Diyabetik ayaklı hastalarda ferroptozis mekanizması ve oksidatif stres düzeylerinin incelenmesi
Investigation of ferroptosis mechanism and oxidative stress levels in patients with diabetic foot
Yazar: MEHMET SİDAR GÜLER
Danışman: PROF. DR. TEVFİK SABUNCU
Harran Üniversitesi / Tıp Fakültesi / İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Diabetik ayak = Diabetic foot ; Ferroptoz = Ferroptosis ; Glütatyon = Glutathione ; Glütatyon peroksidaz = Glutathione peroxidase ; Hücre ölümü = Cell death ; Lipid peroksit = Lipid peroxide ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; İnsülin = Insulin

Özet:
Diabetes Mellitus (DM); insülin eksikliği veya insülin etkisindeki defektler nedeniyle ortaya çıkan, kronik hiperglisemi ile karakterize, geniş spektrumlu bir metabolizma bozukluğudur. Kronik hiperglisemi sonucunda meydana gelen nöropati ve vaskülopati, diyabetik ayak yaralarının oluşmasına yol açabilir. Non travmatik alt ekstremite ampütasyonlarının en önemli nedeni olan diyabetik ayak yarası, diyabetli hastalarda önemli morbidite ve mortalite sebebidir.
Ferroptozis; lipid bazlı reaktif oksijen türlerinin birikiminin yol açtığı, demir bağımlı, non apoptotik, programlanmış bir hücre ölümü şeklidir. GPX4; mikrozomlarda demir katalizli lipid peroksidasyonunu inhibe eden, ferroptozun anahtar enzimatik inhibitörüdür. Redükte glutatyon (GSH); serbest radikal temizleyici ve lipid peroksidasyonu inhibitörü olarak görev yapan, glutatyon peroksidaz enzimleri tarafından hidrojen peroksitin detoksifikasyonunda kullanılan bir antioksidandır. Hidroperoksitlerin, GPX enzimleri tarafından GSH kullanılarak indirgenmesi sonucunda GSSG (okside glutatyon) ortaya çıkmaktadır. Özetle ferroptozis; GPX4 aktivitesinde azalma, GSH tüketimi, GSSG ve LOOH birikimi ile karakterize bir hücre ölüm şeklidir.
Çalışmamızda; DM tanılı diyabetik ayak yarası olan 30 hasta, diyabetik ayak yarası olmayan DM tanılı 30 hasta ve 30 kişi sağlıklı kontrol grubu olmak üzere üç grup karşılaştırıldı. Hastaların kanlarında GPX4, GSH, GSSG, LOOH düzeyleri çalışılarak ferroptozis mekanizmasının diyabetik ayak gelişimi ile ilişkisi araştırıldı.
Çalışmamızda diyabetik ayağı olan hasta grubunun GPX4 düzeyi, sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı şekilde düşük çıkarken (p=0,004), diyabetik ayağı olmayan DM hasta grubuna göre düşüktü fakat anlamlı değildi (p=0,131). Diyabetik ayağı olmayan DM hasta grubu ile sağlıklı kontrol grubunun GPX4 düzeyi arasında istatistiksel olarak fark yoktu (p=0,088). Diyabetik ayağı olan hasta grubunun redükte GSH düzeyi ortalaması, diyabetik ayağı olmayan DM hasta grubu ve sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı şekilde düşüktü (p<0,001). Diyabetik ayağı olmayan DM hasta
XII
grubunun redükte GSH düzeyi, sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı şekilde düşüktü (p<0,001). Diyabetik ayağı olan hasta grubunun GSSG düzeyi, diyabetik ayağı olmayan DM hasta grubu ve sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı şekilde yüksekti (p<0,001). Diyabetik ayağı olmayan DM hasta grubu ile sağlıklı kontrol grubunun GSSG düzeyi arasında fark yoktu (p=0,186). Diyabetik ayağı olan hasta grubunun LOOH düzeyi ortalaması, diyabetik ayağı olmayan DM hasta grubu ve sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı şekilde yüksekti (p<0,001). Diyabetik ayağı olmayan DM hasta grubunun LOOH düzeyi, sağlıklı kontrol grubuna göre anlamlı şekilde yüksekti (p<0,001).
Çalışmamız sonucunda oksidatif stresin ve ferroptozis mekanizmasının diyabetik ayak gelişimiyle ilişkili olduğu saptandı. Literatür taramaları sonucunda ferroptozisin anlaşılması ve diyabet üzerindeki net etkisini ortaya koyabilmek için vaka sayısının daha fazla olduğu ek çalışmalara ihtiyaç olduğunu değerlendirdik.
Anahtar kelimeler: Diyabetik ayak, Ferroptozis, GPX4, GSH/GSSG, LOOH

Abstract:
Diabetes Mellitus (DM); It is a broad-spectrum metabolic disorder characterized by chronic hyperglycemia caused by insulin deficiency or defects in insulin action. Neuropathy and vasculopathy resulting from chronic hyperglycemia can lead to diabetic foot ulcers. Diabetic foot wound, which is the most important cause of non-traumatic lower extremity amputations, is a significant cause of morbidity and mortality in patients with diabetes.
Ferroptosis; It is an iron-dependent, non-apoptotic, programmed form of cell death caused by the accumulation of lipid-based reactive oxygen species. GPX4; It is a key enzymatic inhibitor of ferroptosis, inhibiting iron-catalyzed lipid peroxidation in microsomes. Reduced glutathione (GSH); It is an antioxidant that acts as a free radical scavenger and lipid peroxidation inhibitor, and is used in the detoxification of hydrogen peroxide by the glutathione peroxidase enzymes. GSSG (oxidized glutathione) occurs as a result of the reduction of hydroperoxides by GPX enzymes using GSH. In summary, ferroptosis; It is a form of cell death characterized by decreased GPX4 activity, consumption of GSH, and accumulation of GSSG and LOOH.
In our study; three groups were compared: DM diagnosed 30 patients who are with diabetic foot wound, DM diagnosed 30 patients who are without diabetic foot wound and 30 healthy control group. GPX4, GSH, GSSG, LOOH levels were studied in the blood of the patients and the relationship between the ferroptosis mechanism and the development of diabetic foot was investigated.
In our study, the GPX4 level of the patient group who are with diabetic foot was significantly lower than the healthy control group (p=0.004) and it was lower than the DM patient group without diabetic foot but not significantly (p=0.131). There was no statistical difference between the GPX4 level of the DM patient group without diabetic foot and the healthy control group (p=0.088). The mean reduced GSH level of the patient group with diabetic foot was significantly lower than the DM patient group without diabetic foot and the healthy control group (p<0.001). The reduced GSH level
XIV
of the DM patient group without diabetic foot was significantly lower than the healthy control group (p<0.001). The GSSG level of the patient group with diabetic foot was significantly higher than the DM patient group without diabetic foot and the healthy control group (p<0.001). There was no difference between the GSSG level of the DM patient group without diabetic foot and the healthy control group (p=0.186). The mean LOOH level of the patient group with diabetic foot was significantly higher than the DM patient group without diabetic foot and the healthy control group (p<0.001). The LOOH level of the DM patient group without diabetic foot was significantly higher than the healthy control group (p<0.001).
As a result of our study, it was determined that oxidative stress and ferroptosis mechanism are associated with the development of diabetic foot. As a result of the literature review, we evaluated that there is a need for additional studies with a higher number of cases in order to understand ferroptosis and to reveal its net effect on diabetes.
Keywords: Diabetic foot, Ferroptosis, GPX4, GSH/GSSG, LOOH