Diabetin beta3-adrenoseptör aracılı kardiyak yanıtlar üzerindeki etkisi
The effect of diabetes on beta3-adrenoceptor-mediated cardiac responses
Yazar: GİZEM KAYKI
Danışman: PROF. DR. V. MELİH ALTAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Adrenerjik beta agonistleri = Adrenergic beta-agonists ; Diabetes mellitus-deneysel = Diabetes mellitus-experimental ; Kalp yetmezliği-konjestif = Heart failure-congestive ; Polimeraz zincirleme reaksiyonu = Polymerase chain reaction

Özet:
ß-adrenoseptörlerin ß1-, ß2- ve ß3- alttiplerinin kardiyak dokularda bulunduğu gösterilmiş, buna karşın, bu alttiplerin fonksiyonel özelliklerinin ve uyardıkları sinyal yolaklarının farklı olduğu saptanmıştır. Kardiyak performansın düzenlenmesinde çok önemli bir rol oynayan ß1- ve ß2-ARler pozitif kronotropik ve pozitif inotropik etkiye neden olurlar. Diabetik ratlarda kardiyak ß1-AR ekspresyonundaki azalmaya fonksiyonel yanıtlardaki azalmanın eşlik ettiği gösterilmiştir. Öte yandan, kardiyak ß3-AR'lerin stimulasyonu ise ß1- ve ß2-AR'lerin tersine negatif inotropik etkiye aracılık etmektedir. İlginç olarak, deneysel diabet ve kalp yetmezliğinde bu alttiplerin ekspresyonunun arttığı gözlenmiştir. Sözü edilen patolojilerde gözlenen kardiyak performanstaki azalmaya, ß3-AR'lerin aracılık ettiği kardiyodepresan etkinin neden olduğu düşünülmektedir. Ne var ki, bu reseptör alttipinin kardiyak performansın düzenlenmesindeki fonksiyonel rolü henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Buna ek olarak, bilgilerimiz doğrultusunda diabette kardiyak ß3-AR-aracılı fonksiyonel yanıtlara ilişkin olarak gerçekleştirilmiş herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu nedenle, çalışmamızda 8 haftalık diabetik ratlarda ß3-AR stimulasyonunun kardiyak kontraktilite üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bunun yanısıra, kardiyak yanıtverirlilikte diabetin neden olduğu değişikliklerin insulin tedavisiyle düzelip düzelmediği saptanmıştır. Kontrol ratlardan elde edilen izole kalp preparatlarında, selektif ß3-AR agonisti BRL 37344'ün 10-10-10-7 mol/L konsantrasyon aralığında doz-bağımlı negatif inotropik etki oluşturduğu gözlenmiştir. BRL 37344 ile oluşan LVDP değerlerindeki azalmanın, bir başka anlatımla, negatif inotropik etkinin ß1-/ß2-AR antagonisti nadolol varlığında değişmediği, ß3-AR antagonisti SR 59230A varlığında ise tümüyle ortadan kalktığı gösterilmiştir. Benzer şekilde, BRL 37344'ün aynı konsantrasyon aralığında +dP/dT ve ?dP/dT değerlerini doz-bağımlı olarak azalttığı saptanmıştır. Bu parametrelerde gözlenen etkilerin de SR 59230A ile ortadan kaldırıldığı, nadolol ile değişmediği belirlenmiştir. Öte yandan, 8 haftalık diabetik ratların izole kalp preparatlarında BRL 37344'ün LVDP, +dP/dT ve ?dP/dT üzerindeki etkilerinin kontrollere oranla anlamlı olarak arttığı saptanmıştır. Dahası, 8 haftalık diabette ß3-AR mRNA ekspresyonlarının arttığı gösterilmiştir. Buna ek olarak, diabetik ratların kardiyak dokularında Gi?2 ve eNOS mRNA ekspresyonlarının da arttığı bulunmuştur. Diabetik ratlara uygulanan 2 haftalık insulin tedavisi sonucunda BRL 37344'ün kardiyak kontraktilite üzerindeki yanıtlarının kontroller düzeyine ulaştığı gözlenmiştir. Ne var ki, insulin tedavisi diabetik ratların ß3-AR mRNA ekspresyonlarındaki artışı etkilememiştir. 8 haftalık diabetik ratlarda kardiyak ß3-AR-aracılı fonksiyonel yanıtların ve mRNA ekspresyonlarının arttığını gösteren bulgularımızın fizyolojik ve/veya patolojik önemi açık değildir. Bu nedenle, kardiyak ß3-AR'lerin sağlıklı ve yetmezlikli kalplerdeki rolünün aydınlatılabilmesi için ek çalışmalara gereksinim bulunmaktadır.

Abstract:
ß-adrenoceptors of ß1-. ß2- and ß3-subtypes have been shown to coexist in certain cardiac tissues, but the signalling pathways and functional properties of each subtype seem to be different. Since the stimulation of both ß1- and ß2-adrenoceptors causes positive inotropic and chronotropic effects, these subtypes are the primary means of improving cardiac performance. In accordance with the decreased functional responses, a decreased expression of cardiac ß1-adrenoceptors from diabetic rats has been demonstrated. Stimulation of cardiac ß3-adrenoceptors, on the other hand, mediate negative inotropic effect in contrast to classical ß1- and ß2-adrenoceptors. Interestingly, cardiac ß3-adrenoceptors are upregulated in experimental diabetes and also in human heart failure. Thus, cardiodepressant effect mediated by ß3-adrenoceptors has been proposed to contribute to the impaired cardiac function in these pathologies. However, the exact role of this subtype remains uncertain. Moreover, no data, to our knowledge are available on the effects of diabetes on cardiac ß3-adrenoceptors-mediated functional responses. Therefore, in the present study we investigated the influence of 8-week diabetes on cardiac contractility to ß3-adrenoceptors stimulation in rats. We also determined whether diabetes-induced alterations in cardiac responsiveness could be restored with insulin treatment. BRL 37344, a preferential ß3-adrenoceptor agonist, induced a dose-dependent negative inotropic effect at concentrations ranging from 10-10 to 10-7 mol/L in isolated heart from control rats. The negative inotropic effect of BRL 37344 obtained by assessment of LVDP values was not modified by pre-treatment with nadolol, a ß1/ß2-adrenoceptor antagonist, but abolished by SR 59230, a ß3-adrenoceptor antagonist. Similarly, BRL 37344 also dose-dependently decreased +dP/dt and ?dP/dt values at the same concentration range mentioned above. These effects of BRL 37344 were abolished by SR 59230 but not altered by nadolol pre-treatment. On the other hand, the effects of BRL 37344 on LVDP, +dP/dt and ?dP/dt were all significantly increased in isolated hearts from 8-week diabetic rats. We also observed that 8-week diabetes significantly increased the mRNA levels encoding cardiac ß3-adrenoceptors. In addition, eNOS and Gi?2 mRNA expressions were found to be increased in cardiac tissue of diabetic rats as well. Insulin treatment of diabetic rats for two weeks, completely restored BRL 37344 responses on cardiac contractility to near control values. Insulin treatment, however, did not reverse this increase in ß3-adrenoceptors mRNA expression. The physiological and/or pathophysiological significance of our findings demonstrating an increase in both cardiac ß3-adrenoceptors-mediated functional effects and mRNA expression in 8-week diabetic rats is not clear. Thus, further studies are required to elucidate the precise role of cardiac ß3-adrenoceptors in health and disease.