Sıçanlarda deneysel diyabet modelinde metformin tedavisinin böbrekteki piroptoza etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of metformin treatment on pyroptosis in the kidney in an experimental diabetes model in rats
Yazar: DUYGU ÖZSAKARYA
Danışman: PROF. DR. BANU COŞKUN YILMAZ
Mersin Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus

Özet:
Diyabetes Mellitus (DM) toplum sağlığını ciddi düzeyde etkileyen ve tüm dünyada prevalansı yüksek olan sistemik metabolik bir hastalıktır. DM'nin görülme sıklığının hızla artması, diyabetin ve komplikasyonlarının kontrol altına alınmasını önemli kılmaktadır. Diyabetik nefropati (DN), DM'nin en sık görülen komplikasyonu ve son dönem böbrek yetmezliğinin (SDBY) en sık nedenidir. DM'de; kronik inflamasyon, oksidatif stres, serbest radikallerin birikmesi ve çeşitli inflamatuar proteinlerin salınması gibi olaylar meydana gelir. Bunların sonucunda nekroptoz, apoptoz ve piroptoz gibi ölüm yolakları aracılığıyla dokular hasara uğrar. Piroptoz programlı inflamatuar bir hücre ölümü türüdür. Piroptoz metabolik, kardiyovasküler, nörodejeneratif ve otoinflamatuar hastalıklar gibi çeşitli hastalıkların patogenezinde rol oynamaktadır. Piroptozun klasik inflamazom yolağının önemli bir basamağı NLRP3 (nod-like receptor pyrin domain containing-3) inflamazomunun aktivasyonudur. DM'de piroptozun baskılanması yoluyla DN'nin önlenmesi amacıyla NLRP3-kaspaz-1-gasdermin D (GSDMD) sinyal ekseninde ve diğer inflamatuar sinyal yolaklarının baskılanmasında çeşitli mikro ajanlar (ilaç benzeri küçük moleküller) ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır. Patogenezi piroptoza bağlı hastalıklar için bu ekseni bloke etmek önem arz etmektedir. DM tedavisinde kullanılan metforminin akut ve kronik dönemde piroptoza etkileri bilinmemektedir.
Çalışmamızda uzun yıllardır DM'nin tedavi ve profilaksisinde kullanılan metforminin DM'de görülen böbrek hasarında piroptoza etkisi değerlendirildi. Bu çalışmanın sonuçları ile diyabetik böbrek dokusunda piroptozu ve piroptoza metforminin etkisini görmek ve daha spesifik moleküllerin inhibe edilmesi için çalışılan yeni tedavi planlarına katkıda bulunmak amaçlandı. 
Çalışmada toplam 26 adet erişkin erkek Wistar Albino sıçan kullanıldı. Sıçanlar kontrol grubu (grup 1), metformin grubu (grup 2), akut diyabet grubu (grup 3), metformin verilen akut diyabet grubu (grup 4), kronik diyabet grubu (grup 5) ve metformin verilen kronik diyabet grubu (grup 6) olmak üzere toplam 6 gruba ayrıldı. Deney süreci sonrasında böbrek dokuları rutin ışık mikroskobik doku takip yönteminden sonra parafin bloklara gömüldü. Elde edilen kesitler immünohistokimyasal yöntemlerle tavşan anti-NLRP3 primer antikoru ile işaretlendi. Boyanma sonuçları incelendiğinde anti-NLRP3 antikorunun distal tübül epitel hücrelerini spesifik olarak işaretlediği görüldü. Gruplar arasında kıyaslama yapıldığında anti-NLRP3 antikorunun distal tübül işaretlenmelerinin diyabet oluşturulan gruplarda kontrol grubuna göre daha fazla düzeyde olduğu görüldü. İnflamasyon süresi daha uzun olan kronik diyabet gruplarında akut diyabet gruplarına göre işaretlenmeler daha yüksek düzeyde bulundu. Metformin ile tedavi edilen gruplarda ise işaretlenmenin azaldığı görüldü. Elde edilen bulgular ışığında metforminin distal tübüllerde piroptoz yolağında görev yapan NLRP3 ekspresyonunu azalttığı, bu sayede DN gelişme oranını azaltabileceği ya da yavaşlatabileceği, ayrıca, piroptoz etkisi üzerinde DN tedavisiyle ilgili yapılacak yeni çalışmalara da katkı sağlayabileceği düşünüldü.

Abstract:
Diabetes Mellitus (DM) is a systemic metabolic disease that seriously affects public health and has a high prevalence worldwide. The rapid increase in the prevalence of diabetes makes it important to control diabetes and its complications. Diabetic nephropathy (DN) is the most common complication of diabetes and the most common cause of end-stage renal disease (ESRD). In DM, events such as chronic inflammation, oxidative stress, accumulation of free radicals and release of inflammatory proteins occur. As a result, tissues are damaged through death pathways such as necroptosis, apoptosis and pyroptosis. Pyroptosis is a type of programmed inflammatory cell death. Pyroptosis has been implicated in the pathogenesis of various diseases including metabolic, cardiovascular, neurodegenerative and autoinflammatory diseases. An important step in the classical inflammasome pathway of pyroptosis is the activation of the NLRP3 (nod-like receptor pyrin domain containing-3) inflammasome. In order to prevent DN by suppressing pyroptosis in DM, studies on various micro-agents (drug-like small molecules) are being conducted to suppress the NLRP3-caspase-1-gasdermine D (GSDMD) signaling axis and other inflammatory signaling pathways. Blocking this axis is important for diseases whose pathogenesis depends on pyroptosis. The effects of metformin used in the treatment of DM on pyroptosis are not known in the acute and chronic periods.
In our study, we evaluated the effect of metformin, which has been used in the treatment and prophylaxis of DM for many years, on pyroptosis in diabetic kidney damage. With the results of this study, it was aimed to see pyroptosis in diabetic kidney tissue and the effect of metformin on pyroptosis and to contribute to new treatment plans for the inhibition of more specific molecules.
A total of 26 adult male Wistar Albino rats were used in the study. These rats were divided into 6 groups as control group (group 1), metformin group (group 2), acute diabetes group (group 3), acute diabetes treated with metformin group (group 4), chronic diabetes group (group 5) and chronic diabetes treated with metformin group (group 6). After the experimental period, renal tissues were processed using routine light microscopic tissue preparation technique and embedded in parafin blocks. The sections obtained were labeled with anti-NLRP3 primary antibody by immunohistochemical methods. Staining results showed that anti-NLRP3 primary antibody specifically marked the distal tubules.
When a comparison was made between the groups, it was observed that distal tubule marking of anti-NLRP3 antibody was higher in the diabetic groups compared to the control group. In chronic diabetes groups with longer duration of inflammation, markings were found at higher levels compared to acute diabetes groups. Decrease in marking was observed in the groups treated with metformin. In the light of the findings, it was concluded that metformin decreased the expression of NLRP3, which is involved in the pyroptosis pathway in the distal tubules, and thus may reduce or slow down the rate of DN development, and may also contribute to new studies on the effect of pyroptosis on DN treatment.