Klothonun deneysel migren modeli üzerine olan etkisinin davranışsal ağrı ve duyusal nöron nosisepsiyon modelinde incelenmesi

Abstract

Migren, yaygınlığı, iş gücü kaybına yol açması ve yaşam kalitesini düşürmesi nedeniyle önemli bir nörofonksiyonel bozukluktur. Mevcut tedavilerin etkinliğinin sınırlı olması ve uzun süreli kullanımının yan etkilere yol açması, yeni ve güvenli tedavi yaklaşımlarını gerekli kılmaktadır. Klotho, başlangıçta yaşlanma ile ilişkilendirilmiş bir protein olsa da, sinir sistemi sağlığı, migrende rol oynayan kalsitonin gen ilişkili peptit (CGRP) seviyeleri, inflamasyon ve antioksidan savunma mekanizmaları üzerinde etkili olduğu gösterilmiştir. Ancak klothonun migren atağı ve ağrı mekanizmalarındaki rolü tam olarak bilinmemektedir. Bu tez çalışmasının amacı, deneysel migren modeli oluşturulan hayvanlarda klothonun migren benzeri ağrı üzerindeki etkilerini ve altta yatan olası mekanizmaları in vivo ve in vitro modeller kullanarak araştırmaktı. Bu kapsamda, klothonun migren patofizyolojisinde rol oynayan oksidatif stres belirteçleri (SOD, CAT, GSH, MDA, NADPH) ve inflamatuar sitokinler (IL-1β, IL-6, IL-10) üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Bu tez çalışmasında, tekrarlanan nitrogliserin (GTN, 10 mg/kg) uygulaması ile dişi ve erkek farelerde (n=10) in vivo migren modeli oluşturulmuştur. Migren modeli oluşturulan erkek farelerde klothonun etkin dozu 10 µg/kg olarak belirlenmiş ve gün aşırı olmak üzere toplam altı kez uygulanmıştır. Pozitif kontrol grubu olarak sumatriptan (600 µg/kg, i.p.) kullanılmıştır. Klothonun migren benzeri ağrı üzerindeki etkileri, mekanik ve termal hiperaljeziyi değerlendirmek amacıyla Von Frey ve Hot Plate testleri ile analiz edilmiştir. Fotofobi düzeyi ise aydınlık/karanlık testi ile değerlendirilmiştir. CGRP düzeyleri ile oksidatif stres belirteçleri, inflamatuar sitokinler ve apoptotik parametreler arasındaki ilişkiler ELISA yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca, mekanistik düzeydeki etkileri değerlendirmek amacıyla, migrenin in vitro modeli olarak kabul edilen trigeminal gangliyon (TG) hücreleri kullanılmış ve klothonun nörotoksik süreçler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu tez çalışmasının bulguları, hem dişi hem de erkek farelerde GTN uygulamasının mekanik ve termal uyaranlara karşı belirgin bir hiperaljeziye yol açtığını göstermiştir. Ağrı davranışlarının şiddeti ve süresi açısından cinsiyetler arasında anlamlı bir farklılık saptanmamıştır. Buna karşın, klotho ve sumatriptan uygulamalarının, GTN'nin indüklediği hiperaljezik yanıtları anlamlı şekilde tersine çevirdiği belirlenmiştir. Ayrıca, klothonun migren modeli oluşturulan farelerin serumunda artmış olan CGRP düzeylerini, oksidatif stres belirteçlerini ve proinflamatuar sitokinleri baskıladığı; buna karşılık azalmış olan antioksidan ve antiinflamatuar parametreleri ise artırdığı gösterilmiştir. Bunun yanı sıra, TG nöronlarda klothonun nöroprotektif etkilere sahip olduğu ve bu etkinin IP3/AKT sinyal yolakları aracılığıyla gerçekleştiği ortaya konmuştur. Bu tez çalışması, klothonun migren fizyopatolojisindeki rolüne ilişkin sınırlı literatüre katkı sunmakta olup, elde edilen bulgular klothonun migrende potansiyel bir terapötik hedef olabileceğini düşündürmektedir. Bu sonuçlar, migrene yönelik yeni tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesi açısından bilimsel bir temel oluşturmaktadır.Migraine is a significant neurofunctional disorder due to its high prevalence, its contribution to loss of workforce, and its detrimental impact on quality of life. The limited efficacy of current treatment options and the adverse effects associated with their long-term use necessitate the development of novel and safer therapeutic approaches. Although klotho was initially identified as an anti-aging protein, it has been shown to play a role in nervous system function, as well as in the regulation of calcitonin gene-related peptide (CGRP) levels, inflammation, and antioxidant defense mechanisms implicated in migraine. However, the role of klotho in migraine attacks and pain mechanisms has not yet been fully elucidated. The aim of this thesis was to investigate the effects of klotho on migraine-like pain and the underlying mechanisms using in vivo and in vitro models in experimental migraine. In this context, the effects of klotho on oxidative stress markers (SOD, CAT, GSH, MDA, NADPH) and inflammatory cytokines (IL-1β, IL-6, IL-10), which play a role in migraine pathophysiology, were evaluated. In this thesis study, an in vivo migraine model was established in female and male mice (n=10) by repeated administration of nitroglycerin (GTN, 10 mg/kg). In male mice with induced migraine, the effective dose of klotho was determined as 10 µg/kg and administered every other day for a total of six doses. Sumatriptan (600 µg/kg, i.p.) was used as a positive control. The effects of klotho on migraine-like pain were assessed using the Von Frey and Hot Plate tests to evaluate mechanical and thermal hyperalgesia, respectively. Photophobia was evaluated using the light/dark box test. The relationships between CGRP levels, oxidative stress markers, inflammatory cytokines, and apoptotic parameters were analyzed using ELISA. Furthermore, to investigate the underlying mechanisms, trigeminal gangliyon (TG) cells, considered an in vitro model of migraine, were used to evaluate the effects of klotho on neurotoxic processes. The findings of this thesis study demonstrated that GTN administration induced significant mechanical and thermal hyperalgesia in both female and male mice. No significant sex differences were observed in the severity or duration of pain-related behaviors. In contrast, both klotho and sumatriptan treatments significantly reversed GTN-induced hyperalgesic responses. Additionally, klotho was shown to suppress the elevated levels of CGRP, oxidative stress markers, and pro-inflammatory cytokines, while restoring the reduced levels of antioxidant and anti-inflammatory parameters in the serum of migraine model mice. Moreover, klotho exerted neuroprotective effects in TG neurons, which were found to be mediated through the IP3/AKT signaling pathways. This thesis contributes to the limited literature regarding the role of klotho in migraine pathophysiology and suggests that klotho may represent a potential therapeutic target. These findings provide a scientific basis for the development of novel therapeutic strategies for migraine.