Deneysel hipertansiyonun kalpte oluşturduğu elektrofizyolojik değişiklikler üzerine magnezyum tedavisinin etkisi
Effect of magnesium treatment on the electrophysiological changes of the heart in experimental hypertension
Yazar: NİHAL ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. SEMİR ÖZDEMİR
Akdeniz Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Hipertansiyon = Hypertension ; Kalp = Heart ; Kalp fonksiyon testleri = Heart function tests ; Magnezyum = Magnesium ; Miyozit = Myositis ; Nitrik oksit = Nitric oxide ; Nitrik oksit = Nitric oxide

Özet:
Hipertansiyon kardiyak hipertrofi ve kalp yetmezliği gelişiminde majör risk faktörlerinden birisidir ve bu süreçlerin gelişiminde Mg2+'un önemli olduğu iddia edilmektedir. Bu çalışmada L-NAME kullanılarak oluşturulan hipertansiyon modelinde kardiyak miyositlerde meydana gelen elektrofizyolojik değişiklikler belirlenerek, hücre içi serbest Mg2+seviyelerinin bu değişikliklerle olan ilişkilerinin ortaya konulması amaçlanmıştır. 

Hipertansiyon ve MgO tedavisi uygulanan hipertansiyon gruplarına 40 mg/kg dozunda L-NAME 6 hafta boyunca içme suyu ile verilirken, Mg2+ tedavisi alan gruplar aynı zaman periyodunda 1 g/kg dozunda MgO içeren yem ile beslenmiştir. L-NAME uygulaması ile yükselen kan basıncı değerleri MgO tedavisi ile kontrol seviyelerine dönmüştür ve hipertansiyona sekonder olarak gelişen hipertrofi önlenmiştir. Hipertansif sıçan ventrikül miyositlerinde azalan hücre içi serbest Mg2+ seviyeleri, 6 haftalık MgO tedavisi ile normal seviyelere dönmüştür. Hipertansiyonun kardiyomiyositlerde fraksiyonel kısalma miktarını anlamlı seviyede azalttığı, kasılma kinetiklerinde yavaşlamaya sebep olduğu, Ca2+ transientlerinin genliklerinde anlamlı bir değişiklik oluşturmamasına karşılık, zaman sabitinin uzamasına neden olduğu görülmüştür. Altı haftalık MgO tedavisi hipertansiyona bağlı olarak meydana gelen kasılma bozukluğunu düzeltmiştir. Aksiyon potansiyelinin repolarizasyon süresinin ventrikül miyositlerinde hipertansiyona bağlı olarak uzadığı, buna karşılık MgO uygulamasının bu değerleri kontrol seviyesine yaklaştırdığı görülmüştür. Hipertansiyon, Ito ve Iss akımlarını baskılarken MgO tedavisi, Ito akımlarını kontrol seviyelerine getirmiş, ancak Iss akımlarında anlamlı bir değişiklik oluşturmamıştır. Hipertansiyonda meydana gelen intrasellüler serbest Mg2+ seviyesindeki azalma L-tipi Ca2+ akımları, SR Ca2+ içeriği ve NCX aktivitesi üzerinde önemli bir değişikliğe sebep olmamıştır. Ayrıca hipertansif sıçan kalplerinde görülen oksidatif stres ve protein oksidasyonu artışının MgO tevisi ile düzeldiği belirlenmiştir.

Özetle, Mg2+'un hipertansiyona bağlı olarak sıçan ventriküler miyositlerinin elektriksel ve mekanik aktivitesinde meydana gelen değişikliklerde etkili olduğu gözlenmiştir. Bu sonuçlar hipertansif sıçanlardaki Mg2+ eksikliğinin oksidatif stres artışına ve kardiyak fonksiyon bozukluklarına neden olduğunu, MgO tedavisinin ise antioksidan yolakları aktive ederek hipertansiyona bağlı değişiklikleri düzelttiğini göstermektedir. Sonuç olarak, çalışmamızda Mg2+ dengesindeki değişimlerin kronik kalp hastalıklarının patofizyolojisine katkıda bulunan önemli faktörlerden biri olduğu görülmüştür.

Abstract:
Hypertension is one of the major risk factors of cardiac hypertrophy and heart failure and Mg2+ is suggested to be a contributing factor in the progression of these diseases. In this study, we aimed to unravel the electrophysiological changes produced in the cardiac myocytes and to establish the relationship between intracellular free Mg2+ levels with these changes in L-NAME induced hypertension model. 

Hypertension was induced by administration of 40 mg/kg of L-NAME in drink water for six weeks, while MgO treated rats fed with a diet supplemented with 1 g/kg of MgO. Elevated blood pressure, with application of L-NAME for six weeks, was reversed to control levels with MgO treatment, thereby cardiac hypertrophy developing secondary to hypertension was prevented. Cytosolic free Mg2+ levels of ventricular myocytes were significantly decreased with hypertension and MgO treatment restored these changes to control levels. Hypertension significantly decreased the fractional shortening with slowing of contraction kinetics and elicited prolonged Ca2+ transient decay time, despite unchanged Ca2+ transient amplitudes in left ventricular myocytes. Thus 6 week MgO treatment was capable of restoring hypertension-induced contractile dysfunction in ventricular myocytes. Hypertension prolonged repolarization phase of action potential and Mg2+ significantly restored repolarization duration in ventricular myocytes from MgO-treated hypertensive rats. In addition, L-NAME induced hypertension suppressed Ito and Iss currents. Though magnesium treatment corrected Ito currents to control levels; it did not affect Iss currents significantly. On the other hand, hypertension dependent decrement in intracellular Mg2+ level did not result in a significant change in L-type Ca2+ currents, SR Ca2+ content and NCX activity. Moreover, hypertension mediated increase in oxidative stress and protein oxidation mitigated with MgO treatment.

In summary, it is likely that Mg2+ affects electrical and mechanical changes observed in hypertensive rat ventricular myocytes. Accordingly hypertension induced Mg2+ deficiency leads to upregulated oxidative stress and functional abnormalities in myocardium while MgO treatment ameliorates that electropyhsiological changes via activation of enzyme-linked antioxidant mechanisms. As a result, changes in intracellular Mg2+ balance may contribute to the pathophysiology of chronic heart diseases.

Key Words: Hypertension, L-NAME, Mg2+, Excitation-Contraction Coupling, ROS