Diyabetik nefropati modelinde taurinin ekstrasellüler matriks proteinleri üzerine etkisi ve ilişkili sinyal ileti yolaklarının incelenmesi
The effects of taurine on extracellular matrix proteins in A diabetic nephropathy model and investigation of associated signaling pathways
Yazar: CEMRE URAL ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. ZAHİDE ÇAVDAR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı / Moleküler Tıp Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Nefroloji = Nephrology
Dizin: Böbrek hastalıkları = Kidney diseases ; Böbrek yetmezliği-kronik = Kidney failure-chronic ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Diabetik nefropatiler = Diabetic nephropathies ; Ekstrasellüler matriks = Extracellular matrix ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Taurin = Taurine ; Transforme edici büyüme faktörü-beta = Transforming growth factor-beta

Özet:
Son dönem böbrek hastalığının en önemli nedenlerinden biri olan diyabetik nefropati (DN), hücre dışı matriksin (ESM) birikmesi nedeniyle böbrekte morfolojik ve yapısal değişiklikler ile karakterizedir. Bu birikimin en önemli nedenlerinden biri oksidatif strestir. Yarı esansiyel bir amino asit olan taurin, antioksidan ve antifibrotik özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, sıçanlarda diyabetik nefropati modelinde taurinin oksidatif ve fibrozise karşı, NADPH oksidaz (NOX4), TGF-β/Smad2/3 ve p38 MAPK sinyal ileti yolakları ile bu yolaklarla ilişkili MMP, TIMP ve EMMPRIN proteinleri üzerine olası koruyucu etkinliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Araştırmamızda 29 adet Wistar albino sıçan, kontrol (n=8), taurin (%1 içme suyu) (n=7), diyabet (45 mg/kg Streptozotosin) (n=7), diyabet+taurin (n=7) olmak üzere 4 gruba ayrıldı. 12 hafta sonra, biyokimyasal ve histolojik çalışmalar için böbrek, idrar ve serum toplandı. Histolojik analizler, diyabet grubunun böbreğinde tübül dilatasyonu ve tübül fırça kenar kaybında önemli değişiklikler olduğunu gösterdi. Bu değişiklikler taurin ile anlamlı olarak azaldı. Fakat diyabet grubunda artan serum kreatinin ve BUN düzeylerindeki azalış anlamlı değildi. Taurin ile total oksidatif seviyelerinde ve malondialdehit (MDA) düzeylerinde anlamlı bir azalma olurken, diyabetli grupta azalmış SOD aktivite düzeyi taurin ile anlamlı olarak arttı. Ayrıca taurin, böbrekteki oksidatif stres için ana enzimatik kaynak olarak bilinen NOX4'ün protein ifadesini anlamlı olarak azalttı. Öte yandan, taurin, fibrozis süreci ile ilgili önemli bir hücre dışı matriks proteini olan fibronektinin hem mRNA'sında hem de protein ifadesinde anlamlı azalışlara neden oldu, Bu bulgular Masson Trichrome boyamasına paraleldi. Matriks metalloproteinazlar (MMP)-2 ve MMP-9 mRNA ifade seviyeleri ve aktiviteleri diyabette kontrole göre anlamlı olarak arttı ve bu artışlar taurin ile katlanarak daha yüksek seviyelere ulaştı. Ayrıca, taurin ile ekstraselüler matriks metalloproteinaz indükleyicisinin (EMMPRIN) diyabette azalmış mRNA ifadesi anlamlı olarak arttarken, diyabette artan TIMP-1 ve TIMP-2 ifadelereinin azalması istatistiksel olarak anlamlı değildi. Bunlara ek olarak taurinin, diyabette indüklendiği bilinen p38 MAPK ve TGF-β/Smad2/3 sinyal yolaklarını anlamlı bir şekilde baskıladığı bulunmuştur. Tüm bu bulgular, taurinin renal diyabetik hasarı önlemek için geliştirilecek yeni tedavi stratejelerine aday olabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Diabetic nephropathy (DN), the cause of end-stage renal disease, is characterized by morphological and structural changes in the kidney due to the accumulation of extracellular matrix (ECM). One of the most important causes of this accumulation is oxidative stress. Taurine, a semi-essential amino acid, has antioxidant and antifibrotic properties. This study aimed to investigate the possible renoprotective effects of taurine via p38 MAPK and TGF-β/smad2/3 signaling pathways in a diabetic nephropathy model in rats. In our study, 29 Wistar albino rats were divided into 4 groups: control, taurine (1% with drinking water), diabetes (45 mg/kg Streptozotosin), diabetes+taurine. After 12 weeks, kidney and serum were collected for biochemical and histological studies. The histological analysis showed that there were significant changes in tubule dilatation and loss of tubule brush border in the kidney of the diabetes group. These changes were significantly decreased with taurine. However, there were no significant changes in serum creatinine and blood urine nitrogen levels among the groups. Further, taurine significantly reduced the protein expression of NADPH oxidase 4 (NOX4), known as a major enzymatic source of oxidative stress in the kidney. Also, there was a significant decrease in reactive oxygen species and malondialdehyde levels by taurine whereas the decreased SOD activity level in the diabetes group was significantly increased with taurine. On the other hand, taurine resulted in significant decreases in both mRNA and protein expression of fibronectin, which is a major extracellular matrix protein related to the fibrosis process, These findings were parallel to Masson Trichrome staining. The matrix metalloproteinases (MMP)-2 and MMP-9 mRNA expression levels and their activities increased significantly in diabetes compared to the control, and these increases were significantly reached higher levels with taurine. Also, the decreased mRNA expression of extracellular matrix metalloproteinase inducer (EMMPRIN) increased with taurine in the diabetes+taurine group. Moreover, it was found that taurine suppressed the p38 MAPK and TGF-β/smad2/3 signaling pathways. These findings indicate that taurine may be an effective practical strategy to prevent renal diabetic injury.