Atorvastatin/metformin kombinasyon tedavisinin STZ-diyabetik sıçanlarda egzersiz kapasitesi üzerindeki olası toksisitesinin değerlendirilmesi
Evaluation of the toxicity potential of atorvastatin/metformin combination therapy on exercise capacity of STZ-diabetic rats
Yazar: MERVE TUNÇYÜREKLİ
Danışman: PROF. DR. FERZAN LERMİOĞLU ERCİYAS ; PROF. DR. YASİN TÜLÜCE
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı / Eczacılık Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Farmasötik Toksikoloji = Pharmaceutical Toxicology
Dizin: Antidiyabetikler =   ; Atorvastatin = Atorvastatin ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Diabetes mellitus-deneysel = Diabetes mellitus-experimental ; Egzersiz = Exercise ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Metformin = Metformin ; Streptozotosin = Streptozotocin ; Sıçanlar = Rats ; Toksisite = Toxicity

Özet:
Diyabet tedavisinde; hiperglisemi ve açlık kan glukoz düzeylerindeki bozuklukları dengelemesi, kilo kontrolü, insüline duyarlılığı arttırması, morbidite/mortalite riskinin azalmasına katkıda bulunması sebebiyle egzersiz, tüm diyabet tedavi kılavuzlarında önerilmektedir. Egzesizin özellikle glisemik kontrolü az olan T1DM'li bireylerde iskelet kası sağlığını geliştirerek, yaşam kalitesini artıracağı öngörülmektedir. Metformin (antidiyabetik) ve atorvastatin (antilipidemik) diyabet hastalarında sık reçete edilen ve çoğu hastanın kronik olarak kullandığı ilaçlardır. Ancak diyabetli hastalarda iskelet kasının yapısal, fonksiyonel ve metabolik kapasitesinde azalma tedavi açısından sınırlayıcı bir durumdur. Her iki ilaç da iskelet kasında mitokondriyal fonksiyon bozuklukları ile ilişkili görünen miyopati, egzersiz kapasitesinde azalma, kas zayıflığı gibi etkilere neden olabilir. Bu nedenle bu iki ilacın egzersizle kombinasyonunun iskelet kası performansı ve yapısı üzerindeki etkileri ve olası etkileşmelerini in vivo deneysel T1DM modelinde araştırmayı amaçladık.. 
Bu amaçla erkek Wistar sıçanlarda yapılan çalışmamızda naive grup (N): Sedanter grup, hiçbir işleme maruz kalmayan, egzersiz yaptırılmayan grup; kontrol grubu (K): Yalnızca ilaçların çözücüsü verilen sağlıklı grup, diyabetik kontrol grubu (D): Yalnızca ilaçların çözücüsü verilen STZ-diyabetik grup, diyabetli metformin grubu (MET): Metformin verilen STZ-diyabetik grup, diyabetli atorvastatin grubu (ATO): Atorvastatin verilen STZ-diyabetik grup, diyabetli metformin+atorvastatin grubu (MET+ATO): Metformin+atorvastatin verilen STZ-diyabetik grup olmak üzere 6 grup oluşturulmuştur. Streptozotosin (STZ; 45 mg/ kg, i.p.) ile deneysel olarak oluşturulan diyabet modelinde, 4 haftalık çalışma süresince ilaç gruplarına uygulamaları metformin (300 mg/kg/gün), atorvastatin (10 mg/kg/gün) gavajla yapılmıştır. Sıçanların koşu bandında, haftada 5 gün, 30 dk koşmaları (orta düzeyde) sağlanmıştır. Kan glukoz düzeyleri haftalık olarak ve laktat düzeyleri 2 haftada bir düzenli olarak ölçülmüştür. İlaç ve egzersiz uygulamaları gerçekleştirilen dört haftalık dönem sonunda sıçanlar ketamin (100 mg/kg; i.p) anestezisi altında kan ve gastroknemius kası dokuları alınmıştır.
Düzenli egzersiz ve ilaç kullanımının çizgili kas aktivitesi üzerindeki etkileri ve kas hasarının değerlendirilmesi ile bu etkilerin oksidatif mekanizmalar ile ilişkisi alınan kas doku örneklerinde PGC-1α ve UCP-3 gibi önemli biyogöstergelerin düzeylerinin, oksidatif stres/antioksidan kapasite parametrelerinin analizi ve serumda ilişkili biyokimyasal göstergelerin belirlenmesi ile araştırılmıştır. Kas dokusunun mitokondri miktarı, morfolojisi transmisyon elektron mikroskobunda değerlendirilmiştir.
Çalışmamızda diyabetik sıçanlarda azalan iskelet kası performansı üzerinde ilaçların tek ya da kombine kullanımları anlamlı bir değişikliğe neden olmamış, ancak son iki haftada MET+ATO grubunun koşma mesafesinde MET ve ATO grubuna göre artış olduğu belirlenmiştir. Bu grubun gastroknemius kası mitokondri büyüklüğünün D grubuna göre arttığı görüntülenmiştir. Çalışmada ilaçların tek başlarına kullanılmalarıyla ilişkili bazı toksik etkilerin kombinasyon tedavisi ile azaldığı da gözlenmiştir. Diyabetik sıçanlarda egzersiz ve çizgili kas hasar göstergesi parametrelerden laktik asit ve LDH düzeylerinde metformin ile görülen artış kombine tedavi ile azalmıştır. Atorvastatinle artan ALT ve AST enzim aktiviteleri ile TG düzeyleri kombinasyon tedavisi ile anlamlı düzeyde düşmüştür. Diyabetik sıçanlarda artan OSİ'nin tüm ilaç gruplarında anlamlı düzeyde azaldığı, azalan SOD aktivitesinin ise tüm ilaç gruplarında anlamlı düzeyde arttığı; bu açıdan metformin kullanımının en etkin olduğu gözlenmiştir. Bu çalışmanın ilaçların ve kombine kullanımlarının egzersiz koşullarında Tip-1 diyabetteki etkilerinin değerlendirilmesinde literatüre katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Metformin ve atorvastatinin birlikte kullanımlarının egzersiz koşullarında diyabetteki etkilerinin daha iyi anlaşılabilmesi için yeni çalışmaların yapılmasına ihtiyaç bulunmaktadır.

Abstract:
In the treatment of diabetes; exercise is recommended in all diabetes treatment guidelines because it balances hyperglycemia and fasting blood glucose disorders, increases weight control, increases insulin sensitivity, and contributes to a reduction in the risk of morbidity/mortality. Metformin (antidiabetic) and atorvastatin (antilipidemic) are drugs that are frequently prescribed in diabetes patients and used chronically by most patients. However, reduction in the structural, functional and metabolic capacity of skeletal muscle in diabetic patients is a limiting condition in terms of treatment. Both drugs may cause effects such as myopathy, decreased exercise capacity, and muscle weakness, which appear to be associated with mitochondrial dysfunctions in skeletal muscle. For this reason, the effects and possible interactions of the combination of these two drugs, which can cause toxic effects in the skeletal-muscular system, on skeletal muscle performance and structure, were investigated in vivo in experimental diabetes model.
For this purpose, Male Wistar rats will be divided into six groups: naive group (N): the sedentary group, the group that was not exposed to any procedure and exercised; control group (K): Healthy group given only solvent of drugs; diabetic control group (D): STZ-diabetic group given only solvent of drugs; metformin group with diabetes (MET): STZ-diabetic group given metformin; atorvastatin group with diabetes (ATO):STZ-diabetic group given atorvastatin; metformin+atorvastatin group with diabetes (MET+ATO): STZ-diabetic group given metformin+atorvastatin. In the diabetes model experimentally created with streptozotocin (STZ; 45 mg/kg, i.p.) and metformin (300 mg/kg/day), atorvastatin (10 mg/kg/day) were administered to drug groups by gavage during the 4-week study period. The rats were allowed to run (at moderate level) for 30 minutes, 5 days a week, on the treadmill. Blood glucose levels were measured weekly and lactate levels were measured every 2 weeks. At the end of the four-week period in which drug and exercise applications were performed, blood and gastrocnemius muscle tissues of the rats were taken under ketamine (100 mg/kg; i.p) anesthesia.

Evaluation of the effects of regular exercise and drug use on skeletal muscle activity and muscle damage and the relationship between these effects and oxidative mechanisms, analysis of the levels of important biomarkers such as PGC-1α and UCP-3, oxidative stress/antioxidant capacity parameters in muscle tissue samples and determination of related biochemical indicators in serum researched with. Transmission electron microscopy was used to evaluate the mitochondria amount and morphology of muscle tissue.
In our study, single or combined use of drugs did not cause a significant change on the decreased skeletal muscle performance in diabetic rats, but it was determined that the running distance of the MET+ATO group increased in the last two weeks compared to the MET and ATO groups. It was observed that the mitochondria size of the gastrocnemius muscle of this group increased compared to the D group. It was also observed in the study that some toxic effects associated with the use of drugs alone were reduced by combination therapy. The increase in lactic acid and LDH levels, which are indicators of exercise and skeletal muscle damage in diabetic rats, decreased with the combined treatment. ALT and AST enzyme activities increased with atorvastatin and TG levels decreased significantly with combination therapy. In diabetic rats, increased OSI was significantly reduced in all drug groups, while decreased SOD activity was significantly increased in all drug groups. In this regard, the use of metformin was found to be the most effective. It is thought that this study will contribute to the literature in the evaluation of the effects of drugs and their combined use in Type-1 diabetes under exercise conditions. New studies are needed to better understand the effects of the combined use of metformin and atorvastatin in diabetes under exercise conditions.