Günümüzde önemli bir sağlık sorunu haline gelen ve yaşam boyu süren Diabetes Mellitus (DM), akut ve kronik komplikasyonları nedeniyle hastanın yaşam kalitesini büyük ölçüde azaltan ve ekonomik olarak da önem arz eden kronik metabolik bir hastalıktır¹. DM, insulin sekresyonunun ve/veya insulin reseptör aktivitesinin azalmasına bağlı olarak gelişen hiperglisemi ve bunun sonucunda oluşan karbonhidrat, yağ ve protein metabolizması bozukluğuna sebep olan sekonder, metabolik bir hastalıktır². Hücresel düzeyde değerlendirildiğinde, diyabetik hayvanların santral sinir sistemlerine ait hücrelerin çekirdek şekillerinde ve kromatin görünümlerinde bozulmalar olduğu, mikrotübül sayılarının arttığı, endoplazmik retikulumlarında genişleme, parçalanma ve degranülasyon oluştuğu bildirilmiştir³. Diyabetik hastalarda hem akut, hem de kronik metabolik ve vasküler bozukluklar beynin fonksiyonel ve yapısal bütünlüğüne zarar verebilir⁴. Mitokondriyal zar proteinlerinden eşleşme bozucu proteinler (UCP) hücresel enerji oluşumunda kilit rol oynar. Artan UCP1 ekspresyonu adenozin trifosfat (ATP) sentezini engelleyerek, enerjinin ısı oluşumu şeklinde açığa çıkmasına neden olur. Mitokondri iç zarı üzerinde yer alan ve mitokondriyal anyon taşıyıcı proteinlerin bir kısmını oluşturan UCP’ler bu süreçte etkin rol alırlar⁵. Bilinen en önemli fizyolojik rolü, beyaz yağ dokudan kahverengi yağ doku gelişimini sağlamak olan irisin, enerji deposu olarak bilinen beyaz yağ doku seviyesini azaltıp enerji açığa çıkmasını sağlar. İrisin bu farklılaşmayı başta UCP1 olmak üzere diğer kahverengileşmeyi sağlayan proteinlerin düzeylerini arttırarak gerçekleştirir. Bu sebeple gelecekte obezite ve diyabet başta olmak üzere birçok metabolik hastalığın tedavisinde umut vaad eden bir ajan olarak öngörülmektedir⁶. DM’nin sık görülmesi, hastalığın ya da sebep olduğu komplikasyonlarının tedavisinin kesin olarak yapılamaması ve tedavi maliyetlerinin yüksekliği araştırmacılar için diyabeti cazip bir konu haline getirmiştir. Bir anjiotensin tip 1 (AT1) reseptör antagonisti olan losartanın infarkt alanını azaltıp, ventriküler fonksiyonları iyileştirdiği, kalp hücrelerinde apoptozisi inhibe ederek koruyucu etkiye sahip olduğu gösterilmiştir⁷. Normalde hipertansif ratlarda eNOS aktivitesi azalırken losartan ilave edilmesi durumunda böbrek eNOS aktivitesinin azalmadığı tespit edilmiştir⁸. Bu çalışmada, streptozotosin (STZ) ile oluşturulan deneysel diyabet modelinde bir antihipertansif olan losartanın, beyin dokusunda irisin ekspresyonu üzerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır.

Bu çalışma Fırat Üniversitesi Deneysel Araştırma Merkezi (FÜDAM) birimi ile Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi Histoloji ve Embriyoloji Anabilim dalı laboratuvarında yapıldı. Çalışmada FÜDAM’dan temin edilen 18 adet, Wistar albino cinsi 8-10 haftalık erkek sıçanlar kullanıldı. Deney hayvanları her grupta 6 hayvan olacak şekilde 3 eşit gruba ayrıldı.

Kontrol grubu (n=6): Bu gruptaki sıçanlara deney süresi olan 6 hafta boyunca herhangi bir işlem yapılmadı.

DM grubu (n=6): Bu gruptaki sıçanlara 50 mg/kg olacak şekilde tek doz STZ 0.1 M fosfat-sitrat tamponunda çözdürülerek intraperitoneal (i.p) olarak uygulandı. Açlık kan glukoz düzeyi 250 mg/dl üzeri olan sıçanlar diyabetik kabul edildi.

DM + LS grubu (n=6): Bu gruptaki sıçanlara 50 mg/kg olacak şekilde tek doz STZ 0.1 M fosfat-sitrat tamponunda çözdürülerek i.p olarak verilmesinden sonra oluşan diyabeti takiben losartan 10 mg/kg/gün oral olarak uygulandı.

Altı haftalık deney sonunda tüm gruptaki sıçanlar ketamin (75 mg/kg)+xylazine (10mg/kg) anestezisi altında dekapite edildikten sonra hızla çıkartılan beyin dokuları % 10’luk formaldehitte tespit edilip rutin histolojik doku takibi sonrasında parafine gömüldü. Parafin bloklardan alınan 5 μm kalınlığındaki kesitlere avidin-biotin-peroksidaz yöntemi uygulanarak immünohistokimyasal olarak irisin (Rabbit Irisin primary antibody, H-067-17, Phoenıx Pharmaceutıcals, Inc., California, USA) ekspresyonu belirlendi. Pozitif kontrol için sıçan kalp dokusu kullanıldı. Boyanan preperatlar Olympus BH2 fotomikroskopla incelenip fotoğraflandı. İmmünohistokimyasal boyanmanın değerlendirilmesinde; immünreaktivitenin yaygınlığı (0.1: < % 25, 0.4: % 26-50, 0.6: % 51-75, 0.9: % 76-100) ve şiddeti (0: yok, + 0.5: çok az, + 1: az, + 2: orta, + 3: şiddetli) esas alınarak histoskor oluşturuldu (histoskor = yaygınlık x şiddet). Elde edilen veriler ortalama standart sapma olarak belirlendi. Tüm istatistiksel analizler SPSS version 21 programı kullanılarak yapıldı. Gruplar arası değerlendirmede Kruskal-wallis, grup içi değerlendirmede Mann Whitney U testi kullanıldı.

İrisin immünreaktivitesi için yapılan boyamanın ışık mikroskop ile incelenmesi sonucunda; kontrol grubu (Şekil 1) ile karşılaştırıldığında irisin immünreaktivitesi DM grubunda (Şekil 2) istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde azalmıştı (p<0.05). DM grubu ile karşılaştırıldığında ise irisin immünreaktivitesi DM+LS grubunda (şekil 3,4) anlamlı olarak artmıştı ve kontrole benzer izlendi (p<0.05). Tüm gruplara ait irisin immünreaktivitesine ait histoskor Tablo 1’de özetlenmiştir.

Şekil 1: Kontrol grubuna ait beyin dokusunda irisin immünreaktivitesi

Şekil 2: DM grubuna ait beyin dokusunda irisin immünreaktivitesi

Şekil 3: DM + LS grubuna ait beyin dokusunda irisin immünreaktivitesi

Şekil 4: İrisin pozitif kontrol.

Tablo 1: Histolojik skor.

Günümüzde yaşam şartlarındaki hızlı değişime bağlı olarak dünya genelinde hızla artan, yüksek mortalite ve morbiditeye sahip kronik bir hastalık olan diabetes mellitus (DM), aynı zamanda insülin eksikliği ya da insülin direnci nedeniyle ortaya çıkan, karbonhidrat, lipit ve protein metabolizması bozukluğu ile karakterize endokrin ve metabolik bir hastalıktır⁹. DM kronik metabolik bir bozukluk olmasının yanı sıra aynı zamanda artmış bir oksidatif stres durumu olarak da tanımlanmaktadır¹⁰. Oksidatif stres vasküler hastalıkların oluşmasına neden olmakla birlikte diyabeti takiben oluşan oksidatif strese bağlı organ hasarı (karaciğer, böbrek, pankreas) geliştiği gösterilmiştir. Diyabetli hastaların hepatositlerinde serbest radikallerin artışına bağlı olarak hepatosellüler karsinom insidansının artmış olduğu bildirilmektedir¹¹. STZ ile diyabet oluşturulan sıçan dokularındaki malondialdehid seviyelerinin kontrol gruplarıyla kıyaslandığında, artan oksidatif stres ve lipid peroksidasyonuna paralel olarak istatistiksel bir sekilde artış gösterdiği belirlenmiştir¹². Diyabetin, akut serebral iskemik hasarın alevlenmesine neden olduğu bilinmektedir. Önceki çalışmalar geçici serebral iskeminin neden olduğu enfarktüs hacimlerinin diyabetik sıçanlarda, diyabetik olmayanlara kıyasla daha yüksek olduğunu göstermiştir¹³. İskemi–reperfüzyona bağlı doku hasarının patofizyolojik mekanizmaları henüz tam olarak anlaşılamamakla birlikte aşırı serbest radikal üretimi, hücre içi Ca⁺² iyon dengesizliği, renin-anjiotensin sistemi, nötrofil, trombositler ve kompleman sisteminin reperfüzyon hasarında önemli rol oynadığı gösterilmiştir¹⁴.

Anjiyotensin 1 reseptörlerinin; hücre proliferasyonu, vazokonstriksiyon, apoptozis, hücre hipertrofisi, antinatriürezis, süperoksit üretimi, kollajen sentezi, endotelin salınımı, lipid peroksidasyonu, adezyon molekül yapımı, vasküler matriks genişlemesi ve sempatik aktivasyon gibi etkileri vardır¹⁵. AT1 reseptör blokörlerinin ise dokular üzerinde; vazodilatatör, hemodinamik ve nörohormonal olarak yararlı etkileri bulunmaktadır¹⁶. Losartan, ilk tespit edilen AT1 reseptör antagonisti olup yüksek selektivitesinden dolayı AT1 reseptör antagonistleri için bir prototip olmuştur¹⁷.

İrisin, egzersiz uyarısı ile kaslardan salınan yağ hücrelerindeki yağ oksidasyonunu etkileyerek termoregülasyonu düzenleyen peptid yapıda bir hormondur. Kas ile yağ dokusu arasındaki iletişimde görev alan bu peptidin insülin direncinde ve enerji metabolizmasında etkili olduğu gösterilmiştir⁶.

Son immünohistokimyasal çalışmalar, sıçan ve fare beyinciğindeki Purkinje hücrelerinin irisin eksprese ettiğini ortaya koymuştur¹⁸. İrisinin parkinson ve diğer bazı nörodejeneratif hastalıklar üzerinde egzersizin olumlu etkilerine de aracılık edebileceği düşünülmektedir¹⁹. Egzersizin etkisi ile beyaz yağ dokusu, kahverengi yağ dokusuna farklılaşarak metabolik aktivitesini arttırdığı ve bu durumun enerji balansını harcama yönünde değiştirerek kilo kontrolünde ve glukoz metabolizmasında iyileşmeyi sağladığı bildirilmiştir²⁰. Mitokondri iç zarı üzerinde bulunan ve mitokondriyal anyon taşıyıcı proteinlerin bir bölümünü oluşturan UCP’ler, başta ATP sentezi olmak üzere, insülin sekresyonu, glukoz ve lipid metabolizması, adaptif termogenez, mitokondriyal biyogenez, sinaptik iletim, nöronal farklılaşma, nöronal dejenerasyon, ROS üretimi ve hormon sekresyonu gibi birçok fizyolojik süreçte rol alırlar. Termojenik bir peptid olarak tanımlanan irisin, beyaz yağ dokusunun kahverengi yağ dokusuna dönüşümünü UCP1 ekspresyonunu arttırarak gerçekleştirmektedir²¹. Dolayısıyla irisin dokular üzerinde olumlu etkilere aracılık eden süreçlerde önemli rollere sahiptir.

Bu çalışmada, diyabetik sıçan beyin dokularında irisin immünreaktivitesi azalmış olarak tespit edilmiş olup bu bulguların, litaretür bilgilerine uygunluk arz ettiği görüldü.

Diyabetik beyin dokusunda meydana gelen iskemik ve oksidatif strese bağlı gelişebilen hasarı azaltacak olumlu etkilerinin olduğu bilinen losartan uygulanan sıçan beyin dokularında ise irisin immünreaktivitesi anlamlı bir şekilde artmış bulundu. Losartanın vazodilatatör ve hemodinamik olarak direkt etkileri yanında, antiapoptotik ve antioksidan etkilerini indirekt olarak irisin gibi hormonlar aracılığıyla yapabileceği ve diyabetik beyin hasarı üzerinde olumlu etkiler oluşturabileceği düşünülmüştür. Mevcut bilgiler doğrultusunda irisinin UCP’ler aracılığıyla nöronal hücrelerde mitokondriyal fonksiyonlarda, nöronal farklılaşmada, nörogenez ve nörodejenerasyonda etkin rol oynayabileceği yönünde kanaat oluşmuştur.

Sonuç olarak, bu çalışma ile losartanın hem direkt hem de indirekt olarak irisin üzerinden etki ederek diyabetik beyin hasarı üzerine olumlu etkiler yapabileceği ve irisinin de sadece obezite ve diyabette değil, aynı zamanda nöronal alanlardaki fizyolojik ve moleküler bir takım süreçlerde de etkin rol oynayabileceği kanaatine varılmıştır.