Isı şok proteini 70 düzeyinin diabetik sıçanlarda ve glutamin verilmiş diabetik sıçanlarda kardiyovasküler sistem dokularında belirlenmesi
Determination of heat shock protein 70 levels in cardiovascular system tissues of diabetic rats and glutamin induced diabetic rats
Yazar: MURAT UĞURLUCAN
Danışman: DOÇ. DR. UFUK ALPAGUT
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Kalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2009
Konu: Göğüs Kalp ve Damar Cerrahisi = Thoracic and Cardiovascular Surgery
Dizin: Aort = Aorta ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Diabetes mellitus-deneysel = Diabetes mellitus-experimental ; Kalp = Heart ; Kalp atriumları = Heart atria ; Kalp ventrikülleri = Heart ventricles ; Kardiyovasküler hastalıklar = Cardiovascular diseases

Özet:
Giriş: Diabetes mellitus, kronik hiperglisemi ile karakterize; karbonhidrat, protein ve yağ metabolizmasında bozukluklara yol açan bir metabolizma hastalığıdır. Hızla artarak giden global bir halk sağlığı sorunu haline gelen diabetin klinik önemi sebep olduğu komplikasyonlarla ilgilidir. Diabetes mellitus aterosklerotik hastalık ve iskemik kalp hastalığı açısından yatkınlık oluşturmaktadır. Günümüze kadar yapılan çalışmalarda diabetin endotel ve koroner arterler üzerindeki etkilerine ağırlık verilmiştir. Bu çalışmada diabetin direk kalp ve aort dokusu üzerine olan etkilerininin araştırılması planlanmıştır. Son yıllarda intrasellüler bir protein olan ısı şok proteinleri (HSP) ile ilgili yapılan çalışmalar kardiyovasküler cerrahi alanında da önem kazanmıştır. HSP 70 düzeyini çalışan bir çok çalışmada diabetik hasta grubu göz ardı edilmiştir. Ancak HSP 70 düzeyindeki farklılıklara neden olduğu düşünülen bir çok postoperatif morbidite için diabetin de literatürde bir risk faktörü olduğunu bilmekteyiz. Bu çalışmada diabetin kardiyovasküler sistem üzerine olan etkileri sıçanlarda; serum, kardiak ve aort HSP 70 bakılarak ve sonuçlar sağlıklı populasyonla karşılaştırılarak araştırıldı. Ayrıca, HSP 70 molekülünü indüklediği bilinen glutamin maddesinin diabetik sıçanlardaki etkinliği değerlendirildi.Materyal Metod: Çalışmada 30 adet erişkin erkek Spragie Dawley sıçan; kontrol grubu (grup 1), diabetik grup (grup 2) ve glutaminle indüklenmiş diabetik grup (grup 3) olmak üzere 3 gruba ayrılmıştır. Grup 2 ve grup 3'teki sıçanlara intravenöz yolla 50mg/kg Streptozocin (STZ) verilerek geri dönüşümsüz pankreas beta hücre hasarı oluşturularak diabet modeli oluşturulmuştur. Diabetin muhtemel yan etkilerinin ve özellikle de kardiyovasküler etkilerinin ortaya çıkması için sıçanlar 1 ay yaşatılmıştır. Grup 3'teki sıçanlara, HSP 70 sentezini indüklemek amacıyla, dördüncü hafta içinde iki kere 1000mg/kg glutamin verilmiştir. Bir ayın sonunda tüm gruplardaki sıçanlara ötenazi uygulanmıştır. HSP 70 düzeylerini değerlendirmek amacıyla sıçanlardan kan örnekleri ile birlikte yeterli büyüklükte sağ atrium, sağ ventrikül, sol atrium, sol ventrikül ve aort dokuları çıkarılmıştır. Serum HSP 70 düzeylerini belirlemek için uygun ELISA kitleri kullanılmıştır. İmmunohistokimyasal değerlendirme için alınan dokular HSP 70 tavşan antikoru ile boyanma derecesi analiz edilmiştir. Histolojik derecelendirme 0 puan: HSP 70 boyanması negatif; 1 puan: hücrelerin %10'unda HSP 70 boyanması pozitif; 2 puan: hücrelerde %10-50 arasında HSP 70 boyanması pozitif; 3 puan: hücrelerin %50'sinden fazlasında HSP 70 boyanması pozitif şeklinde düzenlenmiştir.Bulgular: Gruplardaki tüm sıçanlarda deney öncesi ölçülen kan şekeri düzeyi ortalama 72,80±11,516mg/dl olarak bulunmuştur. STZ uygulaması sonrası kan şekerleri ikinci günde 358,70±44,749mg/dl; birinci hafta sonunda ise 382,80±34,941mg/dl ölçülmüştür. Kan şekerindeki bu artış deney sonunda grup 2 ve grup 3'te hem serum hem de doku düzeyinde HSP 70 miktarında istatistiksel olarak anlamlı artışa neden olmuştur. Grup 1 ve grup 2'deki sıçanlar karşılaştırıldıklarında HSP 70 düzeyi serumda ve kardiyovasküler sistem dokularında artmış olarak tespit edilmiştir. Ancak bu artış sadece aort dokusunda istatistiksel olarak anlamlı değildir. Grup 3'te ise diğer gruplarla karşılaştırıldığında serumda ve doku düzeyinde HSP 70'in daha fazla arttığı gözlenmiştir; ayrıca bu artış aort dokusunda da istatistiksel olarak anlamlı olmuştur. Grup 2 ve grup 3 karşılaştırıldığında her ne kadar grup 3'te serum ve dokulardaki HSP 70 düzeyinde daha fazla artış saptanmış olsa da istatistiksel olarak özellikle sol atrium ve sol ventriküldeki HSP 70 miktarının anlamlı derecede yükseldiği görülmüştür. Yüksek kan şekeri ile ölçülen HSP 70 miktarları arasında güçlü korelasyon saptanırken bu korelasyon aort dokusu için orta derecede bir güce sahip olmuştur. Aynı durum serumdaki HSP 70 düzeyi, doku düzeyindeki HSP 70 düzeyleri ile korele edildiğinde de karşımıza çıkmıştır.Sonuç: Diabet hastalığında sıçanlarda kardiyovasküler sistemde HSP 70 miktarı artmaktadır. Hücreleri koruma ile görevli HSP 70 molekülünün sentezi güvenle kullanılabilen glutamin sayesinde daha da artırılabilir. Çalışmamızda, literatürde ilk defa olarak kardiyovasküler sistemde diabetik ve glutaminle indüklenmiş diabetik sıçanlarda HSP 70 düzeyleri değerlendirilmiştir. Serum, sağ atrium, sağ ventrikül, sol atrium, sol ventrikül ve aorttaki HSP 70 düzeylerinin birlikte göz önünde bulundurulmuş olmasının çalışmanın özgünlüğünü artırdığı kanaatindeyiz

Abstract:
Objective: Diabetes mellitus is a metabolic disease characterized with chronic hyperglycemia and disorders of carbohydrate, protein and lipid metabolism. Incidence of the disease increases in recent years and the pathology has become a global public health problem. Clinical importance of the disease is related with its complications. Diabetes mellitus increases the tendency of atherosclerotic disorders and ischemic heart disease. Upto date effort was given to the effects of diabetes on endothelium and coronary arteries in many researches. In this study, we planned to investigate the effects of diabetes directly on cardiac and aortic tissues. Studies performed on intracellular heat shock protiens (HSP) have gained advance on cardiac surgery in the recent years. However, the diabetic patient group has not been taken into consideration in most of these studies. On the other hand, it is very well known that diabetes mellitus is also a risk factor for many of the postoperative morbidities leading to alterations on HSP 70 levels. In this study, the effects of diabetes mellitus on cardiovascular system were investigated by assessing the levels of HSP 70 levels in serum, heart, and aorta and compared with the normal population. Additionally, efficacy of glutamin, which is known to increase HSP 70, was studied on diabetic rats.Material and Methods: Thirty male Spragie Dawley rats were divided into three groups as; control group (group 1), diabetic group (group 2) and glutamin induced diabetic group (group 3). Diabetes model was created by damaging the pancreatic beta-cells irreversibly with intravenous 50mg/kg Streptozocin (STZ). Rats were survived one month in order to see the side effects of diabetes. In group 3, with the purpose to induce HSP 70, rats received 1000mg/kg glutamin two times in the fouth week. Euthanasia was performed at the end of one month and blood and adequate tissue samples were obtained from right atrium, right ventricle, left atrium, left ventricle and aorta. ELISA kits were used to detect serum HSP 70 levels. Tissues staining with HSP 70 rabbit antibodies were analyzed for immunohistochemical assesment. Histologic scoring was organized as; 0 point: negative HSP 70 staining, 1 point: staining of 10% of the cells, 2 points: staining of 10-50% of the cells, 3 points: staining of more than 50% of the cells with HSP 70.Results: The glucose levels were measured to be 72,80±11,516mg/dl among the rats in all groups before the procedure. They increased to 358,70±44,749mg/dl and 382,80±34,941mg/dl at the end of second day and first week, respectively, following STZ administration. This increase in the blood glucose levels resulted in significant increase of HSP 70 in both serum and tissue levels. When group 1 and group 2 were compared, HSP 70 was found to be increased in both serum and cardiovascular system tissues. However, statistical significance was negative on only aortic tissue. When group 3 was compared with the other groups, HSP 70 was found to be more increased in both serum and tissue levels, as well as this increase was found to be also significant for the aorta. When group 2 and group 3 were compared, although more increased HSP 70 values were observed in group 3, interestingly the statistical significance was obtained on left atrial and left ventricular HSP 70 levels. Elevated blood glucose was strongly correlated with elevated HSP 70 levels; however, the degree of strength was found to be modest for aortic tissue. Same situation occured when serum HSP 70 values were correlated with tissue HSP 70 values.Conclusion: HSP 70 levels increase in the cardiovascular system in rats in case of diabetes mellitus. Function of the HSP 70 molecules is cellular protection and level of HSP 70 can further be increased safely with administration of glutamin. We investigated the levels of HSP 70 in the cardiovascular system in diabetic and glutamin induced diabetic rats for the first time in the literature. We believe the originality of the study is raised by measurement of HSP 70 levels in serum, right atrium, right ventricle, left atrium, left ventricle and aorta.