İdiyopatik parkinson hastalarında mitokondriyel solunum zinciri enzim aktiviteleri, mtDNA variantları ve gen ekspresyon düzeyleri

Mitochondrial respiratory chain enzyme activities, mtDNA variants and gene expression levels in idiopathic parkinson’s disease

Ayşe ERCAN, Gülnihal KULAKSIZ, Meltem MÜFTÜOĞLU, Nazmi ÖZER, Hamdi OGUS, Özlem DALMIZRAK, Leyla ÇAVDAR, Levent İNAN

Abstract

Purpose: Mitochondrial dysfunction has been implicated in the development of idiopathicParkinson’s disease. In this study, it was aimed to investigate the relationship between mi- tochondrial respiratory chain enzyme deficiency and variants in ND2 and ND4 region ofComplex I and expressions of these genes. Complex IV activity and glutathione level werealso studied. Methods: Activities of Complex I, Complex IV, citrate synthase and glutathione levels weremeasured from muscle biopsy samples of 19 idiopathic Parkinson’s Disease patients. EntireND2 and ND4 regions of Complex I were screened by sequencing and expression levels ofthese regions were also examined by using relative quantitative RT-PCR. Results: A significant decrease in Complex I and IV activities was found in Parkinson’sDisease patients (19.73 ± 8.24 U/mg protein, 11.51 ± 6.45 U/mg protein) compared with thecontrol group (31.48 ± 8.28 U/mg protein, 30.02 ± 14.76 U/mg protein), respectively. Althoughseveral sequence variants were detected in ND2 and ND4 genes, they didn’t account for thedecrease in Complex I activity. ND2 (19 % and 21 %) and ND4 (14 % and 13 %) mRNA expressions were reduced in two of 19 patients.Conclusion: Taken together, Complex I and IV dysfunctions and mitochondrial abnormalities might be the result of oxidative stress contributing to the pathogenesis of idiopathic Parkinson’s Disease since we found that reduced glutathione levels were decreased 47 % in thesepatients.

Özet

Amaç: İdiyopatik Parkinson Hastalığı’nın ortaya çıkmasında mitokondriyel bozukluk oldukça önemlidir. Çalışmada mitokondriyel solunum zinciri enzim hasarı ile Kompleks I’in ND2ve ND4 bölgelerindeki varyantlar ve bu genlerin ekspresyon düzeyleri arasındaki ilişkininincelenmesi amaçlandı. Ayrıca Kompleks IV aktivitesi ile glutatyon düzeyleri değerlendirildi. Yöntem: Kompleks I, Kompleks IV ve sitrat sentaz enzim aktivitelerini tayin etmek amacıyla 19 idiyopatik Parkinson hastasından elde edilen kas biyopsi örnekleri kullanıldı. AyrıcaKompleks I’in ND2 ve ND4 bölgeleri sekanslama yapılarak tarandı ve bu bölgelerin ekspresyon düzeylerine göreceli kantitatif RT-PCR yöntemiyle bakıldı. Bulgular: İdiyopatik Parkinson Hastaları’nda Kompleks I (19.73 ± 8.24 U/mg protein) veKompleks IV (11.51 ± 6.45 U/mg protein) aktivitelerinde kontrol grubuna (31.48 ± 8.28 U/mgprotein, 30.02 ± 14.76 U/mg protein) kıyasla belirgin azalma gözlendi. Sekanslama sonucun- da ND2 ve ND4 gen dizilerinde birçok sekans varyantı bulunmasına karşılık bunların Kompleks I aktivitesindeki düşüşten sorumlu olmadığı düşünüldü. Yine bu genlerin ekspresyondüzeylerine bakıldığında 19 hastadan sadece iki tanesinde Kompleks I’de % 19 ve % 21’lik;Kompleks IV’de ise % 14 ve % 13’lük azalma saptandı.Sonuçlar: Bütün bu sonuçlar ve hasta grubun glutatyon düzeyindeki % 47’lik düşüş dikkatealındığında Kompleks I ve IV’ün hasarı ve mitokondriyel bozukluklar oksidatif stresin sonucu olabilmekte ve Parkinson Hastalığı’nın ortaya çıkmasına katkıda bulunabilmektedir.