Non-invazif pulslu manyetik alan ve pterostilben uygulamasının diyabetik iskelet kası atrofisinde protein sentez yolakları üzerine etkisi

Creative Commons License

Taştekin B., Pelit A., Çulcu M. B., Öztürk A. A., Kurttaş İ.

4TH INTERNATIONAL EURASIAN CONFERENCE ON SCIENCE, ENGINEERING AND TECHNOLOGY (EURASIANSCIENTECH 2022), Ankara, Türkiye, 14 - 16 Aralık 2022, cilt.9786057213419, ss.1250-1261

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Cilt numarası: 9786057213419
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1250-1261
  • Çukurova Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

İskelet kas atrofisi, uzun süreli hareketsizlik, yetersiz beslenme, sarkopeni, kronik kalp yetmezliği ve özellikle tip-1 diyabetle birlikte gözlenen kas kütlesinde ve kasılma gücünde azalma olarak ifade edilir. Bu çalışmada diyabetik sıçanların yavaş kasılan iskelet kaslarında meydana gelen atrofide, pulslu manyetik alan (PMA) ve pterostilben (PTS, trans-3,5-dimethoxy-4-hydroxystilbene) uygulamalarının etkileri çeşitli yönlerden değerlendirildi.

Gruplar, kontrol (K, n=10), diyabet (DM, n=10), diyabet+pterostilben (DM+PTS, n=10), diyabet+pulslu manyetik alan (DM+PMA, n=10), diyabet+pulslu manyetik alan+pterostilben (DM+PMA+PTS, n=10) olarak oluşturuldu. Sıçanlar her gün 2 saat boyunca 10 Hz frekansında 1.5 mT şiddetinde PMA’ya maruz bırakıldı. Pterostilben antioksidanı günlük 30 mg/kg dozda uygulandı. 5 haftalık deney sürecinde haftada bir kez sıçanların kan glukoz seviyeleri ve ağırlıkları ölçüldü. Deney sonunda, dissekte edilen soleus kas preparatlarından biyomekanik kayıtlamalar alınarak kasılma kuvveti yanıtları değerlendirildi. İskelet kaslarında atrofi ve hipertrofi mekanizmalarının düzenlenmesinde ve protein sentez ve yıkımında önemli role sahip olan p-AKT, mTOR, FOXO3a ve insülin konsantrasyon miktarları ELISA yöntemiyle tayin edildi. Atrofinin şiddetine bağlı olarak değişkenlik gösteren toplam protein miktarı Bradford yöntemi kullanılarak tayin edildi. Miyofibriler proteinlerin degradasyonunda etkin olduğu düşünülen Trim63, FBXO32 ve FOXO3a gen ekspresyon analizleri gerçek zamanlı PCR ile yapıldı. Antioksidan ve pulslu manyetik alan tedavisinin birçok hastalık modelinde tedavi amaçlı kullanıldığı bilinmektedir, fakat bu çalışmada ilk kez diyabetik iskelet kas atrofisi üzerine etkileri ayrıntılı moleküler ve biyomekanik incelemelerle ela alındı. Elde edilen bulgular, diyabetle birlikte bozulan protein sentez yolaklarının antioksidan ve PMA uygulamalarıyla iyileştiğini ve atrofinin şiddetinde azalma sağladığını gösterdi PMA+PTS uygulamasının diğer gruplardan daha çok iyileştirici etki gösterdiği belirlendi.

Skeletal muscle atrophy is defined as a decrease in muscle mass and contractile strength observed in prolonged immobility, malnutrition, sarcopenia, chronic heart failure, and especially type 1 diabetes. In this study, the effects of pulsed magnetic field (PMF) and pterostilbene (PTS, trans-3,5-dimethoxy-4-hydroxystilbene) on atrophy of slow-twitch skeletal muscle of diabetic rats were investigated from different aspects.

The groups consisted of control (C, n=10), diabetes (DM, n=10), diabetes+pterostilbene (DM +PTS, n=10), diabetes+pulsed magnetic field (DM +PMF, n=10), diabetes+pulsed magnetic field+pterostilbene (DM +PMF+ PTS, n=10). Rats were exposed to 1.5 mT PMF at a frequency of 10 Hz for 2 hours daily. The antioxidant pterostilbene was administered at a daily dose of 30 mg/kg. During the 5-week experimental period, blood glucose levels and weight of the rats were measured once a week. At the end of the experiment, biomechanical recordings were carried out from dissected soleus muscle preparations, and the responses to contractile force were evaluated. The levels of p-AKT, mTOR, FOXO3a, and insulin, which play important roles in regulating atrophy and hypertrophy mechanisms and protein synthesis and degradation in skeletal muscle, were determined by ELISA method. Total protein levels, which vary according to the severity of atrophy, were determined by the Bradford method. Analysis of gene expression of TRIM63, FBXO32, and FOXO3a, which are thought to be active in the degradation of myofibrillar proteins, was performed by real-time PCR. It is well known that antioxidant and pulsed magnetic field therapy have been used for therapeutic purposes in many disease models, but this study was the first to investigate their effects on diabetic skeletal muscle atrophy with detailed molecular and biomechanical studies. The results showed that the protein synthesis pathways impaired by diabetes were improved and the severity of atrophy was reduced by the application of antioxidants and PMF. The application of PMA+PTS showed a stronger curative effect than that of the other groups.