Diyabetik sıçan kalbi kalsiyum homeostazını düzenleyen mekanizmaların incelenmesi
Investigation of underlying mechanisms of calcium homeostasis in diabetic rat heart
Yazar: NAZMİ YARAŞ
Danışman: PROF.DR. BELMA TURAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
68ÖZETDiyabetik Sıçan Kalbi Kalsiyum Homeostazını Düzenleyen MekanizmalarınİncelenmesiDiyabetik kalplerde görünür koroner komplikasyondan bağımsız genel birkardiyomiyopatinin geliştiği gösterilmiştir. Tip 1 diyabetik hayvanların kalplerindetanımlanan mekanik fonksiyon bozuklukları hücreiçi Ca2+ konsantrasyonunudüzenleyen önemli mekanizmaların değişimi sonucu Ca2+ sinyalinde oluşanbozuluklardan ilerigeldiği bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı, diyabetikkardiyomiyopati de hücreiçi Ca2+ düzenlenmesinde ryanodin reseptörü kalsiyumsalınım kanallarının (RYR2) durumu ve diyabetik koşullarda aktivitesinin arttığıgösterilmiş olan Ang II sinyal yolağı inhibisyonunun, bu hastalıkta gelişen kalpyetmezliklerine etkisi ve bu etkinin mekanizması araştırmaktır. Sonuçlarımız STZenjeksiyonu ile oluşturulmuş 5-haftalık diyabetik sıçan kardiyomiyositlerinde bazalCa2+ düzeyi ile birlikte Ca2+-spark frekansının anlamlı derecede arttığı gözlenmiştir.Ca2+ tranzient genlikleri önemli derecede azalmış ve zaman profili uzamıştır. Ayrıcadiyabetik kardiyomiyositlerde Ca2+-sparklarının zamansal ve uzaysal özellikleri deanlamlı düzeyde değişmiştir. Bunlara ek olarak, diyabetik sıçan kalbi RYR2hiperfosforile durumda bulunurken bu protein ve FK506 bağlayan protein(FKBP12.6) düzeyleri azalmıştır. Bu sonuçlar STZ ile oluşturulan diyabetik sıçankalbi hücrelerinde artan bazal Ca2+ seviyesi ile birlikte yerel Ca2+ sinyalinbozulduğunu göstermektedir. Ayrıca, AT1 reseptör blokörü, candesartan ve PKCinhibitörü bisindolylmaleimide I (BIM) ile 6-8 saat inkübasyonu sonucu artan bazalCa2+ seviyesi ve bozulan Ca2+ spark parametrelerini kısmi olarak kotrol düzeyinegeri döndürdüğü gözlenmiştir. Bunlarla birlikte, candesartan ve BIM RYR2hiperfosforilasyonunu ve azalan protein seviyelerini anlamlı düzeyde düzeltmiştir.Ayrıca, yine candesartan ve BIM diyabetik durumda artan PKC ve thiol oksidasyondüzeyini azaltmıştır. Sonuç olarak, candesartan tedavisinin diyabetli sıçan kalbindebozulduğu bilinen hücreiçi Ca2+ homeostazında etkili parametreleri düzeltmesi, yerelAngII sisteminin bu bozukluklarda rolü olduğunu ve bu etkinin PKC üzerindenolduğuna işaret etmektedir.Anahtar Sözcükler: Tip 1 Diyabet, Kalp, Hücre İçi Kalsiyum, Ryanodin Reseptörleri,Candesartan, Protein Kinazlar.

Abstract:
69SUMMARYInvestigation of Underlying Mechanisms of Calcium Homeostasis in DiabeticRat HeartThe defects identified in the mechanical activity of the hearts from type 1 diabeticanimals include alteration of Ca2+ signaling via changes in critical processes thatregulate intracellular Ca2+ concentration. These defects result partially from adysfunction of cardiac ryanodine receptor calcium release channel (RyR2). Thepresent study was designed to determine whether the properties of the Ca2+ sparksmight provide insight into the role of RyR2 in the altered Ca2+ signaling incardiomyocytes and to evaluate a potential role of an AT1 blocker, candesartan onabnormal Ca2+ release mechanisms and its relationship with PKC in thecardiomyocytes from streptozotocin-induced diabetic rats. Basal Ca2+ level as well asCa2+-spark frequency of cardiomyoctes isolated from 5-week streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats significantly increased with respect to aged-matched controlrats. Ca2+ transients exhibited significantly reduced amplitude and prolonged timecourses in diabetic rats. Spatio-temporal properties of the Ca2+ sparks in diabeticcardiomyocytes were also significantly altered. In addition, RyR2 from diabetic rathearts were hyperphosphorylated and protein levels of both RyR2 and FKBP12.6depleted. These data show that STZ-induced diabetic rat hearts exhibit altered localCa2+ signaling with increased basal Ca2+ level. Cardiomyocytes incubated with eithercandesartan or PKC inhibitor bisindolylmaleimide I (BIM) for 6-8 hours at 37ºC.Both candesartan and BIM applied on diabetic cardiomyocytes restored significantlythe altered basal Ca2+ level, and spatio-temporal properties of the Ca2+ sparks. Inaddition, candesartan and BIM antagonized significantly the hyperphosphorylation ofRyR2, and restored the depleted protein levels of both RyR2 and FK506 bindingprotein 12.6 (FKBP12.6). Furthermore, candesartan and BIM also reduced theincreased PKC and thiol oxidation levels. Taken together, these data demonstrate thatAT1 receptor blockade protects cardiomyocytes from development of cellularalterations typically associated with Ca2+ release mechanisms in diabetes mellitus.Key Words: Type 1 Diabetes, Heart, Intracellular Calcium, Ryanodine Receptors,Candesartan, Protein Kinases