No abstract

Background: Endothelium and K+ channel functionality in smooth muscle cells (SMCs) regulates vascular function and is exposed to damage in diabetes. The regulatory enzyme protein kinase C (PKC) is known to play a key role in vascular tone regulation in health and disease. In this study, we evaluated the effect of PKC-δ gene silencing using small interfering RNAs (siRNAs) on endothelial dysfunction and acquired potassium channelopathy in vascular SMCs in diabetes. Methods: The experimental design comprised diabetes induction by streptozotocin (65 mg/kg) in rats, RNA interference, isolated aortic ring contractile recordings, whole-cell patch-clamp technique, measurements of reactive oxygen species (ROS), and real-time polymerase chain reaction technique. Animals were killed by cervical dislocation following ketamine (45 mg/kg, i.p.) and xylazine (10 mg/kg, i.p.) anesthesia administration on the third month of diabetes and on the seventh day after intravenous injection of siRNAs. Results: The aortas of diabetic rats demonstrated depressed endothelium-dependent relaxation and integral SMCs outward K+ currents as compared with those of controls. On the seventh day, PKC-δ gene silencing effectively restored K+ currents and increased the amplitude of vascular relaxation up to control levels. An increased level of PKC-δ mRNA in diabetic aortas appeared to be reduced after targeted PKC-δ gene silencing. Similarly, the level of ROS production that was increased in diabetes came back to control values after siRNAs administration. Conclusions: The silencing of PKC-δ gene expression using siRNAs led to restoration of vasodilator potential in rats with diabetes mellitus. It is likely that the siRNA technique can be a good therapeutic tool to normalize vascular function in diabetes.

Diabetes mellitus (DM) is acompaining by vascular tone desorders development. Regulatory enzyme protein kinase C (PKC) is involved in mechanisms of these desorders development. Numerous studies have demonstrated that contractile responces of vascular smooth muscle are enchansed in DM and endothelium-independent PKC-mediated mechanisms are involved in this process. Such mechanisms are PKC-mediated inhibition of Ca2+ activated K+ channels (BKCa) in vascular smooth muscle cells (SMCs) and SMCs myophilaments Ca2+ sensitization. PKC is a potential therapeutic target for treating vascular diabetic complications. A few compounds among PKC inhibitors already exist, such as ruboxistaurin, indolylmaleimide and its derivatives. Recently discovered method of RNA-interference (RNAi) is an essential gene-silencing tool and can also be used for PKC inhibition and DMassociated vascular complicaions elimination.

The goal of this work was to compare the effects of a photon (PTI) and proton/hadron (HTI) irradiation on rat’s cardiovascular system. Cardiovascular functions were studied in rats after PTI and HTI impact in the equivalent total absorbed dose of 6 Gy. Photons were delivered using 60Co gamma-rays (0.8 Gy min-1). The particle irradiation was done by using a 9,6×10-12 J proton beam accelerated in the U-240 isochronous cyclotron. Both PTI and HTI decreased the acetylcholine-induced relaxation in rat’s aorta smooth muscle (SM) and outward potassium currents in aortic SM cells on the 9th day post-irradiation but HTI appeared to produce a more profound effect. HTI had no significant effect on systolic blood pressure (SBP) in rats while PTI produced clearly defined systemic hypertension. HTI, unlike PTI, significantly increased the left ventricle pressure in Langendorff - perfused rat’s heart. Thus, the biological effects of PTI and HTI on rat’s aorta endothelium-dependent relaxation and net potassium currents in the SM cells appear to be similar, although the effects of HTI are more pronounced. However, PTI, unlike HTI, produced significant systemic hypertension.

Відомо, що у розвитку серцево-судинних ускладнень за цукрового діабету зна-чну роль відіграє порушення функціонування ендотелію. До того ж на сьогодні пато-фізіологічний зв'язок між високою концентрацією глюкози та судинною дисфункцією все ще має багато невизначеностей. Тому в роботі було досліджено ендотелійзалеж-ну дилатацію кільцевих сегментів аорти здорових щурів за умов гіперглікемії та діа-бетичних до та після впливу кверцетинвмісних фосфатидилхолінових ліпосом (пре-парат Ліпофлавон®) у разі застосування як in vitro, так і in vivo. Реєстрацію змін су-динного тонусу здійснювали в ізометричному режимі. Усі дані представлено у вигля-ді середнього арифметичного (М) і стандартної похибки середнього арифметичного (m) для певної вибірки (n). У день досліду діабетичні тварини (стрептозотоцин, 65 мг/ кг) демонстрували в 4 рази вищий рівень глюкози у крові, ніж контрольна група, а також знижені дилататорні реакції на ацетилхолін (АХ, 1 нМ-10 мкМ) попередньо скорочених норадреналіном (НА, 1 мкМ) ізольованих сегментів аорти. Інкубація за умов гіперглікемії (25 мМ/л глюкози) призводила до залежного від тривалості інкуба-ції (4 або 6 год) зниження дилатації порівняно із нормоглікемічними (5,5 мМ/л) умо-вами. Аплікація Ліпофлавону® (3 мкг/мл за кверцетином) до камери зі скороченими НА судинними сегментами аорти діабетичних щурів призвела до зниження їх тоніч-ного напруження. Після цього судинні препарати демонстрували зростання дилата-ції на АХ порівняно із діабетичними судинами без аплікації Ліпофлавону®. Внутріш-ньовенне введення Ліпофлавону® в обох концентраціях (15 мг/кг або 50 мг/кг у пере-рахунку на лецитин-стандарт або 0,4 мг/кг і 1,4 мг/кг у перерахунку на кверцетин) призводило до відновлення дилататорних реакцій до контрольного рівня. Отримані дані підтверджують, що гіперглікемія є одним із основних факторів, які призводять до порушення ендотелійзалежної дилатації судин. Препарат Ліпофлавон® справляє відновлювальний ефект на пригнічену ендотелійзалежну дилатацію ізольованих су-динних сегментів щурів із експериментальним діабетом. Тому можна стверджувати, що даний препарат має значні перспективи у лікуванні діабетичних ангіопатій.Ключові слова: судинні ускладнення цукрового діабету, ендотеліальна дис-функція, кверцетин, Ліпофлавон®.Biol. Stud. 2013: 7(3); 47-58 •