Objective: Alzheimer’s disease (AD) is a progressive and irreversible central nervous system disease, which slowly destroys cognitive skills and memory, and eventually even the ability to handle the simplest tasks. The initiation and progression of AD is a poorly understood complex process. Here, we have investigated possible biological mechanisms that could be responsible for the increased risk for diminished brain function associated with diabetes in AD.
Method: The U87 cell line (human primary glioblastoma cell line) was cultured in Dulbecco’s modified Eagle’s medium. Cells were incubated with insulin (10 μg/ml), low glucose (11 mM, 2 mg/ml) and high glucose (55 mM, 10 mg/ml) for 48 hours. Cells were harvested and protein isolations were performed. Primary anti-ADAMTS5, antiIL-33, anti-NFκB, and anti-GAPDH antibodies were used to detect corresponding proteins and to measure band densities in Western membranes using a specific program.
Results: Western blot analysis showed ADAMTS5 protein decreases in insulin-applied U87 cells. High glucose application led to a notable increase in ADAMTS5 levels in cells, while low glucose application caused a moderate increase in ADAMTS5 levels. An apparent induction of IL-33 protein was observed in high glucose-applied cells, while a moderate decrease was noted in the low-glucose applied group. Insulin administration led to a decrease in IL-33 levels. Immunoreaction of NFκB with corresponding antibody was found to be sharply decreased in insulinapplied cells while low and high glucose application led to a moderate decrease in NFκB.
Conclusion: This is the first reported study that has investigated both aggrecanases and inflammation mediators in the same experimental setup with U87 cells and interpreted the results in the various aspects of AD pathophysiology related to diabetes and hyperglycemia. Our findings suggest that insulin and glucose may have important functions in the synthesis of ADAMTS, IL-33, and NFκB through undefined mechanism(s). Further investigations dealing with all aggrecanases and other class of ADAMTS enzymes should be carried out together with the above-mentioned parameters with the collaboration of molecular biology, genetics, immunology, and other related disciplines in order to elaborate the pathophysiological importance of ADAMTS enzymes and inflammation mediators in AD.
Alzheimer hastalığında insülin ve glukoz ile agrekanazların kontrolü üzerine kanıtlar
Amaç: Alzheimer hastalığı (AH) kişinin hafıza ve bilişsel becerilerini, hatta en sonunda en basit görevleri yapma becerisini bile yavaş yavaş bozabilecek geri dönüşümsüz ve ilerleyici bir beyin hastalığıdır. AH’nın başlaması ve ilerlemesi, az anlaşılmış kompleks bir süreçtir. Bu çalışmada AH’da diyabetle ilişkili olduğu düşünülen, beyin fonksiyonlarının bozulması açısından risk teşkil eden muhtemel bazı mekanizmalar araştırılacaktır.
Yöntem: U87 (insan primer glioblastoma) hücrelerinin Dulbecco’s modifiye Eagle’s ortamında kültürü yapıldı. Hücreler 48 saat süre ile insülin (10 μg/ml), düşük miktar glukoz (11 mM, 2 mg/ml) ve yüksek miktar glukoza (55 mM, 10 mg/ml) maruz bırakıldı. Daha sonra harvest işlemi yapılarak protein izolasyonu gerçekleştirildi. Western blot membranları ve özel bir program ile primer anti-ADAMTS5, anti-IL-33, anti-NFκB, ve anti-GAPDH antikorları kullanılarak ilgili proteinlerin bantlarının tayini yapıldı ve bunların dansiteleri ölçülerek gruplar birbiri ile karşılaştırıldı.
Bulgular: Western blot sonuçları insülin uygulanan U87 hücrelerinde ADAMTS5 proteininin azaldığını gösterdi. Düşük miktar glukoz uygulanması hücrelerde ADAMTS5 düzeylerinde orta derecede bir artışa yol açarken yüksek miktar glukoz uygulanması belirgin bir artışa yol açtı. Yüksek miktar glukoz uygulanan hücrelerde IL-33 protein düzeyinde açık bir indüksiyon tespit edilirken düşük miktar glukoz uygulanan grupta orta düzeyde bir azalma bulundu. İnsülin uygulanması ise IL-33 düzeyinde azalmaya neden oldu. NFκB ile immün reaksiyon veren antikorla yapılan muamelede insülin uygulanan hücrelerde NFκB protein düzeyinde keskin bir düşüş bulunurken düşük miktar ve yüksek miktar glukoz verilen gruplarda orta düzeyde bir azalma tespit edildi.
Sonuç: Bu çalışma, U87 hücrelerinde aynı deneysel düzenek ile hem agrekanazlar hem de inflamasyon medyatörlerinin birlikte çalışıldığı ve sonuçlarının AH patofizyolojisiyle diyabet ve hipergliseminin birlikte yorumlanmaya çalışıldığı ilk çalışmadır. Çalışmanın sonuçları, insülin ve glukozun henüz bilinmeyen mekanizma(lar) ile ADAMTS, IL-33 ve NFκB sentezinde önemli fonksiyonları olabileceğini göstermektedir. Bütün agrekanazların ve diğer sınıf ADAMTS enzimlerinin yukarıdaki parametrelerle birlikte çalışılıp yorumlanacağı, ayrıca moleküler biyoloji, genetik, immunoloji ve diğer ilgili bilim dallarının ışığında AH’da ADAMTS enzimleri ve inflamasyon medyatörlerinin patofizyolojiye katkılarının değerlendirileceği ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.