İvabradinin kardiyovasküler pleiotropik etkilerinin ve bu etkilere aracılık eden mekanizmaların streptozotosin diyabet modelinde incelenmesi
Investigation of the cardiovascular pleiotropic effects and mechanisms of ivabradine in streptozotocin-induced diabetes model
Yazar: ZÜMRA KARA
Danışman: PROF. DR. ARZU BEŞİKCİ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Endotelyum = Endothelium ; Hipertrofi = Hypertrophy ; Kardiyovasküler sistem = Cardiovascular system ; Streptozotosin = Streptozotocin ; İvabradin = Ivabradine

Özet:
İvabradin, sinoatriyal düğümde bulunan If (f, funny) kanalının selektif inhibitörüdür ve kalbin kontraktilitesini etkilemeksizin kalp atım hızını azaltmaktadır. Günümüzde ivabradin kalp yetmezliği ve anjina pektoris tedavisinde kullanılmaktadır. Kardiyovasküler yararlı etkilerinin yalnızca kalp atım hızını azaltmasından kaynaklanmadığını gösteren pek çok çalışma bulunmaktadır fakat, bu etkilerin mekanizması tam olarak aydınlatılamamıştır. Eldeki veriler, ivabradinin pleiotropik kardiyovasküler etkilerine endotel hasarını engellemesinin katkısı olduğuna işaret etmekte, bunu da oksidatif stresi azaltmasıyla ilişkilendirmektedir. Bu tez çalışmasında ivabradinin sağlıklı ve diyabetik damarlarda vasküler yanıtları nasıl etkilediği ve bu etkiye aracılık eden mekanizmaların, antioksidatif ve antihipertrofik etkisinin olup olmadığının belirlenmesi amaçlanmıştır. Diyabette endotel disfonksiyonu gelişmektedir. Bu nedenle ivabradinin endotel hasarını tedavi edici/engelleyici etkisini değerlendirmek için diyabetik endotelyal disfonksiyon modeli seçilmiştir. Bu çalışmada diyabette gelişen endotel disfonksiyonu çeşitli deneysel yöntemlerle doğrulanmıştır. İvabradinin kardiyovasküler pleiotropik etkilerinin mekanizmasının aydınlatılmasına yönelik olarak kalp ve damar kesitlerinde NO ve süperoksit miktar tayini floresan görüntüleme yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Benzer incelemeler insan endotel hücre serisi olan HUVEC'lerde de gerçekleştirilmiştir. Diyabetik kardiyovasküler komplikasyonlardan biri de ventrikül hipertrofisidir ve bu, deneysel model olan STZ-diyabette de ortaya çıkmaktadır. İvabradinin antihipertrofik etkisinin değerlendirmesi deneysel hipertrofi modeli oluşturulmuş H9c2 hücrelerde ve STZ-diyabetik sıçan kalbinde morfolojik olarak ve marker proteinlerden biri olan ANP protein düzeyinin belirlenmesiyle gerçekleştirilmiştir. HCN kanalının dağılımları türe ve dokuya göre farklılık göstermekte ve hipertansiyon, hipertrofi gibi bazı patolojik durumlarda ekspresyonları farklılaşmaktadır. HCN kanallarının diyabetten ve kronik ivabradin tedavisinden etkilenip etkilenmediklerinin araştırılması amacıyla sıçan damar ve kalbinde HCN izoformlarının düzeyi belirlenmiştir. Benzer bir çalışma HUVEC'lerde bazal koşullarda HCN ekspresyonun belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Aynı zamanda HCN ekspresyonlarının ivabradin ve L-NAME uygulamasından nasıl etkilendikleri değerlendirilmiştir. Bu çalışma ile diyabette gelişen endotel disfonksiyonun kronik ivabradin tedavisi ile düzeldiği ortaya konmuştur. Ayrıca ivabradinin damar gevşetici etkisinin mekanizması belirlenmiştir. STZ-diyabetik sıçanlarda ivabradinin antihipertrofik ve antioksidatif etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Böylece ivabradinin STZ-diyabet modelinde ivabradinin pleiotropik kardiyovasküler yararlı etkilerine aracılık eden mekanizmalar belirlenmiştir. Sonuç olarak ivabradininin diyabetik endotel disfonksiyonu iyileştirdiği ve bu etkiye ivabradinin antioksidatif, antihipertrofik etkilerinin de aracılık ettiği tespit edilmiştir. Böylece bu çalışma ile ivabradinin pleiotropik kardiyovasküler yararlı etkilerine aracılık eden mekanizmalar hakkında fikir edinilmiştir. Anjina hastalarının önemli bir alt grubunu, sayıları her yıl artan diyabetik hastalar oluşturmaktadır. Bu nedenle, ivabradin etkinliğinin bu hasta grubunda değerlendirilmesi önemlidir. İvabradinin endotel hasarını engelleyici/azaltıcı ve/veya antihipertrofik pleiotropik etkilerinin gösterilmesi ABD, Kanada ve çoğu Avrupa ülkesinde zaten kullanılmakta olan ivabradinin diyabetik kardiyovasküler komplikasyonları engellemek için de kullanılabilmesine temel oluşturacaktır. 
Anahtar Sözcükler: Endotel Disfonksiyon, Hipertrofi, İvabradin, Pleiotropik Etki, STZ-diyabet.

Abstract:
Ivabradine is a selective inhibitor of If (f, funny) channel in the sinoatrial node and reduces heart rate without affecting the contractility of the heart. Today, ivabradine is used in the treatment of heart failure and angina pectoris. There are many studies showing that cardiovascular beneficial effects are not only due to decreasing heart rate, but, mechanism of these effects have not been fully elucidated. Current data indicated that the pleiotropic cardiovascular effects may be related to prevention of endothelial injury associated with a reduction of oxidative stress by ivabradine. In this thesis, it is aimed to determine how ivabradine affects vascular responses in healthy and diabetic vessels and whether the antioxidative and antihypertrophic effects of ivabradine involve its vascular impact. Diabetes causes endothelial injury. Therefore, diabetic endothelial dysfunction model was selected to investigate preventive or reversing effect of the drug on endothelial injury. In this study, endothelial dysfunction in diabetes has been confirmed by various experimental methods. In order to elucidate the mechanism of cardiovascular pleiotropic effects of ivabradine, NO content and superoxide production was performed by fluorescence imaging in cardiac and vascular sections. Similar studies were carried out on human endothelial cell line (HUVEC). Ventricular hypertrophy, another cardiovascular complication of diabetes also is a characteristic property of STZ-induced diabetic experimental model. Evaluation of the antihypertrophic effect of ivabradine was carried out morphologically by determining the ANP protein level, one of the marker proteins, in experimental hypertrophy model in H9c2 cells and STZ-diabetic rat hearts. HCN channel expression depends on the species and tissue and it also differs in certain pathologies such as hypertension and hypertrophy. In order to investigate how HCN channels are affected by diabetes or chronic ivabradine treatment, the level of HCN isoforms in rat vascular and cardiac tissues has been determined. A similar study was conducted to determine HCN expression in basal conditions in HUVEC. Besides, it was evaluated that how HCN expressions were affected in ivabradine and L-NAME administration. With this study, it has been demonstrated that diabetic endothelial dysfunction ameliorates with chronic ivabradine treatment. In addition, the mechanism of the vasodilating effect of ivabradine is determined. It has been determined that ivabradin has antihypertrophic and antioxidative effects in STZ-diabetic rats. The presence of HCN channel isoforms and expression diversity have been demonstrated. Thus, mechanisms mediating the pleiotropic cardiovascular beneficial effects of ivabradine in the STZ-diabetes model of ivabradine were determined. As a result, it has been determined that ivabradine improves diabetic endothelial dysfunction and mediated by the antioxidative and antihypertrophic effects of ivabradine. Thus, with this study, an idea was obtained about the mechanisms mediating pleiotropic cardiovascular beneficial effects of ivabradine. An important sub-group of patients with angina are diabetic patients, whose numbers are increasing every year. Therefore, it is important to evaluate the efficiency of ivabradine in these patient. To document pleiotropic effects such as preventing or reversing endothelial injury and/or hypertrophy will create a strong basis for utilizing ivabradine-an already approved drug in US, Canada and many European countries- in the prevention of diabetic cardiovascular complications.
Keywords: Endothelial Dysfunction, Hypertrophy, Ivabradine, Pleiotropic Effect, STZ-diabetes.