MİYOKARDİYAL İSKEMİ- REPERFÜZYON HASARINDA

MİYOKARDİYAL İSKEMİREPERFÜZYON HASARINDA
MELATONİNİN KORUYUCU
ETKİLERİ
Dr. Engin ŞAHNA
Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi
¾ Kardiyovasküler
hastalıklar ölüm
nedenleri arasında ilk sırada yer
almaktadır.
¾ En
sık rastlanan şekli,
koroner ateroskleroz sonucunda gelişen
iskemik kalp hastalığıdır .
1
Miyokardiyal İskemi-reperfüzyon
İskemi
Reperfüzyon
Reperfüzyon hasarı
¾
trombolizis,
¾
perkutan koroner girişimler
(balon anjiyoplasti),
¾
koroner arter by-pass cerrahisi,
¾
kalp kapak operasyonları
2
İskemi-reperfüzyon hasarı
¾
Serbest radikaller
¾
Hücre içi kalsiyum artışı
¾
Adrenerjik reseptör uyarımı
¾
Endotelyal disfonksiyon
¾
Nötrofiller
¾
Anjiyotensin II
Reperfüzyon hasarı
¾ Kontraktil
fonksiyon bozukluğu
¾ Aritmiler
¾ Nekroz
¾ Apoptozis
3
Reperfüzyon hasarında kullanılan
bazı ilaçlar
¾ Serbest
radikal yakalayıcılar
¾ Kalsiyum
antagonistleri
¾ Beta-blokörler
¾ Anjiyotensin
dönüştürücü enzim
inhibitörleri
Pineal bez ve melatonin
N Engl J Med 1997;336:186-195. Brzezinski A. Melatonin in humans
4
Melatonin sentezi
N Engl J Med 1997;336:186-195. Brezinski A. Melatonin in humans
¾
Reseptörleri
Üç membran reseptörü:
MT1, MT2 ve MT3
¾
Dozları, farmakokinetiği
Doz aralığı: 0.10.1-2000 mg
Biyoyararlanımı değişken
T ½ 45 dk
¾
Hidrofilik ve lipofilik yapılarından dolayı, tüm biyolojik membranlardan
kolayca geçebilir.
¾
Plazmada yaklaşık %70’i albumine bağlı olarak taşınır.
Karaciğerde 66-hidroksimelatonine dönüşür; bu da, böbrekte
sülfat ve glukuronik aside bağlanarak idrarla atılır.
5
Melatonin düzeyinin gün-içi değişimi
Ölmez E, Sahna E, Ağkadir M, Acet A. Melatonin: Emeklilik yaşı 80 olur mu? Turgut Özal Tıp Merkezi Dergisi 2000;7:177-18
Engin ŞAHNA Doktora tezi Malatya 2001
Melatonin düzeyinin yaş ile değişimi
Ölmez E, Sahna E, Ağkadir M, Acet A. Melatonin: Emeklilik yaşı 80 olur mu? Turgut Özal Tıp Merkezi Dergisi 2000;7:177-18
6
Melatonin
¾ Serbest
radikal süpürücü ve
antioksidandır.
¾ Hücre
içi kalsiyum artışını engelleyebilir.
¾ Artmış
sempatik aktiviteyi baskılayabilir.
¾ Nötrofil
aktivasyonunu önleyebilir.
Radikal Süpürücü ve Antioksidan Melatonin
ETKİLENEN MOLEKÜL
MELATONİN’İN ETKİSİ
Hidroksil Radikali
Süpürür
Peroksil Radikali
Süpürür
Süperoksid Anyon Radikali
Süpürür
Singled Oksijen
Süpürür
Peroksinitrit Anyonu
Süpürür
Süperoksid Dismutaz
mRNA’sını sitimule eder
Glutatyon Peroksidaz
Aktivasyonunu uyarır
Glutatyon Redüktaz
Aktivasyonunu uyarır
Glikoz-6-Fosfat Dehidrogenaz
Aktivasyonunu uyarır
İndüklenebilir Nitrik Oksit Sentaz
Aktivasyonunu inhibe eder
7
8
Kardiyovasküler sistem ve melatonin
¾ Ani
ölümler en sık olarak melatonin
düzeyinin en düşük olduğu sabah erken
saatlerde gözlenir.
¾ Serum
melatonin düzeyinin ileri yaşlarda
azaldığı ve koroner kalp hastalığı
olanlarda normal bireylere göre daha
düşük olduğu bildirilmiştir.
Melatoninin iskemi/reperfüzyon hasarına
karşı kalbi koruyucu etkisi ile ilgili çalışmalar
MODEL
I/R
SÜRESİ
RESİ
(dak)
dak)
MELATONİ
MELATONİNİN ETKİ
ETKİSİ
Kaynak
Langendorf
10/10
Model (sıçan
(sıçan))
Prematü
Prematür ventrikü
ventriküler kontraksiyon ve
ventrikü
ventriküler fibrilasyonu azaltı
azaltır
İn vivo kalp
(tavş
(tavşan)
Hemodinamik parametrelerde, infarkt
alanı
alanında değ
değişiklik yok.
Dave ve ark.
1998
Langendorf
30/30
Model (sıçan
(sıçan))
Ventrikü
Ventriküler taş
taşikardi ve fibrilasyonu
azaltı
azaltır. Lipid peroksidasyonunu
azaltı
azaltır. OH- üretimini dü
düşürür.
Kaneko ve ark.
2000
Langendorf
5/30
Model (sıçan
(sıçan))
Reperfü
Reperfüzyon aritmileri ve infarkt
hacmini azaltı
azaltır.
Lagneux ve
ark. 2000
30/120
Tan ve ark.
1998
9
Amaç
¾ İn
vivo sıçan modelinde melatoninin
fizyolojik ve farmakolojik
konsantrasyonlarının iskemi
reperfüzyona bağlı aritmiler ve infarkt
alanı üzerine etkilerinin incelenmesi
Materyal metod
¾
İskemi-reperfüzyon deneylerinin
başlangıcından iki ay önce, erkek Wistar
sıçanların (150-200 g) pineal bezleri (Px)
çıkartılmıştır.
¾
Kontrol grubunda (sham grubu-Non-Px) ise,
pineal bezleri çıkartılmadan, benzer
operasyon işlemleri uygulanmıştır.
10
Materyal metod
¾ Üretan
anestezisi (1.2-1.4g kg-1 i.p.)
¾ Yapay solunum için trakea,
¾ İlaç uygulaması için juguler ven
kanülasyonu yapıldı.
¾ Karotid artere konulan bir kanülden,
trandüser ve bir kaydedici yardımıyla kan
basıncı kaydedildi.
¾ Kalp hızı ve EKG, kayıtları alındı
11
Torakotomi
Perikardiotomi
12
Plastik Tüp Geçirilmesi
13
İskemi
Reperfüzyon
14
VÜCUT ISISI!
Aritmilerin değerlendirilmesi
7 dakika iskemi-7 dakika reperfüzyon
(n:16)
¾
¾
Lambeth Conventions*
Reversbl ve İrreversbl Ventrikül Fibrilasyonu
(VF) insidansları
¾
Ventriküler Ektopik Atım (VEB) sayıları
¾
Ventriküler Taşikardi (VT) insidansları
¾
VT ve VF süreleri
*Walker MJ, Curtis MJ, Hearse DJ, et al., The Lambeth Conventions: guidelines for the study of arrhythmias in ischaemia infarction, and reperfusio
Cardiovasc Res 1988;22: 447-455
15
İskemide, R dalgalarının büyümesi, kan basıncının düşmesi ve Ventriküler
Ektopik atımlar (VEB)
Reperfüzyonda, Ventriküler Taşikardi (VT), Ventriküler fibrilasyon (VF),
ve Ventriküler Ektopik Atımlar (VEB).
16
Nekroz Değerlendirilmesi
30 dak iskemi-120 dak reperfüzyon (n:8)
¾
¾
¾
¾
Nekrotik doku, TTC boyası ile değerlendirildi.
Risk zonu UV ışık altında floresan partiküllerin
tutulmadığı sınır olarak tayin edildi.
Nekroz ve risk sahasının hacmi planimetrik
yöntemle belirlendi.
Nekroz miktarı, risk altında kalan alanın
yüzdesi olarak ifade edildi.
Langendorf Düzeneği
17
Risk Zonu İçin Boyama
Risk Zonunun Belirlenmesi
Risk zonu: ultraviyole ışık altında floresan
partikülleri tutmayan kısım
18
Tetrazolium İle Boyama
Şeffaf Asetat Üzerine
Nekrotik Bölge Sınırlarının Çizilmesi
19
Planimetrik yöntem
İstatistik
¾ Ortalama±SH
¾ p<0.05, istatiksel olarak anlamlı farklılık
¾ İnsidans farklılıkları: Fisher’s exact test
¾ Nekroz
alanı, kalp hızı ve kan basıncı
varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirildi.
¾ Post Hoc karşılaştırmada Tukey testi kullanıldı.
¾ MDA,
GSH, MPO değerleri de
20
BULGULAR
Px ve Melatonin uygulamalarının
VF insidanslarına etkileri
VF insidansı (%)
100
80
a
b b
60
40
b
20
b
0
Total VF
Non-Px+çöz
Non-Px +mel (0.4mg/kg, rö)
Px+çöz
Px+mel (0.4mg/kg, rö)
Irrev VF
Non-Px+mel (0.4mg/kg, iö)
Non-Px+mel (4mg/kg, io)
Px+mel (0.4mg/kg, iö)
a: Kontrol (non-Px)’den anlamlı olarak farklı,
b: Melatonin verilmesine bağlı anlamlı farklılık p<0.05
Sahna E, Olmez E, Acet A. J Pin Res. 2002;32(3):232-238.
Effects of physıologıcal and pharmacologıcal concentratıons of melatonın on ıschemıa-reperfusıon arrhythmıas ın
rats: can we reduce the incidence of sudden cardiac deaths.
21
Px ve melatonin uygulamalarının
nekroz alanına etkileri
a
Nekroz oranı (%)
50
40
b
30
b
20
10
0
Non-Px+çöz
Non-Px+mel (4 mg/kg, rö)
Px+mel (4 mg/kg, iö)
1
Non-Px+mel (4 mg/kg, iö)
Px+çöz
Px+mel (4 mg/kg, rö)
a: Kontrol (non-Px)’den anlamlı olarak farklı,
b: Melatonin verilmesine bağlı anlamlı farklılık p<0.05
Sahna E, Acet A, Ozer MK, Olmez E. J Pin Res. 2002;33(4):232-238.
Myocardial ischemia-reperfusion in rats: reduction of infarct size either supplemental physiological or
pharmacological doses of melatonin.
Melatoninin iskemi/reperfüzyon hasarına karşı
kalbi koruyucu etkisi ile ilgili çalışmalar
I/R SÜRESİ
RESİ
(dak)
dak)
MELATONİ
MELATONİNİN ETKİ
ETKİSİ
Langendorf Model (sıçan
(sıçan))
10/10
Prematü
Prematür ventrikü
ventriküler kontraksiyon ve ventrikü
ventriküler
fibrilasyonu azaltı
azaltır
İn vivo (tavş
(tavşan)
30/120
Hemodinamik parametrelerde, infarkt alanı
alanında değ
değişiklik
yok.
Dave ve ark.
1998
Langendorf Model (sıçan
(sıçan))
30/30
Ventrikü
Ventriküler taş
taşikardi ve fibrilasyonu azaltı
azaltır. Lipid
peroksidasyonunu azaltı
düşürür.
azaltır. OH- üretimini dü
Kaneko ve ark.
2000
Langendorf Model (sıçan
(sıçan))
5/30
Reperfü
Reperfüzyon aritmileri ve infarkt hacmini azaltı
azaltır.
Lagneux ve
ark.2000
İn vivo (sıçan)
sıçan)
7/7
Ventrikü
Ventriküler fibrilasyonu azaltı
azaltır. Mortaliteyi düşürür
Sahna ve ark.,
2002
İn vivo (sıçan)
sıçan)
30/120
İnfarkt alanı
alanını azaltı
azaltır
Sahna ve ark.,
2002
İn vivo (sıçan)
sıçan)
45/60
VT, VF, superoksid (O2-), MPO
düzeyleri ve infarkt alanı
alanını azaltı
azaltır.
Lee ve ark.,
2002
MODEL
Kaynak
Tan ve ark.
1998
22
Nekroz oranları
Risk zonu
(cm3)
Infarkt
alanı
alanı
(cm3)
Infarkt
alanı
alanı/Risk zonu
(%)
I/R+çö
I/R+çözzücü
45 (3)
23 (3)
50 (4)
I/R+Melatonin
(10 mg/kg)
mg/kg)
48 (1)
16 (1)a
35 (1)a
Gruplar
(iskemi-reperfüzyon (I/R), n=8)
N ekro z O ran ı (% )
a: Melatonin verilmesine bağlı anlamlı farklılık p<0.05
60
50
40
30
20
10
0
a
Kontrol 1 Melatonin
Sahna E, Parlakpinar H, Turkoz Y, Acet A, J Physiol Res. 2005
Protective effects of melatonin on myocardial ischemia-reperfusionin induced infarct size and oxidative changes
İskemi-reperfüzyon (İ/R) ve melatoninin
kalpte GSH ve MDA düzeylerine etkileri
Gruplar
Kontrol
I/R+çö
I/R+çözzücü
I/R+Melatonin
GSH
(nmol/gr)
nmol/gr)
MDA
(nmol/gr)
nmol/gr)
675(48)
55(5)
462(25)
141(10)a
794(140)b
52(34)c
a: Kontrole göre anlamlı farklılık (p<0.001),
b: Melatonin verilmesine bağlı anlamlı farklılık (p<0.02).
c: Melatonin verilmesine bağlı anlamlı farklılık (p<0.001).
Sahna E, Parlakpinar H, Turkoz Y, Acet A, J Physiol Res. 2005
Protective effects of melatonin on myocardial ischemia-reperfusionin induced infarct size and oxidative changes
23
Apoptozis
HEMATOKSİLEN-TUNEL
24
HEMATOKSİLEN-TUNEL
Kronik nitrik oksit sentaz inhibisyonu
oluşturulan sıçanlarda nekroz ve
melatoninin etkileri
1- Kontrol grubu:
2- L-NAME grubu: L-NAME, 40mg/kg, 15 gün, i.p.
3- L-NAME+MEL grubu: L-NAME, 40mg/kg, 15 gün, i.p.
+
Melatonin,10mg/kg, 5 gün, i.p.
25
175
a
125
a
a
150
b
a
a
b
100
Kontrol
L-NAME
b
b
b
MEL
75
50
25
on
u
Re
p.
S
Re
p.
ba
ş.
Re
p1
.s
aa
t
on
u
is
İs
ke
m
İs
ke
m
ib
aş
.
0
Ba
za
l
Ortalama kan basıncı (mmHg)
L-NAME ile NOS inhibisyonu oluşturulan
sıçanlarda başlangıç ve iskemi-reperfüzyonun
değişik aşamalarında ortalama kan basıncı
a: kontrol grubuna göre anlamlı farklılık,
b: L-NAME grubuna göre anlamlı farklılık (p<0.05).
L-NAME ile NOS inhibisyonu oluşturulan
sıçanlarda nekroz oranları (%)
45
Nekroz oranı (%)
40
35
30
*
25
20
15
10
5
0
Kontrol
1
L-NAME
L-NAME+Mel
*: melatonin uygulamasına bağlı anlamlı farklılık (p<0.05)
26
MPO (U/m g doku)
L-NAME ile NOS inhibisyonu oluşturulan
sıçanlarda iskemi-reperfüzyon sonunda
kalplerde miyeloperoksidaz (MPO) düzeyi
a
8
7
6
5
4
3
2
1
0
b
Kontrol
1
L-NAME
L-NAME+Mel
a: kontrol grubuna göre anlamlı farklılık,
b: L-NAME grubuna göre anlamlı farklılık (p<0.05).
SONUÇ
Melatoninin
miyokardiyal iskemi-reperfüzyon hasarında;
Aritmiler,
Nekroz,
Apoptozis,
üzerine koruyucu etkileri belirlenmiştir.
Bu koruyucu etkiler biyokimyasal parametrelerle
(GSH, MDA, MPO) desteklenmiştir.
27
Hedefler
¾ Apoptozis
¾ Reseptör
¾ Koroner
düzeyinde melatoninin etkileri
arter hastalığında kullanılan
ilaçlarla karşılaştırma ve kombine
kullanımları
Teşekkür
¾
Prof. Dr. Ahmet ACET, Prof. Dr. Ercüment ÖLMEZ,
Prof. Dr. Hakkı Engin AKSULU, Doç. Dr. Mustafa
BİRİNCİOĞLU ve Dr. Hakan PARLAKPINAR’a
teşekkür ederim.
¾
Bu çalışmalar İnönü Üniversitesi (P-99/30) ve
Fırat Üniversitesi (P-938) Bilimsel Araştırmalar
Birimleri tarafından desteklenmiştir.
28
Harvard model 50-8952 transducer (Harvard Apparatus, Inc., Massachusetts, U.S.A.)
Harvard Universal pen recorder (Harvard Apparatus, Inc., Massachusetts, U.S.A.) together with
a standard lead-1 ECG
29
Risk Alanı ve Nekrotik Alan Sınırlarının
Asetat Üzerine Çizilmesi
30