Diyabetik sıçan kalbi kalsiyum homeostazını düzenleyen mekanizmaların incelenmesi

Abstract

Diyabetik kalplerde görünür koroner komplikasyondan bağımsız genel bir kardiyomiyopatinin geliştiği gösterilmiştir. Tip 1 diyabetik hayvanların kalplerinde tanımlanan mekanik fonksiyon bozuklukları hücreiçi Ca2+ konsantrasyonunu düzenleyen önemli mekanizmaların değişimi sonucu Ca2+ sinyalinde oluşan bozuluklardan ilerigeldiği bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı, diyabetik kardiyomiyopati de hücreiçi Ca2+ düzenlenmesinde ryanodin reseptörü kalsiyum salınım kanallarının (RYR2) durumu ve diyabetik koşullarda aktivitesinin arttığı gösterilmiş olan Ang II sinyal yolağı inhibisyonunun, bu hastalıkta gelişen kalp yetmezliklerine etkisi ve bu etkinin mekanizması araştırmaktır. Sonuçlarımız STZ enjeksiyonu ile oluşturulmuş 5-haftalık diyabetik sıçan kardiyomiyositlerinde bazal Ca2+ düzeyi ile birlikte Ca2+-spark frekansının anlamlı derecede arttığı gözlenmiştir. Ca2+ tranzient genlikleri önemli derecede azalmış ve zaman profili uzamıştır. Ayrıca diyabetik kardiyomiyositlerde Ca2+-sparklarının zamansal ve uzaysal özellikleri de anlamlı düzeyde değişmiştir. Bunlara ek olarak, diyabetik sıçan kalbi RYR2 hiperfosforile durumda bulunurken bu protein ve FK506 bağlayan protein (FKBP12.6) düzeyleri azalmıştır. Bu sonuçlar STZ ile oluşturulan diyabetik sıçan kalbi hücrelerinde artan bazal Ca2+ seviyesi ile birlikte yerel Ca2+ sinyalin bozulduğunu göstermektedir. Ayrıca, AT1 reseptör blokörü, candesartan ve PKC inhibitörü bisindolylmaleimide I (BIM) ile 6-8 saat inkübasyonu sonucu artan bazal Ca2+ seviyesi ve bozulan Ca2+ spark parametrelerini kısmi olarak kotrol düzeyine geri döndürdüğü gözlenmiştir. Bunlarla birlikte, candesartan ve BIM RYR2 hiperfosforilasyonunu ve azalan protein seviyelerini anlamlı düzeyde düzeltmiştir. Ayrıca, yine candesartan ve BIM diyabetik durumda artan PKC ve thiol oksidasyon düzeyini azaltmıştır. Sonuç olarak, candesartan tedavisinin diyabetli sıçan kalbinde bozulduğu bilinen hücreiçi Ca2+ homeostazında etkili parametreleri düzeltmesi, yerel AngII sisteminin bu bozukluklarda rolü olduğunu ve bu etkinin PKC üzerinden olduğuna işaret etmektedir. AbstractThe defects identified in the mechanical activity of the hearts from type 1 diabetic animals include alteration of Ca2+ signaling via changes in critical processes that regulate intracellular Ca2+ concentration. These defects result partially from a dysfunction of cardiac ryanodine receptor calcium release channel (RyR2). The present study was designed to determine whether the properties of the Ca2+ sparks might provide insight into the role of RyR2 in the altered Ca2+ signaling in cardiomyocytes and to evaluate a potential role of an AT1 blocker, candesartan on abnormal Ca2+ release mechanisms and its relationship with PKC in the cardiomyocytes from streptozotocin-induced diabetic rats. Basal Ca2+ level as well as Ca2+-spark frequency of cardiomyoctes isolated from 5-week streptozotocin (STZ)- induced diabetic rats significantly increased with respect to aged-matched control rats. Ca2+ transients exhibited significantly reduced amplitude and prolonged time courses in diabetic rats. Spatio-temporal properties of the Ca2+ sparks in diabetic cardiomyocytes were also significantly altered. In addition, RyR2 from diabetic rat hearts were hyperphosphorylated and protein levels of both RyR2 and FKBP12.6 depleted. These data show that STZ-induced diabetic rat hearts exhibit altered local Ca2+ signaling with increased basal Ca2+ level. Cardiomyocytes incubated with either candesartan or PKC inhibitor bisindolylmaleimide I (BIM) for 6-8 hours at 37ºC. Both candesartan and BIM applied on diabetic cardiomyocytes restored significantly the altered basal Ca2+ level, and spatio-temporal properties of the Ca2+ sparks. In addition, candesartan and BIM antagonized significantly the hyperphosphorylation of RyR2, and restored the depleted protein levels of both RyR2 and FK506 binding protein 12.6 (FKBP12.6). Furthermore, candesartan and BIM also reduced the increased PKC and thiol oxidation levels. Taken together, these data demonstrate that AT1 receptor blockade protects cardiomyocytes from development of cellular alterations typically associated with Ca2+ release mechanisms in diabetes mellitus.