Diyabet modeli oluşturulmuş sıçan kalp kası hücrelerinde L-tipi kalsiyum kanalı akım ve kinetiklerinin değerlendirilmesi
Investigation of L-TYPE calcium channel current and kinetics on diabetic model of rat cardiac muscle cells
Yazar: ALİ AYTAÇ SEYMEN
Danışman: PROF. DR. CEM SÜER
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Diabetes mellitus-deneysel = Diabetes mellitus-experimental ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Hücreler = Cells ; Kalp = Heart ; Kalsiyum kanalları = Calcium channels ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Diyabet önemli bir küresel sağlık bozukluğudur ve şu anda diyabet hastası 450 milyondan fazla insanın %90'ı tip 2 diyabet hastasıdır. Tedavi edilmediği takdirde, diyabetik hastalarda önde gelen ölüm nedeni olan kardiyovasküler hastalıklara yol açabilir. Kalsiyum, kalp yetmezliği ve ani kardiyak ölümle sonuçlanabilen hücresel Ca2+ homeostazında kalp kası kasılması ve düzensizliğinin tetikleyicisi ve düzenleyicisidir. Ca2+ ' nın diyabete bölgesel katılımını araştırmak oldukça önemlidir. 
Bu çalışmanın amacı erken dönem tip1 diyabet modelinde L-tipi kalsiyum kanal akım ve kinetiklerinin incelenmesidir. Aynı zamanda hücre içi kalsiyum miktarındaki değişime bağlı olarak aktivitesi değişen glukojen sentaz kinaz-3 (GSK-3) protein seviyesinin diyabetteki öneminin açıklanması hedeflenmiştir. Bu hedeflere ulaşabilmek için STZ enjeksiyonu ile Wistar türü 3 aylık erkek sıçanlarda erken dönem tip1 diyabet modeli oluşturularak kalp kası hücrelerinde patch-clamp tekniği kullanılarak L-tipi kalsiyum kanal akım ve kinetikleri ile  kalp dokularında western blot tekniği kullanılarak GSK-3β protein seviyesine bakılmıştır. Elde edilen sonuçlarda erken dönem diyabet modelinde kontrol grubuna göre, L-tipi kalsiyum kanallarına ait maksimum akım yoğunluklarında bir farklılık gözlemlenmezken aktivasyon ve inaktivasyon değerlerinin sırasıyla daha negatif ve pozitif pozitif potansiyellere kaydığı ve reaktivasyonun ise daha geç oluştuğu gözlemlenmiştir. Bunun yanında hücre içi kalsiyum seviyesi ile doğrudan ilişki olan pencere akımlarında da artış görülmüştür. Bu gözlenen sonuçlara ek olarak, hücre içi kalsiyum seviyesi değişimden etkilendiği bilinen GSK-3β protein seviyesinin diyabetle arttığı gözlemlenmiştir. 
Bu sonuçlar birlikte değerlendirildiğinde, hücre içi kalsiyum homeostazında önemli bir yere sahip olan L-tipi kalsiyum kanal kinetiklerinin diyabetli kalpte daha fazla süre açık kaldığı ve açık kaldığı sürece daha fazla akım geçirdiği sonucuna ulaşılmıştır. Hücre içi kalsiyum seviyesindeki bu artışlar diyabetik kardiyomiyopatilerin oluşmasına neden olan mekanizmalardan biri olabilir.
Anahtar kelimeler: Kalp, diyabet, kalp kası hücresi, patch-clamp, voltaj kenetleme tekniği, L-tipi Kalsiyum kanalı, GSK-3β.

Abstract:
Diabetes is a major global health disorder, and currently 90% of the more than 450 million people with diabetes suffer from this Type 2 diabetes. If left untreated, it can lead to cardiovascular disease, the leading cause of death in diabetic patients. Calcium is the trigger and regulator of heart muscle contraction and dysregulation in cellular Ca2+ homeostasis, which can result in heart failure and sudden cardiac death. It is very important to investigate the regional contribution of Ca2+ in diabetes.
The aim of this study is to examine L-type calcium channel current and kinetics in an early Type 1 diabetes model. It is also aimed to explain the importance of glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) protein level, in diabetes, whose activity changes depending on the change in the amount of intracellular calcium. In order to achieve these goals, 3-month-old male Wistar rat cardiomyocytes isolated from control and early Type 1 diabetes model hearts which are induced by STZ injection were used. The L-type calcium channel currents and kinetics together with GSK-3β protein level were investigated by using patch-calmp, western-blot technique. While there is no difference observed on L-type calcium channel current maximum densities, channel activation and inactivation kinetics were shifted to more negative and positive voltages respectively and reactivation delay were observed in the diabetes group compare to control group. Apart from these observed results, it was observed that the level of GSK-3β protein increased with diabetes. It was also observed that the GSK-3β protein level, which is known to be affected by the change in intracellular calcium level, increased with diabetes.
It has been observed that L-type calcium channel kinetics, which have an important role in intracellular calcium homeostasis, change in a direction that can increase intracellular calcium level with diabetes. In line with these results, it suggests that these channels are open for a longer time and pass more current as long as they remain open.
Key words: Heart, diabetes, cardiomyocytes, patch-clamp, voltage clamp technique, L-type Calcium channel, GSK-3β.