Kastre sıçanlarda sülfür dioksid (SO2) donörü sodyum sülfit ve sodyum bisülfit tedavisinin erektil disfonksiyon üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of sulfur dioxide (SO2) donor sodium sulfite and sodium bisulfite treatment on erectile dysfunction in castrated rats
Yazar: ŞEYMA TETİK RAMA
Danışman: PROF. DR. SERAP GÜR
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı / Farmakoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Erektil disfonksiyon = Erectile dysfunction ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Kastrasyon = Castration ; Sıçanlar = Rats ; Testosteron = Testosterone

Özet:
Prostat kanseri tedavisinde sıklıkla uygulanan medikal veya cerrahi kastrasyon işlemi gibi patolojik durumlar ve/veya yaşlanma gibi çeşitli fizyolojik süreçlerin etkisiyle erkeklerde serum testosteron düzeylerinin azalması, erektil disfonksiyon (ED) gelişimine yol açan temel nedenlerden birini oluşturmaktadır. Androjen yoksunluğuna bağlı olarak gelişen ED'nin temelindeki mekanizmalar halen tam olarak açıklananamamaktadır. Bu çalışmanın amacı, deney hayvanlarında oluşturulan cerrahi kastrasyon modelinin ED üzerindekini  etkilerini ve SO2 donörü olan Na2SO3 ve NaHSO3'in kastre sıçanlarda ED üzerindeki olası iyileştirici mekanizmalarını aydınlatarak SO2'nin potansiyel terapötik etkilerinin açığa çıkarılmasını sağlamaktır. Çalışmada kullanılan 350-400 g ağırlığındaki yetişkin Sprague-Dawley erkek sıçanlar randomizasyonla dört gruba ayrılmıştır: grup 1-kontrol sıçanlar (n=7), grup 2-kontrol + Na2SO3 ve NaHSO3 ile tedavi edilen sıçanlar (n=7), grup 3-bilateral cerrahi kastrasyon uygulanan sıçanlar (n=8) ve grup 4-kastre + Na2SO3 ve NaHSO3 ile tedavi edilen sıçanlar (n=8). Kastrasyon modeli oluşturulduktan 4 hafta sonra grup-2 ve grup-4'e 4  hafta boyunca intraperitoneal Na2SO3/NaHSO3 (0.54 mmol/kg/0.18 mmol/kg) tedavisi uygulanmıştır. İn vivo erektil fonksiyonu değerlendirmek için deney gruplarında intrakavernözal basınç (ICP)/ortalama arteriyel basıncı (MAP) oranı ve total ICP değerleri ölçülmüştür. İn vivo çalışmalar tamamlandıktan sonra, tüm deney gruplarından alınan serum örneklerinin total testosteron düzeyi tayin edilmiştir. Deney gruplarından izole edilen korpus kavernozum dokularında in vitro vasküler reaktivite deneyleri için izole organ banyosu sistemi kullanılmıştır. Tüm deney gruplarından alınan penil doku örneklerinde eNOS, nNOS, PI3K, AKT, CDO ve AAT proteinlerinin ekspresyon düzeyleri Western blot ve immünohistokimyasal analizlerle belirlenmiştir. Ek olarak düz kas ve kollajen oranını değerlendirmek için Masson's Trikrom boyama yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, kastre ve kastre+SO2 tedavili gruplarda penil doku ve prostat doku ağırlıkları belirgin şekilde azalmıştır. İn vivo erektil yanıtlar değerlendirildiğinde, kastre grubun erektil yanıtlarında anlamlı bir azalma bulunmuş ve bu azalma SO2 tedavisiyle önemli oranda iyileştirilmiştir. Kastre grupta azalan endotel ve nitrerjik gevşeme yanıtlarının, SO2 tedavisiyle parsiyel olarak düzeldiği bulunmuştur. Western blot ve immünohistokimyasal analiz sonucunda, kastre grupta azalan eNOS protein ekspresyonu, SO2 tedavisi sonucunda artmıştır. Western blot analizlerinde, kastre grupta azalan AKT protein ekspresyonu, SO2 tedavisiyle artmıştır. Fakat deney grupları arasında nNOS, PI3K, CDO ve AAT enzimlerinin ekspresyonları bakımından anlamlı bir değişiklik tespit edilmemiştir. Deney gruplarının düz kas/kollajen oranı değerlendirildiğinde, kastre grupta düz kas/kollajen oranın belirgin şekilde azaldığı ve SO2 tedavisinin  bu oranı iyileştirdiği tespit edilmiştir. Bu çalışmanın sonunda, sıçanlarda bilateral cerrahi kastrasyonun endotel hasar ve düz kas içeriğinin azalmasına neden olarak erektil fonksiyonları azalttığı ve SO2 tedavisinin bu etkileri iyileştirebildiği bulunmuştur. Elde edilen bu preklinik sonuçların, SO2'nin aracılık ettiği potansiyel terapötik etkileri aydınlatarak ED gibi birçok vasküler hastalığın patogenezi ve tedavisi için bilimsel temel sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
The decrease in serum testosterone levels in men due to pathological conditions such as medical or surgical castration, which is frequently applied in the treatment of prostate cancer, and/or the effect of various physiological processes such as aging, is one of the main reasons leading to the development of erectile dysfunction (ED). The underlying mechanisms of ED, which develops due to androgen deprivation, are still not fully explained. The aim of this study is to reveal the potential therapeutic effects of SO2 by elucidating the effects of the surgical castration model created in experimental animals on ED and the possible curative mechanisms of Na2SO3 and NaHSO3, which are SO2 donors, on ED in castrated rats. Adult Sprague-Dawley male rats weighing 350-400 g used in the study were divided into four groups by randomization: group 1-control rats (n=7), group 2-control + Na2SO3 and NaHSO3-treated rats (n=7), group 3-rats that underwent bilateral surgical castration (n=8) and group 4-castrated + Na2SO3 and NaHSO3-treated rats (n=8). 4 weeks after the castration model was created, intraperitoneal Na2SO3/NaHSO3 (0.54 mmol/kg/0.18 mmol/kg) treatment was applied to group-2 and group-4 for 4 weeks. To evaluate in vivo erectile function, intracavernosal pressure (ICP)/mean arterial pressure (MAP) ratio and total ICP values were measured in the experimental groups. After the in vivo studies were completed, the total testosterone level of serum samples taken from all experimental groups was determined. An isolated organ bath system was used for in vitro vascular reactivity experiments on corpus cavernosum tissues isolated from the experimental groups. Expression levels of eNOS, nNOS, PI3K, AKT, CDO and AAT proteins in penile tissue samples taken from all experimental groups were determined by Western blot and immunohistochemical analyses. Additionally, Masson's Trichrome staining method was used to evaluate the smooth muscle and collagen ratio. According to the results, penile tissue and prostate tissue weights decreased significantly in the castrated and castrated+SO2 treated groups. When in vivo erectile responses were evaluated, a significant decrease in the erectile responses of the castrated group was found, and this decrease was significantly improved by SO2 treatment. It was found that the decreased endothelial and nitrergic relaxation responses in the castrated group were partially improved by SO2 treatment. As a result of Western blot and immunohistochemical analysis, eNOS protein expression, which decreased in the castrated group, increased as a result of SO2 treatment. In Western blot analyses, AKT protein expression, which decreased in the castrated group, increased with SO2 treatment. However, no significant change was detected in the expression of nNOS, PI3K, CDO and AAT enzymes between the experimental groups. When the smooth muscle/collagen ratio of the experimental groups was evaluated, it was determined that the smooth muscle/collagen ratio decreased significantly in the castrated group and SO2 treatment improved this ratio. At the end of this study, it was found that bilateral surgical castration in rats reduced erectile functions by causing endothelial damage and decreased smooth muscle content, and SO2 treatment improved these effects. It is thought that, these preclinical results will provide a scientific basis for the pathogenesis and treatment of many vascular diseases such as ED by elucidating the potential therapeutic effects mediated by SO2.