyel ve mikrozomal biyoaktivasyonun rolü araştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle hastalardan elde edilen karaciğer ve böbrek dokularından hazırlanan mikrozomlar parasetamolle inkübe edilmiş, oluşan reaktif metabolit miktarları ve biyoaktivasyonu katalize eden enzim aktivitelerinde bireyler arası ve organlar arası farklılıklar ortaya konmuştur. Çalışmanın hipotezlerinden birisi olan "ilaçların mitokondri içerisinde lokal reaktif metabolit üreterek toksisiteye yol açması" olasılığı parasetamol ve klozapin için test edilmiş, bu amaçla öncelikle çeşitli tekniklerle saf mitokondriyel fraksiyonlar elde edilmiş ve saflık Western blot tekniği ile gösterilmiştir. Klozapinin fare karaciğer ve kalp mitokondriyel fraksiyonları ile inkübasyonları gerçekleştirilmiş, mitokondriyel enzimler aracılığıyla stabil metabolitlerin yanı sıra reaktif metabolit oluşumu gösterilmiştir. Benzer şekilde mitokondriler tarafından parasetamolden reaktif metabolit oluşumu da gösterilmiştir. Mitokondrilerin yapısal ve işlevsel bütünlüğünün göstergesi olarak "mitochondrial permeability transition pore (MPTP)" oluşumu ölçülmüş ve 3 ay süreyle doku ya da izole halde -86oC'de saklanan mitokondrilerin bütünlüğünü koruduğu gözlenmiştir. Klozapin ve parasetamol dışında olanzapin, nifedipin, diklofenak, valproik asit, metformin, dapson, tiyaprofenik asit ve sülfafenazolün de kalsiyum varlığında ve yokluğunda mitokondrideki MPTP indükleyici etkileri araştırılmış, diklofenak ve valproik asitin kalsiyum tarafından indüklenen MPTP oluşumunu şiddetlendirdiği, ancak hiçbir ilacın tek başına MPTP oluşturmadığı gözlenmiştir. Genlerin aktivitelerini belirleyen önemli olaylardan birisi olan DNA metilasyonunun mitokondriyel DNA'da çalışılan ilaçlar tarafından değiştirilip değiştirilmediği araştırılmış, tüm incelenen ilaçların anlamlı derecede hipometilasyona yol açtığı, klozapinin bu etkisinin reaktif metaboliti aracılığı ile olduğu gösterilmiştir. Araştırılan ilaçların mitokondrilerde gerçekleşen en önemli metabolik süreç olan oksijen tüketim hızını etkileyip etkilemediği incelenmiş, klozapin, olanzapin, nifedipin, valproik asit, dapson ve tiyaprofenik asitin tüketim hızını düşürdüğü, sülfafenazolün ise ilginç bir şekilde artırdığı gözlenmiştir. Son olarak mitokondriyel ilaç biyotransformasyonu açısından önemli olan insan karaciğer ve kalp mitokondrilerinin antioksidan ve konjugasyon enzim aktiviteleri, otopsi sırasında farklı bireylerden elde edilen dokularda incelenmiş, her iki organ mitokondrilerinde GSTT, GSTM, CAT ve Se-GPx aktiviteleri insanda gösterilmiştir. Tez çalışmasında çalışılan ilaçların mitokondride yapısal ve/veya işlevsel etkilerinin incelenmesiyle sadece toksik değil, olası terapötik hedefler için de veri sağlanmış, klozapin-aracılıklı kardiyotoksisite ve parasetamol-aracılıklı nefrotoksisite mekanizmaları açısından yeni fikirler ortaya konmuştur. Geliştirilen bu deneysel yaklaşımlar farklı ilaç, ilaç adayları ya da diğer kimyasal maddelerin olası mitokondriyel toksisitelerini taramak üzere sonraki çalışmalar için yol gösterici olacaktır.