Diyabette gözlenen artmış protein yıkımının engellenmesi için proteazomal inhibisyon ve antioksidan tedavi temelli yaklaşımların geliştirilmesi
Development of treatment based on proteasomal inhibition and antioxidant in protein wasting observed in diabetes
Yazar: EBRU TAYLAN
Danışman: PROF. DR. HALİL RESMİ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Antidiyabetikler =   ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Bortezomib = Bortezomib ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Hipoglisemik ajanlar = Hypoglycemic agents ; Kaşeksi = Cachexia ; Proteaz inhibitörleri = Proteases inhibitors ; Resveratrol = Resveratrol ; İnhibisyon = Inhibition

Özet:
Kas atrofisi diyabetin yaygın komplikasyonlarından birisidir. Yetersiz insülin salınımı ve insülin direnci hem iskelet hem de kalp kasında atrofiye neden olmaktadır. Diyabette kas atrofisinden sorumlu tutulan birkaç mekanizma vardır. Bunların en önemlisi ubikitin-proteazom sistemidir. Bu çalışmanın amacı, kas kaybına karşı proteazomal inhibisyon için bortezomib ve antioksidan olarak da resveratrol kullanarak tedavi stratejisi geliştirmektir. Ayrıca hücre kültürlerinde in vivo koşulları daha iyi yansıtabilmek için yeni bir model tasarlanmıştır.
Sıçan iskelet ve kardiyak hücre hatları, L6 ve H9c2 kullanılmıştır. LDH ve WST-1 canlılık testleri kullanılmıştır. Deney hayvanı modeli olarak da streptozotosin ile diyabet oluşturulan Wistar sıçanlar kullanılmıştır. Proteazomal β5 gen ve protein ekspresyonları, proteinin sorumlu olduğu kimotripsin-benzeri aktivite, NFkappaB protein ekspresyonu, hem hücre kültürü örneklerinde hem de hayvan kaslarında ölçülmüştür. Hayvanların gastroknemius, soleus, kalp and EDL kaslarında ağırlık ve çap yanında proteazomal sistem bileşenleri, inflamasyon ve doku hasarı da ölçülmüştür. 
Çalışma sonucunda L6 sıçan iskelet kası hücrelerinde yüksek glukoz yanında inflamasyonu da içeren yeni bir model geliştirilmiştir. Glukoz ve TNF-alfa, proteazom β5 gen ve protein ekspresyonunu değiştirmezken, kimotripsin-benzeri aktivite ile NFkappaB düzeylerini arttırmıştır. Hücre kültürü sonuçları bortezomibin diyabet hastalarında ümit verici bir ajan olduğunu göstermektedir. Deney hayvanı çalışma sonuçlarına göre, diyabette kas hasarı net şekilde ortaya konmuştur. Kan glukozu artışı, vücut ve kas ağırlığı ve çapında azalma, NFkappaB ve histolojik hasar ile proteazomal yol aktivasyonu bulgularıyla gösterilmiştir. Bortezomib ile inflamasyon, doku hasarı ve proteazomal yol baskılanmıştır. Resveratrolün antidiyabetik özelliği in vivo ve in vitro olarak proteazomal yol üzerinden ilk kez gösterilmiştir. Resveratrol bunun yanında gastroknemius ve kalp kas çapını da arttırmıştır.

Anahtar kelimeler: Diyabet, proteazom, bortezomib, resveratrol, L6 ve H9c2

Abstract:
The presence of muscle atrophy is one of the common complication of diabetes. The insufficient insulin secretion and insulin resistance caused muscle atrophy both in skeletal and cardiac muscle. There are several mechanisms that considered to be responsible of muscular atrophy, and the most important one is ubiquitin-proteasome system. This study aimed to develop a therapeutic strategy based on proteasomal inhibition by using bortezomib as a specific proteasome inhibitor and resveratrol as an antioxidant. Besides, a new model that mimics in vivo conditions was developed in muscle cells.
Both L6 and H6c2, rat skeletal and cardiac cell lines were used. LDH and WST-1 viability tests were used. As an in vivo model streptozotocin-induced Wistar rats also included. The β5 subunit of proteasome and its chymotrypsin-like activity, NFkappaB gene and protein expressions were evaluated in the samples. Beside muscle weight and diameter, components of proteasomal system, inflammation and tissue damage were measured in gastrocnemius, soleus, heart and EDL muscles of animals.
A new model including inflammation and high glucose was created in L6 cells. Although glucose and TNF-alpha didn't change β5 gene and protein expressions, chymotyrpsin-like activity and NFkappaB expressions increased. Cell culture results demonstrated that bortezomib is a promising therapeutic agent for diabetic patients. Experimental animal study results clearly showed the presence of diabetic muscle atrophy. It was shown by an increase in blood glucose, NFkappaB expression, histological damage, proteasomal pathway activation, and a decrease in body, muscle weight and diameter. Inflammation and proteasomal system were repressed by bortezomib. Antidiabetic properties of resveratrol was shown by proteasomal inhibition in vivo and in vitro. Resveratrol increased muscle diameters of gastrocnemius and heart muscles.

Key words: Diabetes, proteasome, bortezomib, resveratrol, L6 and H9c2