Deneysel tip I diyabette aralıklı hipoksinin sol ventrikül fonksiyonları üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of intermittent hypoxia on left ventricle functions in experimental TYPE I diabetes
Yazar: FIRAT AKAT
Danışman: PROF. DR. HAKAN FIÇICILAR
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Anjiyogenez inhibitörleri = Angiogenesis inhibitors ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Diabetes mellitus-tip 1 = Diabetes mellitus-type 1 ; Hipoksi = Hypoxia ; Kardiyomiyopatiler = Cardiomyopathies ; Matriks metalloproteinazlar = Matrix metalloproteinases ; Vasküler endotel büyüme faktörleri = Vascular endothelial growth factors ; Ventriküler fonksiyon-sol = Ventricular function-left

Özet:
Diyabetlilerde sık görülen bir patoloji olan diyabetik kardiyomiyopati klinik olarak koroner arter hastalığı, hipertansiyon ve kapak hastalıklarından bağımsız olarak miyokardiyal yapı ve performansta meydana gelen bozulma olarak tanımlanmaktadır. STZ ile deneysel olarak Tip I diyabet oluşturulan sıçanlarda, diyabet oluşumunu takiben 6. haftada diyabetik kardiyomiyopatinin tamamen geliştiği ortaya konmuştur.
Aralıklı hipoksinin olumlu etkilerini açığa çıkarmak için hipoksik önkoşullama yöntemi sıklıkla kullanılır. Hipoksik önkoşullama ılımlı şiddetteki hipoksinin aralıklı epizotlarla uygulanmasına dayanır; organizmanın oksijen yokluğunda kullandığı vasküler, metabolik ve nörolojik düzlemdeki kompleks savunma stratejilerini harekete geçirmeyi amaçlar. Hipoksinin bu etkilerini HIF molekülü üzerinden gösterdiği bilinmektedir. Tez çalışmamızda aralıklı hipoksi uygulaması ile HIF stabilizasyonunda artış sağlayarak diyabetik kardiyomiyopatiye karşı önleyici bir girişim yapılmaya çalışılmıştır.
Çalışmamızda 10 haftalık Wistar albino cinsi erkek sıçanlar dört gruba ayrılmıştır: 1)Kontrol (K), 2)Diyabet (DM), 3) Aralıklı Hipoksi (AH), 4)Diyabet+Aralıklı Hipoksi(DM+AH). Tip I diyabet oluşturmak için 11 haftalık hayvanlara tek doz (50 mg/kg) Streptozotosin (STZ) intraperitoneal (i.p.) olarak enjekte edilmiştir. Aralıklı hipoksi uygulanan hayvanlar, hipobarik hipoksik kamarada 42 gün boyunca, günde 6 saat, 3000 metreye denk, 69,3 kPa'lık (520 mmHg, ≈%14 O2) basınçta tutulmuşlardır.
Deney protokolünün sonunda Langendorff yöntemi ile kalp fonksiyonları ve inotropik rezerv ölçümleri yapılmış, Western Blot yöntemi ile VEGF, PHD2, PHD3, MMP-2 ve MMP-9 protein düzeyleri saptanmış, ayrıca immünohistokimya yöntemi ile sol ventrikül damarlanması ve serum ve kardiyak redoks statusu incelenmiştir.
Yapılan istatistiksel analizler sonucunda, DM grubunda bozulan sol ventrikül fonksiyonunun DM+AH grubunda normal değerlere döndüğü, VEGF düzeyinin AH ve DM+AH gruplarında artış, PHD2 ve PHD3 düzeylerinin DM+AH grubunda düşüş gösterdiği, DM grubunda azalmış olan MMP-2 ve MMP-9 düzeylerinin DM+AH grubunda kontrol düzeylerine döndüğü, sol ventrikül damarlanmasının DM+AH grubunda artış gösterdiğini, serum TAS ve TOS değerlerinde fark bulunmazken, miyokardiyal oksidatif stresin diyabette artış gösterdiği ve DM+AH grubunda normale döndüğü saptanmıştır.
Tez çalışmamızdan elde edilen verilerin literatür bilgisi ışığında tartışılmasıyla aralıklı hipoksi uygulamasının; VEGF-damarlanma yolağını indükleyerek ve kalbin redoks statusunu düzeltip MMP düzeylerini ve kardiyak remodelling sürecini regüle ederek tip I diyabet modelinde kardiyomiyopati gelişimine karşı koruyucu etki gösterebileceği ve diyabetik kalbin mekanik fonksiyonunda gösterilen düzelmenin bu koruyucu etki ile ilişkili olabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Diabetic cardiomyopaty is a common pathology which is seen in diabetic patients. It is described as myocardial structural and functional abnormality where there is no coroner artery disease, hypertension or valve diseases. Diabetic cardiomyopathy develops completely 6 weeks after injection, in STZ-induced Type I diabetic rats. 
Hypoxic preconditioning method is widely used to disclose the beneficial effects of intermittent hypoxia. Hypoxic preconditioning, is repetative application of moderate hypoxic sessions. It evokes vascular, metabolic and neurologic defense strategies which are used by organism in oxygen deprivation. Hypoxia manifests its effects via HIF molecule. In our study, we tried to increase HIF stabilization to prevent diabetic cardiomyopathy. 
Wistar albino rats were randomly divided in four groups: 1) Control (K), 2) Diabetes (DM), 3) Intermittent Hypoxia (AH), 4) Diabetes + Intermittent Hypoxia (DM+AH). Single dose (50 mg/kg) STZ injected (i.p) to 11-week old animals to establish Type I diabetes model. Intermittent hypoxia group were put into hypobaric hypoxic chamber which simulates 3000 meter altitude (520 mmHg, ≈14% O2 ), 6 hours/day for 42 days. 
After experimental procedures we measured cardiac functions and inotropic reserve with Langendorff's method; VEGF, PHD2, PHD3, MMP-2 and MMP-9 protein levels were determined with Western Blot method; left ventricle capillarization were measured with immunohistochemistry method and we also examined redox status both in serum and myocardium.
According to statistical analysis, deteriorated left ventricle function in DM group, was restored in DM+AH group; VEGF levels were elevated in AH and DM+AH groups; PHD2 and PHD3 leves were declined in DM+AH group; declined MMP-2 and MMP-9 levels in diabetic rats were restored in DM+AH group; left ventricular capillarity was increased in DM+AH group; serum TAS and TOS levels were similar in all groups but myocardial oxidative stress was elevated in DM group, this elevation was restored in DM+AH group.
According to current data and literature, we can tell that intermittent hypoxia induces VEGF-angiogenesis pathway; restores cardiac redox status and regulates cardiac remodelling by increasing MMP levels. If we consider all those mechanisms we can tell intermittent hypoxia is cardioprotective and functional recovery that we observed in DM+AH group may be related with those molecular pathways.