Staphylococcus aureus ile enfekte edilen sıçanların izole kalplerinde iskemi/reperfüzyon hasarına karşı koenzim-Q10'un etkisi
The effect of coenzyme-Q10 on ıschemia/reperfusion ınjury in ısolated hearts of rats ınfected by staphylococcus aureus
Yazar: SAVAŞ ÜSTÜNOVA
Danışman: PROF. DR. CİHAN DEMİRCİ TANSEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Biyoloji = Biology ; Fizyoloji = Physiology

Özet:
Mikroorganizmaların ve toksinlerinin kan akımına karışması ve genel inflamasyonun konak yanıtı ile birarada olması durumuna sepsis denir. Toplumda görülen sepsis olgularında rastlanan etken mikroorganizmalardan biri Staphylococcus aureus(S. aureus)?tur ve insanlarda menenjite, septisemiye, iltihaplı yaralara ve eklem romatizmalarına neden olan gram pozitif bir bakteridir. İnfektif endokarditin en sık etkeni olarak stafilokoklar, özellikle de Staphylococcus aureus gösterilmektedir. Koenzim Q10 (KoQ10), oksidatif fosforilasyonda çok önemli role sahiptir ve biyolojik zarlarda lipit peroksidasyonunu inhibe ederek mitokondriyal proteinleri ve DNA?yı oksidatif hasarlara karşı korur. Son zamanlarda iskemi/reperfüzyon hasarı, hipertansiyon, koroner arter hastalıkları ve kalp krizleri gibi rahatsızlıkların tedavilerinde ve bunlardan korunmada etkili olduğu rapor edilmektedir.Bu çalışma, sıçanlarda S. aureus enjeksiyonu ile sepsis gelişiminin sağlanması, sepsiste meydana gelen miyokardiyal fonksiyon bozukluklarının Langendorff izole kalp sisteminden elde edilen kardiyodinamik verilerin yanında, biyokimyasal analiz sonuçları ile belirlenmeye çalışılması ve etkili bir antioksidan olan KoQ10?un, meydana gelebilecek bu miyokardiyal hasara karşı koruyucu bir rolünün olup olmadığının belirlenmesi amacıyla yapılmıştır.Çalışmamızda kontrol grubunun yanında, KoQ10 ve sepsis uygulamaları ile devamlı perfüzyon ve iskemi/reperfüzyon uygulanan gruplar oluşturularak, Langendorff sistemindeki izole kalplere fizyolojik ve biyokimyasal yöntemler uygulanmış, elde edilen veriler istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.İntraperitonal olarak 15x10 8KOB (Koloni Oluşturan Birim) S. aureus enjekte edilerek sepsis oluşturulan sıçanlardan alınan kan ve kalp dokusu homojenatı örneklerinde ciddi oranda bakteri varlığına rastlandı. S. aureus uygulanan grupta, sepsiste önemli inflamasyon belirteçleri olarak kullanılan C-Reaktif Protein (CRP) ve miyeloperoksidaz(MPO) düzeyleri ile hücresel hasar belirteçleri olan N-Terminal-pro-Beyin Natriüretik Peptid (NT-proBNP), kardiyak troponin T (cTnT) ve kreatin kinaz-MB (CK-MB) düzeylerinin yüksek, total antioksidan kapasitenin ise düşük olduğu tespit edildi. Sepsis grubuna ait kardiyodinamik veriler kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, perfüzyon basıncının, son diyastolik basıncın düşük, kalp vurumunun, Max dP/dt, kasılma indeksi ve RPP değerlerinin yüksek olduğu belirlendi. İskemi/reperfüzyondan kaynaklanan kardiyodinamik anormallikler iskemi/reperfüzyon grubunda yeterince düzeltilemezken, sepsis uygulanan iskemi/reperfüzyon grubunda incelenen hemen hemen tüm parametrelerde reperfüzyon süresince anlamlı derecede geri dönüşler olduğu belirlendi. xiiiKoQ10 uygulamasının ise, kısmen de olsa kardiyodinamik parametreleri olumlu yönde etkilediği tespit edildi. Sonuç olarak bu çalışmada, sepsisin miyokardiyal fonksiyon bozukluklarına neden olduğu, ancak S. aureus enjeksiyonunun gecikmiş bir ön koşullama sağlayarak, iskemi/reperfüzyon hasarına karşı kalbi dirençli hale getirdiği tespit edilmiştir. Önemli bir antioksidan olan KoQ10?un, uygulanan doz ve süreye bağlı olarak hem normal hem de septik bireylerde miyokardiyal fonksiyonları kısmen de olsa olumlu yönde etkilemesinin yanında, pro-oksidan etkileri ile belirli oranda hücresel hasara da yol açabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Sepsis is defined as a condition in which microorganisms and their toxins are introduced into the bloodstream, and inflammation and the host response coexist. Staphylococcus aureus is one of the causative microorganisms in sepsis cases seen in the population, which is a gram positive bacterium leading to meningitis, septicemia, inflammatory lesions and rheumatoid arthritis. Staphylococci, especially Staphylococcus aureus (S. aureus) is shown to be the most common causal agent of infective endocarditis.Coenzyme Q10 (CoQ10) plays an important role in oxidative phosphorylation, and protects mithocondrial proteins and DNA against oxidative damage by inhibiting lipid peroxidation in biological membranes. Recently, it has been reported to be effective in treatment and protection of/against diseases such as ischemia/reperfusion injury, hypertension, coronary artery diseases and heart attacks.This study aimed to achieve sepsis in rats by injection of S. aureus, to reveal myocardial dysfunction with the help of cardiodynamic parameters which will be obtained from Langendorff system, and as well as the results of biochemical analysis, and to establish whether CoQ10 plays a protective role against a possible myocardial injury.In the present study, continuous perfusion and ischemia/reperfusion groups subjected to CoQ10 and sepsis, and accompanying control groups were formed, physiological and biochemical methods were applied to the isolated hearts in Langendorff system, and obtained data were statistically evaluated.A considerable amount of bacteria were present in blood and heart tissue homogenate samples taken from rats with sepsis which was achieved by injection of 15x108 CFU S. aureus, intraperitonally. In the group subjected to S. aureus, levels of C-Reactive Protein and myeloperoxidase, important biomarkers of inflammation in sepsis, and N-Terminal-pro-Brain Natriuretic Peptid, cardiac troponin T and creatine kinase-MB all biomarkers of cellular damage, were higher, while total antioxidant capacity was lower. In comparison of cardiodynamic parameters of sepsis group with the control, perfusion pressure and end diastolic pressure were lower, whereas values of heart rate, Max dP/dt, contractility index and rate pressure product were higher. Cardiodynamic abnormalities resulted from ischemia/reperfusion could not be recovered sufficiently in ischemia/reperfusin group; however, sepsis induced ischemia/reperfusion group displayed significant recoveries in almost all parameters during reperfusion. On the other hand, CoQ10 application positively affected cardiodynamic parameters, in part.As a result of this study, one can suggest that sepsis causes myocardial malfunction, but S. aureus injection renders the hearts resistant to ischemia/reperfusion injury by providing a delayed preconditioning. A significant antioxidant, CoQ10 positively affected myocardial functions in both healthy and septic individuals in a dose- and time-dependent manner, partially. However, it may give rise to some cellular damage through its pro-oxidant effects.