Tip 1 diyabet modelinde hem oksijenaz enzim sisteminin vasküler regülasyonu
Vasoregulatory effect of heme oxygenase enzyme system on type 1 diabetes
Yazar: SAADET TÜRKSEVEN
Danışman: PROF.DR. MUKADDER YASA
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Oksidatif stres = Oxidative stress

Özet:
Hiperglisemi endotel hasarı, geciken hücre replikasyonu ve apoptoza yol açanoksidatif stresin artışı ile ilişkilendirilmiş bir durumdur. Hem oksijenaz (HO) oksidatifhasara karşı anahtar savunma mekanizmalarından birini oluşturur ve HO-1 aktivite artışıdiyabette bilinmeyen mekanizmalar aracılığı ile endotel disfonksiyonu, apoptoz vesüperoksit oluşumunu azaltır. Çalışmamızda öncelikle, STZ ile oluşturulan diyabetmodelinde HO protein ekspresyonu ve aktivitesi incelenmiştir. Sonuçlarımıza göre HO-1/HO-2 protein ekspresyonunda herhangi bir değişim gözlenmemesine rağmen diyabetikgrupta HO aktivitesi azalmıştır. Hiperglisemik ortamda süperoksit düzeyi artışgöstermiştir ve bu artış HO-1 inhibisyonu ile indüklenirken HO-1 indüksiyonu ileazalmıştır. Diyabetik sıçan grubunda vasküler ecSOD protein ekspresyonunda veplazma katalaz aktivitesinde azalma gözlenmiştir. HO-1'in CoPP ile upregüle edilmesiecSOD düzeyini artırmakla birlikte Cu/ZnSOD düzeyi değişmemiştir. Diyabetiksıçanlarda HO-1 aktivitesinin upregülasyonu iNOS protein düzeyinde azalmaya, eNOSprotein düzeyinde ise artışa neden olmuştur. Çalışmamızda HO-2'nin ecSOD ve eNOSproteinleri üzerindeki etkisini değerlendirmek için siRNA tekniği kullanılmıştır vesonuçlarımız siHO-2'nin ecSOD protein ekspresyonunu azaltırken eNOS düzeyinde birdeğişim oluşturmadığını göstermiştir. Diğer taraftan STZ ile endotele-bağımlı gevşemeyanıtlarındaki azalma HO-1 indüksiyonu ile normalize edilmiştir. Bu sonuçlar deneyseldiyabet modelinde HO-1'in oksidatif hasara karşı vasküler sitoprotektif etkisinin ecSODve eNOS protein ekspresyonlarının artışı ile ilişkili olabileceğini göstermektedir.Bu çalışmada ayrıca HO-1'in mitokondrideki varlığı ve bu enzimin apoptotik süreçtekirolü araştırılmıştır. HO-1 indüktörü CoPP uygulaması ile HO-1 mitokondride özellikle içmembranın iç yüzünde ve matrikste saptanmıştır. Sonuçlarımız HO-1'in mitokondriyallokalizasyonunun mitokondri-aracılı süperoksit üretimi ve apoptozda kritik role sahipolabileceğini düşündürmektedir.

Abstract:
Hyperglycemia has been linked to increased oxidative stress, leading toendothelial dysfunction, delayed cell replication, and enhanced apoptosis. Hemeoxygenase represents a key defense mechanism against oxidative injury. Increasedheme oxygenase (HO)-1 activity attenuates endothelial cell dysfunction, apoptosis anddecreases superoxide anion formation in experimental diabetes by unknownmechanisms. First, we examined the effect of STZ-induced diabetes on HO proteinexpression and activity. The expression of HO-1/HO-2 protein was unchanged, howeverHO activity was decreased in aortas of diabetic rats compared with control.Hyperglycemia increased superokside level and this increase was augmented with HO-1inhibition and diminished with HO-1 upregulation. Vascular ecSOD and plasma catalaseactivities were significantly reduced in diabetic compared to nondiabetic rats.Upregulation of HO-1 expression by intermittent administration of CoPP, an inducer ofHO-1 protein and activity, conferred an increase in ecSOD, but there was no significantchange in Cu/Zn-SOD. Increased HO-1 activity in diabetic rats yielded a decrease iniNOS, and increase in eNOS protein levels. Using siRNA HO-2, we tested the effect ofHO-2 on ecSOD and eNOS protein expressions. Although there was no change ineNOS protein expression, HO-2 siRNA treatment decreased the basal level of ecSOD.On the other hand, aortic ring segments from diabetic rats exhibited significant reductionin relaxation to ACh, which was reversed with CoPP treatment. These observations inexperimental diabetes suggest that the vascular cytoprotective mechanism of HO-1against oxidative stress requires an increase in ecSOD and eNOS protein expressions.We extended these studies to the mitochondria, examining the presence of HO-1 and itsrole in the regulation of apoptotic process. The administration of CoPP, a potent inducerof HO activity, caused a translocation of HO-1 into the mitochondria, mainly in the innerface of the mitochondrial inner membrane and, to a lesser extent, in the matrix. Ourfindings support that localization of HO-1 in the mitochondrial compartment appears toplay a critical role in mitochondria-mediated superoxide anion production and apoptosis