AC manyetik alanların deneysel olarak oluşturulan diyabetli sıçanların diyafram kaslarının mekanik özellikleri üzerine etkilerinin araştırılması

Abstract

ÖZET AC Manyetik Alanların Deneysel Olarak Oluşturulan Diyabetli Sıçanların Diyafram kaslarının Mekanik Özellikleri Üzerine Etkilerinin Araştırılması Diabetes mellitus, rölatif insulin sekresyonu yetersizliği nedeniyle karbonhidrat, protein ve lipit metabolizmasındaki bozukluklarıyla karakterizedir. Diyabet prevelansı toplumda yüksek olan bir hastalıktır. Son yıllarda modülasyonlu manyetik alan uygulamalarının özellikle tedavi amaçlı çeşitli hastalıklar üzerinde etkilerinin araştırıldığı bilinmektedir. Diyabetin iskelet kasının kontraktil ve elektriksel özelliklerini değiştirdiği de bilinmektedir. Diyafram kası ise solunum fonksiyonu için eksen konumunda olan önemli bir iskelet kasıdır. Manyetik alanın diyabetik diyafram kası üzerine etkileri ise bilinmemektedir. Bundan dolayı, bu çalışmada STZ ile oluşturulan deneysel diyabetli sıçanların diyafram kası striplerinin biyomekanik ve biyoelektriksel parametrelerinde, biyokimyasal değerler ve morfolojik yapılarında kronik modülasyonlu manyetik alanın (MMA) oluşturacağı etkiler incelendi. Biyomekanik ve histolojik çalışmalar için Wistar türü albino erkek sıçanlar kullanıldı (N=100). Sıçanların yarısı juguler venden 0,1 M soğuk sitrat tampon solüsyonu (pH =4,5) içinde çözülmüş streptozotosin (STZ) 45 mg/kg verilerek oluşturuldu. Diğer yarısı ise aynı hacimde 0,1 M soğuk sitrat tampon enjeksiyonu yapıldı. Diyabetli grubun yarısı 5.0 mT şiddetinde, 50 Hz frekanslı manyetik alan oluşturulan selenoid içinde her gün 165 dakika (30 dk çalışan 15 dk susan pulslarla) bırakıldı. Sağlıklı (sitrat tampon en j ekte edilmiş) grubun yarısı da aynı şekilde her gün aynı saatlerde 165 dk MMA a bırakıldı. Bir aylık süre sonrasında intrakardiak kan alınarak kan biyokimya değerleri, dekapite edildikten sonra diyafram kası striplerinden biyomekanik ölçümler ve diyafram kası elektron mikroskobu (EM) incelemeleri için histolojik özellikleri çalışıldı. Biyomekanik ölçümler, uygulanan yorgunluk modeli öncesinde ve sonrasında kas kuvveti (Ps), kasılma süresi (CT), yarı gevşeme süresi (1/2RT), kasılma hızı (+dP/dt) ve gevşeme hızı (-dP/dt), kuvvet frekans ilişkisi belirlendi. Kasılma kuvveti ve kasılma hızı diyabet, manyetik alan ve diyabetli manyetik alan gruplarında anlamlı olarak azalmıştır (p<0.05). Yorgunluk öncesi kasılma süresi ve yarı-gevşeme süresi kontrol grubuna göre diğer gruplarla karşılaştırıldığında anlamlı olarak uzamış xıolduğu saptandı (p<0.05). Yorgunluk sonrasında ise kasılma süresi diğer gruplara ait kasılma sürelerine göre anlamlı bir şekilde uzarken (p<0.05) yarı-gevşeme süresinde anlamlı değişiklik olmamıştır (p>0.05). Elektofizyolojik değerlendirme için Wistar türü albino erkek sıçanlar kullanıldı (N=27). Sıçanların yarısı kuyruk veninden 0,1 M soğuk sitrat tampon solüsyonu (pH =4,5) içinde çözülmüş streptozotosin (STZ) 45 mg/kg verilerek oluşturulmuştur. Diğer yarısı ise aynı hacimde 0,1 M soğuk sitrat tampon enjeksiyonu yapılmıştır. Daha sonra yukarda anlatılan koşullarda kontrol manyetik alan (KMA) (N=7) ve diyabet manyetik alan (DMA) (N=7) MMA na bir ay süreyle bırakıldı. Bu süre sonunda sıçanlar dekapite edilerek frenik sinir- diyafram kas preparatı birlikte disekte edildi. Mikroelektrot kayıt tekniği ile hücre içi kayıtlar elde edildi. Dinlenim zar potansiyeli, kas aksiyon potansiyeli kayıtlandı. Kas aksiyon potansiyeli eğrisinden, genlik (mV), alan (mV.ms), depolarizasyon süresi (ms), Vt. repolarisazyon süresi (ms), depolarizasyon hızı (mV/ms) ve repolarizasyon hızı (mV/ms) bilgileri analiz edildi. Kas zar potansiyeli kontrol grubu ile diğer gruplar karşılaştırıldığında anlamlı olarak azalmıştır (p<0.05). Kas aksiyon potansiyeli genliğinde istatiksel olarak anlamlı bir fark saptanamadı p>0.05). Depolarizasyon süresi diyabet grubunda anlamlı bir artış olmadığı gibi diğer gruplarda herhangi bir değişiklik belirlenemedi. Aksiyon potansiyeli eğrisi altında kalan alanı diyabet ve kontrol manyetik alan gruplarında anlamlı olarak azaldı (p<0.05) diyabet manyetik alan grubunda ise istatistiki fark bulunamadı (p>0.05). Depolarizasyon hızı sadece DMA grubunda anlamlı olarak arttarken, repolarizasyon hızı ise kontrole göre diğer üç grupta da anlamlı olarak artmış olduğu tesbit edildi (p<0.05). Sonuç olarak, MMA, diyabetli sıçanlarda kilo kayıplarını dolaylı olarak azaltmıştır, azalan diyafram kas kuvvetinde artma, artan kan glükoz değerinde azalma sağlamıştır. Uygulanan yorgunluk modeli sonrasında MMA nın etkisinin olmadığı sonucuna varılmıştır. Dinlenim zar potansiyeli diyabet ve manyetik alan gruplarında azalmıştır. MMA, diyabetli grupta aksiyon potansiyelini kontrol grubu değerlerine yaklaştırmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Modulasyonlu manyetik alan, diyabet, diyafram, rat XII

ABSTRACT The Effects Of Alternating Magnetic Field On The Biomechanic Parameters Of Streptozotocin-Jnduced Diabetic Rat Diaphragma Muscles Diabetes mellitus is characterise with the disorders in carbohydrate protein and lipid metabolisms owing to the insufficient insulin secretion. Diabet is a disease with a high prevelance in society. In recent years, it has been known that the effects of magnetic field applications with modulation on various diseases have been examined. It is also known that diabet changes the contractile and electrical features of the skeletal muscle. On the other hand, the effects of the magnetic field on the diabetic diaphragm muscle aren't exactly known. For this reason, the effects which the magnetic field with chronic modulation (MMA) would provide on the morphological structures, biochemical parameters and on biomechanic and bioelectrical parameters of diaphragm muscle strips of the experimental diabetic rats which are induced through streptozotocin were examined. For the biomechanical and histological studies, Wistar type albino rats were used (N=100). Half of the rats were injected 45 mg/kg streptozotocin (STZ) solved in 0,1 M cold sitrat buffer solution (pH=4,5) in the juguler veins. The other half were injected 0,1 M cold sitrat buffer of the same volume mentioned. Half of the diabetic group was left in selenoid within a magnetic field of 50 Hz frequency and 5.0 m T strenght for 165 min.long everyday. They were exposed to two through non-stop pulses of 30 min, following 15 minute durations. Half of the healty group,-injected sitrat buffer-,was exposed to the MMF at the same time every day. Biomedical measurements of diaphragm muscle stripes after their being decapited, and histological features of the diaphragm muscle fort he electron microscopic studies (EM) were studied. Biemechanical measurements were recorded. Before and after applied fatigue model, muscle force (Ps), contraction time (CT), half of relaxion time (1/2RT), contaction rate (+dP/dt) and relaxation rate (-dP/dt), the force and frequency relation were determined. Contaction force and rate have significantly decreased in the groups of diabetes, magnetic field and diabetic field (p<0,05). It was determined that compared to the other Xlllgroups, the contraction and half-relaxation time before the fatigue in control group have longed significantly (p<0,05) futhermore, after the fatigue, there has been no significantly change in half-relaxation time while the contaction time has prolonged compared to that of the other groups, significantly (p<0,05). For the electrophysiological evaluation Wistar type albino male rats were used (N=27). The fourteen numbers of the rats were injected 45 mg/kg STZ solved im 0,1 M cold sitrat buffer solution (pH=4,5) in tail vein of rats. Moreover the thirteen numbers of rats were injected 0,1 M cold sitrat buffer in the volume mentioned above. Later control magnetic field (CMF)(N=7) and diabetic magnetic field (DMF) (N=7) were left in MMF for a month long in the mentioned conditions above. At the end of this time, the rats were decapited and dissected phrenic nerve-diaphragm muscle preparation. Intracellular records were taken by microelectrode recording technique. Resting membran potential and muscle action potential were recorded. Amplitude (mV), area (mV.ms), depolarization time (ras), depolarization rate (mV/ms) and half repolarization time (ms) and repolarization rate were analyzed with the muscle action potential curve. Muscle resting membrane potential in control group compared to the other groups, has decreased significantly (p<0.05). No significant difference in the amplitude of action potential has been determined (p>0.05). Depolarization time hasn't increased significantly in diabetic group whereas it hasn't shown any change in other groups. The field left under the action potential curve has decreased in diabetic and control magnetic field groups significantly (p>0.05). While depolarization rate has increased significantly only DMF group, repolarization rate in other three groups has increased significantly, compared to the control one (p<0,05). As a result, MMA has increased weight loss in diabetic rats indirectly. It has also prowded some increase in decreasing diaphgram muscle force and decrease in increasing blood plasma glucose level. After the application the fatigue model, it has been dedicated that MMF has no effect on diabetic muscle fatigue. Resting membrane potential has decreased in diabetic and magnetic field groups, MMF has caused the values of the action potential of the diabetic come closer to those of the control group. KEY WORDS: Modulation magnetic field, diabetes, diaphragma, rats XIV