NORMOGLİSEMİK VE DİYABETİK SIÇANLARDA MİYOKARDİYAL İSKEMİ/REPERFÜZYON HASARINDA ÇİNKO VE EGZERSİZİN OKSİDATİF STRES, İNFLAMASYON VE METTL14 ÜZERİNE ETKİSİ

Abstract

Bu araştırmada, normoglisemik ve diyabetik sıçanlarda miyokardiyal iskemi/reperfüzyon (IR) hasarında çinko ve aerobik egzersizin oksidatif stres, inflamasyon, metiltransferaz-benzeri 14 (METTL14) ve çinko üzerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırma, deneysel bir model üzerinden yürütülmüştür. Toplam 128 erkek Sprague Dawley sıçanı, basit randomizasyon yöntemiyle normoglisemik ve diyabetik olmak üzere iki ana gruba ayrılmış; her bir ana grup kendi içinde sekiz alt gruba bölünmüştür. Normoglisemik gruplar; kontrol, çinko, çinko+egzersiz, egzersiz, miyokardiyal IR, çinko+miyokardiyal IR, çinko+egzersiz+miyokardiyal IR ve egzersiz+miyokardiyal IR gruplarından oluşmuştur. Diyabetik gruplar; diyabetik kontrol, diyabetik+çinko, diyabetik+çinko+egzersiz, diyabetik+egzersiz, diyabetik miyokardiyal IR, diyabetik çinko+miyokardiyal IR, diyabetik çinko+egzersiz+miyokardiyal IR ve diyabetik egzersiz+miyokardiyal IR gruplarından oluşmuştur. Sıçanlarda diyabet, intraperitoneal (IP) streptozotosin (60 mg/kg) enjeksiyonu ile oluşturulmuştur. Çinko sülfat, 4 hafta süreyle hergün 5 mg/kg/gün olarak IP enjeksiyon olarak uygulanmıştır. Aerobik egzersiz ise 4 hafta süreyle haftada 5 gün orta yoğunlukta treadmill egzersizi (20 m/dk hız, 0° eğim, 30 dk/gün) olarak uygulanmıştır. Uygulama protokollerinin tamamlanmasının ardından ilgili gruplarda miyokardiyal IR protokolü uygulanmış; IR protokolü uygulanmayan gruplarda ise eş zamanlı olarak sıçanlar sakrifiye edilmiştir. Serum ve miyokard dokularında süperoksit dismutaz (SOD), glutatyon (GSH), malondialdehit (MDA), interlökin-6 (IL-6), METTL14 ve çinko düzeyleri ELISA ve spektrofotometrik yöntemlerle belirlenmiş; miyokardiyal doku hasarı Hematoksilen&Eozin boyaması ile değerlendirilmiştir. Normoglisemik sıçanlarda miyokardiyal IR hasarında, miyokard ve serum METTL14 düzeylerinde anlamlı bir artış olurken; çinko ve aerobik egzersiz uygulamaları bu artışı anlamlı biçimde baskılamıştır (p<0,05). Buna karşılık diyabetik sıçanlarda miyokardiyal IR hasarında özellikle miyokardda METTL14 düzeylerinde belirgin bir azalma gözlenmiş ve bu baskılanmış yanıt çinko uygulamasıyla anlamlı olarak artmıştır (p<0,05). Normoglisemik ve diyabetik sıçanlarda miyokardiyal IR hasarı, SOD ve GSH düzeylerinde anlamlı azalma ile birlikte MDA ve IL-6 düzeylerinde anlamlı artışa yol açmıştır (p<0,05). Çinko ve/veya aerobik egzersiz uygulamaları, SOD ve GSH düzeylerini anlamlı biçimde artırırken, MDA ve IL-6 düzeylerini anlamlı olarak düşürmüş ve miyokardiyal IR uygulanan gruplarda bu parametreler kontrol grubu değerlerine yaklaşmıştır (p<0,05). Bu biyokimyasal değişiklikler histopatolojik bulgularla paralellik göstermiş; normoglisemik koşullarda miyokard yapısı büyük ölçüde korunmuş, doku hasarı sınırlı kalmış; diyabetik koşullarda ise yapısal hasar tamamen ortadan kalkmasa da miyokardiyal hasarın şiddeti belirgin biçimde azalmıştır. Sonuç olarak, çinko ve/veya aerobik egzersiz uygulamalarının normoglisemik ve diyabetik sıçanlarda miyokardiyal IR hasarına karşı çok düzeyli kardiyoprotektif etkiler oluşturduğu tespit edilmiştir. Araştırmamız, METTL14'ün miyokardiyal IR patofizyolojisinde metabolik duruma bağlı olarak farklı roller üstlendiğini gösteren ilk deneysel kanıtlardan birini sunmaktadır.This study aimed to investigate the effects of zinc and aerobic exercise on oxidative stress, inflammation, methyltransferase-like 14 (METTL14), and zinc levels in myocardial ischemia/reperfusion (IR) injury in normoglycemic and diabetic rats. The study was conducted using an experimental model. A total of 128 male Sprague Dawley rats were divided into two main groups normoglycemic and diabetic using a simple randomization method; each main group was further subdivided into eight subgroups. The normoglycemic groups consisted of control, zinc, zinc+exercise, exercise, myocardial IR, zinc+myocardial IR, zinc+exercise+myocardial IR, and exercise+myocardial IR groups. The diabetic groups consisted of diabetic control, diabetic+zinc, diabetic+zinc+exercise, diabetic+exercise, diabetic myocardial IR, diabetic+zinc+myocardial IR, diabetic+ zinc+exercise+myocardial IR, and diabetic+ exercise+myocardial IR groups. Diabetes in rats was induced by intraperitoneal injection of streptozotocin (60 mg/kg). Zinc sulfate was administered as an intraperitoneal injection at a dose of 5 mg/kg/day for 4 weeks. Aerobic exercise was performed as moderate-intensity treadmill exercise (20 m/min speed, 0° incline, 30 min/day) for 4 weeks, 5 days per week. Following the completion of the intervention protocols, the myocardial IR protocol was applied to the relevant groups; rats in the groups not subjected to the IR protocol were sacrificed simultaneously. Levels of superoxide dismutase (SOD), glutathione (GSH), malondialdehyde (MDA), interleukin-6 (IL-6), METTL14, and zinc in serum and myocardial tissues were determined using ELISA and spectrophotometric methods; myocardial tissue injury was evaluated by hematoxylin and eosin staining. In normoglycemic rats, myocardial IR injury led to a significant increase in myocardial and serum METTL14 levels, whereas zinc and aerobic exercise interventions significantly suppressed this increase (p<0.05). In diabetic rats, myocardial IR injury caused a pronounced decrease in METTL14 levels, particularly in the myocardium, and this suppressed response was significantly reversed only by zinc administration (p<0.05). In myocardial IR injury under both normoglycemic and diabetic conditions, a significant decrease in SOD and GSH levels, along with a significant increase in MDA and IL-6 levels, was observed (p<0.05). Administration of zinc and/or aerobic exercise resulted in a significant increase in SOD and GSH levels and a significant decrease in MDA and IL-6 levels; in the groups subjected to myocardial IR, these parameters were found to approach the values of the control group (p<0.05). These biochemical changes paralleled the histopathological findings; under normoglycemic conditions, myocardial structure was largely preserved and tissue damage remained limited, whereas under diabetic conditions, although structural damage was not completely eliminated, the severity of l injury was markedly reduced. In conclusion, zinc and/or aerobic exercise were found to exert multi-level cardioprotective effects against myocardial IR injury in both normoglycemic and diabetic conditions. Our study provides one of the first experimental pieces of evidence demonstrating that METTL14 plays distinct, context-dependent roles in the pathophysiology of myocardial IR according to metabolic status.