Deneysel epilepsi modelinde böbrekte bulunan aquaporin4 ve aquaporin2 kanallarının gen ekspresyonları

Epilepsinin temel oluşum mekanizmasında, beyinde bulunan çeşitli iyon kanallarının genlerindeki değişikliğin yer aldığı bilinmektedir. Potasyum kanallarındaki fonksiyonel değişikliklerin yanı sıra, bir su kanalı olan ve hücre içi/hücre dışı suyun hareketine yön veren aquaporin4 (AQP4) kanalındaki fonksiyon kaybının epilepsiye neden olabileceği gösterilmiştir. Böbrekte de eksprese olan ve toplayıcı kanalların basolateral hücre membranında bulunan AQP4 kanalları bu dokuda suyun hücre dışına çıkışını sağlamaktadır. Bunun yanı sıra, AQP2’nin böbrekte en çok eksprese olan su kanalı olması ve toplayıcı tübüllerin ana hücrelerinin apikal membranında suyun tübüllerden hücre içine geçişini sağlamasından dolayı epilepside araştırmaya dahil edilmiştir. Otonom sinir sisteminin de etkilendiği göz önüne alınarak; Pentilentetrazol (PTZ) kimyasal maddesi, sıçanlarda bir aylık sürede iki günde bir 35 mg/kg intraperitoneal olarak verilerek “PTZ tutuşma modeli”(kronik epilepsi) oluşturuldu. Çalışmada; dişi/erkek kontrol ve epilepsi grupları olmak üzere dört grupta Wistar albino(250-350 gr, 28 adet(n=7)) sıçan kullanıldı. Böbrek dokularından elde edilen mRNA, cDNA’ya çevrilerek AQP2 ve AQP4 genlerinin gerçek zamanlı PCR (qRT-PCR) yöntemiyle gen düzeyleri araştırıldı. Erkek epileptik sıçanlarda yalnızca sol böbrekte bulunan AQP2 kanalı mRNA seviyesinde azalma görülürken, dişi sıçanların sol ve sağ böbreklerinde bulunan AQP2 ve AQP4 kanallarının mRNA seviyelerinde anlamlı azalma görüldü. Bu sonuçlar, epilepside beyinde merkezi rol üstlenen AQP4 ve AQP2 kanallarının böbrekteki fonksiyonun dişi ve erkeklerde farklılık gösterebileceğini ve bu kanalların daha detaylı olarak araştırılmasını öne çıkardı. Bu kanalların detaylı çalışılması, epilepsiye eşlik edebilecek böbrek hastalıklarında hedef olarak belirlenebilmesine ve mekanizmanın aydınlatılmasına yardımcı olacaktır.

Anahtar Kelimeler:

epilepsi, böbrek, aquaporin, pentilentetrazol

PDF

___

1. Hauser, W.A. and L.T. Kurland, The epidemiology of epilepsy in Rochester, Minnesota, 1935 through 1967. Epilepsia, 1975. 16(1): p. 1-66.
2. Hesdorffer, D.C., et al., Estimating risk for developing epilepsy: a population-based study in Rochester, Minnesota. Neurology, 2011. 76(1): p. 23-7.
3. Wei, F., et al., Ion Channel Genes and Epilepsy: Functional Alteration, Pathogenic Potential, and Mechanism of Epilepsy. Neurosci Bull, 2017.
4. Binder, D.K., E.A. Nagelhus, and O.P. Ottersen, Aquaporin-4 and epilepsy. Glia, 2012. 60(8): p. 1203-14.
5. Schwartzkroin, P.A., S.C. Baraban, and D.W. Hochman, Osmolarity, ionic flux, and changes in brain excitability. Epilepsy Res, 1998. 32(1-2): p. 275-85.
6. Hsu, M.S., D.J. Lee, and D.K. Binder, Potential role of the glial water channel aquaporin-4 in epilepsy. Neuron Glia Biol, 2007. 3(4): p. 287-97.
7. Coulter, D.A. and C. Steinhauser, Role of astrocytes in epilepsy. Cold Spring Harb Perspect Med, 2015. 5(3): p. a022434.
8. Ma, T.H., et al., Expression and function of aquaporins in peripheral nervous system. Acta Pharmacol Sin, 2011. 32(6): p. 711-5.
9. Ravindran, K., et al., The pathophysiology of cardiac dysfunction in epilepsy. Epilepsy Res, 2016. 127: p. 19-29.
10. Motamedi, M., et al., Peri-ictal urinary dysfunction in patients with epilepsy: a cross-sectional study. Urol J, 2011. 8(3): p. 222-6.
11. Agarwal, S.K. and A. Gupta, Aquaporins: The renal water channels. Indian J Nephrol, 2008. 18(3): p. 95-100.
12. Kortenoeven, M.L. and R.A. Fenton, Renal aquaporins and water balance disorders. Biochim Biophys Acta, 2014. 1840(5): p. 1533-49.
13. Matsuzaki, T., et al., The distribution and function of aquaporins in the kidney: resolved and unresolved questions. Anat Sci Int, 2017. 92(2): p. 187-199.
14. Abdelhadi, O., et al., EAST syndrome: Clinical, pathophysiological, and genetic aspects of mutations in KCNJ10. Rare Dis, 2016. 4(1): p. e1195043.
15. Racine, R.J., Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1972. 32(3): p. 281-94.
16. Agre, P., The Aquaporin Water Channels” Proceedings of the American Thoracic Society, Cilt 3, s. 5-13, 2006.
17. Barret K.E., Barman SM., Boitano S., Brooks HL., Ganong’s Review of Medical Physiology. McGraw Hill/Lange, 2010.
18. Coskun A., Hücrenin Su Kanalları, Akuaporinler, Bilim ve Teknik, s. 65-69, 2009.
19. Chou CL, Ma L, Yang B, Knepper MA, Verkman AS, Fourfold reduction of water permeability in inner medullary collecting duct of aquaporin-4 knockout mice. Am J Physiol, 274:C549-C554, 1998.
20. Binder, D.K., et al., Increased seizure threshold in mice lacking aquaporin-4 water channels, Neuroreport. 15(2):259-262, 2004.
21. Binder, D.K., et al., Increased seizure duration in mice lacking aquaporin-4 water channels, Acta Neurochir. Suppl. 96:389-392, 2006.
22. Kwon, T.H., et al., Regulation of aquaporin-2 in the kidney: A molecular mechanism of body-water homeostasis, Kidney Res Clin Pract, 32:96-102, 2013.
23. Dunn F.L., et al., The role of blood osmolality and volume in regulating vasopressin secretion in the rat, J Clin Invest, 52:3212-3219, 1973.
24. Rojek A., et al., Severe urinary concentrating defect in renal collecting duct-selective AQP2 conditional-knockout mice, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 103:6037-6042, 2006.
25. Yang, B., et al., Mouse model of inducible nephrogenic diabetes insipidus produced by floxed aquaporin-2 gene deletion, Am. J. Physiol. Renal Physiol., 291:F465-F472, 2006.
26. Kortenoeven, M.L., et al., Genetic ablation of aquaporin-2 in the mouse connecting tubules results in defective renal water handling, J. Physiol., 591:2205-2219, 2013.
27. Coulter A.D., and Steinhauser, C., Role of Astrocytes in Epilepsy, Cold Spring Harb Perspect Med, 5:1-12, 2015.
28. Aloosh, M., et al., Peri-ictal urinary dysfunction in patients with epilepsy a cross-sectional study, Urinary Journal, 8(3):222-226, 2011.
29. Su, X.T., et al., Disruption of KCNJ10 (Kir4.1) stimulates the expression of ENaC in the collecting duct, Am. J. Physiol. Renal Physiol., 310: F985-F993, 2016.
30. Bockhenhaure, D., et al., Epilepsy, Ataxia, Sensorineural Deafness, Tubulopathy, and KCNJ10 Mutations, N Engl J Med., 360(19): 1960-1970, 2009.