Deneysel diabet modelinde S-nitrozoglutatyon oluşumu ve melatonin etkisinin incelenmesi

Abstract

VII. ÖZET Son on yılda yapılan çalışmalara göre nitrik oksitin birçok patofizyolojik hastalıkda önemli bir yere sahip olduğunu göstermiştir. Oksidatif strese bağlı olarak reaktif oksijen ürünlerinin aşın üretimi gerçekleşir bu da diabet ile indüklenen komplikasyonlann en önemli nedenidir. Diabette oluşan in vivo oksidatif stres reaktif oksijen ürünleri, hasarlı dokudan metal iyonlarının salınımı, ve endojen antioksidan konsantrasyonlanndaki azalma arasındaki dinamik dengenin bozulması sonucu ortaya çıkar. Nitrozatif stres; reaktif azot ürünlerinde bir artış ve oksidatif stres sonucu oluşan ürünlere yanıt olarak gelişir. SOD aktivitesindeki azalma sonucu 02`~ ile *NO'nun reaksiyonu gerçekleşir. Bu reaksiyon sonucu hücreye zararlı etkileri olan peroksinitrit radikali oluşur. Peroksinitrit özellikle aşın *NO içeren ortamlarda potansiyel nitrolayıcı bir moleküldür. Sülfidril gruplan ONOO` ile reaksiyona çok yatkındır. Peroksinitrit, glutatyon gibi düşük molekül ağırlıklı tiyoller ile reaksiyona girerek S-nitrozoglutatyon molekülünü oluştururlar. GSNO, nitrik oksitin transnitrozasyon reaksiyonlanndaki rolünün gerçekleştirildiği, önemli bir nitrik oksit deposu ve transport molekülüdür. Melatonin (N-asetil-5-metoksitriptamin), memelilerde en çok pineal bez tarafından sentezlenen, sirkadien ritm gösteren, ve geceleri maksimum sentez hızına ulaşan bir hormondur. Melatonin potansiyel bir serbest radikal temizleyici ve hidroksil ve peroksil radikali oluşumlannı Önleyen ve diğer antioksidanlann aktivitelerini stimüle eden bir moleküldür. Çalışmamızda 68 adet Wistar-albino soyu erkek sıçan kullanıldı. Sıçanlar rastgele altı gruba ayrıldı. Bunlar; kontrol I (%0.9 NaCl), kontrol II (%4 absolü etanol %0.9'luk NaCl içinde), diabetik (STZ), diabetik + melatonin [tek doz STZ'den sonra (150ig/kg/gün i.p) olacak şekilde deneyin son gününe kadar günlük melatonin enjeksiyonu], melatonin + diabetik (melatonin enjeksiyonu diabet indüksiyonundan 1 hafta öncesinden başladı), melatonin [(150lg/kg/gün) olacak şekilde deneye 67başlamadan 1 hafta önceden verilmeye başlandı ve 8 hafta süren deneyin sonuna kadar devam etti] olarak belirlendi. Çalışmamızdan elde ettiğimiz sonuçlara göre STZ enjeksiyonu sonucu plazma glukoz ve glike hemoglobin yüzdesi anlamlı oranda artmıştır. Reaktif serbest radikallere ve diğer oksidan ürünlere karşı hücresel savunmada glutatyon antioksidan sistemi temel rol oynar. Diabetik grubu, kontrol grubu ile karşılaştırdığımızda GSH konsantrasyonunun anlamlı oranda düştüğünü gördük. Aynı çalışmada STZ ile diabetik yapılan sıçanlarda plazma GSNO düzeylerinin ise anlamlı oranda arttığını bulduk. STZ uygulanışından önce veya sonra melatonin uygulanışı plazma glukoz ve HbAic seviyelerinde düşüşe yol açmıştır. Bu etkinin melatonin molekülünün indol yapısı ile ilgili olabileceğini düşünmekteyiz. Plazma indirgenmiş glutayon düzeyleri, melatonin uygulanışı ile 8 haftalık deney süresi sonunda artmış bulunmuştur. Diabette artmış peroksinitrit üretimi koşullarında melatonin; reaktif oksijen ve nitrojen radikallerinin ortamdan temizlenmesini arttırarak, plazma S-nitrozoglutatyon seviyelerinin düşürülmesinde etkin bir molekül olarak davranır. Tüm bu bilgilere göre; S-nitrozoglutatyon nitrik oksitin metabolizmasında aracılık eden ve hücresel mekanizmaların regülasyonunda rol alan bir moleküldür. Diabetik grup ve kontrol grupları arasındaki plazma GSH ve GSNO düzeylerindeki farklılık, melatoninin gerek in vitro, gerek ise in vivo ortamda etkili bir antioksidan molekül olarak davrandığını ve deneysel diabette melatonin kullanımının yararlı olabileceğini göstermektedir. `58`

Vm. SUMMARY During the last decade, studies have implicated that nitric oxide is a key mediator in numerous pathophysiological diseases. Evidence indicates that excessive production of reactive oxygen species (ROS) increases oxidative stress, which has been implicated in the etiyology of diabetes-induced complications. In diabetes, oxidative stress in vivo can result from a dynamic imbalance between the concentration of reactive oxygen species, the release of metal ions from tissue damage, and a reduction in the concentration of endogenous antioxidants. Nitrosative stress is defined as an increase in reactive nitrogen species and is in response to the by-products formed from oxidative stress. A decrease in SOD activity can result in the kinetically favorable side-reaction of *NO with C^*-. This reaction generates the peroxynitrite radical that is damaging to cells. This is a potent nitrosating species, especially in the presence of excess *NO. Sulfhydryl groups are higly susceptible to reaction with ONOCT. Peroxynitrite can react with low molecular weight and protein-associated thiols such as glutathione to form S-nitrosoglutathione. GSNO could be considered a significant storage and a transport molecule for nitric oxide to fulfil its role in transnitrosation reactions. Melatonin (N-acetyl-5-methoxytryptamine), a hormone synthesized mainly by the pineal gland of mammals, exhibit a circadian rhythm, with maximal synthesis during the night. Melatonin has been described to be a potent scavenger of free radicals and stimulates other antioxidant activities by preventing hydroxyl and peroxyl radical formation. Sixty-eight male Wistar albino rats were used in this study. Rats were randomly divided into six groups as follows: control I (0.9 %NaCl), control II (4 %absolute ethanol in 0.9 %NaCl), diabetic (STZ), diabetic + melatonin [after a single dose of STZ melatonin was injected daily (150jig/kg/day i.p) until the end of the study], melatonin + diabetic (melatonin was injected 1 week before diabetes induction, and melatonin (150lg/kg/day) was injected daily for 7 days, 1 week before the study, and continued until the end of the 8 week. Our results demonstrated that injection of STZ 69produced significant increases in the levels of plasma glucose and percentage of glycated hemoglobin. The glutathione antioxidant system has a fundamental role in cellular defense against reactive free radicals and other oxidant species. The GSH concentration was significantly decreased in the diabetic group, compared with the non-diabetic group. In the present study there was a marked increase in plasma GSNO levels in STZ-induced diabetic rats. Administration of melatonin prior to or after STZ treatment decreased plasma glucose and HbA]C levels. This effect may be associated with the indole structure of the melatonin molecule. Plasma reduced glutathione levels were increased at 8 week after administration of melatonin. Under conditions of increased peroxynitrite production in diabetes, melatonin is effective in reducing plasma S-nitrosoglutathione levels due to increased scavenging activity of reactive oxygen and nitrogen radicals. These observations suggest that S-nitrosoglutathione may serve as intermediates in the cellular metabolism of nitric oxide and raise the possibility of an additional type of cellular regulatory mechanism. Significant difference between diabetic and control groups plasma GSH and GSNO levels indicates that, melatonin functions as an efficient antioxidant in vitro as well as in vivo and melatonin may be beneficial in experimental diabetes. `70`