Renal iskemi reperfüzyon hasarında eritropoietinin koruyucu etkisine k-atp kanallarının katılımı
Involvement of ATP Dependent K Channels To Protective Role Of Eritropoietin During Renal Ischemia Reperfusion Injury
Yazar: NURAY YAZIHAN
Danışman: PROF. DR. GÜZİN ÖZELÇİ KAVAS
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı / Fizyopatoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Fizyopatoloji = Physiopathology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Nefroloji = Nephrology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Eritropoietin = Erythropoietin ; Glomerüler filtrasyon hızı = Glomerular filtration rate ; Potasyum kanalları = Potassium channels ; İskemi = Ischemia

Özet:
Eritropoietin (EPO) hipoksiye cevap olarak yapılan ve salınan sitoprotektif bir sitokindir. EPO reseptörleri böbrek de dahil olmakla beraber pek çok dokuda bulunur. EPO'nun koruyucu etkisi farklı iskemi reperfüzyon (I/R) hücre ve doku modelleriyle gösterilmiştir. Midkin son dönemlerde I/R hasarı oluşum mekanizmasında yer aldığı düşünülen anti-apoptotik ve mitojenik etkili eski bir moleküldür. Bu çalışmada in vivo sıçan renal I/R modelinde EPO'nun etkisi, bu etkide ve EPO'nun anti-apoptotik etkisinde rol alması olası mekanizmaların araştırılması hedeflenmiştir.Erkek Spraque-Dawley sıçanlar 45 dk renal iskemiye maruz bırakıldıktan sonra 4 saatlik reperfüzyon sonrası deney sonlandırılmıştır. Deney gruplarına uygun olarak I/R hasarından 30 dk önce 5 dk iskemi, EPO (500 U/kg, i.p.) ve/veya glibenklamid (40 mM/kg ) uygulanmıştır Sham opere grup kontrol olarak kabul edilmiştir. Deney sonunda; renal disfonksiyon ve doku hasarlanması histolojik doku hasarı derecelendirmesi, serum biyokimyasal göstergeleri (üre, kreatinin, K ve Na düzeyleri) ile değerlendirilmiştir. Apoptosis doku kaspaz-3 düzeyleri ve histopatolojik olarak değerlendirilmiştir.Bu çalışmada iskemi öncesi tek doz sistemik EPO uygulanmasının sıçanlarda renal I/R hasarından koruyucu olduğu bulunmuştur. Özellikle EPO ve önşartlanma glomerüler disfonksiyonu, tübüler hasarı (biyokimyasal ve histolojik değerlendirmeler ile) belirgin şekilde düzeltmektedir. EPO, in vivo kaspaz-3 aktivasyonunu da engelleyerek anti-apoptotik etki göstermektedir. EPO; I/R sonrası inflamatuvar cevabı; proinflamatuvar sitokinler olan TNF-? ve IL-6 yapımını azaltarak göstermektedir. EPO ve önşartlanmanın anti-apoptotik ve anti-inflamatuvar etkilerinde ATP bağımlı K kanal aktivasyonunun katıldığı görülmüştür. EPO tedavisi ve önşartlanma renal dokuda HIF-1 ? mRNA ekspresyonunu da arttırmaktadır. ATP bağımlı K kanal blokajı HIF-1 ? mRNA ekspresyonunu inhibe etmektedir. Midkin sekresyonu renal I/R hasarını takiben artmaktadır. EPO ön tedavisi doku midkin düzeyinde daha fazla artışa neden olmakta ve bu artış glibenklamid ile inhibe olmaktadır.Sonuç olarak; EPO renal I/R hasarı sırasında anti-apoptotik, anti-inflamatuvar etki göstererek koruyucu etki göstermektedir. EPO'nun koruyucu etkisi önşartlanma benzeri bir etki olup ATP bağımlı K kanal blokajı ile inhibe olmaktadır. HIF-1 ? mRNA ekspresyonu ve midkin sekresyonu da bu koruyucu etki de yer alıyor gibi görünmektedir. Midkin ve EPO' nun renal I/R hasarındaki etkilerinin belirlenmesi ve aradaki bağlantının bulunabilmesi için daha fazla çalışmaya gerek vardır.Anahtar Sözcükler: Renal iskemi reperfüzyon hasarı, eritropoietin, midkin, ATP bağımlı K kanalları, HIF-1, TNF, IL-6, nitrit, apoptosis, kaspaz-3, glomerüler filtrasyon hızı (GFR), tübüler fonksiyon .

Abstract:
Erythropoietin (EPO) is upregulated by hypoxia. EPO receptors are expressed in many tissues, including the kidney. Protective effects of EPO have been demonstrated in various tissues and experimental models of ischaemia-induced injury. Midkine is an old molecule but recently it starts to take part in ischemia induced injury mechanisms. It has anti-apoptotic and mitogenic effects. In the present study, we investigated the effect of EPO on an in vivo rat model of renal ischaemia/reperfusion (I/R) injury and the possible mechanisms implicated in the EPO-mediated anti-apoptotic action.Male Spraque-Dawley, subjected to renal ischaemia for 45 min, were administered either saline or EPO (500 U/kg, i.p.) and/or glibenclamide (40 mM/kg ) 30 min prior to I/R. Short term (5 min) ischemia and/or glibenclamide applied 30 min prior to I/R group to evaluate the role of preconditioning during I/R injury. A sham-operated group served as the control. At the end of 4 h of reperfusion, the renal dysfunction and injury was assessed by measurement of serum biochemical markers (urea, creatinine, Na, K) and histological grading. Apoptosis was assessed by the tissue caspase-3 levels and morphological criteria.Here it is shown that a single systemic administration of EPO preischemia I/R injury in the rat kidney. Specifically, EPO and preconditioning reduced glomerular dysfunction and tubular injury (biochemical and histologic assessment) and prevented caspase-3 activation in vivo and reduced apoptotic cell death. EPO attenuated inflammatuary response to I/R injury in rats by decreasing TNF-? and IL-6 production. The anti-apoptotic and anti-inflammatuary effects of EPO and preconditioning were dependent on ATP dependent K channel activation during renal I/R injuries of the rats. EPO treatment and preconditioning increased HIF-1 ? mRNA expression during renal I/R injury and ATP dependent K channel blockage inhibits HIF-1 ? mRNA expression . Midkine secretion was induced by renal I/R damage, EPO pretreatment caused further increase in tissue midkine levels of I/R group. ATP dependent K channel blockage inhibits midkine secretion.As a conclusion; EPO is an anti-apoptotic, anti-inflammatuary molecule during renal I/R damage of rats. ATP dependent K channel activation, HIF-1 ? mRNA expression and midkine takes part in its cytoprotective effects. Further studies are needed to evaluate role and mechanisms of midkine during I/R injury and its relationship with EPO.Key words: Renal ischemia reperfusion injury, erythropoietin (EPO), midkine, ATP dependent K channels, HIF-1, TNF, IL-6, nitrite, apoptosis, caspase-3, glomerular filtration rate (GFR), tubular function .