Vanadat tedavisi görmüş diyabetli deney hayvanlarında vanadatın kalmodulin bağımlı fosfodiesteraz enzimi üzerine etkileri

Abstract

ÖZET Bu çalışmada biz, vanadyumun CaM-bağımlı PDE enzimi üzerindeki etkisinden hareketle, cAMP düzeylerinin azalma sını açıklamayı planladık. Bu nedenle, erkek sıçanlar (150-2509), 45 mg/kg STZ ile diyabet yapıldı. Diyabet oluş turulduktan sonra 7 gün boyunca hayvanlar izlendi ve sonra içme sularına ilave edilen 0.2 mg/mL, 0.4 mg/mL ve 0.8 mg/mL dozlarda 3 haftalık vanadat veya vanadil uygulamasına baş landı. Enjeksiyondan sonra 2, 3 ve 4 hafta sonra, 7 sıçan gurubu öldürüldü: Kontrol, vanadat kontrol, vanadil kontrol, diyabetik, vanadil uygulanan diyabetik ve insülin uygulanan diyabetik. öldürülen hayvanlarda kan glukoz düzeyleri ölçüldü,. Kan glukoz düzeylerindeki değişimler diyabetik ve kontrol sıçanlar ile vanadat veya vanadil uygulanan ve uy gulanmayan sıçanlar arasında anlamlı bulundu. Diğer taraftan tüm sıçanların CaM aktiviteleri be lirlenmek üzere karaciğer ve adipoz dokular çıkarıldı. Karaciğer ve adipoz dokular homojenize sonra da sonike edildi. Ekstraktlar 5 dakika kaynatıldı sonra buzlu suda hızla soğutuldu. Isı uygulanan extraktlar aktivite tayinin de kullanıldı.-69- Aktivite tayinlerinde kullanılan beyin aktivatörü Cheung' ın metoduna göre elde edildi (37). Elde edilen sıçan doku CaM aktivitesi, sığırr beyninden elde edilen PDE in aktivasyonu ile belirlendi. CaM-bağımlı PDE, sığır beyninden Klee ve Krinks'ın önerdikleri yönteme göre elde edildi (111). Standart koşullarda, enzimin spesifik aktivi tesi 6.5 x 10 ü PDE/mg protein olarak saptandı. Enzim, CaM den arındırılmış olarak elde edildi. Elde ettiğimiz bu enzimin, Ca ve CaM aktivasyonu ve EGTA inhibisyonu gös terildi. Bütün sıçan doku CaM aktiviteleri belirlendi ve so nuçlar kontrol gurubu ile karşılaştırıldı.. Bir hafta sonra, diyabetik sıcanların karaciğer ve adipoz dokularında CaM aktivitesi hxzla azaldı. Bu nedenle, diyabetik sıçanlar sadece 7 gün izlendi ve sonra vanadat tedavisine başlandı. Diyabetik sıçanlarda, 1 hafta sonra CaM aktiviteleri karaciğerde 50 % ve adipoz dokuda 49 % idi. Vanadat teda visinden sonra bu azalmış aktivite normal değerlere yaklaş t ı karaciğer ve adipoz dokuda 0.2 mg/mL oral vanadat kul- lanıldığinda, 88 % ve 35 %, 0.4 mg/mL oral vanadat kullanıl d ığında 81 % ve 87 % ve 0.8 mg/mL oral vanadat kullanıldığında 84 % ve 89 %. Vanadat uygulamasından 2 ve 3 hafta sonra ölçülen doku CaM aktiviteleri normal değerlere yakın dır. Başka bir deyişle, 2. ve 3. haftaya ait CaM aktivite sonuçları 1. haftanın sonuçlarına benzerlik göstermektedir.-70- Diyabetik hayvanların bir kısmına da içme suları ile sülfat verildi (0.2 mg/mL, 0,4 mg/mL ve 0.8 mg/mL). Vanadil uygulamasından 1 hafta sonra, karaciğer ve adipoz dokuda, 0.2 mg/mL oral vanadil verildiğinde 86 % ve 84 %, 0.4 mg/mL oral vanadil verildiğinde 85 % ve 89 % ve 0.8 mg/mL oral vanadil verildiğinde 88 % ve 87 % ye yükseldi. Vanadil uygulamasından 2 ve 3 hafta sonraki doku CaM aktivite sonuç ları 1. haftanın sonuçlarına benzerlik göstermektedir. Diyabetik sıçanların bazılarına 3 hafta, 4 U/kg insülin verildi. Bu hayvanların CaM aktiviteleri karaciğer ve adipoz dokuda, 1. haftanın sonunda, 87 % ve 89 %, 2. haf tanın sonunda 90% ve 93% ve 3. haftanın sonunda 98 % ve 96 %'ye yükseldi. Sonuçlarda da görüldüğü gibi, diyabette azalan kara ciğer ve adipoz doku CaM aktiviteleri, vanadat veya vanadil ve insülin verilmesinden sonra normal değerlere artmakta dır. Böylece insülin gibi, vanadat ve vanadilin, STZ-diya- betik sıçanlarda CaM akt iv itelerini düzelttiği gözlemlenmiş tir.

. SUMMARY In this study, we aimed to explain the decrease of cAMP levels via vanadium effect on CaM-dependent PDE. For this reason, male rats (150-250g) were made diabetic by 45 mg STZ/kg body weight. After being made diabetic, the animals were monitored for. 7 days, and then were started on vanadate or vanadyl treatment for 3 weeks. The animals were treated with 0.2, 0.4 and 0.8 mg sodium metavanade or vanadyl sulfate per mL in drinking water. After 2, 3 and 4 weeks from injection, seven group rats were killed: Control, vanadat control, vanadyl control, diabetic, vanadate-treated diabetic vanadyl-treated diabetic and insulin-treated diabetic rats. At the time of death, blood glucase levels were determined. The differences in blood glucase levels between the diabetic and control rats and between the untreated and vanadate- or vanadyl-treated diabetic rats were significant. On the other hand, the liver and adipose tissues of the all rats were isolated in order to determine CaM activities for further studies. Liver and adipose tissues were homogenized and sonicated. The extracts were boiled for 5` min. and then were rapidly cooled in ice-cold water. The boiled extracts were used in the assay.-72- Preparation of borine activator which is used in this assay has been done by the method of Cheung (37). Isolated CaM of rat tissues was bioassayed by activation of isolated bovine brain PDE. CaM-dependent PDE was prepared from bovine brain according to Klee and Krinks (111). The specific activity of our preparation was -3 6.5 x 10 U PDE/mg protein under standart assay conditions. It was free of any measurable contamination with CaM as 2+ shown by the addition of Ca and CaM activation and EGTA inhibition of the PDE enzyme. The CaM activity of all rat tissues were determined in the assay, the results were compared with CaM activity of control rat tissues. One week later, the activities of CaM were markedly decreased in liver and adipose tissues of diabetic rats. For this reason, diabetic rats were monitored only for 7 days, and then were started on vanadate treatment. In diabetic rats, CaM activities of these tissues were reduced to 50 % in liver and to 49 % in adipose tissues. After vanadate treatment for one week, these reduced activities were restored toward normal; 88 % in liver, 85 % in adipose tissue for 0.2 mg/mL vanadate orally 81 % in liver, 87 % in adipose tissue for 0.4 mg/mL vanadate orally and 84 % in liver, 89 % in adipose tissue for 0.8 mg/mL vanadate orally. After vanadate treatment for 2 and 3 weeks, CaM activities of rat tissues were restored toward normal. In other words, the results after-73- 2 and 3 weeks were identical with the results after one week. Some of diabetic animals were also treated with vanadyl sulfate in the drinking water (0.2 mg/mL, 0.4 mg/mL and 0.8 mg/mL). After vanadyl treatment for one week, CaM activities which were reduced in diabetic rats, were increased to 86 % in liver to 84 % in adipose tissue for 0.2 mg/mL vanadyl orally, to 85 % in liver to 89 % in adipose tissue for 0.4 mg/mL vanadyl orally and to 88 % in liver to 87 % in adipose tissue for 0.8 rag/mL vanadyl orally. After vanadyl treatment for 2 and 3 weeks, the results were identical with the results after one week. Some of diabetic rats were treated with 4 U/kg insulin for 3 weeks. Call activities of these animals were increased to 87 % in liver to 89 % in adipose tissue for one week, to 90 % in liver to 93 in adipose tissue for 2 weeks and to 98 in liver to 96 % in adipose tissue for 3 weeks. These results show that CaM activities of liver and adipose tissues which were reduced in diabetes, were increased to normal value after treatment with vanadyl or vanadate and insulin in one week. We demonstrated that vanadate and vanadyl can restore the activity of CaM in STZ-induced diabetic rats as insulin.