Lipopolisakkarit uygulanan sıçanlarda süksinat reseptörü ile renin-anjiyotensin sistem arasındaki ilişki
The relationship between succinate receptor and renin-angiotensin system in lipopolysacchari̇de-treated rats
Yazar: GÜLİN KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. CİHAN DEMİRCİ TANSEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Endotoksemi, yüksek ateş, bütün vücutta özellikle enfekte dokularda belirgin damar genişlemesi, kan akışkanlığının azalması, vücudun pek çok bölgesinde mikro pıhtıların oluşması, sitokinlerin salınımı, koagulasyon, endotel ve inflamatuar yolakların aktivasyonu ile seyreden sonunda da çoklu organ bozukluklarına yol açan karmaşık bir patolojik durum olarak tanımlanmaktadır. Lipopolisakkarit (LPS), Gram (-) bakterilerin hücre duvarlarının yapısında bulunan bir endotoksindir. LPS uygulaması ile oluşturulan deney modelleri sepsis ve endotoksemi çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Endotoksin uygulamasıyla meydana gelen endotoksemi çeşitli organlarda hasara neden olur. Bu süreçten en çok etkilenen organlardan biri de böbrektir. Böbrek perfüzyonundaki bozulmalar, hipoksiye neden olarak enerji üretimini dolayısıyla, böbrek fonksiyonlarını etkilemekte ve akut böbrek hasarı (ABH)'na neden olmaktadır. Endotokseminin neden olduğu ABH'ında birçok farklı patofizyolojik mekanizmanın var olduğu ileri sürülmektedir. Bunlar, damar genişlemesinin neden olduğu glomerular hipoperfüzyona, peritübüler kapillerdeki dolaşım bozukluğuna, sistemik ve lokal sitokinlerin salınımı ile inflamasyon reaksiyonlarına, böbrek dokusunda nötrofillerin infiltrasyonuna, reaktif oksijen türleri (ROT)'nin ve reaktif nitrojen türleri (RNT)'nin artmasına neden olarak oksidatif stres aracılığı ile tübüler fonksiyonların kaybına yol açar.
Renin, kan basıncının düzenlenmesinde, vücudun sıvı ve elektrolit dengesinin sağlanmasında önemli rolü olan renin-anjiyiotensin sistemi (RAS)'nde yer alan anahtar bir proteindir. Renin salınımını düzenlediği bilinen birçok sistemik ve lokal mekanizmalardan birisi de son zamanlarda karaciğer, retina, damarların düz kas hücreleri gibi çeşitli doku ve organlarda varlığı gösterilen ve diğer doku ve organlara göre böbrek makula densa hücrelerinin plazma membranında daha yoğun olarak bulunan süksinat reseptörü (SUCNR1/GPR91) ve bu reseptörlerin ligandı olan süksinattır. Ayrıca SUCNR1'in renin kaynaklı hipertansiyonda, iskemi / reperfüzyon hasarında, inflamasyon ve immün yanıtta, trombosit kümelenmesinde ve retinal anjiyogenezdeki fonksiyonunun ve sinyal yollarının belirsiz olması, bu reseptörün daha fazla araştırılmasını gerektirmektedir. Sepsis veya endotoksemi gibi patolojik koşullarda süksinat ile RAS arasındaki ilişki hakkında yeterli bilgi bulunmamaktadır. Bu çalışmada, LPS uygulanmasıyla oluşturulan endotoksemi tablosunda SUCNR1 ile RAS arasındaki ilişkinin araştırılması amaçlanmıştır.
Çalışmada kullanılan 3 aylık Wistar albino erkek sıçanlar, Kontrol ve LPS (2 mg/kg, 30 dakika infüzyon, intravenöz) olmak üzere 2 deney grubuna ayrıldı. Deney boyunca hayvanların ortalama arteriyal basınç (OAB)'ları ölçüldü. Deney hayvanlarından, deney başlangıcında (LPS uygulanmadan önce, T0), LPS infüzyonundan sonra (T1), LPS uygulandıktan 1 saat (T2) ve 2 saat sonra (deney sonunda, T3) sağ femoral arterden kan örnekleri alındı. Alınan kan ve böbrek örneklerinde biyokimyasal olarak renin, anjiotensin II, süksinat, SUCNR1 ve siklooksijenaz (COX)-2 değerlerine bakıldı. Ayrıca kan örneklerinde baz fazlalığı, pH, bikarbonat (HCO3-), laktat, glukoz parametrelerine ve böbrekte immunohistokimyasal olarak SUCNR1 dağılımı incelendi. Elde edilen veriler istatistiksel olarak değerlendirildi.
LPS uygulamasıyla endotoksemi oluşturulan LPS grubunda OAB'nin kontrol grubuna göre azaldığı tespit edildi. LPS uygulanan grupta HCO3- ve pH değerinin kontrollere nazaran anlamlı bir şekilde azaldığı belirlendi. Kan laktat değerlerinin, LPS uygulanan grupta kontrole göre arttığı, kan glukoz değerlerinin, LPS uygulanan grupta kontrole göre başlangıçta arttığı, sonraki zaman noktasında ise azaldığı tespit edildi. Süksinat düzeylerinin, hem dokuda hem de plazmada anlamlı bir değişiklik göstermemekle birlikte, plazmada deney sonunda LPS uygulaması ile kontrole nazaran azalmış olduğu görüldü. Dokudaki süksinat reseptörü düzeyinde de LPS uygulanmasıyla kontrole göre artmakla birlikte bu değerin anlamlı olmadığı görüldü. Ancak immünohistokimyasal olarak SUCNR1 reaksiyonuna bakıldığında LPS grubunda kontrol grubuna göre anlamlı bir artış tespit edildi. COX-2, renin ve anjiyotensin II düzeyleri incelendiğinde LPS grubunda kontrol grubuna göre anlamlı bir artış belirlendi.
Çalışmadan elde edilen sonuçlar, LPS ile oluşturulan endotoksemi modelinde, RAS'ın aktive olmasına karşın süksinat ve SUCNR1'de değişikliğin olmadığını ve dolayısıyla bu deney modelinde RAS ile süksinat arasından doğrudan bir ilişkinin olmadığını gösterdi.
Sonuç olarak, süksinatın RAS üzerindeki fizyolojik ya da patofizyolojik rolünün tanımlanabilmesi için daha fazla araştırmanın yapılması ile elde edilecek veriler, birçok hastalığın patogenezinde kritik bir rol oynayan RAS hakkında ayrıntılı bilgiye sahip olmamıza, RAS'a dayanarak potansiyel yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine ve klinik çalışmalara ışık tutarak katkı sağlayacaktır.

Abstract:
Endotoxemia, are defined as a complex pathological conditions that leads to multiple organ disorders in the whole body, especially in the affected tissues significant vasodilation, decreased blood flow, formation of microclots, release of cytokines, coagulation, together with activation of endothelial and inflammatory pathways. Lipopolysaccharide (LPS) is an endotoxin found in the structure of the cell walls of Gram (-) bacteria. Experimental models created by LPS application are widely used in sepsis and endotoxemia studies. Endotoxemia causes the damage to various organs. One of the organs most affected by this process is the kidney. Renal perfusion disorders cause to hypoxia that affecting energy production, thus renal malfunction and acute kidney injury (AKI). It is suggested that there are many different pathophysiological mechanisms in AKI caused by endotoxemia. These cause glomerular hypoperfusion caused by vascular enlargement, circulatory disturbances in peritubular capillaries, inflammation reactions by the release of systemic and local cytokines, infiltration of neutrophils in renal tissue, reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS), and thus It causes loss of tubular functions through oxidative stress. These can lead to glomerular hypoperfusion caused by dilation of the vessel, peritubular capillaries circulation disorders, systemic and inflammatory reactions with release of local cytokines, neutrophils infiltration in renal tissue, loss of tubular functions through oxidative stress by increasing ROS and RNS.
Renin is a key protein in the renin-angiotensin system (RAS), which plays an important role in regulating blood pressure and maintaining the body's fluid and electrolyte balance. One of the many systemic and local mechanisms known to regulate renin release are succinate receptors (SUCNR1/GPR91), which have recently been found in various tissues and organs such as liver, retina, smooth muscle cells of the vessels, and are more commonly found in the plasma membrane of renal macula densa cells than other tissues and organs. and succinate which is the ligand of these receptors. In addition, this receptor need to be further investigated the function and the signal pathways, because of the unclear of SUCNR in retinal hypertensives, ischemia / reperfusion damage, inflammation and immune response, platelet aggregation and retinal angiogenesis. There is not enough information about the relationship between succinate and RAS in pathological conditions such as sepsis or endotoxemia. In this study, we aimed to investigate the relationship between SUCNR1 and RAS in endotoxemia induced by LPS.
Three months old male Wistar albino rats used in this study, were divided into 2 experimental groups as control and LPS (2 mg/kg, 30 minutes intravenous infusion,). Mean arterial pressure (MAP) of animals was measured during the experiment. Blood samples were taken from the experimental animals at the beginning of the experiment (before LPS, T0), after LPS infusion (T1), 1 hour (T2) and 2 hours (at the end of the experiment, T3) after LPS administration from the right femoral artery. Biochemically, renin, angiotensin II, succinate, SUCNR1, cyclooxygenase (COX)-2 values were measured in blood and kidney tissue samples. In addition, base excess, pH, bicarbonate (HCO3-), lactate, glucose parameters, and immunohistochemical distribution of SCNR1 in the kidney were examined. The data were evaluated statistically.
In the LPS group, endotoxemia induced by LPS application MAP was found to be decreased compared to the control group. In the LPS group, HCO3- and pH values were also significantly decreased vs to controls. It was determined that blood lactate levels increased in LPS group compared to control group and blood glucose values at increased the beginning in the LPS group compared to the control group and decreased at the next time points. Although the levels of succinate did not show a significant change in both tissue and plasma, it was observed that LPS application was decreased in plasma compared to the control. The level of succinate receptor in the tissue increased with LPS compared to the control, but this value was not significant. However, when the immunohistochemical reaction of SUCNR1 was examined, there was a significant increase in the LPS group vs to the control group. COX-2, renin and angiotensin II levels were examined, a significantly increment was determined in LPS group compared to the control group. 
The results obtained from the study showed that in the LPS induced endotoxemia model, Aldhough the activation of RAS, a change in the succinate and receptor was not observed. Therefore, there was no direct relationship between RAS and succinate in this experimental model. As a result, the data obtained by further research to identify the physiological or pathophysiological role of succinate on RAS will contribute to our knowledge of RAS, which plays a critical role in pathogenesis of many diseases, and to the development of potential new treatment methods based on RAS and clinical studies.