Sıçanlarda LPS ile indüklenen akut akciğer hasarında fosfodiesteraz-4 enzim inhibisyonunun etkilerinin aquaporin-5 üzerinden araştırılması
Investigation of the effects of phosphodiesterase-4 enzyme inhibition on LPS-induced acute lung damage by aquaporin-5 in rats
Yazar: AYŞE BOZKURT
Danışman: PROF. DR. ELİF ÇADIRCI
Atatürk Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Amaç: Bu çalışma, LPS ile indüklenen bir akut akciğer hasarı (ALI-acute lung injury) modelinde, Fosfodiesteraz-4 (PDE4) ve Aquaporin-5 (AQP5) arasındaki ilişkiyi potansiyel hücre sinyal yolları üzerinden incelemeyi amaçlamıştır.

Materyal ve Metot: Bu çalışmanın ilk aşamasında 5 mg/kg LPS ile sıçanlarda ALI oluşturularak 10'ar hayvandan oluşan 6 grup oluşturuldu. Rolipramın (ROL) farklı dozlarının (1, 3 ve 5 mg/kg) etkisi ALI modelinde incelendi. Birinci grup Sağlıklı, ikinci grup Sağlıklı+ROL5, üçüncü grup ALI, dördüncü grup ALI+ROL1, beşinci grup ALI+ROL3 ve altıncı grup ALI+ROL5 olarak kurgulandı. Deney hayvanları LPS ile indüklendikten bir saat sonra PDE4 inhibitörü rolipram ile tedavi edildi. Çalışmamızın 24. saatinde sakrifiye edilen sıçanlardan elde edilen akciğer dokularındaki AQP5, IL-6, TNF-α, MAPK, NF-κB, PDE4D, cAMP düzeyleri ELISA ile ölçüldü ve akciğer dokuları histopatolojik olarak hasar açısından değerlendirilirken, akciğer dokusundaki AQP5 düzeyi RT-PCR ile ölçüldü. Ayrıca AQP5, NF-κB, Caspaz-3, IL-1β, TLR4 parametrelerin western blot analizi yapıldı.

Bulgular: ALI gruplarında kontrol gruplarına göre TNF-α, NF-κB, IL-6, MAPK inflamatuar düzeylerinde artış, cAMP ve AQP5 düzeylerinde ise düşüş gözlemlendi. Bu durum, PDE4 inhibitörü rolipram dozlarının uygulamasıyla birlikte düzeldi. RT-PCR sonucumuzda ise AQP5 düzeyinin ALI grubunda anlamlı bir şekilde azaldığı gözlemlendi. Bununla birlikte, histopatalojik sonucumuzda akciğer parankim yapısında alveol çaplarında belirgin derecede azalmalar tespit edildi. Rolipram tedavisinden sonra ise doza bağlı olarak alveol duvarlarındaki ödeme bağlı olarak genişleme ve alveol çaplarında belirgin derecede azalmalar önlendi.

Sonuç: Fosfodiesteraz-4 enzim inhibisyonunun ALI'de koruyucu etkisinin, AQP5 ve potansiyel hücre sinyal yolaklar tarafından düzenlenebileceği ve inflamasyonun eşlik ettiği akciğer hastalıklarında PDE4-AQP5 ilişkisinin önemli bir yeri olabileceği değerlendirildi.

Anahtar Kelimeler: ALI,  AQP5, cAMP, LPS, PDE4, Rolipram

Abstract:
Aim: This study aimed to examine the relationship between Phosphodiesterase 4 (PDE4) and Aquaporin-5 (AQP5) under LPS induced-inflammatory condition via potential cell signaling pathways.

Material and method: In the first stage of this study, ALI was induced in rats with 5 mg/kg LPS and 6 groups of 10 animals were created. The effect of different doses (1, 3 and 5 mg/kg) of rolipram (ROL) was examined in the ALI model. The first group was designed as Healthy, the second group as Healthy+ROL5, the third group as ALI, the fourth group as ALI+ROL1, the fifth group as ALI+ROL3, and the sixth group as ALI+ROL5. Experimental animals were treated with the PDE4 inhibitor rolipram one hour after being induced with LPS. The levels of AQP5, IL-6, TNF-α, MAPK, NF-κB, PDE4D and cAMP, which are the parameters determined in the lung tissues obtained from rats sacrificed at the 24th hour of our study, were measured by ELISA and the lung tissues were evaluated histopathologically for damage. AQP5 level in lung tissue was measured by RT-PCR. Additionally, western blot analysis of AQP5, NF-κB, Caspase-3, IL-1β, TLR4 parameters was performed.

Results:  An increase in inflammatory levels of TNF-α, NF-κB, IL-6, MAPK, and a decrease in cAMP and AQP5 levels were observed in the ALI groups compared to the control groups. This situation improved with the administration of the Phosphodiesterase-4 enzyme inhibitor rolipram doses. In our RT-PCR result, it was observed that the AQP5 level decreased significantly in the ALI group. However, in our histopathological result, significant reductions in alveolar diameters were observed in the lung parenchyma structure. After the rolipram treatment, widening due to edema in the alveolar walls and significant reductions in alveolar diameters were prevented depending on the dose.

Conclusion: It was evaluated that the protective effect of phosphodiesterase-4 enzyme inhibition in ALI may be regulated by AQP5 and potential cell signaling pathways, and the PDE4-AQP5 relationship may have an important role in lung diseases accompanied by inflammation.
Key Words: ALI, AQP5, cAMP, PDE4, Rolipram