Sıçanlarda hareket kısıtlama stresinin torasik aortanın yapı ve işlevlerinde oluşturduğu glikasyon/lipoksidasyon-temelli değişiklikler üzerine doksisiklinin dozla ilişkili etkileri
Dose related effects of doxycycline on the glycation/lipoxydation-based structural and functional changes in thoracic aorta induced by restraint stress in rats
Yazar: ULYA KESKİN
Danışman: PROF. DR. ŞABAN REMZİ ERDEM
Başkent Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Dahili Tıp Bilimleri Bölümü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2014
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Aort-torasik = Aorta-thoracic ; Doksisiklin = Doxycycline ; Glütatyon = Glutathione ; Hareket bozuklukları = Movement disorders ; Hemoglobin A-glikolize = Hemoglobin A-glycosylated ; Lizin = Lysine ; Malondinitril = Malonicdinitrile ; Matriks metalloproteinazlar = Matrix metalloproteinases ; Sıçanlar = Rats ; Tetrasiklin = Tetracycline

Özet:
Doksisiklin matriks metalloproteinaz (MMP) enzimlerini inhibe eder. MMP'ler ekstraselüler matrikste çeşitli proteinlerin yıkımına yol açan, çeşitli hastalık ve durumlarda etkili rolleri olan enzimlerdir. Doksisiklin aynı zamanda sistemik ve vasküler oksidatif stresi de azaltır.
Doksisiklinin yüksek kan glikozunun protein, lipoprotein ve/veya nükleik asitlerle non-enzimatik glikasyonunu engelleyerek ileri glikasyon son ürünleri (AGE; Advanced Glycation Endproducts)'nin oluşumunu azaltır. Karboksimetillizin (CML) AGE ve ileri lipoperoksidasyon son ürünleri (ALE) yolağının ortak son ürünlerindendir. CML oluşumunun, diyabet (DM), yaşlanma, hiperlipidemi, sigara içme, hipertansiyon, inflamasyon, Alzheimer gibi hastalıklarla da ilişkili olduğu bilinmektedir.
Doksisiklin hücreyi  stres ve apoptozise karşı korur.
Stres hormonları hiperglisemik hormonlardır. Hiperglisemi oksidatif stresi tetikler. Biyokimyasal kökenli olan tüm stresler gibi davranışsal stres de oksidan hasara sebep olur. Hareket kısıtlama stresi dislipidemi, karbonhidrat metabolizmasında bozukluk, nitrik oksit (NO) üretiminde azalma, ateroskleroz ve antioksidan durumda dengesizlik sonucu oksidan hasara yol açar.
Kronik strese maruziyetin de oksidatif stresi artırarak lipit peroksidasyonunu artırması, yol açacağı yüksek kan şekeri düzeyleriyle protein glikasyonunu artırması ve sonuçta AGE ve ALE düzeylerini yükseltmesi beklenir. Bu durumda, doksisiklin, hareket kısıtlaması stresine maruz kalmış sıçanlarda oksidatif hasara ve protein glikasyonuna karşı koruyucu olacaktır. 
Bu çalışma, davranışsal stresin, kardiyovasküler sistemde ileri glikasyon ve lipoperoksidasyon son ürünlerinin birikimi ile sonuçlanıp sonuçlanmadığını yapısal ve işlevsel olarak ortaya koymak ve bu süreçte doksisiklinin doza bağımlı koruyucu etkisini belirlemek amacı ile 48 adet erkek Sprague Dawley sıçan üzerinde gerçekleştirildi. Sıçanların vücut ağırlıkları (VA), kan şekeri ve HbA1c düzeyleri değerlendirildi. İzole torasik aorta preperatları endotel ve düz kas işlevleri açısından izole organ banyosu sisteminde değerlendirildi. MMP aktiviteleri jelatin zimografi yöntemi ile ölçüldü. Oksidan/anti-oksidan durum belirteci olarak glutatyon ve malondialdehit derişimleri saptandı. İmmunohistokimyasal boyama ile AGE/ALE varlığı, apoptozis, anjiyogenez değerlendirildi. Uygulamaların davranışlar üzerine etkisini belirlemek için Açık Alan ve  
Yükseltilmiş Artı Labirent testleri uygulandı.
Kronik stres uygulaması VA kaybına yol açtı. Akut stres kan şekeri değerlerini artırdı. Yapılan uygulamalar, glikasyonu artırmamaları nedeniyle HbA1c değerlerini değiştirmedi. Kronik stres, sıçan izole torasik aortalarında endotel hasarı yanında düz kasta gevşemeyi artırıcı bir etki yarattı. Bu etki üzerinde doksisiklin 15 mg/kg/gün dozunda koruyucu olurken, 30 mg/kg/gün dozunda ise stres ile benzer etkiler oluşturdu. Doksisiklin 30 mg/kg/gün uygulaması genel olarak stres ile aynı yönde etki gösterdi. Düşük doz doksisiklinin anti-oksidan, yüksek doz doksisiklinin ise oksidan etki eğiliminde olduğu saptandı. Kronik stres proMMP-2 ve MMP-9 aktivitelerini artırdı. Doksisiklinin her iki dozu MMP-2 aktivitesini inhibe etti. Yapılan davranış testleri ile stres uygulamalarının anksiyete eğilimini artırdığı 15 mg/kg/gün dozunda doksisiklin uygulamasının ise anksiyeteye karşı koruyucu eğilim oluşturduğu saptandı.   

Anahtar kelimeler: Doksisiklin, hareket kısıtlama stresi, aorta, karboksimetillizin, matriks metalloproteinazlar.

Abstract:
Doxycycline inhibits matrix metalloproteinase (MMP) enzymes. MMPs are effective enzymes that play role in some diseases and situations and cause degradation of certain proteins in extracellular matrix. On the other hand, doxycycline decreases systemic and vascular oxidative stress.
Doxycycline also prevents non-enzymatic glycation of high blood glucose with proteins, lypoproteins and/or nucleic acids to result in a decrease in glycation end products (AGE; Advanced Glycation End-products). Carboxymethyl lysine (CML) is one of the common end products of AGE and Advanced Lipoperoxidation End-products (ALE) pathways. CML production is known to associate with diabetes, aging, hyperlipidemia, smoking, hypertension, inflammation and disease like Alzheimer. Doxycycline protects cell against stress and apoptosis.
Stress hormones are hyperglycemic hormones. Hyperglysemia triggers oxidative stress. As all of the biochemical stresses, behavioral stress also leads to oxidant damage. Restrain stress causes oxidant damage as a result of dislipidemia, defect in carbonhydrate metabolism, decrease in nitric oxide (NO) production, atherosclerosis and imbalance in antioxidant state.
It is expected from chronic stress to increases lipid peroxidation by increasing oxidative stress and to causes protein glycation via elevating blood glucose level to resuld in increased AGE and ALE levels. Thus doxycycline is expected to be protective against oxidative damage and protein glycation in rats exposed to restrain stress.
This study was performed in 48 male Sprague Dawley rats to investigate whether behavioral stress results in the accumulation of AGE and ALE in the cardiovascular system by structurel and functional and also to examine that whether doxycycline exerts protective effects against this process. Mean body weights of the rats, blood glucose and HbA1c levels were evaluated. Isolated thoracic aort preperations were evaluated in the isolated organ bath system for endothelium - and smooth muscle - related functions. MMP activities were determined by gelatin zymography. As an indicator of oxidant/antioxidant status, glutation and malondialdehyde levels were determined. The presence of AGE/ALE, apoptosis and angiogenesis were evaluated by immunohistochemical staining. In order to determine effects of applications on the behaviour, Open Field and Elevated Plus Maze tests were used.
Chronic stress caused body weight loss. Acute stress increased blood glucose levels. However HbA1c levels did not change. Chronic stress, caused not only endothelial damage on rat isolated thoracic aorta preparations but also lead to augmentation of the relaxant mechanism(s) in the smoot muscle. Doxycycline was found to be protective at 15 mg/kg/day dose against this effect but to cause stress-like effects at the dose of 30 mg/kg/day seen. Low dose doxycycline extented anti-oxidant but high dose doxycycline showed oxidant effects. Chronic stress increased proMMP-2 and MMP-9 activities. Both doses of doxycycline inhibited MMP-2 activity. By the help of behavioural findings, stress seemed to cause tendency to anxiety and doxycycline exented anxiolytic-like effects at 15 mg/kg/day dose.

Key words: Doxycycline, restraint stress, aorta, carboxymethyl lysine, matrix metalloproteinase.