Streptozotosin ile oluşturulan diyabetik sıçan modelinde alfa lipoik asit ve kuersetinin diyafram fonksiyonu üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of effects of alpha-lipoic acid and quercetin on diaphragm function in streptozotocin-induced diabetic rat model
Yazar: ESRA ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. MUKADDER OKUYAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Diabetes mellitus (Diyabet) vücuttaki glukoz, lipid ve amino asit metabolizmasındaki değişiklikler ile karakterize, kronik komplikasyonlara neden olan metabolik bir hastalıktır. Bu komplikasyonlar solunum sistemi üzerinde de etkili olmaktadır. Bu çalışmada streptozotosin (STZ) ile oluşturulan diyabetik sıçanlarda α-lipoik asit (ALA) ve kuersetinin (KUE) diyafram kas kontraksiyonu üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Diyafram solunumda önemli rol oynayan bir kas olup, diyabetin bu kasın fonksiyonlarını nasıl etkilediği ve bu etkinin oksidatif stresle olan ilişkisi araştırılmıştır. Çalışmada 83 adet Sprauge Dawley türü erkek sıçan (8-10 haftalık) kullanıldı. STZ ile diyabet oluşturulduktan sonra 13 gruba ayrılan sıçanlara sekiz hafta boyunca intraperitoneal serum fizyolojik, sodyum bikarbonat, ALA (30, 60 ve 120 mg/kg), KUE (30, 60 ve 120 mg/kg) ve subkutan insülin (8 IU/kg) uygulandı. Ayrıca insülin (8 IU/kg) ile kombinasyon şeklinde ALA (30, 60, 120 mg/kg) subkutan uygulandı. Diyaframın biyomekanik özellikleri izole organ banyo sisteminde diyafram kas preparatına elektriksel alan stimülasyonu uygulanarak belirlendi. Diyafram dokusunda oksidatif stres durumunu tespit etmek için malondialdehit (MDA) düzeyi ile süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve glutatyon peroksidaz (GPx) aktiviteleri ölçüldü. Bütün diyabetik gruplar kontrol grubu ile karşılaştırıldığında diyaframda maksimum kasılma ve tetanik kasılma kuvvetlerinin azaldığı saptanmıştır (p<0.05).  İnsülin ile kombinasyon şeklinde uygulanan 120 mg/kg ALA diyabetik sıçanların diyaframında maksimum kasılma cevabı ve tetanik kasılma kuvvetini artırmıştır (p<0.05). Diyabetik hayvanlarda yüksek çıkan MDA düzeyini ALA ve KUE uygulamaları azaltmıştır (p<0.05). Diyabetik hayvanlarda düşük seviyede bulunan CAT ve GPx aktivitesini ALA ve KUE uygulaması artırmıştır (p<0.05).  Sonuç olarak STZ ile oluşturulan diyabetin diyaframın biyomekanik fonksiyonlarını olumsuz etkilediği ve kasılma kuvvetinde azalmaya neden olduğu belirlenmiştir. İnsülinle kombinasyon şeklinde uygulanan 120 mg/kg ALA'nın diyafram kas performansını önemli ölçüde iyileştirdiği gözlemlenmiştir. ALA'nın, diyabetin kas ve oksidatif stres üzerindeki olumsuz etkilerini azaltmada potansiyel bir tedavi olabileceği düşünülmektedir. Bu bağlamda diyabet tedavisinde oksidatif stresi hedef alan yaklaşımlar uzun vadede solunum kas fonksiyonları üzerinde olumlu sonuçlar oluşturabileciğini düşünmekteyiz.
Anahtar kelimeler: Alfa-lipoik asit, Diabetes Mellitus, Diyafram, Kuersetin, Streptozotosin

Abstract:
Diabetes mellitus is a metabolic disease characterized by changes in glucose, lipid and amino acid metabolism, leading to chronic complications that also affect the respiratory system. This study aimed to investigate the effects of α-lipoic acid (ALA) and quercetin (QUE) on diaphragm muscle contraction in streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats. The diaphragm is a muscle that plays an important role in respiration, and the study was investigated how diabetes affects the function of this muscle and the relationship of this effect with oxidative stress. A total of 83 male Sprauge Dawley rats (8-10 weeks old) were used in the study. After diabetes was induced with STZ, rats were divided into 13 groups and intraperitoneally saline, sodium bicarbonate, ALA (30, 60 and 120 mg/kg), QUE (30, 60 and 120 mg/kg), and subcutaneous insulin (8 IU/kg) were administered for eight weeks. In addition, ALA (30, 60, 120 mg/kg) was administered subcutaneously in combination with insülin. The biomechanical properties of the diaphragm were determined by applying electrical field stimulation to the diaphragm muscle preparation in the isolated organ bath system. Malondialdehyde (MDA) levels and superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) activities were measured to determine the oxidative stress in the diaphragm tissue. Compared to the control group, all diabetic groups showed a significant reduction in maximum contraction and tetanic contraction forces in the diaphragm (p<0.05). The administration of 120 mg/kg ALA in combination with insulin increased maximum contraction response and tetanic contraction force in the diaphragm of diabetic rats (p<0.05). ALA and QUE applications decreased the high MDA level in diabetic animals (p<0.05). ALA and QUE applications increased the CAT and GPx activities, which were found to be low in diabetic animals (p<0.05). As a result, it was determined that STZ-induced diabetes negatively affected the biomechanical functions of the diaphragm and caused a decrease in contraction force. It was observed that 120 mg/kg ALA administered in combination with insulin significantly improved diaphragm muscle performance. It is thought that ALA may be a potential treatment to reduce the negative effects of diabetes on muscle and oxidative stress. Therefore, we suggest that approaches targeting oxidative stress in diabetes treatment may have long-term positive effects on respiratory muscle function.
Keywords: Alpha-lipoic acid, Diabetes Mellitus, Diaphragm, Quercetin, Streptozotocin