Linagliptin ve empagliflozin tedavilerinin STZ-diabetik sıçan kalbinde olası etkilerinin miRNA'lar üzerinden karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi
Comparative evaluation of the possible effects of linagliptin and empagliflozin treatments on STZ-diabetic rat HEART in terms of mirnas
Yazar: ZEYNEP ELİF YEŞİLYURT
Danışman: PROF. DR. EBRU ARIOĞLU İNAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Empagliflozin = Empagliflozin ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Kalp = Heart ; Linagliptin = Linagliptin ; Mikro RNA = Micro RNA ; RNA = RNA ; Streptozotosin = Streptozotocin ; Sıçanlar = Rats

Özet:
DPP-4 ve SGLT2 inhibitörleri tip 2 diabet tedavisinde son yıllarda sıkça kullanılan ilaç gruplarındandır. Bugüne kadar yapılan preklinik ve klinik çalışmalar her iki grubun da kardiyovasküler yararına dikkat çekmektedir. Kodlama yapmayan küçük RNA'lardan miRNA'lar hedef mRNA'ları üzerinden birçok vücut fonksiyonunu düzenlemektedir. Yakın zamanlı birçok çalışmada, bazı ilaçların olumlu etkilerini belirli miRNA'ları modüle ederek ortaya koyduğu öne sürülmektedir. Bu bilgilerden yola çıkarak, çalışmamızda STZ diabetik sıçan modeli kullanılarak bir DPP-4 inhibitörü olan linagliptin ile bir SGLT2 inhibitörü olan empagliflozinin kardiyak etkilerinin miRNA'lar üzerinden incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, sıçanlar randomizasyonla kontrol, diabetik, linagliptin tedavili kontrol, linagliptin tedavili diabetik, empagliflozin tedavili kontrol, empagliflozin tedavili diabetik olmak üzere 6 gruba ayrılmıştır. STZ injeksiyonu (50 mg/kg) ile diabet oluşturulmuş, 12-15 haftanın ardından tedavi alacak gruplara 8-10 hafta süreyle linagliptin (4mg/kg/gün) veya empagliflozin (30mg/kg/gün) uygulanmıştır. Tedavi öncesinde ve tedavinin 8. haftasında ekokardiyografi ile in vivo kalp fonksiyonu değerlendirilmiştir. Sonrasında in vitro olarak papiller kasta β-adrenerjik yanıtverirlik değerlendirilmiş ve kardiyomiyositlerde Ca+2 ölçümü/görüntülemesi yapılmıştır. Dondurulan sol ventrikül dokularında ise miRNA'ların (miR-221, miR-212, miR-29b, miR-29a, miR-199a, miR-30a, miR-1, miR-133a, miR-125b, miR-21, miR-373) ifadeleri incelenmiştir. Değişimi anlamlı bulunan miRNA'ların fonksiyonel olarak çalışılan yolaklarla ilişkili olan hedef genleri veri tabanları yardımıyla belirlenmiş ve bu genlerin mRNA ve protein ifadeleri ölçülmüştür. Veriler ortalama ± standart sapma şeklinde ifade edilmiştir. İkili karşılaştırmalar için t test, çoklu karşılaştırmalarda ise tek-yönlü ANOVA ve Tukey post-hoc testi kullanılmış ve p<0,05 istatistiksel anlamlılık olarak kabul edilmiştir. Sonuç olarak, STZ ile indüklenen diabete bağlı hipertrofi kalp ağırlığı/beden ağırlığı oranındaki artış ve bazı ekokardiyografi parametreleri ile doğrulanmıştır. İzoprenalin ile uyarılan β-AR aracılı kasılma yanıtı ile β1- ve β2-AR mRNA ifadeleri gruplar arasında benzerdir. miR-1 ve miR-133a ifadeleri kontrole oranla tüm gruplarda azalmıştır. Bu miRNA'ların hedeflerinden PLN, NCX ve PRKACB mRNA ve protein ifadeleri gruplar arasında farklılık göstermemiştir. SERCA2a protein ifadesi ise diabetik ve tedavili diabetiklerde kontrole kıyasla azalmıştır. Tüm bu bulgular ışığında, linagliptin ya da empagliflozin tedavilerinin STZ diabetik sıçan kalbinde gözlenen fonksiyonel ve moleküler değişimlere herhangi bir olumlu etkisinin olmadığı görülmektedir. Her iki ilacın da diabetik kalpte olası olumlu etkilerini test etmek adına, farklı diabetik modellerin ya da "tedavi edici" yerine "önleyici" yaklaşımın tercih edildiği yeni çalışmaların planlanması yarar sağlayacaktır.

Abstract:
DPP-4 and SGLT2 inhibitors have frequently been used for the treatment of type 2 diabetes in recent years. Preclinical and clinical studies stand out the cardiovascular benefit of both groups. miRNAs are non-coding small RNAs that regulate many body functions through their target mRNAs. Recent studies have suggested that some drugs exert their effects by modulating specific miRNAs. Based on this information, we aimed to investigate the cardiac effect of linagliptin, a DPP-4 inhibitor, and empagliflozin, an SGLT2 inhibitor, through their relationship with miRNAs in STZ diabetic rat model. For this purpose, rats were randomly divided into six groups as follows; control, diabetic, linagliptin treated control, linagliptin treated diabetic, empagliflozin treated control and empagliflozin treated diabetic. Diabetes was induced by STZ injection (50 mg/kg), and after 12-15 weeks of diabetes, linagliptin (4mg/kg/day) or empagliflozin (30mg/kg/day) was administered for 8-10 weeks to treated groups. In vivo cardiac function was evaluated by echocardiography before and at the 8th week of the treatment. After that, in vitro β-adrenergic responsiveness was evaluated in papillary muscle and Ca+2 measurement/imaging was performed in isolated cardiomyocytes. miRNAs (miR-221, miR-212, miR-29b, miR-29a, miR-199a, miR-30a, miR-1, miR-133a, miR-125b, miR-21, miR-373) were scanned in frozen left ventricular tissues. Then, the target genes of the miRNAs which are significantly changed were identified by using special programs. mRNA and protein expressions of these genes were measured. Data were expressed as mean ± SD. For paired comparisons t-test, for multiple comparisons one-way ANOVA followed by Tukey post-hoc test were performed. p<0.05 was considered as statistically significant. In conclusion, STZ induced diabetes-related hypertrophy was confirmed by an increase in heart weight/body weight ratio and some echocardiographic parameters. The β-AR-mediated contractile response induced by isoprenaline and β1- and β2-AR mRNA expressions were comparable among groups. miR-1 and miR-133a expressions were decreased in all groups compared to control. The mRNA and protein expressions of PLN, NCX and PRKACB which are the targets of these miRNAs did not differ between groups. SERCA2a protein expression was decreased in diabetic and treated diabetics compared to control. In the light of these results, it was found that neither empagliflozin nor linagliptin exerts a beneficial effect on functional or molecular changes seen in STZ diabetic rat heart. To test the positive effects of both drug in the diabetic heart, future studies which use a different diabetic model or prefer a "prevention" instead of "treatment" approach may help.