Sıçanlarda, Na+/H+ zıt transport inhibisyonu ve karnozin uygulamasının, kalp iskemi/reperfüzyonunda iyileştirici etkisi
The Na+/H+ counter transport inhibition and carnosine treatment, cardiac ischemia/reperfusion injury healing effect in rats
Yazar: KALENDER ÖZDOĞAN
Danışman: PROF. DR. NURCAN DURSUN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Adenozin trifosfat = Adenosine triphosphate ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Kalp = Heart ; Karnozin = Carnosine ; Mitokondriler = Mitochondria ; Oksidanlar = Oxidants ; Reperfüzyon = Reperfusion ; Reperfüzyon lezyonu = Reperfusion injury ; Sıçanlar = Rats ; İskemi = Ischemia

Özet:
Kalp dokusunda iskemi-reperfüzyonun (İ/R) neden olduğu kontraktür ve ona bağlı hücre ölümlerinin nedeni hücre içi artan H+ iyonu ve buna bağlı Na+-H+ değiştiricinin (NHE1) aktive olmasıdır. Karnozin (KAR) hem antioksidan özelliği hem de hücre içi iyi bir H+ tamponlayıcı olması nedeni ile İ/R hasarını azaltmaktadır. Çalışmanın amacı, İ/R geliştirilen sıçan kalplerinde NHE1 inhibitörünün (kariporid, KRP) kalp hücre fonksiyon ve biyokimyasına etkisini araştırmak, KAR ile birlikte NHE1 inhibitör verilmesinin, KAR'ın kardiyoprotektif etkisinde H+ tamponlayıcı rolünün önemini ortaya koymaktır.
Çalışma, izole kalp dokusunda global İ/R geliştirilen (kontrol, KONT, n=15), reperfüzyon esnasında KRP verilen (10µm/L, Krebs-Henseleit solusyonu içerisinde) (KRP, n=15), 2 hafta KAR verildikten sonra ( 200mg/kg/gün, i.p.) kalp dokularına reperfüzyon esnasında KRP verilen (KAR+KRP, n=15)  ve 2 hafta KAR verildikten sonra (200mg/kg/gün, i.p.) İ/R yapılan (KAR, n=15)olmak üzere 4 grupta yapılmıştır. Her grupta 6 olmak üzere 4 grubun kalp dokularında sol ventrikül sistolik basınç  (SVSB) ve sol ventrikül diyastol sonu basınçları (SVDSB) ölçülmüştür. Sol ventrikül basınç gelişimi (SVBG), sol ventrikül maksimum-minimum basınç değişim hızı (±dP/dt), yukarıdaki parametrelerden hesaplanarak elde edilmiştir. Aynı kalplerde nekrotik alan ölçülmüştür. Ayrıca her grubun 9 hayvanının kalplerinde EKG parametreleri kayıtlanmış, daha sonra bu kalpler homojenize edilerek malondialdehit (MDA), süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (KAT) ve mitokondriyal ATP miktarı ölçülmüştür.
KRP uygulaması KONT grubuna göre MDA'da azalmaya (p<0.003), SOD ve KAT aktivitesinde artışa (sırasıyla p<0.001, p<0.006) neden olmuştur. Mitokondriyal ATP miktarında azalma gelişmiş olmasına rağmen nekrotik alan KRP uygulaması ile azalmıştır (p<0.001). İki hafta KAR verildikten sonra kalp dokularına reperfüzyon esnasında KRP verilen (KAR+KRP) grupta ise MDA'daki azalma daha da fazla olmuş, SOD ve KAT aktivitesinde azalma gelişmiştir. Yine mitokondriyal ATP üretimi daha da azalmış buna rağmen nekrotik alan sadece KRP verilen gruba göre daha fazla azalmıştır (p<0.001). KRP uygulamasının olumlu etkileri ventrikül basınç ve EKG bulgularına tam olarak yansımamıştır. Sadece KAR verilen grupta KONT a göre İ/R esnasında gelişen oksidan stres daha az, antioksidan savunma ise daha fazla gelişmiştir. Mitokondriyal ATP üretimi KONT'dan önemli oranda artış göstermiştir (p<0.001). Bu olumlu etkilere bağlı olarak İ/R esnasında nekrotik alan gelişmemiştir. Karnozinin İ/R esnasında yapmış olduğu bu olumlu etkiler ventrikül fonksiyonu ve EKG'sine de olumlu şekilde yansımıştır.
Sonuç olarak KRP, İ/R esnasında kalp hasarlanmasını azaltmış, KAR ile birlikte verilmesi ise bu etkisini artırmamıştır. KAR'ın tek başına olan yararlı etkisinin daha fazla olduğu görülmüştür.

Abstract:
Increased H+ ion concentration and the activation of Na+-H+ exchanger (NHE1) are the causes of contracture and cell deaths induced by ischemic reperfusion (I/R) injury of the heart. Carnosine (CAR) decreases the I/R injury because it's a good antioxidant and can buffer H+ ions. The aim of this study is to investigate the effect of the NHE inhibitor (Cariporide, CRP) on the function and biochemistry of cardiac cells and to reveal the importance of the buffering of  H+ ion in cardioprotective  effect of the combination of CAR and NHE1 inhibitor in the I/R injury of the heart in rats.
The study includes four groups: first one is the control group with global I/R in isolated cardiac tissue (Control, CONT, n=15), second group was given cariporide (10µm/L, in Krebs-Henseleit solution) during reperfusion (CRP, n=15), third group was given carnosine (200 mg/kg/day,  i.p.) for two weeks before I/R and was given cariporide (10µm/L) during reperfusion (CAR+CRP, n=15) and fourth group was given carnosine (200 mg/kg/day, i.p.) for two weeks before I/R (CAR, n=15). In cardiac tissues of 6 rats in each group, left ventricular systolic pressure (LVSP) and left ventricular end diastolic pressure (LVEDP) were measured. Left ventricular developed pressure (LVDP) and the maximum-minimum rates of change in left ventricular pressure (dP/dt) , were obtained by using above parameters. Necrotic area was measured in the same cardiac tissues. Besides, ECG parameters heart of 9 animals in each group were recorded. Then the hearts of these animals were homogenized and malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and mitochondrial ATP levels were measured. 
The appliaction of CRP caused a decrease in MDA (p<0.003), and an increase in the activity of SOD and CAT (respectively p<0.001, p<0.006) with respect to the CONT group. Although there is a decrease in the amount of mithochondrial ATP, necrotic region decreased with CRP application (p<0.001). In the rats that were given cariporide during reperfusion after carnosine treatment for two weeks before I/R (CAR+CRP), the decrease in MDA became larger, the decrease in the activities of SOD and CAT improved (p<0.001). Even though the mitochondrial ATP generation decreased further again, necrotic region decreased compared to the only CRP given group. The positive effects of CRP application has not been completely observed on ventricle pressure and ECG results. Only in CAR given group compared to CONT, the oxidant stress which emerges during I/R developed less and antioxidant defense developed more. Mitochondrial ATP generation significantly increased compared to CONT group (p<0.001). Due to these positive effects, necrotic region has not developed during I/R. These positive effects caused by carnosine during I/R has affected the ventricle function and ECG positively.
As a result, CRP has decreased the damage to the heart during I/R; but giving it together with CAR has not increased its effect further. The positive effect of CAR has been observed more on its own.