İyon kanalları blokerlerinin karbonhidrat metabolizması ve diyabet üzerine olumlu olumsuz etkileri
Positive and negative effects of ion channels blockers on carbohydrate metabolism and diabetes
Yazar: NESRİN TOK
Danışman: DOÇ. DR. KASIM TAKIM ; DOÇ. DR. HATİCE AKTAŞ
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
İyon kanalları, hücre zarında bulunan ve iyonların zar boyunca hareketini kolaylaştıran büyük protein kompleksleridir. Karbonhidrat metabolizmasını etkileyen olaylar kan glikoz seviyelerini artırabilir veya azaltabilir. Diyabet, karbonhidrat, yağ ve protein metabolizmasının bozulmasıyla karakterize kronik, karmaşık bir metabolik hastalıktır. Bu tez çalışması, iyon kanalı blokerlerinin diyabet üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Diyabetik aktiviteyi belirlemek için, en çok tercih edilen iyon kanalı blokerlerinden olan; naringenin, meksiletin, azimilid, diazoksid, diltiazem ve verapamil çalışılmıştır. Bu blokerlerin hücre içi ve hücre dışı iyon konsantrasyonlarına etkisinin yanı sıra, hücrelerin şeker tüketim durumu ve enzim aktivitesi üzerine etkileri de analiz edilmiştir. Spektrofotometrik yöntem kullanarak α -amilaz ve α -glikozidaz enzim inhibisyonu belirlenmiştir. Hücre kültürü çalışmaları için, Alamar Blue yöntemi kullanılarak, hücre çoğalmasını etkilemeyen bileşik konsantrasyonu belirlenmiştir. Daha sonra, hücre içi sıvıdaki sodyum, potasyum ve kalsiyum iyonlarının konsantrasyonları indüktif olarak eşleşmiş plazma spektroskopisi (ICP-OES) yöntemi kullanılarak ölçülmüştür. Yapılan enzim aktivite çalışmalarında; α-glikozidaz enzimi üzerinde naringenin, meksiletin, diltiazem ve diazoksit bileşiklerinin inhibitör, verapamil ve azimilid bileşiklerinin ise aktivatör etkiler gösterdiği gözlemlenmiştir. α-Amilaz Enzimi ile yapılan çalışmalar sonucunda naringenin, azimilid, diazoksit ve diltiazem blokerlerinin bu enzimin aktivasyonuna neden olduğu, meksiletin ve verapamilin ise inhibitör etki gösterdiği gözlemlenmiştir. Hücre kültürü çalışmalarında iyon kanalı blokerleri yüksek ve düşük şeker oranlarında H9c2 ve PANC-1 hücre hatlarında nasıl etki gösterdiği araştırılmıştır. Deney sonucuna göre; yüksek glukoz ortamında meksiletin ve naringenin kas hücrelerinin şeker tüketimini teşvik edici etki gösterdiği, verapamil ve diltiazemin ise kas hücrelerinin şeker tüketimini düşürücü etki gösterdikleri görülmüştür. Tüm sonuçlar birlikte değerlendirildiğinde naringenin α-glikozidaz enzimi için inhibitör olduğu, kas hücrelerinin şeker tüketimini teşvik nazara alındığında; diyabet hastaları için alternatif olarak kullanımının uygun olabileceği görülmekle beraber, α-amilaz enzimini aktive ettiği için öğün sırasında tüketilmesinin kan şekerini yükseltebileceği görülmektedir. Bu nedenle yemeklerden en az iki saat sonra alınması tavsiye edilebilir. Meksiletin, azimilid ve diazoksit iyon kanalı blokerlerinin antidiyabetik özellik gösterdiği ve diğerlerine nazaran diyabet hastaları için kullanımının daha uygun olduğu değerlendirilmiştir. Sonuç olarak iyon kanal blokerlerinin diyabetik koşullarda, normal koşullara göre farklı davranışlar sergilediği, bu nedenle nasıl kullanılması gerektiği ile ilgili bu çalışma ile yeni bir bakış açısı önerilmiş olsa da in vivo deneylerle daha net bulgulara ihtiyaç olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Ion channels are protein complexes located in the cell membrane that enable the movement of ions
across it. Events that affect carbohydrate metabolism can cause an increase or decrease in blood glucose levels. Diabetes is a chronic and complex metabolic disease characterized by impaired carbohydrate, fat, and protein metabolism. The objective of this thesis study is to examine the impact of ion channel blockers on diabetes. The study analysed the diabetic activity of several ion channel blockers, including naringenin, mexiletine, azimilide, diazoxide, diltiazem, and verapamil. The effects of these blockers on intracellular and extracellular ion concentrations, as well as their impact on sugar consumption and enzyme activity of cells, were examined. Spectrophotometric methods were used to determine the inhibition of alpha-amylase and alpha-glycosidase enzymes. For cell culture studies, the concentration of the compound that did not affect cell proliferation was determined using the Alamar Blue method. Subsequently, the concentrations of sodium, potassium, and calcium ions in the intracellular fluid were measured using the inductively coupled plasma spectroscopy (ICP-OES) method. The study on enzyme activity revealed that naringenin, mexiletine, diltiazem, and diazoxide compounds exhibited inhibitory effects, whereas verapamil and azimilide compounds showed activator effects on the α-glycosidase enzyme. The study on α-amylase enzyme showed that naringenin, azimilide, diazoxide, and diltiazem blockers caused activation of this enzyme, while mexiletine and verapamil exhibited inhibitory effects. The study investigated the effects of ion channel blockers on H9c2 and PANC-1 cell lines at high and low sugar ratios in cell culture. The results showed that mexiletine and naringenin promoted sugar consumption in muscle cells in a high glucose environment, while verapamil and diltiazem decreased sugar consumption. Upon evaluating all the results, it is evident that naringenin inhibits the α- glycosidase enzyme. However, it promotes sugar consumption in muscle cells, which may increase blood sugar levels when consumed during meals as it activates the α-amylase enzyme. This suggests that naringenin could be a suitable alternative for diabetic patients. Therefore, it may be recommended to take it at least two hours after meals. Mexiletine, azimilide, and diazoxide are ion channel blockers that have been found to exhibit antidiabetic properties and may be more suitable for diabetic patients than other types of ion channel blockers. This study suggests that ion channel blockers behave differently in diabetic conditions compared to normal conditions. However, further in vivo experiments are needed to provide more conclusive findings. It is important to note that this study's findings are limited and should be interpreted with caution.