Diyabetik kardiyomiyopatide anjiyotensin (1-7) sinyalinin uyarılma-kasılma çiftlenimi üzerine etkileri ve mekanizması
The effects and mechanism of angiotensin (1-7) signaling on excitation-contraction coupling in diabetic cardiomyopathy
Yazar: UĞUR DALAMAN
Danışman: PROF. DR. NAZMİ YARAŞ
Akdeniz Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Fizyoloji = Physiology ; Kardiyoloji = Cardiology
Dizin: Aldosteron = Aldosterone ; Anjiyotensinler = Angiotensins ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Kardiyomiyopatiler = Cardiomyopathies ; Renin = Renin ; Renin anjiotensin sistemi = Renin angiotensin system ; Sinyal nakli = Signal transduction

Özet:
Amaç: Renin-Angiotensin sistemi (RAAS)'nin diyabetik kardiyomiyopatide (DKM) kritik rol oynadığı bilinmektedir. Bu sistemin yeni elemanları olarak tanınan angiotensin dönüştürücü enzim 2 (ACE2) ve angiotensin (1-7)/Mas reseptör aksının DKM'nin gelişiminde rol oynadığı düşünülmektedir. Çalışmada, DKM'de bozulan uyarılma-kasılma çiftlenimine, kardiyak patolojilerin hücresel düzeylerinde olumlu etkileri gözlenen Ang (1-7) molekülünün olası etkilerini ve bu etkilerinin mekanizmalarını aydınlatmaktır. 
Yöntem: Ang (1-7) (600 µg/kg/gün), STZ (50 mg/kg; tek doz) ile deneysel diyabet modeli oluşturulan Wistar ratlara 30 gün i.p. olarak uygulanmıştır. Organ düzeyindeki değişimleri gözlemek için EKG ve sol ventrikül basınç-hacim döngüsü, kardiyomiyosit düzeyinde ise patch-clamp ve fluorometrik yöntemlerle uyarılma-kasılma çiftlenimi değerlendirilmiştir. Ayrıca western-blot yöntemiyle hücre içi Ca2+ homeostazında görevli proteinler ve lokal RAAS elemanlarının seviyeleri ve aktiviteleri ölçülmüştür.
Bulgular: Diyabet, atım hacmi, kalp debisi ve kalp işini bozarak kardiyak verimi azaltmıştır. Bununla beraber gevşeme süresini uzatmış, dolum hızını yavaşlatmış ve arteriyal elastansı arttırarak ventrikülo-arteryel eşleşmeyi bozmuştur. Bu değişimler DKM'de diyastolik fonksiyon bozukluğuna neden olmakta, Ang (1-7) bu değişimleri engelleyerek fonksiyon bozukluğunun gelişmesini önlemektedir. DKM'de Ito akımlarında azalmaya bağlı APD'nin uzaması gözlenmiştir. Ang (1-7) K+ kanal artışına bağlı Ito'nun artmasını sağlamış ve sonuçta APD'nin uzamasını engellemiştir. Diyabet CICR mekanizmasını ICaL'nin azalması, SR içerisine Ca2+ alımının yavaşlaması, diyastolik [Ca2+]i artışı ve RYR'den Ca2+ salınımının azalmasına bağlı olarak bozmaktadır. Ang (1-7) bu değişimleri engelleyerek CICR mekanizmasını korumuştur ve PKA, CaMKII ve PKC ekspresyon seviyelerindeki değişimleri engellenmiştir. Ang  (1-7) uygulaması baskılanan ACE2 aktivitesini ve seviyesini düzeltmiştir.
Sonuç: Ang (1-7) diyabette gerçekleşen diyastolik fonksiyon bozukluğunu ACE ve ACE2 aktivite oranını dengeleyerek engellemektedir. 
Anahtar Kelimeler: Diyabetik Kardiyomiyopati, Renin-Anjiyotensin-Aldosteron Sistemi, Anjiyotensin (1-7), Elektrofizyoloji, Uyarılma-Kasılma Çiftlenimi

Abstract:
Objective: The Renin-angiotensin system (RAAS) is known to play a critical role in diabetic cardiomyopathy (DCM). Angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) and Ang (1-7)/MasR axis, which are recognized as new players of this system, are thought to play a role in development of DCM. In this study, we have aimed that to observe possible effects of Ang (1-7), which has beneficial effects on cellular levels of cardiac pathologies, and its mechanisms on excitation-contraction coupling impaired in DCM.
Method: Ang (1-7) (600 µg/kg) was administered i.p. for 30 days to Wistar rats in which experimental diabetes model was created with STZ (50 mg/kg; single dose). ECG and left ventricular pressure-volume loops were assessed to observe the changes in organ level. At cardiomyoctes level, excitation-contraction coupling was evaluated by patch-clamp and fluorometric methods. In addition, we have been evaluated that levels of local RAAS components and proteins involved in intracellular Ca2+ homeostasis to contribution on excitation-contraction coupling by using western-blot method.
Results: We observed decrease in cardiac efficiency by causing diabetes impaired cardiac output, stroke volume and stroke work. Diabetes prolonged relaxation period, slowed filling rate and disrupted the the left ventricular-aorta coupling by increasing arterial elastance. Ultimately, these changes lead to diastolic dysfunction in DCM, and Ang (1-7) ameliorated these changes. The prolongation of APD due to a decrease in Ito was observed in DCM. Ang (1-7) increased Ito due to increasing K+ channel proteins and consequently prevents prolongation of APD. Diabetes disrupts the CICR mechanisms due to decreased ICaL, delayed Ca2+ intake into SR, increased diastolic [Ca2+]i and decreased Ca2+ release from RYR. Ang (1-7) protected the CICR mechanisms by improving these impairment. Ang (1-7) blocked the alteration in PKA, CaMKII and PKC function levels caused by diabetes. Ang (1-7) application improved the suppressed ACE2 activity.
Conclusion: Ang (1-7) prevents diastolic dysfunction in diabetes by balancing ACE and ACE2 activity ratio.
Key words: Diabetic Cardiomyopathy, Renin-Angiotensin-Aldosterone System, Angiotensin (1-7), Electrophysiology, Excitation-Contraction Coupling