SGLT2 İnhibitörü Dapagliflozinin Hiperglisemi-Aracılı Kalp Fonksiyon Bozukluğu Üzerindeki Etkisinin Moleküler Temellerinin İncelenmesi

Amaç: Sodyum glukoz ko-transporter (SGLT) inhibitörlerinin diyabetli bireylerde glukoz re-absorbsiyonunu inhibe ederek kan şekerini düşürdüğü ileri sürülmektedir. Bu inhibitörlerin kalp fonksiyonu üzerindeki etkileri henüz tam olarak bilinmemesine karşın, Na+/H+-değiştokuşçusu (NHE) inhibitörü gibi etkiler gösterebildiği ileri sürülmektedir. Bu çalışmada, SGLT2-inhibitörü olarak Dapagliflozin (DAPA) in vitro olarak sıçan embriyonik hiperglisemik ventriküler hücrelerinde (H9c2-hücre hattı), hücre seviyesindeki etki mekanizmasının elektrofizyolojik yöntemler kullanılarak incelenmesi hedeflenmiştir. Gereç ve Yöntem: H9c2 hücreleri deney koşullarına hazır hale getirildikten sonra, H9c2’ler bir grubu 25 mM glukoz ile 24-saat veya 48-saat 37 °C’de inkübe edilerek hiperglisemik kardiyomiyositler (HG) elde edilmiş, bir diğer grubun inkübasyonu ise 25 mM glukoz ve DAPA (D185360, TORONTO Research Chemicals; 100 nM veya 1 µM) ile aynı sürelerde gerçekleştirilmiştir. Hücreiçi iyon derişimleri ([X]in), [ROS]in ve mitokondri membran potansiyeli (MMP) ölçümleri hücreler özel floresans boyalarla yüklenerek (DCFDA, FluoZin-3AM, JC-1, SNARF-1AM, FURA-2AM ve SBFI) konfokal mikroskobu ve mikrospektrofluorometre kullanılarak ölçülmüştür. Gruplar arası karşılaştırmalar student t-testi ile gerçekleştirilmiş ve anlamlılık değeri 0,05’den küçük değerler kabul edilmiştir. Bulgular: Normal ve hiperglisemik hücrelerde 1 µM DAPA uygulamasında toksik etkiler gözlendiğinden, tüm incelemeler 100 nM DAPA uygulaması ile yapılmıştır. [Na+] in değeri bu uygulamalarda değişmezken, HG inkübasyonda (48-saat) istatistiksel olarak anlamlı düzeyde artış olan [H+] in değeri, DAPA uygulaması ile (24-saat ve 48-saat) çok belirgin olarak artmıştır. Buna karşın, HG’li hücrelerde (24-saat ve 48-saat) artmış olan [Zn+2] in değerlerini DAPA uygulaması etkilememiştir. Buna karşın, HG’li hücrelerde (24-saat ve 48-saat) artmış olan [Ca+2] in değerlerinin DAPA uygulaması ile normal değerlere yakın olduğu gözlenmiştir. Bunlara ek olarak, HG koşullarında önemli derecelerde artmış olan [ROS]in değerinin DAPA ile normal değerler civarında gözlendiği, fakat HG sonucu depolarize durumdaki MMP’lerini etkilemediği sonuçları elde edilmiştir. Sonuç: Sonuç olarak elde edilen verilerimiz, SGLT2 inhibitörlerinin HG hücrelerde, artan [H+] in ve [ROS]in baskılayarak, artmış olan bazal [Ca+2] in’nin düzelmesine ve böylece kalbin kasılma-gevşeme aktivitesinin HG koşullarında normal fonksiyon göstermesine yol açabileceğini işaret etmektedir.

An Investigation on Molecular Basis of the Effects of SGLT2 İnhibitor Dapagliflozin on Hyperglycemia-Associated Heart Dysfunction

Objectives: It has been reported that sodium glucose co-transporter (SGLT) inhibitors lowering blood glucose in diabetic patients via inhibiting glucose re-absorption. Although it has not been clearly identified the effects of these inhibitors on heart function, these inhibitors may act like Na+/ H+-exchanger (NHE) inhibitors. In this study, we were aimed to clarify the underlying cellular mechanism of a SGLT2-inhibitor, Dapagliflozin (DAPA), on hyperglycemic embryonic rat ventricular cells (H9c2 cell line) via electrophysiological measurements. Materials and Methods: One group of H9c2 cells were incubated with high glucose (25 mM) medium for 24-hours and 48-hours at 37 °C to obtain hyperglycemic (HG) cardiomyocytes. Another group of H9c2 cells were incubated together with high glucose medium and DAPA (D185360, TORONTO Research Chemicals; 100 nM or 1 µM). Intracellular ion concentrations, ([X]in), reactive oxygen species, ([ROS]in) and mitochondria membrane potential, (MMP) were monitored via specific fluorescent dyes (DCFDA, FluoZinc, JC-1, SNARF, FURA-2AM and SBFI) with confocal microscope and microspectrofluorometer. All data are presented as mean (± SEM) and statistical analysis performed by student t-test. Significance level considered at p

___

  • Hanson RL, Imperatore G, Bennett PH, et al. Components of the “metabolic syndrome” and incidence of type 2 diabetes. Diabetes 2002; 51(10): 3120-7.
  • Meigs JB, Larson MG, D’Agostino RB, et al. Coronary artery calcification in type 2 diabetes and insulin resistance: the framingham offspring study. Diabetes Care 2002; 25(8): 1313-1319.
  • Fleischman A and Rhodes ET. Management of obesity, insulin resistance and type 2 diabetes in children: consensus and controversy. Diabetes Metab Syndr Obes 2009; 2: 185-202.
  • Porte D and Woods SC. Regulation of food intake and body weight in insulin. Diabetologia 1981; 20 Suppl: 274-280.
  • Satman I, Yilmaz T, Sengul A, et al. Population-based study of diabetes and risk characteristics in Turkey: results of the turkish diabetes epidemiology study (TURDEP). Diabetes Care 2002; 25(9): 1551-1556.
  • Gundogan K, Bayram F, Capak M, et al. Prevalence of metabolic syndrome in the Mediterranean region of Turkey: evaluation of hypertension, diabetes mellitus, obesity, and dyslipidemia. Metab Syndr Relat Disord 2009; 7(5): 427-434.
  • Onat A, Yuksel M, Koroglu B, et al. [Turkish Adult Risk Factor Study survey 2012: overall and coronary mortality and trends in the prevalence of metabolic syndrome]. Turk Kardiyol Dern Ars 2013; 41(5): 373-378.
  • Rubler S, Dlugash J, Yuceoglu YZ, et al. New type of cardiomyopathy associated with diabetic glomerulosclerosis. Am J Cardiol 1972; 30(6): 595- 602.
  • Fein FS, Kornstein LB, Strobeck JE, et al. Altered myocardial mechanics in diabetic rats. Circ Res 1980; 47(6): 922-933.
  • Penpargkul S, Schaible T, Yipintsoi T, et al. The effect of diabetes on performance and metabolism of rat hearts. Circ Res 1980; 47(6): 911-921.
  • Pierce GN and Russell JC. Regulation of intracellular Ca2+ in the heart during diabetes. Cardiovasc Res 1997; 34(1): 41-47.
  • Choi KM, Zhong Y, Hoit BD, et al. Defective intracellular Ca(2+) signaling contributes to cardiomyopathy in Type 1 diabetic rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2002; 283(4): H1398-1408.
  • Ozdemir S, Ugur M, Gurdal H, et al. Treatment with AT(1) receptor blocker restores diabetes-induced alterations in intracellular Ca(2+) transients and contractile function of rat myocardium. Arch Biochem Biophys 2005; 435(1): 166-174.
  • Aydemir-Koksoy A, Bilginoglu A, Sariahmetoglu M, et al. Antioxidant treatment protects diabetic rats from cardiac dysfunction by preserving contractile protein targets of oxidative stress. J Nutr Biochem 2010; 21(9): 827-833.
  • Ren J, Pulakat L, Whaley-Connell A, et al. Mitochondrial biogenesis in the metabolic syndrome and cardiovascular disease. J Mol Med (Berl) 2010; 88(10): 993-1001.
  • Whaley-Connell A and Sowers JR. Oxidative stress in the cardiorenal metabolic syndrome. Curr Hypertens Rep 2012; 14(4): 360-365.
  • Ilkun O and Boudina S. Cardiac dysfunction and oxidative stress in the metabolic syndrome: an update on antioxidant therapies. Curr Pharm Des 2013; 19(27): 4806-4817.
  • Tuncay E, Okatan EN, Vassort G, et al. ss-blocker timolol prevents arrhythmogenic Ca(2)(+) release and normalizes Ca(2)(+) and Zn(2)(+) dyshomeostasis in hyperglycemic rat heart. PLoS One 2013; 8(7): e71014.
  • Tuncay E, Okatan EN, Toy A, et al. Enhancement of cellular antioxidantdefence preserves diastolic dysfunction via regulation of both diastolic Zn2+ and Ca2+ and prevention of RyR2-leak in hyperglycemic cardiomyocytes. Oxid Med Cell Longev 2014; 2014: 290381.
  • Han S, Hagan DL, Taylor JR, et al. Dapagliflozin, a selective SGLT2 inhibitor, improves glucose homeostasis in normal and diabetic rats. Diabetes 2008; 57(6): 1723-1729.
  • Hansen HH, Jelsing J, Hansen CF, et al. The sodium glucose cotransporter type 2 inhibitor empagliflozin preserves beta-cell mass and restores glucose homeostasis in the male zucker diabetic fatty rat. J Pharmacol Exp Ther 2014; 350(3): 657-664.
  • Riggs K, Ali H, Taegtmeyer H, et al. The Use of SGLT-2 Inhibitors in Type 2 Diabetes and Heart Failure. Metab Syndr Relat Disord 2015; 13(7): 292-297.
  • Martens P, Mathieu C, and Verbrugge FH. Promise of SGLT2 Inhibitors in Heart Failure: Diabetes and Beyond. Curr Treat Options Cardiovasc Med 2017;19(3):23.
  • Packer M, Anker SD, Butler J, et al. Effects of Sodium-Glucose Cotransporter 2 Inhibitors for the Treatment of Patients With Heart Failure: Proposal of a Novel Mechanism of Action. JAMA Cardiol 2017;2(9):1025-1029.
  • Kosiborod M, Cavender MA, Fu AZ, et al. Lower Risk of Heart Failure and Death in Patients Initiated on Sodium-Glucose Cotransporter-2 Inhibitors Versus Other Glucose-Lowering Drugs: The CVD-REAL Study (Comparative Effectiveness of Cardiovascular Outcomes in New Users of Sodium-Glucose Cotransporter-2 Inhibitors). Circulation 2017;136(3):249-259.
  • Lee TM, Chang NC, and Lin SZ. Dapagliflozin, a selective SGLT2 Inhibitor, attenuated cardiac fibrosis by regulating the macrophage polarization via STAT3 signaling in infarcted rat hearts. Free Radic Biol Med 2017; 104: 298- 310.
  • Bilginoglu A, Kandilci HB, and Turan B. Intracellular levels of Na(+) and TTXsensitive Na(+) channel current in diabetic rat ventricular cardiomyocytes. Cardiovasc Toxicol 2013;13(2):138-47.
  • Yaras N, Ugur M, Ozdemir S, et al. Effects of diabetes on ryanodine receptor Ca release channel (RyR2) and Ca2+ homeostasis in rat heart. Diabetes 2005;54(11):3082-8.
  • Panchal SK, Poudyal H, Iyer A, et al. High-carbohydrate high-fat dietinduced metabolic syndrome and cardiovascular remodeling in rats. J Cardiovasc Pharmacol 2011;57(1):51-64.
  • Roberts CK, Barnard RJ, Sindhu RK, et al. Oxidative stress and dysregulation of NAD(P)H oxidase and antioxidant enzymes in diet-induced metabolic syndrome. Metabolism 2006; 55(7):928-934.
  • Okatan EN, Tuncay E, Hafez G, et al. Profiling of cardiac beta-adrenoceptor subtypes in the cardiac left ventricle of rats with metabolic syndrome: Comparison with streptozotocin-induced diabetic rats. Can J Physiol Pharmacol 2015;93(7):517-525.
  • Dutta K, Podolin DA, Davidson MB, et al. Cardiomyocyte dysfunction in sucrose-fed rats is associated with insulin resistance. Diabetes 2001; 50(5): 1186-92.
  • George P and McCrimmon RJ. Potential role of non-insulin adjunct therapy in Type 1 diabetes. Diabet Med 2013;30(2):179-188.
  • Stone ML, Walker JL, Chisholm D, et al. The addition of rosiglitazone to insulin in adolescents with type 1 diabetes and poor glycaemic control: a randomized-controlled trial. Pediatr Diabetes 2008;9(4 Pt 1):326-334.
  • Polsky S and Ellis SL. Obesity, insulin resistance, and type 1 diabetes mellitus. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes 2015;22(4):277-282.
  • Ahmadieh H, Ghazal N, and Azar ST. Role of sodium glucose cotransporter-2 inhibitors in type I diabetes mellitus. Diabetes Metab Syndr Obes 2017;10:161-167.
  • Ferrannini E, Ramos SJ, Salsali A, et al. Dapagliflozin monotherapy in type 2 diabetic patients with inadequate glycemic control by diet and exercise: a randomized, double-blind, placebo-controlled, phase 3 trial. Diabetes Care 2010; 33(10): 2217-2224.
  • Bailey CJ, Iqbal N, T’Joen C, et al. Dapagliflozin monotherapy in drug-naive patients with diabetes: a randomized-controlled trial of low-dose range. Diabetes Obes Metab 2012;14(10): 951-959.
  • Strojek K, Yoon KH, Hruba V, et al. Effect of dapagliflozin in patients with type 2 diabetes who have inadequate glycaemic control with glimepiride: a randomized, 24-week, double-blind, placebo-controlled trial. Diabetes Obes Metab 2011; 13(10): 928-938.
  • Wilding JP, Charpentier G, Hollander P, et al. Efficacy and safety of canagliflozin in patients with type 2 diabetes mellitus inadequately controlled with metformin and sulphonylurea: a randomised trial. Int J Clin Pract 2013; 67(12): 1267-82.
  • Haring HU, Merker L, Seewaldt-Becker E, et al. Empagliflozin as add-on to metformin in patients with type 2 diabetes: a 24-week, randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Diabetes Care 2014; 37(6): 1650- 1629.
  • Scheen AJ. Pharmacodynamics, efficacy and safety of sodium-glucose cotransporter type 2 (SGLT2) inhibitors for the treatment of type 2 diabetes mellitus. Drugs 2015; 75(1): 33-59.
  • Whaley-Connell A and Sowers JR. Is it time to target prehypertension. Cardiovasc Ther 2010; 28(6): 337-338.
  • Sattar N, McLaren J, Kristensen SL, et al. SGLT2 Inhibition and cardiovascular events: why did EMPA-REG Outcomes surprise and what were the likely mechanisms? Diabetologia 2016; 59(7): 1333-1339.
Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Mecmuası-Cover
  • Başlangıç: 1947
  • Yayıncı: Erkan Mor
Sayıdaki Diğer Makaleler

SGLT2 İnhibitörü Dapagliflozinin Hiperglisemi-Aracılı Kalp Fonksiyon Bozukluğu Üzerindeki Etkisinin Moleküler Temellerinin İncelenmesi

Erkan TUNCAY, Yusuf OLĞAR, Belma TURAN, Sinan DEĞİRMENCİ, Ayşegül DURAK, Naci ERTÜRK, Muhammet Talha AKBAŞ, Mehmet Cihangir DENİZ, Muhammed Furkan ERCİYAS, Burak Tahir YAZAR, Mustafa Salih YILMAZ, Ahmet AYGÜN

Müzik İcrasıyla Şekillenen Beyin: Bilişsel Etkiler ve Genetik Yaklaşımlar

Emel GÜNEŞ, Şayeste Çağıl İNAL

Kaposi Sarkomu ve Myelodisplastik Sendromu Birlikteliği Olan Nadir Bir Olgu

Neslihan ÖZYURT, Mustafa GÜRBÜZ, Güngör UTKAN

Proksimal Femur Kırıklarının Tedavisinde, Çimentosuz ve Çimentolu Hemiartroplastinin Mortalite Üzerine Etkilerinin Karşılaştırılması

Şefik Murat ARIKAN, Emre ÖZANLAĞAN, Mehmet Akif ŞİMŞEK, Galip BELTİR, Burak ATALAY, Özgür IRAK, Recep ÖZTÜRK

Tip 2 Diyabetik Hastalarda 24 Saatlik Ritim Monitörizasyonunda Paroksismal Atriyal Fibrilasyon Sıklığını Belirlemede CHA2 DS2 VASC Skorunun ve Diabetes Mellitusla İlgili Demografik ve Klinik Faktörlerin Rolü

Neslihan Başçıl TÜTÜNCÜ, Mehmet Bülent ÖZİN, Kerem Can YILMAZ, Özlem TURHAN İYİDİR, Orçun ÇİFTCİ, Suzan KESKİN, Lala RAMAZANOVA, Yusuf BOZKUŞ, Emir KARAÇAĞLAR, İbrahim Haldun MÜDERRİSOĞLU, Mustafa YILMAZ

Böbrek Malignitelerini Karakterizasyon ve Derecelemede Bilgisayarlı Tomografi Ne Kadar Yetkin: Bizim Deneyimimiz

Ayşegül Gürsoy ÇORUH, Derya GÖKMEN, Elif PEKER, Cemil YAĞCI, Kayhan Çetin ATASOY, Zehra AKKAYA

Grafen Oksit/Poli (Laktik) Asit Bazlı Nanofiberlerin Sinir Rejenerasyonu İçin Geliştirilmesi

Hayriye Öztatlı, Duygu EGE

Yetişkin Hastalarda Deri Biyopsilerinin Klinikopatolojik Uyumluluğunun Retrospektif Olarak Değerlendirilmesi

Fatma GÜLRU ERDOĞAN, Gül Aslıhan ÇAKIR AKAY, Haldun UMUDUM

Sağlık Bakanlığı Global Bütçesinin Teşhis İlişkili Gruplara Göre Dağıtımı

İsmail AĞIRBAŞ, Okan ÖZKAN

Kalp Hastalıkları Olan Gebelerin Değerlendirilmesi: Bir Üniversite Hastanesinin Üç Yıllık Deneyimi

Süleyman AKKAYA, Talip GÜL, Sertaç Ayçiçek, Cegerğun Polat, Hüseyin EDE