Nitrik oksit inhibisyonuna bağlı hipertansiyon modelinde egzersizin direnç damarlarında karbonmonoksit yolağına etkisi

Abstract

Endotelyal disfonksiyon ve buna bağlı olarak nitrik oksit (NO) yetmezliği hipertansiyonun başlangıcında ve gelişiminde önemli rol oynar. Kendiliğinden hipertansif sıçanlarda nitrik oksit sentaz (NOS) enziminin daha az bulunduğu ve NO üretiminin daha düşük olduğu gösterilmiştir. NOS enziminin kronik inhibisyonu sonucu oluşturulan hipertansiyon modeli ise diğer hipertansiyon modelleri arasında yerini almıştır. Karbonmonoksit (CO) son yıllarda vasküler tonusa katkısı, fonksiyonları ve NO'ya benzerlikleri açısından üzerinde durulan gevşetici mediyatörlerden biridir. NO üretiminin azaldığı veya olmadığı koşullar altında CO kompansatuar etki gösterebilmektedir. Düzenli fiziksel aktivitenin kan basıncını düşürücü etkisi çeşitli deneysel hipertansiyon modellerinde gösterilmiştir. NOS enziminin inhibisyonuna dayalı hipertansiyon modelinde egzersizin kan basıncını anlamlı düzeyde düşürdüğü bizim laboratuarımızda da gösterilmiştir. Düzenli egzersizler sonucu oluşan vasküler düzenlemelerde hemoksijenaz/ karbonmonoksit (HO/CO) sistemi de etkilenmektedir. Fakat NOS inhibisyonuyla oluşturulan hipertansiyon modelinde egzersizin vasküler dokularda HO/CO sistemine etkisi bilinmemektedir. Bu verilerden yola çıkarak bu çalışmada düzenli yüzme egzersizinin normotansif ve hipertansif sıçanların vasküler dokularındaki HO/CO sistemine etkisi araştırıldı. Bu amaçla hayvanlar kontrol, egzersiz, hipertansif ve hipertansif egzersiz olmak üzere 4 gruba ayrıldı. Hipertansiyon, seçici olmayan NOS enzim inhibitörünün [N?-nitro-L-arginin metil ester (L-NAME) 25 mg.kg-1.gün-1] hayvanların içme suyuna ilavesiyle oluşturuldu ve 6 hafta boyunca sürdürüldü. Egzersiz gruplarında antrenman protokolü hipertansiyonla eşzamanlı olarak haftada 5 gün, günde 1 saat yüzme olarak uygulandı. Tüm grupların kan basıncı periyodik olarak invaziv olmayan tail cuff yöntemle kuyruktan ölçülerek takip edildi. Çalışmanın sonunda gastroknemius kası direnç ve mezenter yatak direnç damarları telli miyografa, torasik aort halkaları ise organ banyosu düzeneğine alınarak CO'nun endojen ve ekzojen damar yanıtları incelendi. Sıçanların antrene olduklarını kanıtlamak için vastus lateralis kasının kırmızı kas liflerinde sitrat sentaz enzim aktivitesi ölçüldü. Ayrıca izole edilen damarlardan HO-1 ve HO-2 ekspresyonu da Western blot analiziyle saptandı. Deney sonundaki kan basıncı değerleri her iki hipertansif grupta kontrole göre yüksek bulunurken, hipertansif egzersiz grubunda hipertansif gruba göre önemli ölçüde kan basıncının düştüğü gözlendi. Sitrat sentaz enzim aktivitesi egzersiz ve hipertansif egzersiz grupta kontrollerine kıyasla anlamlı şekilde yüksekti. Damar segmentlerinin endojen CO gevşeme yanıtları egzersiz yapan kontrol sıçanlarda torasik aortadaki artışın dışında gruplar arasında fark göstermedi. Torasik aorta HO-1 ekspresyonu her iki egzersiz grubunda anlamlı yüksekti. Ekzojen CO'ya verilen gevşeme yanıtlarında gruplar arasında fark yoktu. Torasik aortada CO etkisini hem sGC hem de K+ kanalları aracılığıyla gösterirken gastroknemius ve mezenter direnç damarlarında K+ kanalları ile gösterdi. Araştırmamızın sonuçlarına göre NOS inhibisyonu hipertansiyon modelinde düzenli fiziksel aktivitenin damar gevşeme yanıtlarına olumlu etkisinin saptanamaması bu modelde HO/CO sisteminin kompansatuar olarak iş görmediğini göstermektedir.Anahtar kelimeler: hipertansiyon, L-NAME, egzersiz, karbonmonoksit, hemoksijenaz, nitrik oksit, nitrik oksit sentaz, miyograf

Endothelial dysfunction and nitric oxide (NO) deficiency play an important role in emergence and development of hypertension. It has been reported that spontaneously hypertensive rats feature less nitric oxide synthase (NOS) enzyme and reduced NO generation. Chronic inhibition of NOS enzyme in rats has become an animal model of hypertension beside others. Carbon monoxide (CO) is one of the relaxing mediators that have been highlighted in respect of its contribution to vascular tonus, functions and similarities to NO. CO may show a compensatory effect under the conditions in which NO production is reduced or not present. The blood pressure reducing effect of regular physical activity has been demonstrated in various experimental hypertension models. It has also been demonstrated in our laboratory that exercises during hypertension based on chronic NOS inhibition, reduce blood pressure significantly. In vascular arrangements that occur as a result of regular exercise, heme oxygenase/carbon monoxide (HO/CO) system is also affected. However, in hypertension model with NOS inhibition, the effect of the exercise to HO/CO system in vascular tissues is not known. Based on these data, the effect of regular swimming exercise on HO/CO system in the vascular tissues of normotensive and hypertensive rats was studied. For this purpose, animals were divided into 4 groups as control, exercise, hypertensive and hypertensive exercise. Hypertension was induced by oral administration of a non-selective NO synthase inhibitor [N?-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), 25 mg.kg-1.day-1] dissolved in drinking water of animals, for a period of 6 consecutive weeks. Training protocol in exercise groups was performed as swimming for 1 hour daily and 5 days in a week, concomitantly with hypertension in exercising hypertensive group. Blood pressure of all groups was measured periodically by a non-invasive tail cuff method. Endogenous and exogenous responses of CO were examined in isolated preparations of gastrocnemius resistance and mesentery resistance arteries mounted to a wired myograph, and thoracic aort rings to organ bath equipment. In order to prove that rats were trained, citrate synthase enzyme activity was measured in red muscle fibers of vastus lateralis muscle. Furthermore, HO-1 and HO-2 expression in isolated arteries were determined by Western blot analysis. While blood pressure values were found to be high in both hypertensive groups compared to control group at the end of the examination, it was observed that blood pressure declined significantly in hypertensive exercise group compared to hypertensive group. Citrate synthase enzyme activity increased significantly in exercise and hypertensive exercise groups compared to their control groups. Endogenous CO relaxation responses of vessel rings were not different between the groups apart from the increase in thoracic aorta in control rats that performed exercise. Thoracic aorta HO-1 expression was significantly higher in both exercise groups. There was no difference between the groups in vasodilation in responses to exogenous CO in vessel rings. While CO demonstrated its effect in thoracic aorta by means of both sGC and K+ channels, it did so by means of K+ channels in gastrocnemius and mesentery resistance arteries. According to the results of our study, the lack of a positive effect of regular physical activity on relaxation responses in NOS inhibition hypertension model proves that HO/CO system does not function in compensatory manner in this hypertension model.Key words:hypertension, L-NAME, exercise, carbon monoxide, hemeoxygenase, nitricoxide, nitric oxide synthase, myograph