Ostolün sıçan ventilatörle indüklenen akciğer hasarı (VILI) modelindeki potansiyel terapötik etkileri ve TRPV4 kanalı ile olası ilişkisinin incelenmesi
Investigation of the potential therapeutic effects of osthole in a rat model of ventilator-induced lung injury (VILI) and its possible relationship with the TRPV4 channel
- Tez No: 983466
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLNUR SEVİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Eczacılık ve Farmakoloji, Pharmacy and Pharmacology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Farmakoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mekanik ventilasyon, yetersiz spontan solunumu olan hastalar için destekleyici ve hayat kurtarıcı bir uygulamadır; ancak yapısal akciğer hasarına ve sistemik inflamatuvar yanıtların uyarılmasına neden olarak VILI olarak bilinen bir duruma yol açabilir. Bu patolojik durum yalnızca daha önce hasar görmüş akciğerlerde değil, sağlıklı akciğerlerde de gelişebilir. Hastalara akciğer koruyucu ventilasyon protokolleri uygulanıyor olsa da, VILI'nin tamamen önlenmesi henüz mümkün değildir. Geçici reseptör potansiyeli vanilloid 4 (TRPV4) kanalı, mekanik gerilmeye yanıt olarak aktive olan mekanosensitif bir kalsiyum (Ca²⁺) geçirgen iyon kanalıdır. Bu kanalın aktivasyonu, hücre içi Ca²⁺ konsantrasyonlarını artırarak inflamatuvar sinyallemeyi başlatır ve sürdürür, endotel bariyer bütünlüğünü bozar ve alveolar sıvı birikimine yol açar; bunlar VILI patogenezindeki temel mekanizmalardır. TRPV4 aracılığıyla Ca²⁺ girişi, ara iletkenlikli Ca²⁺ ile aktive olan potasyum (KCa3.1) kanalını aktive ederek inflamatuvar sinyalleme kaskadlarını güçlendirebilir. Sınırlı sayıda çalışma, TRPV4 ve KCa3.1'in VILI'deki potansiyel düzenleyici rollerini öne sürmüş olsa da, doğrudan mekanik katkıları henüz tam olarak açıklığa kavuşturulmamıştır. Mevcut tedavi stratejileri esas olarak inflamasyonu ve doku hasarını hafifletmeyi amaçlamaktadır, ancak henüz etkili ve güvenli bir farmakolojik ajan tanımlanmamıştır. Doğal bir kumarin türevi olan ostolün çeşitli deneysel modellerde antiinflamatuvar, antioksidan ve endotel koruyucu etkiler gösterdiği bildirilmiştir. Bu etkilerin bazıları, TRPV4 inhibisyonuyla örtüşen mekanizmaları içermekte ve bu da ostolün VILI ile ilişkili hasara karşı yararlı etkiler gösterebileceğini düşündürmektedir. Ancak bugüne kadar ostolün VILI'deki potansiyel rolü araştırılmamıştır. Çalışmada, ostolün (40 mg/kg, intraperitoneal (i.p.)) terapötik potansiyeli, bir VILI sıçan modelinde değerlendirilmiştir. Koruyucu (2 saatlik (sa.'lik) VILI) ve terapötik (5 sa.'lik VILI) etkilerini değerlendirmek üzere iki deney protokolü tasarlanmıştır. Arteriyel kan gazı analizi, akciğer yaş/kuru ağırlık oranı, biyokimyasal enzim analizleri, western blot deneyleri ve histolojik değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sağlıklı sıçanlardan izole edilmiş pulmoner arter ve trakea halkaları kullanılarak organ banyosu deneyleri yürütülmüş, TRPV4 aracılı fonksiyonel yanıtlar ve ostolün düzenleyici rolü araştırılmıştır. 2 ve 5 sa.'lik VILI, kan gazı parametrelerinde anlamlı bir bozulmaya neden olurken, ostol verilen gruplarda bu parametreler 2 sa. VILI'de korunmuş ve 5 sa. VILI'de tedavi edilmiştir. 5 sa.'lik VILI'den sonra artan akciğer yaş/kuru ağırlık oranı, ostol ile anlamlı ölçüde azalmıştır. Hiyalüronidaz, miyeloperoksidaz ve kitotriozidaz enzimatik aktiviteleri VILI gruplarında belirgin şekilde artmış, ancak ostol tedavisinden sonra azalmıştır. TRPV4, KCa3.1, tümör nekroz faktörü-α (TNF-α) ve interlökin-6 (IL-6) protein ekspresyon seviyeleri VILI'de artmış, ostol verilen gruplarda bu artış inhibe olmuştur. Histolojik analizler, 2 sa.'lik VILI'de interstisyel ödem, inflamasyon ve hemoraji olduğunu, bu parametrelerin 5. sa.'te yaygın akciğer hasarına ilerlediğini göstermiştir; bu patolojik bulgular ostol ile önemli ölçüde iyileşmiştir. İmmünohistokimyada, ostolün VILI'de, TRPV4, KCa3.1, TNF-α ve IL-6 immünreaktivitelerini azalttığı saptanmıştır. Ayrıca, ostol, seçici TRPV4 antagonisti HC-067047 (HC)'ye benzer şekilde, GSK1016790A (GSK) ile oluşan TRPV4 aracılı kasılma yanıtlarını inhibe etmiştir. Bu çalışma, ostolün TRPV4/KCa3.1 aracılı sinyal yolunun inhibisyonu yoluyla VILI'ye karşı hem koruyucu hem de tedavi edici etkiler gösterdiğine dair ilk deneysel kanıtı sunmaktadır. Ayrıca ostolün yalnızca VILI tedavisi için değil, TRPV4/KCa3.1'in birlikte rol oynadığı vasküler patolojiler, astım, iskemik inme gibi hastalıklarda umut verici bir farmakolojik aday olabileceği düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler; VILI; TRPV4; KCa3.1; ostol
Özet (Çeviri)
Mechanical ventilation is a supportive and life-saving intervention for patients with inadequate spontaneous respiration; however, it may cause structural lung injury and trigger systemic inflammatory responses, leading to a condition known as VILI. This pathological condition can develop not only in previously injured lungs but also in healthy lungs. Although lung protective ventilation protocols are applied to patients, complete prevention of VILI is still not possible. The transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) channel is a mechanosensitive calcium (Ca²⁺)-permeable ion channel activated in response to mechanical stretch. Its activation increases intracellular Ca²⁺ concentrations, initiating and maintaining inflammatory signaling, disrupting endothelial barrier integrity, and causing alveolar fluid accumulation, which are key mechanisms in the pathogenesis of VILI. Ca²⁺ influx through TRPV4 can activate the intermediate-conductance Ca²⁺-activated potassium (KCa3.1) channel, thereby amplifying inflammatory signaling cascades. Although a limited number of studies have suggested potential regulatory roles of TRPV4 and KCa3.1 in VILI, their direct mechanistic contributions have not yet been fully elucidated. Current therapeutic strategies mainly aim to alleviate inflammation and tissue injury, but no effective and safe pharmacological agent has yet been identified. Osthole, a natural coumarin derivative, has been reported to exhibit antiinflammatory, antioxidant, and endothelial-protective effects in various experimental models. Some of these effects involve mechanisms overlapping with TRPV4 inhibition, suggesting that osthole may exert beneficial effects against VILI-related injury. However, its potential role in VILI has not yet been investigated. In this study, the therapeutic potential of osthole (40 mg/kg, intraperitoneal (i.p.)) was evaluated in a rat model of VILI. Two experimental protocols were designed to assess its protective (2-hour (h) VILI) and therapeutic (5-h VILI) effects. Arterial blood gas analysis, lung wet/dry weight ratio, biochemical enzyme assays, western blotting, and histological evaluations were performed. In addition, organ bath experiments using isolated pulmonary artery and tracheal rings from healthy rats were conducted to investigate TRPV4-mediated functional responses and the regulatory role of osthole. While 2- and 5-h VILI caused significant deterioration in blood gas parameters, these parameters were maintained during 2-h VILI and were improved during 5-h VILI in the osthole-treated groups. The increased lung wet/dry weight ratio observed after 5-h VILI was significantly reduced by osthole. Enzymatic activities of hyaluronidase, myeloperoxidase, and chitotriosidase were markedly elevated in VILI but decreased after osthole treatment. The protein expression levels of TRPV4, KCa3.1, tumor necrosis factor-α (TNF-α), and interleukin-6 (IL-6) were increased in VILI, and this increase was inhibited in the osthole-treated groups. Histological analyses demonstrated interstitial edema, inflammation, and hemorrhage in 2-h VILI and these parameters progressed to extensive lung injury by the 5th hour; these pathological findings were significantly improved with osthole. Osthole treatment reduced TRPV4, KCa3.1, TNF-α, and IL-6 immunoreactivities in VILI, as shown by immunohistochemistry. Moreover, osthole inhibited TRPV4 mediated contraction responses induced by GSK1016790A (GSK), similar to the selective TRPV4 antagonist HC-067047 (HC). This study provides the first experimental evidence that osthole exerts both protective and therapeutic effects against VILI by inhibiting the TRPV4/KCa3.1-mediated signaling pathway. These findings suggest that osthole may represent a promising pharmacological candidate not only for the treatment of VILI but also for other conditions such as vascular pathologies, asthma, and ischemic stroke in which TRPV4 and KCa3.1 jointly contribute to disease mechanisms. Keywords; VILI; TRPV4; KCa3.1; osthole
Benzer Tezler
- Ostolün erektil fonksiyondaki yararlı etkilerinde H2S'in rolünün araştırılması
Investigation of the role of H2S in the beneficial effects of osthole on erectile function
ELİF ALAN ALBAYRAK
Doktora
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiFarmakoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLNUR SEVİN
- Deneysel subaraknoid kanama modelin Osthole'ün erken dönem beyin hasarı ve serebral vazospazm üzerine etkisi
Effect of Osthole on early brain injury and cerebral vasospasm in experimental subarachnoid hemorrhage model
CİHAT KARAGÖZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
NöroşirürjiEge ÜniversitesiBeyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKİN ÖZGİRAY
- Anadolu'da yayılış gösteren endemik prangos heyniae H.duman & M.F. watson ve prangos uechtritzii boiss. & hausskn. türlerinin fitokimyasal ve biyoaktivite yönünden araştırılması
Investigation on phytochemistry and bioactivity of endemic prangos heyniae H. Duman & M. F. watson and prangos uechtritzii boiss. & hausskn. Species naturally distributed in anatolia
GÖKAY ALBAYRAK
Doktora
Türkçe
2020
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiFarmasötik Botanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜRA BAYKAN
- Türkiye'de yetişen bazı endemik Seseli L. türleri üzerinde farmakognozik araştırmalar
Pharmacognostical researches on some endemic Seseli L. species growing in Turkey
ALEV TOSUN
Doktora
Türkçe
2002
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmakognozi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAZİRE ÖZKAL