Kardiyomiyositlerde hücre içi sodyum homeostazında rol oynayan faktörlerin incelenmesi
Investigation of the factors playing roles in intracellular sodium ion homeostasis of cardiomyocytes
Yazar: AYÇA BİLGİNOĞLU
Danışman: PROF. DR. BELMA TURAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Diabetes mellitus-tip 1 = Diabetes mellitus-type 1 ; Homeostaz = Homeostasis ; Hücreler = Cells ; Kalp = Heart ; Kardiyomiyopatiler = Cardiomyopathies ; Sodyum = Sodium

Özet:
Kardiyomiyositlerde Hücre İçi Sodyum Homeostazında Rol Oynayan Faktörlerin İncelenmesi[Na+]i düzenlenimi, kalbin uyarılma-kasılma çiftlenimi üzerinde önemli bir göreve sahip olan Ca2+ sinyal mekanizması üzerinde, Na+/Ca2+ değiş-tokuşçusu (NCX) aracılığı ile önemli bir etkiye sahiptir. Ayrıca, voltaj-kapılı Na+ kanalı ve Na+/H+ değiş-tokuşçusu (NHE), [Na+]i düzenleniminde önemli göreve sahip olan diğer mekanizmalardır. Bu çalışmanın amacı, [Na+]i düzenleminde rol oynayan bu mekanizmaları araştırmak ve tip-1 diyabet modelinde [Na+]i düzenleminde görev alan bu mekanizmaların nasıl değiştiğini ve nelerden etkilendiğini incelemektir. STZ uygulaması ile oluşturulmuş, 5 haftalık diyabetik ve kontrol sıçan kalp ventrikül papiler kasından mikroelektrot tekniği ile AP ölçüldü ve ölçülen AP' lerin depolarizasyon hızları nümerik bir matematiksel işlem ile hesaplandı. Sonrasında, AP depolarizasyonundan sorumlu olan INa tüm-hücre voltaj-kenetleme tekniği ile ölçüldü. Elde edilen sonuçlara bağlı olarak [Na+]i' un bazal floresan şiddeti SBFI floresan boyası kullanılarak ve [Na+]i' un elektriksel uyarı altında nasıl değiştiği ise Na+-Green floresan boyası kullanılarak incelendi. Ayrıca, yine [Na+]i düzenleminde görevli olan NHE' nin de diyabette nasıl değiştiği ve pHi ölçümü amonyum-prepuls yöntemi ile incelendi. Bu sonuçlara ek olarak da, NHE, NCX ve Na+/K+ pompası (NKA) protein seviyeleri Western Blot tekniği ile ölçüldü. Sonuçta, tip-1 diyabet olan sıçanların, kalp ventrikül papiler kasından ölçtüğümüz AP' nin repolarizasyon süresinin uzadığı ve depolarizasyon hızının azaldığı gözlenmiştir. Bunun ise, diyabetik kardiyomiyositlerde ölçülen, INa' daki azalmadan kaynaklanabileceği ileri sürülmüştür. Ayrıca, elektriksel uyarı altında ölçülen [Na+]i' un da diyabetik kardiyomiyositlerde azalması, bu sonucu desteklemektedir. Diyabet modelinde yavaşlamış olarak bulduğumuz NHE' nin, bazal pH değerlerinde, [Na+]i üzerinde etkili olmadığı, değişmeyen protein seviyesi ile de desteklenmiştir. Ek olarak ölçtüğümüz NCX ve NKA protein seviyelerinin ise, diyabet modelinde azaldığı gözlenmiştir.Bu tez çalışması ile, STZ uygulaması ile oluşturduğumuz diyabet modelinin tip-1 diyabet olduğu, elektriksel uyarı altında, [Na+]i' un tip-1 diyabet modelinde azalan INa' na bağlı olarak azaldığı, protein seviyesi değişmeyen NHE' nin ise, bazal [Na+]i üzerine etkisinin olmadığı gözlenmiştir.Anahtar Sözcükler: Hücre İçi pH, Hücre İçi Sodyum, Na+/Ca2+ Değiş-Tokuşcusu, Na+/H+ Değiş-Tokuşçcusu, Na+/K+ Pompası, Tip-1 Diyabet, Uyarılma-Kasılma Çiftlenimi.

Abstract:
Investigation of the Factors Playing Roles in Intracellular Sodium Ion Homeostasis of CardiomyocytesIn cardiomyocytes, [Na+]i is an important modulator of excitation-contraction coupling via affecting [Ca2+]i due to Na+/Ca2+ exchanger (NCX). Another two-important Na+ influx pathway on sarcolemma is voltage-gated Na+ channels and Na+/H+ exchanger (NHE). We aimed to investigate the role of the mechanisms on [Na+]i homeostasis and how these mechanisms would change in type-1 diabetes (streptozotocin-(STZ)-induced diabetes) model. First, action potentials (AP) were recorded from ventricular papillary muscles of control and 5-week STZ-induced diabetic rat hearts using the microelectrode technique. The half maximum upstroke velocity was calculated via a mathematical formula. Then, voltage-gated Na+ channel currents (INa) were recorded using whole-cell voltage-clamp technique, is responsible of AP upstroke. Depends of these results, basal [Na+]i was measured using SBFI fluorescent dye and [Na+]i under the electrical stimulus was measured using Na+-Green fluorescent dye. Furthermore, how NHE, is an another responsible mechanism of [Na+]i homeostasis, would change in diabetes mellitus, using the pHi recovery via the ammonium-prepuls (NH4Cl) method. In addition, protein levels of NCX, NHE and Na+/K+ pump (NKA) were measured using the Western Blot technique. In results, AP duration of repolarization was prolonged and half maximum of AP upstroke was reduced in ventricular papillary muscles of type-1 diabetic rat hearts. Because of the reduced INa of diabetic cardiomyocytes. Also, the reduced response of [Na+]i to electrical stimulus supported these results. Reduced function of NHE in type-1 diabetes model did not impress the [Na+]i of basal pH values was supported by unchanged protein levels of NHE. In addition, NCX, NKA protein levels were decreased in diabetes. Finally, in this study, we showed that the STZ-induced diabetes was type-1 diabetes model and [Na+]i under electrical stimulus was decreased by reduced INa in diabetes. Also, unchanged protein levels of NHE did not influence the basal [Na+]i.Key Words: Excitation-Contraction Coupling, Intracellular pH, Intracellular Sodium, Na+/Ca2+ Exchanger, Na+/H+ Exchanger, Na+/K+ Pump, Type-1 Diabetes.