Kardiyomiyositlerde hipoksi ile indüklenen bikarbonat transport regülasyonunun incelenmesi
Investigation of hypoxia induced bicarbonate transport regulation in cardiomyocytes
Yazar: GÜL ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. HİLMİ BURAK KANDİLCİ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Bikarbonatlar = Bicarbonates ; HIF = HIF ; Hipoksi = Hypoxia ; Hücre hipoksisi = Cell hypoxia ; Miyosit-kardiyak = Myocytes-cardiac ; pH denetimi = pH control

Özet:
Hücre içi pH (pHi) hücre fonksiyonunun ana modülatörüdür. Memeli kalbinde pHi hücre membranında bulunan asit baz transportörleri ile dar bir aralıkta (7,1-7,3) tutulur. Na+/ H+ değiş-tokuşçusu (NHE1) ve Na+/HCO3- ko-transportörü (NBC), kardiyomiyositlerde asit atan başlıca membran proteinleridir. Kalpte, NBC proteininin elektrojenik (NBCe1/NBCe2) ve elektronötral (NBCn1) izoformları bulunur. Memeli kardiyomiyositlerinde hipoksinin NBC akısı üzerindeki etkisi henüz bilinmemektedir. Bu tez çalışmasında, fare atrial tümör kökenli HL-1 hücrelerinde hipoksinin (%1 O2, 48 saat) ve akut anoksinin (1 mM DT, 10 dakika) NBC akısı üzerindeki etkisi ilk kez araştırıldı. Bu hücrelere amonyum ön-yükleme işlemi ile asit yüklendi ve NBC akısı pH-duyarlı SNARF boyası kullanılarak ölçüldü. HL-1 hücrelerinde NBCe1 ve NBCn1 izoformlarının eksprese olduğu ancak NBCe2 izoformunun eksprese olmadığı bulundu. Hücre dışı pH (pHo) 7,4'te tutulduğunda hipoksik koşullarda NBC akısının pH duyarlılığında artış gözlendi. Bu artış hipoksik koşullardaki tamponlama kapasitesi değişikliklerine bağlı değildi. Hipoksi ile NBCe1 ve NBCn1 protein seviyelerini etkilemedi ancak NBCe1 mRNA düzeyinde artış gözlendi. Normokside hücre içinde hipoksi ile indüklenen faktör (Hif) birikimi yaparak hipoksiyi taklit eden dimetiloksalilglisin (DMOG) ile hipokside gözlenen protein ve NBC akısı sonuçları tekrarlandı. Bu sonuçlar hipokside NBC akısındaki artışın Hif aracılı olduğuna işaret etmektedir. Ancak, akut anokside ise NBC akısı inhibe oldu. Sonuç olarak, akut anoksi ve uzun süreli hipoksi NBC akısını farklı yolaklar aracılığı ile regüle etmektedir. Hipokside artan NBC akısının hiperkalemik solüsyonlara duyarlılığından elektrojenik (NBCe1) ve nötral (NBCn1) izoformların katkısı aydınlatıldı. Sonuçlarımız Hif bağımlı NBC akı artışından NBCn1 izoformunun sorumlu olduğunu gösterdi.

Abstract:
Intracellular pH (pHi) is a major modulator of cell function. pHi is controlled strictly by sarcolemmal acid-base transporters between tight limits (7.1-7.3) in mammalian heart. Na+/ H+ exchanger (NHE1) and Na+/HCO3- co-transporter (NBC) are the main acid extruding membrane proteins in cardiomyocytes. There are electrogenic (NBCe1 /NBCe2) and electroneutral (NBCn1) isoforms in heart tissue. The effect of hypoxia on NBC flux in mammalian cardiomyocytes is currently unknown. In this thesis, the effect of hypoxia (1% O2, 48 hours) and acute anoxia (1 mM DT, 10 minutes) on NBC flux was investigated for the first time in mouse atrial derived HL-1 cells. Intracellular acid load was achieved with ammonium prepulse method and NBC flux was measured using pH-sensitive SNARF dye. NBCe1 and NBCn1 isoforms were detected but not NBCe2 in HL-1 cells. When extracellular pH (pHo) was kept at 7.4, pHi-sensitivity of NBC flux was increased in hypoxia. This increased sensitivity was not due to buffering capacity changes under hypoxic conditions. Moreover, hypoxia did not affect NBCe1 and NBCn1 protein levels but interestingly NBCe1 mRNA levels were increased. These results were also repeated with a hypoxia mimetic agent, dimetyloxalilglycine (DMOG), that accumulates hypoxia inducible factor (Hif) in cytoplasm under normoxic conditions. According to these findings the increased sensitivity of NBC flux is Hif-mediated. In contrast, NBC flux was inhibited under acute anoxia conditions. As a result, acute anoxia and long term hypoxia regulate NBC flux by different mechanisms. Contribution of electrogenic (NBCe1) and electroneutral (NBCn1) isoforms was dissected out by the response of the acidic recovery to hyperkalemic solutions under hypoxia. Our results showed that NBCn1 isoform is responsible from the hypoxia induced Hif-dependent increase in NBC flux.