Yetişkin sıçanlarda yeni bir deneysel tip 2 diyabetik model üzerinde çalışmalar: Torasik aortada pioglitazon ile insülin etkileşimi

Abstract

71 ÖZET Yetişkin Sıçanlarda Yeni Bir Deneysel Tip2 Diyabetik Model Üzerinde Çalışmalar: Torasik Aortada Pioglitazon ile Insulin Etkileşimi Bu tez çalışmasında yeni geliştirilmiş, yetişkin sıçanlarda uygulanabilen bir tip 2 diyabet modeli oluşturularak 16 hafta sonunda alınan torasik aortalarda insülin (İNS) ile tiyazolidindion grubu yeni ilaç pioglitazon (PlO) un vazodepresör etkinlik açısından sinerjik olarak etkileşip etkileşmedikleri araştırılmıştır. Diyabet, yetişkin Wistar sıçanlara ardışık olarak, 20 dk ara ile, 230 mg / kg nikotinamid (NA) ve 65 mg / kg STZ, i.p., uygulanımı ile gerçekleştirilmiştir. Sıçanlarda ılımlı stabil hiperglisemi oluşmuş ( tokluk: KON, 109 ± 7 vs. D, 202 ± 9 mg/dl, n:10, p<.05), kan HbAic düzeyleri artmış, plazma İNS düzeyleri eş-yaş kontrollerinkinden farklı bulunmamıştır (KON, 35.1 ± 5.3 vs. D, 30.3 ± 5.1 ull/ml, n:10, p>.05). Öte yandan, oral glukoz tolerans testi süresince uyarılmış İNS düzeyleri kontrollerinkinden dramatik olarak daha az bulunmuştur. Bu modelde hiperinsülinemi gelişmediğinden, oysa klinikte tip 2 diyabetin en önemli özelliklerinden birinin hiperinsülinemi olmasından yola çıkılarak, bir grup diyabetik sıçan da 14 hafta boyunca yüksek doz eksojen İNS (iQ lU/kg/gün) ile tedavi edilerek hiperinsülinemik yapılmış ve bu grup hayvan üzerinde de benzer çalışmalar gerçekleştirilmiştir. 16 hafta sonunda diyabetik hayvanların kan basınçları değişmezken, İNS tedavili grubunkiler anlamlı olarak artmıştır (KON, 125 ± 8vs.D-lNStedavili,159±10mmHg,n:5,p<.05). Endoteli tahrip edilerek halka şeklinde izole organ banyosuna alınan torasik aortalarda İNS ve PİO' nun 5-HT' in kastına yanıtlarını tek başlarına ve birlikte ne oranda baskıladıkları 1 er saatlik inkübasyonlar öncesi ve sonrası elde edilen 5-HT konsantrasyon-yanıt eğrileri analiz edilerek saptanmıştır. Tek başına 10 uM PİO, 5-HT ' in Emax yanıtlarını iki grup aortada da benzer oranlarda inhibe etmiştir (sırasıyla D: % 30 ± 3, D-hiperinsülinemik: % 28 ± 5, p<.05, n:5). INS inkübasyonları ise 2 farklı konsantrasyonda gerçekleştirilmiştir (0.1 uU/l: fizyolojik konsantrasyon ve 100 mU/ml: suprafizyolojik konsantrasyon). Fizyolojik konsantrasyondaki İNS, 5-HT yanıtlarını anlamlı olarak etkilemezken, suprafizyolojik konsantrasyonda dramatik ölçüde depresör etki göstermiştir (5-HT in Emaks değerleri KON: % 44 ± 4, D: % 42 ± 3, D-hiperinsülinemik: % 34 ± 3 n: 5, p<.05 olarak hesaplanmıştır). Buna göre, hiperinsülinemik aortada, İNS' in vazodepresör etkinliği % 19 ± 4 oranında azalmış olarak bulunmuştur. 5-HT' in pECso değerleri de PİO ve İNS (100 mU/ml ) inkübasyonlarından sonra anlamlı olarak azalmıştır. İNS ve PİO, 1 saat boyunca birlikte inkübe edildiklerinde, her iki grup aortada da, birbirlerinin vazodepresör etkinliklerini anlamlı olarak arttırmamışlardır. Öte yandan, aortalarda, 1 saatlik, tek başına PlO inkübasyonları sonrası KCI ve BayK 8644 ile oluşturulan kasılmalar büyük oranda inhibe olmuştur. PİO, BayK 8644 yanıtlarını KCI inkilere oranla daha fazla inhibe etmiştir (Emax değerlerindeki inhibisyonlar sırasıyla D: % 69 ±10 ve % 20 ± 7 ve n:5, p<.05 ). Inhibisyon oranları gruplararası anlamlı farklılık göstermemiştir. Öte yandan, diyabetik aortada 5-HT, KCL ve BayK 8644 yanıtları artmış olarak bulunmuştur. Bulgularımıza göre terapötik konsantrasyonlarda^ PlO sıçan aortasında esas olarak voltajla çalıştırılan Ca+2 kanalları aracılığı ile vazodepresör etki göstermekte ve bu etki diyabetik koşulda değişmemektedir. Ne var ki, PlO ve İNS birlikte vazodepresör etki açısından sinerjik olarak davranmamaktadırlar. Ancak, PİO, tedavi sırasında, kontraktjl ajanlara yanıtverirliğin arttığı ve İNS' in direkt vazodepresör etkisinin azaldığı diyabetik ve hiperinsülinemik koşullarda, kalsiyum kanal inhibitor etkinliği ile artmış vazokonstriktör yanıtları baskılayabilir ve böylece INS' in azalmış olan vazodepresör etkisini bir ölçüde telafi ederek İNS' in kullanımını arttırabilir. PİO' nun, metabolik etkilerinden bağımsız olarak gelişen bu direkt özelliği hipertansif diyabetjklerin tedavisinde de ek bir yarar sağlayabilir. Ek olarak, bulgularımız, kronik hiperinsülineminin hipertansiyon gelişmesine hiperglisemiden bağımsız olarak katkıda bulunabileceğini düşündürmektedir. Öte yandan, `STZ-NA Tip 2 diyabetik model` uygulanım kolaylığı, yüksek verimi, araştırmaya zaman kazandırması ve 16 hafta sonunda bile ılımlı gliseminin durağan seyretmesi yönleriyle `n-STZ model` e alternatif olarak kronik diyabet araştırmalarında kullanılabilir özelliktedir. Ancak, en önemli olumsuz yanı klinikte tip 2 diyabetin en önemli karakteristiklerinden biri olan hiperinsülineminin bu modelde oluşmamasıdır. Hiperinsülinemi ise diyabetik zeminde kronik eksojen İNS uygulanımı ile deneysel olarak oluşturulabilir. Anahtar kelimeler. Deneysel tip 2 diyabet, rat aorta, pioglitazon, insülin

72 SUMMARY Studies on a New Experimental Type 2 Diabetes Model in Adult Rats: Interactions Between Pioglitazone and Insulin in Thoracic aorta In this study, we examined a new type 2 experimental model of diabetes in adult rats and we investigated whether pioglitazone (PIO), a new antidiabetic thiazolidinedione drug, directly augments the vasodepressor effect of insulin (INS) in endothelium-denuded aortic rings, in vitro. Diabetes was induced by combined i.p. injection of STZ (65 mg/kg) and nicotinamide (NA) (230 mg/kg) in male adult, Wistar rats. The rate showed moderate and stable hyperglycemia ( fed: CON, 109 ± 7 vs. D, 202 ± 9 mg/dl, n: 10, p<.05) with increased HbAic levels during 16 weeks. INS levels were not significantly different from their age-matched controls (CON, 35.1 ± 5.3 vs. D, 30.3 ± 5.1 ull/ml, n:10, p>.05). On the other hand, INS concentrations were dramatically lower during the oral glucose tolerance test. Blood pressure values were similar between the groups. Because the rats were not hyperinsulinemic, and since hyperinsulinemia is an important feature of clinical type 2 diabetes, one group of diabetic animals were treated with high dose of exogenous INS (20 IU/kg/day) for 14 weeks. The blood pressure values were increased significantly in this group (CON, 125 ± 8 vs. D-INS treated, 159 ± 10 mmHg, n:5, p<.05). In organ bath experiments, cumulative concentration-response curves of 5-HT were evaluated before and after 1h incubations with INS (0.1uU/l: physiological concentration or 100 mU/ml: supraphysiological concentration), PIO (10 uM: therapeutic concentration) or INS plus PIO in aortic rings. PIO and INS (100 mil/ml) each alone, but not 0.1uU/l of INS, significantly depressed the maximum contraction of 5-HT (Emax) by 40 ± 4%, 30 ± 3% respectively, in D groups. The pECso value for 5-HT was also decreasedjnarkedly. Vasodepressor effect of INS did not augment significantly when used in combination with PIO. On the other hand, the vasodepressor effect of INS was diminished in aortae from hyperinsulinemic-D rats by 19 ± 4 % when compared to aortae from D and CON rats. After 1 h incubations, PIO depressed the Emaxs of K+ depolarization or Bay K 8644 by 20 ± 7 % and 69.± 10 % respectively, in D aortae. The inhibition rates were similar between the groups. Emax values of 5-HT, KCI and BayK 8644 were found to be increased significantly in aortae from D rats. The results demonstrate a lack of an acute synergistic interaction between INS and PIO on their vasodepressor effects in aortae from D and hyperinsulinemic-D rats. However, the acute vasodepressor effect of PIO, party by voltage-operated Ca2+ channel inhibition, did not attenuate in D and hyperinsulinemic-D aortae. This effect may be beneficial by improving INS utilization due to incresing blood flow to the INS-sensitive tissues particularly in hypertensive diabetic states. Our results support the idea that hyperinsulinemia may be involved in the development of hypertension in hyperinsulinemic and/or insulin resistance states. `STZ-NA model of type 2 diabetes` is useful and may be an alternative to `nSTZ rat model` regarding the facility of induction of diabetes, long term stability of mild hyperglycemia and time consuming property. On the other hand, hyperinsulinemia which actually is present in clinical type 2 diabetes, does not occur in this model. However, hyperinsulinemia can be exerted by an exogenous INS- treatment manipulation in this diabetic model. Key words: Experimental type 2 diabetes, rat aorta, pioglitazone, insulin