RATLARDA FRUKTOZ İLE OLUŞTURULMUŞ METABOLİK SENDROM MODELİNDE

ALLOPURİNOLUN BÖBREK FONKSİYONLARI ÜZERİNE KORUYUCU ETKİSİ

Kadriye YILDIRIM 1, Mustafa DEMİR 2, Özlem ÜÇER 3, Mehmet TUZCU 4, Necip İLHAN 5, Nevzat GÖZEL 1, Ayhan DOĞUKAN 2

1-Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi İç Hastalıkları ABD 2-Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi Nefroloji BD 3-Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi Patoloji ABD4-Fırat Üniversitesi Fen Fakültesi Biyoloji BD5-Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyokimya ABD

İnsulin direnciyle başlayan; abdominal

obezite, glukoz intoleransı veya diabetes

mellitus, dislipidemi, hipertansiyon ve koroner

arter hastalığı gibi sistemik bozuklukların

birbirine eklendiği ölümcül bir endokrinopatidir.

= İnsulin direnci sendromu= Sendrom X= Polimetabolik sendrom= Ölümcül dörtlü = Uygarlık sendromu gibi farklı terimlerle de tanımlanmaktadır

Metabolik sendrom

Metabolik sendrom için IDF tanı kriterleri

Santral obezite:

Bel çevresinin erkekte ≥ 94 cm. kadında ≥ 80 cm olması

Diğer kriterler (ek olarak aşağıdaki en az iki kriterin varlığı)

• Artmış trigliserid düzeyi: ≥ 150mg di

• HDL -kolesterol: erkekte< 40 mg di. kadında< 50 mg/dl

• Artmış kan basıncı: sistolik kan basıncının ≥ 130 mm Hg veya diastolik kan bas ıncının ≥

85 mm Hg olması

• Açlık kan glukozu: ≥ 100 mg dl olması

Deneysel Metabolik Sendrom Modelleri

Genetik modeller Diyetle oluşturulan modeller

Yüksek yağ Yüksek yağ +

karbonhidrat Yüksek sükroz Yüksek fruktoz

diyeti

Fruktozla İndüklenmiş Metabolik Sendrom

- Fruktoz hem insanlarda hem de kemirgenlerde ürik asit konsantrasyonlarını artırmaktadır.

- Fruktoz bazlı bir öğün sonrasında ürik asit miktarı 1-4 mg/dL’ye kadar artabilmektedir

- GLUT–5, fruktozun hücre içine alınmasına aracılık eder.

- Beyin ve pankreasın ß hücrelerinde GLUT–5 olmadığından fruktoz hücreiçine alınamamaktadır.

- Dolayısı ile fruktozdan zengin bir diyetle beslenirken doygunluk hissioluşmaz. Doygunluk hissi olmadığı için de daha fazla gıda alınımına bağlıolarak MS gelişir.

- Fruktoz aşırı alındığı zaman karaciğerde metabolize olamaz ve hızlı bir şekildeasetil KoA’ya dönüşür.

- Toklukta, hücre enerjiden zengin olduğu için asetil KoA TCA siklusuna girmekyerine yağ asidi sentezine kayar. Dolayısıyla fruktoz triaçilgliserol miktarını artırır.

Metabolik Sendrom / Böbrek

Diyabet ve obezite, yağ dokusu ve böbrekte makrofaj infiltrasyonu ile ilişkili düşük dereceli inflamasyon durumlarıdır.

Artmış yağ dokusu, adipokinlerin salınımını tetiklemekte ve reaktif oksijen radikalleri sentezi aracılığıyla renal hasara neden olmaktadır.

Artmış postprandiyal fruktoz konsantrasyonu proksimal tübüler hasara neden olabilen inflamatuvar mediatorleri aktive etmektedir.

Hiperüriseminin obezite,

dislipidemi, hiperglisemi ve

hipertansiyon gibi metabolik

sendrom komponentleri ile ilişkisi

tanımlanmıştır

Ürik asit yüksekliği nedeni ile

oluşan endotelyal disfonksiyon

sonucu nitrik oksit üretimi azalır.

Ürik asit

Ürik Asitin Etkileri

• Oksidan/antioksidan etkiler

• İnflamasyon ve vazokonstrüksiyon

• Endotelyal disfonksiyon

• Renin-anjiotensin-aldosteron sistemi

• Hipertansiyon

Sitokinler

TNF-α, IL-6, TGF-β, NF-κB ; proinflamatuar ve

fibrojenik moleküllerdir

SMAD ; TGF-β ile indüklenen apopitozisi tetikleyen

hücre içi protein.

Çalışmanın AmacıRatlarda fruktoz ile oluşturulmuş diyetsel

metabolik sendrom modelinde, bir ksantin oksidaz

enzim inhibitörü olan allopurinolun;

– Böbrek ve karaciğer fonksiyon testleri,

– Serum lipid düzeyleri,

– İnflamatuvar belirteçler ile

– Karaciğer ve böbrek histopatolojisi üzerine etkilerini

araştırmak

Çalışmaya 8 haftalık, 28 adet Wistar Albino ırkı dişi

ratlar alındı

Çalışma grupları

Standart diyet Fruktozca zengin

diyet

(%60 fruktoz)

Fruktoz +

allopurinol grubu

Allopurinol grubu

(20 mg/kg/gün)

Western blot yöntemi

Histopatolojik değerlendirme

Biyokimyasal değerlendirme

Bulgular

Biyokimyasal parametreler

Parametre Kontrol Fruktoz Allopurinol

Ure 14,900 22,1500 19,4400

Kreatinin 0,5160 1,0120 0,5740

AST 21,4000 38,8000 27,9000

ALT 49,2000 70,0000 57,0000

HDL 28,0000 14,0000 24,4000

Glukoz 102,4000 119,2000 106,4000

Total kolesterol 66,200 73,0000 57,2000

Trigliserit 77,2000 98,0000 58,6000

LDL 27,0000 40,0000 21,0000

Ürik asit 1,0200 1,3000 0,4600

P <0.05: istatistiksel açıdan anlamlıP>0.05: anlamsız

Biyokimyasal parametreler

Parametre Kontrol FruktozFruktoz+

allopurinol

Ure 14,9 22,1 14,6

Kreatinin 0,51 1,01 0,51

AST 21,4 38,8 20,2

ALT 49,2 70,0 46,0

HDL 28,0 14,0 27,6

Total kolesterol 66,2 73,0 66,8

Trigliserit 77,2 98,0 95,4

Glukoz 102,4 119,2 111,6

LDL 27,0 40,0 20,2

Ürik asit 1,02 1,3 0,75

P <0.05: istatistiksel açıdan anlamlı

Yüksek fruktozla beslenen ratlarda allopurinolunserum ürik asit seviyesi üzerine etkisi

P=0,304 P=0,02

Histopatolojik inceleme-1

Tablo 6. Fruktoz, allopurinol ve fruktoz+allopurinol uygulamasının karaciğer

dokusundaki morfolojik değişiklikler üzerine etkisi

Morfolojik değişiklikler Kontrol Fruktoz Allopurinol Fruktoz

Allopurinol

Hepatosellüler nekroz - ++ + +

Sinüzoidal düatasyon - ++ - +

Portal inflamasyon - ++ - +

Yağlı değişiklik - - - -

-: Yok, +: hafif (<%25), ++:orta (%25-%50), +++: şiddetti (>%50)

Kontrol: Normal histolojide karaciğer dokusu

Fruktoz: Karaciğer hepatositlerinde hidropik şişme, nekroz ve orta derece portal kronik

inflamasyon

Allopurinol: Karaciğer hepatositlerinde hafif nekroz

Fruktoz+Allopurinol: Karaciğer hepatositlerinde hafif nekroz

Histopatolojik inceleme-2

Fruktoz, Alllopurinol ve fruktoz+allopurinol uygulamasının böbrek dokusundaki

morfolojik değişiklik üzerine etkisi

Morfolojik değişiklikler Kontrol Fruktoz Allopurinol l Fruktoz

Allopurinol

Tübüler dejenerasyon ve

rejenerasyon- ++ + +

Tübüler vakuolizasyon - ++ - -

Tübüler dilatasyon - - - -

İnterstisyel inflamasyon - ++ - -

-: Yok, +: hafif (<%25), ++:o rta (%25--%50), +++: şiddetti (>%50)

Kontrol: Normal histolojide böbrek dokusu,

Fruktoz: Böbrekte tübüler dejenerasyon ve vakuolizasyon,

Allopurinol: Böbrekte hafif tübüler dejenerasyon,

Fruktoz+Allopurinol: Böbrekte hafif tübüler dejenerasyon

• IL-6, NF-κB, TGF-β, TNF-α, fruktoz verilen grupta kontrol grubuna göre yüksek (p<0.05)• SMAD-3 ekspresyonu fruktoz verilen grupta kontrol grubuna göre düşük (p<0.05)• Fruktoz+Allopurinol uygulaması ile; TGF-β, IL-6 TNF-α ve NF-κB ekspresyonlarında

anlamlı azalma (p<0.05), SMAD-3 ekspresyonlarında anlamlı artış (p<0.05).

IL-6

NF-κB TGF-β

TNF-α SMAD-3

Tartışma

• Büyük epidemiyolojik çalışmalar MS prevalansının

serum ürik asit düzeylerine göre dereceli bir artış

gösterdiğini ortaya çıkarmıştır. Ancak belirlenen

tanısal kriterlerden hiçbiri MS tanımında serum ürik

asit düzeylerini içermemektedir

• Ürik asidin düşürülmesi ile endotelyal ve adiposit

fonsiyonlarında düzelme, kan basıncı ve insülin

direncinde azalma sağlanır.

-Nakagawa ve ark.

( Am J Physiol Renal Physiol 2006)

• Yüksek fruktozlu diyet alan

sıçanlarda ürik asidin allopurinol ile

düşürülmesi ile metabolik

sendromun özelliklerinin gelişiminin

önlenebildiğini göstermişlerdir.

• Özellikle, allopurinol uygulaması

fruktozla indüklenen

hipertrigliseridemiyi ve kilo artışını

azaltmıştır.

Trigliserit düzeylerinde benzer

sonuç elde edemeyişimizin

nedeninin;

• sürenin azlığı,

• rat türlerinin farklılığı,

• örneklem sayısının azlığı

gibi sebeplere bağlı

olabileceği düşünülmüştür.

-Carlos ve ark.(Am J Nephrol 2009)

• Sprague-Dawley cinsi ratlarda 20

hafta %60 fruktoz vererek

oluşturdukları MS modelinde

serum ürik asit seviyelerinin

yüksek früktozla beslenen ratlarda

istatiksel olarak yüksek olduğunu

saptamışlardır.

- Çalışmamızda yüksek dozda fruktoz ile

beslenen ratlarda serum ürik asit düzeyi

kontrol grubuna göre %31 oranında

yüksek saptandı ancak bu fark

istatistiksel olarak anlamlı değildi.

- Bunun nedeni, çalışmalar arasında süre

farklılığı ve rat sayısının farklılığına

bağlanabilir.

-S´anchez-Lozada ve ark.

(Am J Physiol Renal Physiol 2007)

• Fruktoz ile oluşturulmuş MS

modelinde böbrekte;

inflamatuvar mediatorlerde

artış ,

glomeruller kalınlaşma ve

yağlı değişiklikler

saptamışlardır.

-Çalışmamızda fruktozla beslenmiş

ratların böbrek dokularında histopatolojik

incelemede tübüler dejenerasyon, tübüler

vakuolizasyon, interstisyel inflamasyon

bulunmuştur ancak yağ infiltrasyonu

tespit edilmemiştir.

-Fruktoz ve allopurinolun beraber

verildiği ratlarda ise minimal derecede

tübüler dejenerasyon izlenmesine karşın,

interstisyel inflamasyon ve tübüler

vakuolizasyon görülmemiştir.

-Literatür taramasında

yapılan çalışmalarda furuktoz

ile oluşturulan metabolik

sendrom modellelerinde

karaciğerde yağlanma

saptandığı görülmektedir.

- Çalışmamızda fruktozla beslenen ratlarda

hepatoselluler nekroz, portal inflamasyon,

sinuzaidal dilatasyon görülmüş, buna karşılık

yağlı değişiklik görülmemiştir.

- Fruktoz+allopurinol alan grupta da yağlı

değişiklik görülmemiş, hepatoselluler

nekroz, portal inflamasyon ve sinuzoidal

dilatasyon azalmıştır.

Çalışmamızda karaciğer dokularında yağlı

değişikliklerin görülmemiş olmasını

açıklamak zor olsa da, bu durumun yüksek

miktarda fruktozun yağlı değişiklik safhasını

görme fırsatı bulmadan karaciğer

dokularında hasara yol açmasından

kaynaklandığı söylenebilir.

-Fumihiro ve ark.

(Clin Exp Nephrol 2013)

• MS modeli oluşturdukları ratlarda

8 hafta sonunda böbrekte TGF-β1,

SMAD2/3/4, TNF-α ve NF-κB

ekspresyonlarının arttığını

saptamışlardır.

Çalışmamızda da benzer sonuçlar elde edilmiştir:

-Ancak SMAD 3 expresyonu sonuçları

çalışmamızda farklılık göstermektedir.

Çalışmamızda SMAD3 expreyonu fruktoz verilen

grupta azalmış, Fruktoz+ allopurinol verilen grupta

ise artmıştır.

Sonuç

Metabolik sendrom sakatlıklar ile işgücü kaybına neden olmaktadır.

Bu nedenle patogenezde rol alan inflamatuvarbelirteçleri hedef alan tedavi modaliteleri ile hem metabolik sendrom hem de buna bağlı komplikasyonların önüne geçilebilir.

Yaptığımız bu çalışmada:Bir ksantin oksidaz inhibitörü olan allopurinol, fruktozunböbrek ve karaciğer dokusunda neden olduğu hasar açısından önleyici bir etki göstermiştir.

Bu konuda daha ileri deneysel ve klinik çalışmalara ihtiyaç olduğu açıktır.

TEŞEKKÜRLER