İskemik ön koşullama ve tempolün izole sıçan kalbinde iskemi/reperfüzyon hasarındaki rolü
Role of ischemic preconditioning and tempol in ischemia/reperfusion injury in isolated rat heart
Yazar: DENİZ EROL
Danışman: PROF. DR. CİHAN DEMİRCİ TANSEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Miyokardial iskemi = Myocardial ischemia ; Miyokardial reperfüzyon = Myocardial reperfusion

Özet:
Tempol (4-hidroksi-2,2,6,6 tetrametil piperidin-1-oksil), biyolojik zarlardan geçebilen ve süperoksit dismutaz (SOD) taklitçisi olarak davranan, düşük molekül ağırlıklı, stabil bir piperidin nitroksit radikalidir. Yapılan çalışmalar, tempolün kardiyak hücrelerde meydana gelen apoptozu ve serbest oksijen radikallerinin üretimini ve iskemi/reperfüzyon (I/R) yoluyla meydana gelen hasar ve fonksiyon bozukluklarını azalttığını göstermiştir.
Kalbi koruyan sinyal yollarının pek çoğu, iskemik ön koşullama (IPC=Ischemic preconditioning) çalışmaları ile açıklanmaktadır. Pek çok çalışmada IPC'nin, uzun süreli iskeminin meydana getirdiği hasarı azalttığı gösterilmiştir. Bu çalışmada, izole sıçan  kalplerinde tempol uygulamasının ve kısa süreli I/R yoluyla meydana getirilen IPC'nin I/R hasarındaki koruyuculuğunun araştırılması ve karşılaştırılması amaçlanmıştır.
Deney esnasında kalpler, Langendorff izole kalp sistemine in situ kanülasyon yöntemi ile asılmıştır. Kontrol, I/R ve IPC grupları için farklı zaman noktaları temel alınarak, tempol uygulanan ve uygulanmayan her biri 7 sıçandan oluşan toplam 6 deney grubu oluşturulmuş ve kardiyodinamik parametreler deney boyunca kaydedilmiştir. Deney sonunda kalpler biyokimyasal analizler için alınmış ve elde edilen veriler istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.
İzole edilen sıçan kalplerinde; I/R'dan kaynaklanan hasarlar deney boyunca düzelmezken, IPC ve tempolün ayrı ayrı uygulanması ile perfüzyon basıncı, son diyastolik basınç, sol ventrikül içi basınç değişimi, kalp vurumu, miyokardiyal oksijen tüketiminin belirteci olan RPP, kalbin kasılabilme yeteneğinin belirlenmesinde kullanılan bir parametre olan MaxdP/dt ve kasılma indeksi parametrelerinde bir geri dönüş gözlendi. Ancak bu gruplar arasında, I/R hasarına karşı IPC uygulanan gruptaki geri dönüşün daha belirgin olduğu tespit edildi. Tempol uygulamasının ise I/R hasarına karşı kısmen etkili olduğu belirlendi.
Hücresel hasarı göstermek için kullanılan kreatin kinaz-MB düzeylerinde, I/R grubunda anlamlı bir artış varken, IPC ve tempol uygulamasında bu artış kontrol grubu değerlerine yaklaştı. Dokuda nekrozun belirteci olarak kullanılan laktat dehidrogenaz düzeyleri, I/R grubunda anlamlı bir artış gösterirken, IPC uygulamasının I/R hasarını azalttığı, tempol uygulamasının ise bir etkisinin olmadığı belirlendi. Bir antioksidan enzim olan SOD düzeylerinin, sadece tempol uygulanan grupta azaldığı, diğer gruplarda ise kontrol grubuna göre anlamlı bir artış gösterdiği tespit edildi.
Sonuç olarak, çalışmada kardiyodinamik ve biyokimyasal veriler birlikte değerlendirildiğinde, iskemi/reperfüzyon uygulamasının kalp dokusunda hasar oluşturduğu, IPC'nin bu hasarı önlemede tempolden daha etkili olduğu, tempol uygulamasının ise bu süreçte kısmen yarar sağladığı belirlenmiştir.

Anahtar kelimeler: İskemik ön koşullama, Tempol, İskemi/Reperfüzyon, İzole sıçan 
kalbi, Oksidatif stres

Abstract:
Tempol (4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl piperidine 1-oxyl) is a stable piperidine nitroxide (stable free radicals) of low molecular weight, which permeates the biologic membranes and behaves as superoxide dismutase (SOD) mimic. Studies have shown that tempol reduces reactive oxygene species production and apoptosis in cardiac cells, as well as injuries and dysfunctions which are induced by ischemia/reperfusion (I/R).
Many signaling pathways that take place in heart protection have been demonstrated by ischemic preconditioning (IPC) studies. Numerous studies have shown that IPC reduces injury followed by prolonged episodes of ischemia. Therefore, with this study, we aimed to investigate and compare the protective effect of either tempol administration or IPC which is induced by the short-term episode of I/R on I/R injury in isolated rat hearts.
In this study, hearts were attached to Langendorff isolated heart system with in situ cannulation method. A total of six experimental groups, each containing seven rats, were formed on the basis of different time points for control, I/R and IPC groups. All groups were studied in the presence or absence of tempol administration. Cardiodynamic parameters were recorded during the experiment. At the end of experiment, hearts were taken for biochemical analysis and all data were statistically evaluated.
In isolated rat hearts, while injuries caused by I/R have not changed during the experiment, a recovery was observed with implementation of IPC and tempol separately in perfusion pressure, end diastolic pressure, left ventricular developed pressure, heart rate, RPP which is an indicator of myocardial oxygen consumption, MaxdP/dt which is a parameter used to determine the ability of contractility of heart and contractility index parameters. However, among these groups, it was observed that there was a marked recovery in the group in which IPC was applied against to I/R injuries. Also, it was determined that tempol administration was partly effective on I/R injuries.
While there was a significant increment on creatine kinase-MB levels, which are used for showing cellular injuries, in I/R groups, IPC and tempol administration resulted an increase close to the value of the control group. Levels of lactate dehydrogenase, a marker of necrosis on tissues, showed a significant increment in I/R group, but implementation of IPC reduced I/R injuries, tempol administration possessing no effect. Levels of SOD, which is an antioxidant enzyme, decreased only in tempol group, and significantly increased in other groups, compared to the control group.
As a result, when cardiodynamic and biochemical data were evaluated collectively, it is revealed that ischemia/reperfusion leads to damage in heart tissue, IPC is more effective than tempol on prevention of this damage, and tempol administration partly provides benefit.

Keywords: Ischemic preconditioning, Tempol, Ischemia/Reperfusion, Isolated rat heart,
Oxidative stress