Kronik izoprenalin infüzyonunun sıçan kalbindeki beta adrenoseptör alttipleri üzerindeki fonksiyonel ve moleküler etkisi
The functional and molecular effects of chronic isoprenaline infusion on beta adrenoceptor subtypes of rat heart
Yazar: IŞIL ÖZAKCA
Danışman: PROF. DR. ARİF TANJU ÖZÇELİKAY
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Adrenerjik beta agonistleri = Adrenergic beta-agonists ; Adrenerjik beta antagonistleri = Adrenergic beta-antagonists ; Antihipertansif ajanlar = Antihypertensive agents ; Hipertrofi = Hypertrophy ; Kalp yetmezliği = Heart failure ; Metoprolol = Metoprolol ; İzopren = Isoprene ; İzoproterenol = Isoproterenol

Özet:
Kalp yetmezliği tablosunda refleks olarak oluşan sempatik sinir sistemi aktivitesindeki artış erken dönemde kalbin azalan pompalama gücünün kompanse edilmesinde önemli bir role sahiptir. Ancak artan sempatik aktivasyon, uzun dönemde kalp fonksiyonları üzerinde olumsuz etkiler yaparak yetmezlik tablosunun daha da kötüleşmesine yol açmaktadır. Bu nedenle ß-adrenoseptör blokerleri kalp yetmezliği tedavisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Son yıllarda yapılan geniş ölçekli klinik çalışmalarda kalp yetmezliği tedavisinde nebivololün (ß1-adrenoseptör blokeri ve ß3-adrenoseptör agonisti) metoprolole (ß1-adrenoseptör blokeri) göre daha etkin olduğu kanıtlanmıştır. Ancak nebivolol açısından bu üstünlüğün mekanizmasına ilişkin veriler kısıtlı düzeydedir. Bu noktadan yola çıkarak çalışmamızda 14 günlük izoprenalin (100µg/kg/saat) infüzyonu sonucu kardiyak ß-adrenoseptörlerde ortaya çıkan morfolojik, fonksiyonel ve moleküler düzeydeki olası değişimler ve bu değişimler üzerine metoprolol ve nebivolol tedavilerinin etkilerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Kontrol sıçanlar ile karşılaştırıldığında izoprenalin infüzyonu sonucu kalp atım hızı belirgin şekilde yükselmiş olan sıçanların beklendiği gibi sol ventrikül ağırlığı/beden ağırlığı oranında da artış gözlemlenmiştir. İzoprenalin infüzyonu moleküler düzeyde de kardiyak hipertrofi belirteçleri olan sarko/endoplazmik retikulum Ca+2 ATPaz (SERCA2a) mRNA düzeyinde azalma, atrial natriüretik faktör (ANP) ve ß-miyozin ağır zincir (ß-MHC) mRNA ekspresyonlarında ise artış oluşturmuştur. İzoprenalin infüzyonu sonucu izole papiller kas preparatında izoprenalin (selektif olmayan ß-adrenoseptör agonisti), noradrenalin (prazosin varlığında selektif ß1-adrenoseptör agonisti), fenoterol (selektif ß2-adrenoseptör agonisti), BRL37344 (selektif ß3-adrenoseptör agonisti) ve forskolin (membran geçirgen cAMP analoğu) yanıtları belirgin şekilde azalmıştır. Bu grup sıçanlarda ek olarak ß1-adrenoseptör mRNA düzeylerinde azalma ve ß2- ve ß3-adrenoseptörlerin düzeylerinde bir artış gözlemlenmiştir. Metoprolol (30 mg/kg/gün) ve nebivolol (10 mg/kg/gün) tedavileri ile kalp atım hızında eşit etkinlikte inhibisyon sağlanmıştır. Bununla birlikte metoprolol ile karşılaştırıldığında nebivolol tedavisinin, izoprenalin infüzyonuna bağlı olarak gelişen hipertrofi ile ilişkili morfolojik (sol ventrikül ağırlığı/beden ağırlığı oranında artış), fonksiyonel (izoprenalin, forskolin ve BRL37344 yanıtlarında azalma) ve moleküler (SERCA2a düzeylerinde azalma, ANP düzeylerinde artış) bozuklukları düzeltmede daha etkin olduğu saptanmıştır. Öte yandan, her iki ß-bloker tedavisi hipertrofik kalplerde gözlemlenen azalmış ß1-adrenoseptör mRNA ve artmış ß3-adrenoseptör mRNA düzeylerini tersine çevirerek kontrollere göre sırasıyla arttırmış ve azaltmıştır. İlginç olarak bu patolojide gözlemlenen ß2-adrenoseptör mRNA ekspresyonundaki artış, metoprolol ve nebivolol tedavisi ile daha da belirgin hale gelmiştir. Sonuçlarımız, izoprenalin infüzyonu ile kalpte ortaya çıkan çeşitli bozuklukları önlemede nebivololün metoprolole göre daha üstün olduğunu göstermektedir.

Abstract:
It is known that increased sympathetic nervous system activation during early phase of chronic heart failure has an important role in compansating the decreased pumping function of the heart. However prolonged activation of sympathetic system has aggravated the failing status due to toxic effects. For this reason, ß-blockers has been preferred in the treatment of heart failure. In recent years, large clinical trials have proven that nebivolol (ß1-adrenoceptor blocker and ß3-adrenoceptor agonist) is more effective than metoprolol (ß1-adrenoceptor blocker) in the treatment of heart failure. The possible mechanisms of the superior effect of nebivolol needs further experiments. From the point of view, the aim of the present study was to determine the effects of metoprolol and nebivolol treatment on the morphologic, functional and molecular changes related to cardiac ß-adrenoceptors in response to isoprenaline infusion (100µg/kg/hour) for 14 days. Correlation between increased left ventricule weight/body weight ratio and heart rate elevation was observed as expected. Isoprenaline infusion caused a decrease in sarco/endoplazmic reticulum Ca+2 ATPase (SERCA2a) mRNA levels and an increase in atrial natriuretic peptide (ANP) and ß-myosin heavy chain (ß-MHC) mRNA expression which are known as cardiac hypertrophy markers. In isolated papillary muscle preparations, isoprenaline (non-selective ß-adrenoceptor agonist), noradrenaline (selective ß1-adrenoceptor agonist, in the presence of prazosin), fenoterol (selective ß2-adrenoceptor agonist), BRL37344 (selective ß3-adrenoceptor agonist) and forskolin (membrane-permeable cAMP analogue) responses were attenuated significantly in response to isoprenaline infusion. In addition, decrease in ß1-adrenoceptor mRNA levels and increase in ß2- and ß3-adrenoceptor mRNA levels were detected in hypertrophic rat hearts. Increased heart rate was similarly decreased by both metoprolol (30 mg/kg/day) and nebivolol (10 mg/kg/day) treatment. Nonetheless, compared to metoprolol, nebivolol treatment was found more effective to improve morphologic (increase in left ventricule weight/body weight ratio), functional (decrease isoprenaline-, forskolin- and BRL37344-induced responses) and molecular (decrease in SERCA2a levels, increase in ANP levels) defects associated with isoprenaline infusion. On the other hand, decreased ß1-adrenoceptor levels was elevated and increased ß3-adrenoceptor levels was attenuated to the control levels in response to both ß-blocker treatment. Surprisingly, increased ß2-adrenoceptor levels was found more pronounced after both metoprolol and nebivolol treatments. Our present results showed that nebivolol is more effective than metoprolol to prevent the cardiac disturbances induced by isoprenaline infusion.