Deneysel aterosklerotik tavşan modelinde oksidan ve antioksidan savunma sistemleri ve endotelin-1 ile olan ilişkileri

Abstract

ÖZET DENEYSEL ATEROSKLEROTİK TAVŞAN MODELİNDE OKSİDAN VE ANTİOKSİDAN SAVUNMA SİSTEMLERİ ve ENDOTELİN-1 İLE OLAN İLİŞKİLERİ Dr. Hülya ÖZTÜRE Myokard enfarktüsü, perivasküler hastalık, inme gibi vasküler bozuklukların ana sebebi olan ateroskleroz endotel hücrelerinin kronik hasarı sonucu uzun yıllar boyunca yavaşça gelişen kronik enflamatuvar bir prosestir. İnsanlarda ve deney hayvanlarında yapılan çalışmalar sonucunda aterosklerotik vasküler hastalığın en erken belirtilerinden birinin hiperkolesterolemi sonucu artan serbest oksijen radikallerine bağlı gelişen endotel disfonksiyonu olduğu gösterilmiştir. Arter duvarında LDL oksidasyonu ve endotelin hasar görmesi, ateroskleroz gelişiminde anahtar bir olaydır. Bu çalışmada da, ateroskleroz patogenezinde diyetteki yüksek orandaki kolesterolün serbest oksijen radikalleri oluşumunu arttırarak damar duvarında yapabileceği hasann rolü ve yine serbest radikallerin düzeyindeki bu artışın antioksidan savunma sistemi ile olan etkileşiminin araştırılması amaçlandı. Damar duvarındaki hasarın plazmaya ne şekilde yansıdığı, plazma ET-1 düzeylerinin tâyin edilmesi ile değerlendirilirken, gelişen oksidan stresin antioksidan sisteme etkisi doku ve kan MDA düzeylerinin, SOD ve katalaz aktivitelerinin tayin edilmesi ile değerlendirildi. Çalışmanın amacına uygun olarak Yeni Zelanda türü erkek tavşanlardan iki grup (n=7) oluşturuldu ve 1. gruba sadece tavşan yemi, 2. gruba ise % 2 kolesterol eklenerek hazırlanan tavşan yemi 4 ay süreyle verilerek aterosklerotik plak geliştirilmesi amaçlandı. Deneye başlamadan önce ve 4. ayda her iki gruptan kan örnekleri alınarak, örneklerde ET-1, MDA, t.kolesterol, trigliserid düzeyleri ile SOD ve KAT enzim aktiviteleri ölçüldü. Ayrıca 2. ayda alınan kan örneklerinde, t. kolesterol ve trigliserid düzeyleri tayin edildi. 4. ayın sonunda dekapite edilen her iki gruptaki tavşanların aort damar dokularında histopatolojik inceleme, SOD, KAT, MDA ve protein ölçümleri yapıldı. İstatistiksel değerlendirmede SPSS programı kullanıldı ve non parametrik test uygulandı.Kolesterol grubunda doku SOD ve KAT enzim aktiviteleri ile MDA düzeyleri kontrol grubuna göre anlamlı yüksek (sırasıyla P= 0.0045, P=0.0491, P=0.0181) bulundu. Kolesterol grubunda serum kolesterol, plazma KAT, plazma ET-1 ve serum MDA ortanca değerleri diyet sonrasında anlamlı (sırasıyla P=0.0012, P=0.0450, P=0.0072 P=0.0165) yükseklik gösterirken; plazma SOD aktivitesinde anlamlı (P=0.0035) düşme izlendi. Kontrol ve kolesterol gruplarının diyet öncesi ve sonrası değerleri (ortanca, min-maks) karşılaştırmalı olarak incelendiğinde serum t. kolesterol ve MDA değerlerinin diyet sonrasında kontrol grubuna göre anlamlı yüksek (sırasıyla P=0.0017, P= 0.0092 ), plazma SOD ve KAT aktiviteleri ile ET-1 değerlerinin de benzer şekilde diyet sonrası kolesterol grubunda kontrol grubuna göre anlamlı yüksek (sırasıyla P=0.0238, P= 0.0123, P=0.0064) olduğu izlendi. Kolesterol grubunda 0., 2. ve 4. ay serum kolesterol ortanca değerlerinde grup içi anlamlı farklılıklar saptandı. Yapılan ikili karşılaştırmada serum kolesterol değerlerinde (Bonferroni düzeltmeli Mann-Whitney U Wilcoxon Rank testi) 0. ay ile 2. ay arasında P= 0.0279, O.ay ile 4.ay arasında P= 0.0012, 2.ay ile 4.ay arasında P= 0.0127 olacak şekilde anlamlı farklılık bulundu. Plazma ET-1 ile serum MDA arasında (r=0.8312, P=0.020); plazma KAT ile serum kolesterol arasında (r=0.9203; P=0.002); serum kolesterol ile serum MDA arasında (r=0,8737; P=0.01) anlamlı korelasyonlar gözlendi. Serum kolesterol ile MDA arasında gözlenen korelasyonda yüksek orandaki kolesterolün serbest oksijen radikallerini arttırarak hasar yapabildiği görüşü bir kez daha desteklenmiş ve damar duvarından alınan kesitlerin histopatolojik değerlendirmesinde de bu değişiklikler kanıtlanmıştır. Sonuç olarak çalışmamızda, aterosklerotik tavşan modelinde oksijen radikallerinin oluşumundaki artış sonucu plazma ve doku düzeyinde antioksidan enzim aktivitelerinde değişiklikler olduğu saptanmıştır. Yapılan bu deneysel modelde oksidatif modifikasyona uğramış lipoproteinlerin (LDL) endotelde hasara yol açarak plazma ET-1 düzeylerini arttırdığı da belirlenmiştir. Çalışmamızın sonuçları, hiperkolesterolemi sonucu artan oksidan stresin geliştirdiği endotel hasarı ve antioksidan sistemde meydana getirdiği enzim değişiklikleri aracılığı ile ateroskleroz patogenezinde oynadığı rolü desteklemektedir.

SUMMARY OXIDANT AND ANTIOXIDANT SYSTEMS AND THEIR INTERACTION WITH ENDOTHEUN-1 IN EXPERIMENTAL ATHEROSCLEROTIC RABBIT MODEL Dr. Hülya ÖZTÜRE Atherosclerosis is a chronic inflammatory progress which develops substantially through years, leading to vascular disorders such as myocardial infarction, perivascular diseases and stroke. Related researches conducted on humans and experimental animal models have shown that endothelial dysfunction caused by the hypercholesterolemia induced oxygen free radical formation, is one of the earliest symptoms in atherosclerosis. LDL oxidation at the arterial wall and the subsequent endothelial damage are key factors in the progression of the disease. Our study also aimed to investigate the role of increased dietary cholesterol on inducing the formation of oxygen free radicals and the subsequent damage on the arterial wall as well as the interaction of these increased free radicals with the antioxidant defense systems. Plasma ET-1 levels were determined to evaluate the relevance of endothelial damage in plasma, while tissue and serum MDA levels as well as SOD and catalase activities were investigated to study the interactions between oxidant and antioxidant systems. New Zealand male rabbits were used to form 2 study groups (n=7) based on the aims of the study. The animals in Group 1 were fed with regular rabbit pellet while the animals in Group 2 received the same pellet with the addition of 2% cholesterol for 4 months to induce the progression of atherosclerotic plaques. Blood samples obtained at the initiation and 4th month of the study were investigated for ET-1, MDA, t cholesterol, triglyceride levels and for SOD and catalase activities while only t. cholesterol and triglyceride levels were studied in the samples obtained at the 2nd month. All animals were decapitated at the end of the 4th month period and histopathological evaluation as well as tissue SOD, catalase, MDA and protein determinations were conducted in the aort vessel tissues. Statistical analysis were performed using the SPSS program and nonparametric tests. jgpTissue SOD and catalase enzyme activities and MDA levels were significantly higher (P= 0.0045, P=0.0491, P=0.0181; respectively) in the cholesterol group compared to the controls. Median values of serum cholesterol levels, plasma catalase activites and ET-1 levels and serum MDA levels after the cholesterol rich diet were significantly higher (P=0.0012, P=0.0450, P=0.0072 P=0.0165; respectively) while plasma SOD activity was significantly lower (P=0.0035) compared to the initiation of the study. When control and cholesterol groups' values (median, min-max) before and after the diet were compared, it was observed that after the diet, the cholesterol group had significantly higher serum t. cholesterol and MDA levels (P=0.0017, P= 0.0092; respectively), as well as higher plasma SOD and catalase activities and ET-1 levels (P=0.0238, P= 0.0123, P=0.0064, respectively). Significant differences were detected within the cholesterol group, in the median values of the 0. and 4th month serum cholesterol levels. Comparison of the means (Bonferroni correction of the Mann Whitney U Wilcoxon Rank Sum Test) have shown significant differences between serum cholesterol values of the 0. and 2. month samples (P= 0.0279), 0. and 4. month samples (P= 0.0012) and 2. and 4. month samples (P= 0.0127). Significant correlations were observed between plasma ET-1 and serum MDA levels (r=0.8312, P=0.020); plasma catalase activities and serum cholesterol levels (r=0.9203; P=0.002); serum cholesterol and serum MDA levels (r=0,8737; P=0.01). The correlation observed between serum cholesterol and MDA levels supports the theory that high levels of cholesterol leads to endothelial damage through increased free radical formation and these vascular changes were also detected in the histopathologic^ evaluation of the tissues In conclusion, the results of our study on atherosclerotic animal model proved that increased oxygen radicals lead to alterations in plasma and tissue antioxidant enzyme levels. This experimental model also showed that oxidative modification of the lipoproteins (LDL) increases plasma ET-1 levels via the damage in endothelium. Our study supports the role of hypercholesterolemia induced oxidant stress in the pathogenesis of atherosclerosis through its effects on endothelial damage and enzyme alterations in the antioxidant system.