Diyabette gözlenen kas kaybında kalpain enzimlerinin rolünün araştırılması

Abstract

Diyabet hiperkatabolik durumlardan birisi olup, bu duruma bağlı olarak önemli kas kayıpları meydana gelir. Diyabette görülen kas kayıpları, lizozomal ve kalsiyuma bağımlı kalpainleri de kapsayan birden çok proteolitik mekanizmanın aktivasyonu ile oluşmaktadır. Diyabette gözlenen kas kayıplarında kalpain enzimlerinin rolü, kalpainlerin diyabete bağımlı kas kayıplarının önlenmesinde ve tedavisinde terapötik hedef olabilirliklerini akla getirmektedir. Bu amaçla proje, diyabetle oluşan kas kayıplarındaki kalpainlerin rolünün araştırılması üzerine planlanmıştır. Deney hayvanı modeli olarak streptozotosin (STZ) ile diyabet oluşturulan Wistar sıçanlar kullanılmıştır. Kalpain enzimlerinden en iyi karakterize edilmiş olan μ-kalpain (kalpain-1) ve m-kalpain (kalpain-2)'nin protein düzeyinde ekspresyonları ve bu proteinlerin sorumlu olduğu total kalpain aktivitesi ölçülmüştür. Hayvanlarda ağırlık ve kas kütlesi de ölçülmüştür. Ayrıca kalpain aktivitesinin belirlenmesi için kalpainin substratı olan α-spektrinin spesifik antikoru kullanılarak kaslardaki kalpain aktivitesi hesaplanmıştır. Çalışmada, STZ ile oluşturulan diyabetin ağırlık kaybı yanında kas kaybına da yol açtığı kas kütlesi ölçümlerince kanıtlanmıştır. Bu kas kayıpları hem kalp hem de gastrokinemius kaslarında anlamlıdır. Fakat kas kaybından sorumlu tutulan kalpain aktivitesi sadece kalp kasında anlamlı artış göstermiştir. Ve bu kalpain aktivitesinin artışından kalpain-2 enziminin sorumlu olduğu protein düzeylerindeki anlamlı artışla kanıtlanmıştır. Çalışmadaki en önemli bulgu, kalp kasının gatroknemius kası ile kıyaslandığında diyabete daha duyarlı olmasıdır. Bu kastaki kalpain aktivitesi artışından kalpain-2 sorumludur.

Diabetes is one of the hypercatabolic states and considerable muscle wasting occurs in this condition. Muscle wasting in diabetes results from activation of multiple proteolytic mechanisms, including lysomal and calcium-dependent calpain enzymes. The role of calpain activation in diabetes-induced muscle wasting suggests that the calpain system may be a therapeutic target in the prevention and treatment of muscle wasting during diabetes. For this purpose our study was designed to investigate the role of calpains in diabetes-induced muscle wasting. As an in vivo model streptozotocin-induced Wistar rats were used. The weight and muscle loss in animals were detected. The best characterized calpain species; µ-calpain (calpian-1) and m-calpain (calpain-2), and theirs total activity of calpain were evaluated in rats' muscles. Also calpain activity was measured by detecting calpain-cleaved α-spectrin fragment by using Western blot method. In the study, weight loss of STZ-induced diabetes was evidenced in muscle mass measurements that also lead to muscle loss. These muscle losses are significant in both the heart and gastrocnemius muscles. However, calpain activity, which is responsible for muscle loss, showed only a significant increase in heart muscle. And this is evidenced by the significant increase in protein levels at which the calpain-2 enzyme is responsible for the increase in calpain activity. The main result of this study is the finding that the heart is more suspectible to diabetes when compared to gastrocnemius muscle. Calpain-2 is responsible from the increased calpain activity in this tissue.