Tek taraflı parsiyel ve komplet üreteral obstrüksiyon oluşturulan sıçanlarda ipsilateral ve kontralateral böbreklerde endoplazmik retikulum stresinin araştırılması
Investigation of endoplasmic reticulum stress in ipsilateral and contralateral kidneys after unilateral partial and complete ureteral obstruction in rats
Yazar: MUSTAFA BİLEN
Danışman: PROF. DR. GÜNGÖR KARAGÜZEL
Akdeniz Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Çocuk Cerrahisi = Pediatric Surgery
Dizin: Böbrek = Kidney ; Endoplazmik retikulum = Endoplasmic reticulum ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Sıçanlar = Rats ; Üreter hastalıkları = Ureteral diseases ; Üreter tıkanmaları = Ureteral obstruction

Özet:
Amaç: Üreteral obstrüksiyon konusunda çok sayıda çalışma yapılmış olmasına karşın klinik uygulamada daha sık görülen PÜO'nun ERS üzerine olan etkisi bilinmemektedir. Ayrıca, aynı deneysel modelde KÜO ve PÜO'nun ERS üzerine etkilerinin kıyaslandığı bir araştırma da yoktur. Bu etkileri araştırmak üzere, çalışmamızda tek taraflı PÜO ve KÜO oluşturulan sıçanların ipsilateral ve kontralateral böbreklerinde hem ERS'nin var olup olmadığının hem de bunun renal parankimal apoptozis ile ilişkisinin immunohistokimyasal ve moleküler biyolojik yöntemler kullanılarak belirlenmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Bu çalışmada 21 günlük toplam 24 Wistar sıçan herbiri 6 sıçan içeren 4 gruba ayrıldı: Kontrol (K) grubu, sham (S) grubu, parsiyel üreteral obstrüksiyon (PÜO) grubu, komplet üreteral obstrüksiyon (KÜO) grubu. K grubu: Herhangi bir cerrahi işlem uygulanmadı. S grubu: Laparotomi sonrası proksimal üreter psoas kasından yalnızca diseke edilip herhangi bir obstrüksiyon işlemi uygulanmadı. PÜO grubu: Laparotomi yapılarak proksimal üreter diseke edilip serbestleştirildi ve psoas kasına iki noktadan gömüldü. KÜO grubu: Laparotomi yapılarak proksimal üreter diseke edilip serbestleştirildi ve tam obstrüksiyon oluşturacak şekilde iki noktadan bağlandı. İki haftalık deney süresinin sonunda tüm gruplara ait denekler sakrifiye edilip ipsilateral ve kontralateral böbrekler çıkartıldı. Böbreklerin makroskopik/morfolojik ölçümleri yapıldıktan sonra her bir böbrek dokusu iki parçaya bölünüp biri histopatolojik diğeri moleküler biyolojik incelemeler için uygun koşullarda laboratuvara gönderildi. Böbrek dokularından elde edilen kesitlerde ERS belirteci olarak GRP78 ve CHOP, apoptotik belirteç olarak cleaved caspase-3 proteinlerinin ekspresyon düzeyleri immunohistokimyasal yöntemle, ayrıca GRP78 ve CHOP mRNA ekpresyon düzeyleri RT-PCR ile değerlendirildi.
Bulgular: Çalışmamızın H&E boyama bulgularına göre tek taraflı PÜO ve KÜO sonucu böbreklerde atrofi, glomerüllerde büzüşme, Bowman aralığında genişleme ve tübüllerde dejenerayon meydana gelmiştir. KÜO ve PÜO gruplarındaki sıçanların ipsilateral böbreklerinde hem medullada hem de kortekste diğer böbreklere kıyasla GRP78 ekspresyonunda anlamlı artış gözlenmiştir. KÜO ve PÜO gruplarındaki sıçanların ipsilateral böbrek kortekslerinde kontralateral böbreklere kıyasla CHOP ekspresyonunda anlamlı bir artış gözlenirken medullada tüm gruplar arasında herhangi bir ekspresyon farklılığı saptanmamıştır. ERS aracılığıyla gelişen apoptozis düzeyini saptamak için cleaved caspas-3 ekspresyon seviyesi değerlendirildiğinde PÜO grubundaki böbreklerde anlamlı bir değişiklik görülmezken KÜO grubundaki sıçanların hem ipsilateral hem de kontralateral böbreklerinde ekspresyonda artış görülmüştür. GRP78 ve CHOP proteinlerine ait mRNA ekspresyonları değerlendirildiğinde PÜO grubunda ipsilateral böbreklerde GRP78 mRNA düzeyinde anlamlı artış olduğu ancak KÜO grubunda böyle bir artışın gerçekleşmediği görülmüştür. CHOP mRNA ekpresyonuna bakıldığında ise PÜO ve KÜO gruplarında ipsilateral böbreklerde artış gözlenmezken kontralateral böbreklerde istatistiksel olarak anlamlı düzeyde olmasa da artış gözlenmiştir.
Sonuç: Tek taraflı PÜO ve KÜO deney modellerinde gelişen ERS renal parankimal hasarda önemli rol oynamaktadır. KÜO grubunda görülen bulgular çok daha şiddetli ve destrüktif olmaktadır. PÜO'da oluşan ERS koruyucu mekanizmalarla baskılanarak hücre hasarı önlenmektedir. Klinik uygulamalarla korelasyon olması açısından PÜO deney modelleriyle hangi moleküllerin ERS stresini baskılayabileceğinin araştırılmasına ve bu araştırmalar sonucunda klinik uygulamalara kazandırılabilecek moleküllere gereksinim vardır.
Anahtar kelimeler: Böbrek, üreteral obstrüksiyon, endoplazmik retikulum stresi

Abstract:
Aim: Although many studies have been conducted on ureteral obstruction, the effect of PUO, which is more common in clinical practice, on ERS is unknown. In addition, there is no study comparing the effects of complete and partial ureteral obstruction on ERS in the same experimental model. In order to investigate these effects, it was aimed to determine the presence of ERS in the ipsilateral and contralateral kidneys of rats with unilateral PUO and CUO and its relationship with renal parenchymal apoptosis using immunohistochemical and molecular biological methods.
Material and method: In this study, a total of 24 Wistar rats, 21 days old, were divided into 4 groups, each containing 6 rats: Control (C) group, sham (S) group, partial ureteral obstruction (PUO) group, and complete ureteral obstruction (CUO) group. Group K: No surgical procedure was performed. S group: After laparotomy, the proximal ureter was only dissected from the psoas muscle and no obstruction was performed. PUO group: The proximal ureter was dissected and released by laparotomy and embedded in the psoas muscle at two points. CUO group: The proximal ureter was dissected and released by laparotomy and ligated at two points to create complete obstruction. At the end of the two-week experiment period, the subjects belonging to all groups were sacrificed and the ipsilateral and contralateral kidneys were removed. After macroscopic/morphological measurements of the kidneys, each kidney tissue was divided into two parts and sent to the laboratory under suitable conditions for histopathological and molecular biological examinations. Expression levels of GRP78 and CHOP as ERS markers and cleaved caspase-3 proteins as apoptotic markers in sections obtained from kidney tissues were evaluated by immunohistochemical method, and also GRP78 and CHOP mRNA expression levels were evaluated by RT-PCR.
Results: According to the H&E staining findings of our study, atrophy in the kidneys, shrinkage of the glomeruli, enlargement of the Bowman's space and degeneration of the tubules occurred as a result of unilateral partial and complete ureteral obstruction. Significantly increased expression of GRP78 was observed in both the medulla and cortex in the ipsilateral kidneys of the CUO and PUO rat groups, compared to the other kidneys. There was a significant increase in the expression of CHOP in the ipsilateral kidney cortices of rats in the CUO and PUO groups, compared to the contralateral kidneys, while no difference was detected in the medulla between all groups. When the expression level of cleaved caspas-3 was evaluated to determine the level of apoptosis mediated by ERS, no significant change was observed in the kidneys of the PUO group, while an increase expression was observed in both the ipsilateral and contralateral kidneys of the rats in the CUO group. When the mRNA expressions of GRP78 and CHOP proteins were evaluated, it was observed that there was a significant increase of GRP78 mRNA level in the ipsilateral kidneys of the PUO group, but no such increase in the CUO group. When CHOP mRNA expression was examined, no increase was observed in the ipsilateral kidneys in the PÜO and CUO groups, while an increase was observed in the contralateral kidneys, although not statistically significant.
Conclusion: ERS in unilateral PUO and CUO experimental models plays an important role in renal parenchymal damage. The findings seen in the CUO group are much more severe and destructive. Cell damage is prevented by suppressing the ERS that occurs in PUO by protective mechanisms. In terms of correlation with clinical practice, there is a need to investigate which molecules can suppress ERS with partial obstruction experimental models and molecules that can be brought into clinical practice as a result of these studies.

Keywords: Kidney, ureteral obstruction, endoplasmic reticulum stress