Diyabetik sıçanlarda beyin kan akımının nitrik oksit ve leptin ile ilişkisi
Relationship of nitric oxide and leptin on the cerebral blood flow in the diabetic rats
Yazar: BÜLENT ERGİN
Danışman: PROF. DR. CİHAN DEMİRCİ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Fizyoloji = Physiology ; Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Beyin = Brain ; Diabetes mellitus-tip 1 = Diabetes mellitus-type 1 ; Kan akış hızı = Blood flow velocity ; Kan basıncı = Blood pressure ; Leptin = Leptin ; Nitrik oksit = Nitric oxide

Özet:
Leptin, obezite (Ob) geni tarafından şifrelenen, esas olarak yağ dokudan salınan 16 kDa ağırlığında, sitokin ailesine ait, polipeptit tabiatlı bir hormondur. Leptinin en iyi bilinen fonksiyonu, besin alınımını ve enerji kullanımını düzenlemesidir.Nitrik oksit (NO), biyolojik sistemlerde son derece önemli, çok yönlü mesajcı bir moleküldür. NO, beyinde nöronal iletim, kan basıncı ve sindirim sisteminin düzenlenmesi, kalp-damar sistemi, platelet kümelenmesi, sitotoksite, hipertansiyon, diyabet, aterosikleroz gibi fizyolojik ve patolojik olaylarda önemli rol oynamaktadır.Diyabet, vücutta insülin eksikliğine bağlı olarak gelişen, hiperglisemi ve glukozüri ile belirgin, tedavi edilmediği takdirde ketoasidoz ve komaya kadar uzanan bir hastalıktır.Bu çalışmada, leptin ve özgül olmayan NO inhibitörü L-NG-nitroarjinin metil ester (L-NAME) uygulamalarıyla, diyabetik ve diyabetik olmayan sıçanlarda leptin ve NO arasındaki ilişki araştırıldı. Bu ilişkinin sıçan beyin kan akımı ile kan basıncını nasıl etkilediği, nitrik oksit sentaz (NOS) dağılımları da göz önüne alınarak belirlenmeye çalışıldı.Bu amaçla çalışmada, 3 aylık 48 adet erkek Wistar albino (250-300 g) sıçan kullanıldı. Hayvanlar, her biri 6 bireyden oluşan 4 grubu diyabet ve 4 grubu diyabet olmayan toplam 8 gruba ayrıldı. Anestezi altındaki hayvanlara tek doz fizyolojik tuzlu su (FTS), L-NAME (10 mg/kg), Leptin (50 ?g/kg) ve L-NAME (10 mg/kg)+Leptin (50 ?g/kg) intravenöz (iv) olarak uygulandı. Deney süresince hayvanların beyin kan akımı, arteriyal kan basıncı ve kalp vurumları kaydedildi. Deney sonunda hayvanlardan alınan kan örneklerinde, serum nitrit/nitrat ve leptin miktarları biyokimyasal olarak incelendi. Ayrıca beyin korteksindeki endoteliyal NOS (eNOS) ve nöronal NOS (nNOS) dağılımları immünohistokimyasal olarak değerlendirildi.Sadece leptin uygulanan diyabetik olmayan hayvanların kan akımında anlamlı bir fark tespit edilirken, diyabetiklerde bu değişiklik belirgin değildi. L-NAME'den 15 dakika sonra leptin uygulanan diyabetik olmayan hayvanlarda, leptinin L-NAME etkisine rağmen kan akımında anlamlı bir değişiklik meydana getirdiği, diyabetiklerde ise böyle bir etki oluşturmadığı belirlendi. Ortalama arteriyal kan basıncı, L-NAME ve L-NAME+Leptin uygulanan diyabetik olmayan ve diyabetik hayvanlarda, hem kendi kontrol değerlerine hem de kontrol grubundaki hayvanların aynı zaman noktalarındaki değerlerine göre anlamlı olarak yüksekti. Leptin uygulanan hayvanların ortalama arteriyal kan basıncı değerleri, başlangıç noktasına göre düşmesine karşın, diyabet ve diyabet olmayan kontrol grubu hayvanlarının değerlerine göre anlamsızdı. Diyabetik olmayanlarda L-NAME uygulamasının kalp vurumunu anlamlı ölçüde düşürdüğü belirlendi.Leptin uygulanan diyabetiklerde nNOS reaksiyonunun arttığı, diyabet olmayanlarda ise azaldığı belirlendi. Sadece L-NAME uygulanan diyabetik olmayan grupta eNOS ve nNOS reaksiyonu gözlenmezken, diyabetiklerde zayıf reaksiyon tespit edildi. L-NAME+Leptin grubunda ise, diyabetik olmayanlarda eNOS ve nNOS reaksiyonunun olmadığı fakat diyabetik grupta, hem nNOS hem de eNOS reaksiyonunun dokunulmamış kontrole benzer olduğu görüldü.Serum leptin düzeyleri bütün gruplarda anlamsız bir değişiklik gösterirken, diyabetiklerin L-NAME+Leptin grubunun leptin düzeyinin, diyabet kontrole göre anlamlı derecede yüksek olduğu tespit edildi. Ayrıca diyabetiklerin serum leptin düzeylerinin diyabetik olmayanlara göre anlamlı derece düşük olduğu belirlendi.Sonuç olarak çalışmamızda, leptinin kan akımı, kan basıncı ve kalp vurumuna etkisi, NO varlığında ve yokluğunda araştırılmış olup, L-NAME ile NO sentezi inhibe edilmesine rağmen, leptinin hem diyabetik olmayan hem de diyabetik hayvanların beyin kortekslerinde NO üretimine etki ettiği ve leptinin fizyolojik etkilerinde NO'i aracı olarak kullandığı görülmüştür.

Abstract:
Leptin is a 16 kDa polypeptide hormone of cytokin family which is encoded by the obese (ob) gene, secreted from fatty tissue essentially. The best known function of leptin is to regulate energy intake and energy expenditure.Nitric oxide (NO) is a very important versatile signaling molecule in biological systems. It plays a significant role in a variety of physiologic and pathologic processes including neuronal transport in brain, regulation of blood pressure and digestive system, vascular system, platelet aggregation, cytotoxicity, hypertension, diabetes and atherosclerosis.Diabetes is a syndrome characterized by hyperglycemia and glycosuria and resulting from low levels of hormone insulin, which can be resulted in ketoacidosis and coma when not treated.In this study, relationship between leptin and NO was investigated in diabetic and non-diabetic rats by employing leptin and L-NG-nitroarginine methyl ester (L-NAME), a non-specific NO inhibitor. How this relationship affects brain blood flow and blood pressure was revealed in rats on the basis of nitric oxide synthase (NOS) distribution.48 male Wistar albino rats (250?300 g) of three months old were divided into eight groups forming four diabetic and four non-diabetic groups, each including six individuals. Animals received single dose of physiologic saline solution (PSS), L-NAME (10 mg/kg), leptin (50 µg/kg) and L-NAME (10 mg/kg)+leptin (50 µg/kg) intravenously (iv) under anaesthesia. Brain blood flow, arterial blood pressure and heart rate of the animals were recorded during the experiment. Serum nitrit/nitrate andd leptin levels were measured biochemically in blood samples from the animals at the end of experiment period. In addition, endothelial NOS (eNOS) and neuronal NOS (nNOS) distributions in cerebral cortex were immunohistochemically examined.A significant difference was observed in blood flow in non-diabetic animals which were administered only leptin, while diabetic identicals did not show such a difference. In non-diabetic group receiving leptin 15 minutes after L-NAME application, leptin caused also a marked difference in blood flow in spite of L-NAME impact. However, leptin did not exhibit such an effect in diabetic rats. Average arterial blood pressure was higher both in diabetic and non-diabetic rats given L-NAME and L-NAME + Leptin when compared to values of both their relevant controls and the control group in the same time period. Average arterial blood pressure was declined by the initial point; however, arterial blood pressure values were not significant in comparison with the values of diabetic and non-diabetic control animals. Heart rates of non-diabetics were reduced by L-NAME application, significantly.nNOS reaction was intense in diabetic rats receiving leptin, whereas it was weak in non-diabetics. In L-NAME groups, non-diabetic rats did not display either eNOS nor nNOS reaction, but a weak reaction was present in diabetic individuals. Non-diabetic L-NAME+Leptin group possessed no eNOS and nNOS reaction, while diabetic identicals showed similar eNOS and nNOS reaction to that of the intact control group.Although serum leptin levels exhibited insignificant changes in all groups, diabetic L-NAME+leptin group was of higher levels, being significant when compared to the diabetic controls. Moreover, serum leptin levels of diabetic rats were significantly lower than those of non-diabetics.In conclusion, this study in which effect of leptin on blood flow and pressure, and heart rate was investigated in presence and absence of NO reveals that leptin affects NO production in cerebral cortex of both diabetic and non-diabetic rats, and leptin uses NO as mediator in its physiologic functions, although NO synthesis is inhibited by L-NAME.