Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar DERLEME
advertisement
323 DERLEME REVIEW Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar Dr. Hakan Kültürsay, Dr. Meral Kay›kç›o¤lu Ege Üniversitesi T›p Fakültesi Kardiyoloji Anabilim Dal›, ‹zmir Özet: Apoptosis, genetik olarak programlanm›fl hücre ölümü olarak tan›mlanmaktad›r. Apoptotik hücre ölümü, kalbin gelifliminde ve kalp hastal›klar›n›n patogenezinde önemli bir role sahiptir. Bu derlemede, kardiyovasküler dokularda hücre ölüm program›n›n belirgin özellikleri üzerinde durulmufltur. Özellikle apoptozise u¤rayan hücreyi etkileyen baz› ekstrensek ve interensek faktörlerin modifikasyonu ile kardiyovasküler hastal›klar›n progresyonu önlenebilmektedir. Bu yaz›da, apoptozisin kalp hasal›klar›n›n patogenezindeki rolü ve bu konudaki güncel bilgilerin klini¤e nas›l uygulanabilece¤i aktar›lmaya çal›fl›lm›flt›r. (Anadolu Kardiyol Derg, 2002; 4: 323-9) Anahtar Kelimeler: Apoptozis, kardiyovasküler hastal›klar. Apoptozis Nedir? S›kl›kla programl› hücre ölümüne eflde¤er olarak kabul edilen apoptozis, çok hücreli organizmalar›n genetik flifrelerinde bulunan “hücre intihar›” programlar›n›n geliflimsel ve/veya çevresel uyar›mlarla etkinleflmesi sonucu ortaya ç›kan, geliflim ve farkl›laflma s›ras›nda organ yap›s› ve ifllevlerinin aktif de¤iflimini sa¤layan fizyolojik hücre ölümü olarak tan›mlanmaktad›r (1). Bir baflka deyiflle, hücrelerin, popülasyonun geri kalan›n›n iyili¤i gerektirdi¤inde herediter olarak kendilerinde varolan intihar program›n› devreye sokarak programl› bir flekilde, çevreye hiç zarar vermeden yaflamlar›n› yitirmelerine denir. Yunanca’da “a¤açlar›n yapraklar›n› dökmesi” anlam›na gelen apoptozis, ilk kez biyomedikal literatürde 1972 y›l›nda Kerr taraf›ndan “mitozun karfl›t anlam›” olarak kullan›lm›flt›r (2). Apoptozis, bugüne dek bildi¤imiz tek tip hücre ölümü olan nekrozdan oldukça farkl›d›r (fiekil 1). Nekrozda, akut hücre hasar›n› takiben hücre ve organellerinin fliflip lizise u¤rad›¤› pasif ve patolojik bir hücre ölümü söz konusudur. Nekroz, eksternal güçlerin etkisi ile koruyucu mekanizmalar›n devreye girmesine f›rsat vermeyecek flekilde geliflir. Nekrozda zarar gören esas hedef organel, hücrenin enerji kayna¤› olan mitokondriYaz›flma Adresi: Dr. Meral KAYIKÇIO⁄LU Gediz Cad. 11/2 Bornova, ‹zmir. 35040 Tel: 0.232 3742695, Faks: 0.232 3746618 E-mail: omkay @ superonline.com yumdur. Nekroz s›ras›nda hücrenin su ile fliflerek patlamas› sonucunda ortama hücre içeri¤indeki moleküllerin ç›kmas› ile inflamatuvar yan›t oluflur. Apoptozis ise nekrozdan farkl› olarak aktif ifllev gerektiren genetik kontrollü bir süreçtir. Apoptozis s›ras›nda hücre büzüflür ve 1 saatten k›sa bir sürede hacminin %30’nu kaybeder. Mitokondriyum morfolojik olarak sa¤lamd›r, ancak burada esas hasarlanan hedef organel, hücre çekirde¤idir. Nukleusta kromatin yo¤unlafl›r ve DNA parçalan›r. Bu DNA parçalar› hücre zar› ile kapl›d›r (apoptotik cisimcikler) ve ortamdan çevredeki hücreler taraf›ndan fagositozla uzaklaflt›r›l›rlar. Apoptozis s›ras›nda hücre içeri¤i ortama ç›kmad›¤›ndan inflamatuvar bir yan›t geliflmez. Apoptozun afl›r› oldu¤u durumlarda ortamdaki makrofajlar apoptotik cisimcikleri yeterli fagositozla temizleyemezlerse bunlar degrade olarak sekonder nekroza u¤rayabilirler ve inflamasyona yol açabilirler (3). Programlanm›fl hücre ölümü, embriyogenezis, organ involüsyonu (örn:timus), immünolojik reaksiyonlar ve diferansiye hücrelerin yaflam sürelerinin sonlanmas› gibi bir çok fizyolojik olayda yer almaktad›r (1). Ayr›ca de¤iflik hücre tiplerinde farkl› çevresel uyar›lar apoptozisi bafllatabilir. Hemen hemen tüm hücrelerde iyonizan radyasyon, inflamatuvar sitokinler, immunoregülatuvar sitokinler, oksidatif stres, redoks potansiyelinde de¤ifliklikler, büyüme faktörleri veya trofik faktörlerin ortamdan kaybolmas›, mekanik stres apoptozisi bafllatabilmektedir (1,3-4). Apoptozis reaktif oksijen 324 Kültürsay ve ark. Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar radikalleri ile uyar›labilir. Antioksidan enzimlerin azalmas›, apoptozisin uyar›lmas›ndan sorumlu hücresel reaktif oksijen radikallerin art›fl›na neden olabilir (3). Apoptozis fetusta normal doku gelifliminin temel özelli¤idir (1). Normal eriflkin dokular›nda ise hücre büyümesi ve apoptozis bir denge içindedir. Bu dengenin biri lehine bozulmas› çeflitli patolojilere yol açmaktad›r. Genetik hücre ölüm program›n›n hatal› ekspresyonu veya apoptotik hücre ölüm program›n›n eksik uygulanmas› çeflitli karsinom, otoimmün hastal›klar›n ve viral infeksiyonlar›n patogenezinde rol oynamaktad›r (1,3-4). Apoptozisin Düzenlenme ve Etki Mekanizmas›. Evrim sürecinde, programlanm›fl hücre ölümünün insektlerden memelilerin evrimine kadar korunmufl olan genlerle ortak bir yolla düzenlendi¤i belirlenmifltir (1). Apoptozis, aktif enerji gerektiren bir süreçtir. Apoptozis s›ras›nda çeflitli genlerin kodlad›¤› baz› proteinler hücre içinde aktif veya inaktif hale gelirler (4-5). Bugüne kadar saptanm›fl en az 30 protein ve bir o kadar da apoptoziste olas› rolü düflünülen protein vard›r. Bu proteinlerden en bilinenleri Tablo 1’de gösterilmifltir. Apoptozis Bcl-2 grubu dimerize proteinler taraf›ndan kontrol edilir. Bcl-2 geni, bir proto-onkogendir. Baz› antiapoptotik (bcl-2, bcl-xl...) ve pro-apoptotik (bax, bad...) proteinler bu grupta yer almaktad›r. Çal›flmalarda “Bcl2/Bax” oran› “death switch” (ölüm anahtar›) olarak de¤erlendirilmektedir. Apoptozisle ilgili di¤er önemli bir protein de p53 geni ile iliflkilidir. ‹nsan p53 tümor bask›lay›c› geninin sentezletti¤i bir fosfoprotein, do¤rudan DNA’ya ba¤lanabilmekte ve de¤iflik hücresel veya viral proteinlerle iliflkiye girebilmektedir. p53 geni, insan malignitelerinde en s›k mutasyonu gösteApoptozis ve nekrozun farkl›l›klar› Nekroz Normal hücre -hücre zar›nda parçalanma -vital boyu tutulumu -rastgele DNA fragmantasyonu -hücrede fliflme -ATP azalmas› -Ca art›fl› Anadolu Kardiyol Derg 2002;4: 323-329 rilmifl gendir. Aberan hücre büyümesi ve hücre bölünmesini azalt›c› önemli görevleri olan bu onko-supresör gen, DNA hasar› ile aktive olur ve apoptozisi bafllatabilir. Ölüm reseptörü (death receptor) olarak adland›r›lan bir membran proteini olan Fas antijeni, apoptozisin di¤er bir kilit noktas›n› oluflturmaktad›r. Fas antijeninin hücre yüzeyinde ilgili ligand›na ba¤lanmas› ile intra-sitoplazmik FADD (Fas ile iliflkili hücre ölümü zinciri) kompleksi olufltu¤u gösterilmifltir (5). Fas antijeni, inaktif halde miyositlerde ve aterosklerotik plaklarda bulunmaktad›r. Apoptozis s›ras›nda hücre fragmentasyonunu sa¤layan proteolitik enzim ailesine kaspazlar (Caspases) ad› verilmektedir (4-5). Yap›lar›nda sistein içeren bu enzimler tüm hücrelerde inaktif pro-enzim halinde bulunurlar. Ölüm sinyalini bafllatan enzimler olarak da kabul edilen kaspazlara karfl› çeflitli virüslerde kaspaz inhibitörleri saptanm›flt›r. Apoptozisin Saptanmas›. Apoptozisle ilgili çal›flmalar h›zla artmas›na karfl›n apoptozisi saptamak ve de¤erlendirmek pek kolay olmamaktad›r (4). Özellikle tek bir hücrede apoptozis olay› saatler içerisinde geliflti¤inden apoptotik süreçteki hücreyi morfolojik olarak tan›mak ve kantifiye etmek zordur (6). Genellikle çal›flmalar›n güvenilirli¤ini art›rmak amac›yla farkl› yöntemlerin birkaç›n›n birlikte kullan›lmas› önerilmektedir (1). Apoptotik hücredeki morfolojik de¤ifliklikleri saptamak için ›fl›k mikroskobu, elektron mikroskobu, “Flow-cytometry” kullan›lmaktad›r. Yine çeflitli sitoplazmik de¤ifliklerin saptanmas› (örne¤in kaspaz aktivitesinin, hücreye kalsiyum ak›fl›n›n veya mitokondri disfonksiyonunun ölçülmesi), membran de¤iflikliklerinin belirlenmesi (örne¤in membran geçirgenli¤inin de¤iflmesi), apoptoz sürecinde veya regülasyonunda görevli çeflitli proteinlerin kanda veya dokuda düzeyinin ölçülmesi (örn:Bcl2/Bax oran›...), DNA parçalanmas›n›n çeflitli özel immünohistokimyasal boyalarla saptanmas› bu yöntemler aras›nTablo 1: Apoptoziste rolü olan proteinler Art›ranlar Azaltanlar • FAS (CD-95) • Bcl-2 ile iliflkili proteinler (BHRF-1, bcl-xL) • Soluble fas • Ras • Crm-A • p35 Fagositoz -hücre büzüflmesi -kromatin ve sitoplazmada yo¤unlaflma apoptotik cisimcik Apoptozis apoptotik cisimcik fiekil 1: Apoptozis ve nekrozun morfolojik farkl›l›klar›. (Cotran RS, Kumar V, Collins T, editors. Robbins Pathology of Disease. Philadelphia: Saunders; 1999.p.18 uyarlanm›flt›r • p53 • Nurr77 • Glikokortikoid reseptör • C-myc • ‹nterlökin konverting enzim (‹CE ve benzerleri) • Bcl-2 ile iliflkili proteinler (Bad, Bax, Bak, Bcl-xs) Anadolu Kardiyol Derg 2002;4: 323-329 da say›labilir. Bütün bu yöntemler içinde en s›k rastlanan yöntemler DNA’daki de¤iflikliklere dayal› olan “DNA agarose gel electrophoresis” ve TUNEL (terminal deoxytransferase mediated bio-dUTP nick end labeling) boyas› ile formalinde fikse edilmifl materyalde yap›lan mikroskobik incelemedir (7). Son dönemde kullan›lan önemli ve güvenilir bir baflka metod ise Annexin-V boyas› uygulamas›d›r (8). Bu boya, hücre duvar›n›n d›fl yüzeyinde fosfatidil serinin varl›¤›n› göstermektedir. Normalde hücrelerin d›fl yüzeyinde fosfatidil serin yoktur, ve sadece apoptotik cisimciklerde fosfatidil serin hücre yüzeyine geçmektedir (9). Kardiyovasküler Sistemde Apoptozis Apoptozis s›kl›kla hücre siklusunda progresyon gösteren hücrelerde olur. Bu nedenle terminal differansiye olmufl kardiyak hücrelerde oluflmayaca¤› düflünülmüfltür (10). Ancak hayvan ve insanlarda postmortem çal›flmalar ve endomiyokardiyal biyopsi sonuçlar› miyokardda da apoptozisin görülebilece¤ini ortaya koymufltur. Normalde kardiyovasküler sistemin normal embriyonik geliflimi s›ras›nda apoptozis yo¤un olarak meydana gelirken eriflkinlerde apoptozis mekanizmalar›, kalpte inaktif halde bulunur (11). Çeflitli kardiyak ve vasküler hastal›klarda apoptozis mekanizmalar›nda bozukluklar gösterilmifltir (tablo 2) ‹leti Sistemi Hastal›klar›nda Apoptozis ‹leti sisteminde postnatal dönemde elektriksel stabilitenin sa¤lanmas› amac›yla morfogenez geliflir. Atriyoventriküler dü¤üm veya His demetinin fötal morfolojik yap›s› eriflkin yap›s›na dönüflürken fötal sinüs dü¤ümünde görülen miyofibrillerden fakir miyositler yerlerini kollajenden zengin hücrelere b›rak›rlar ve apoptozisle ortadan kald›r›l›rlar, iflte apoptozisin yetersiz kald›¤› durumlarda do¤um sonras› fötal morfolojinin devam› genelde ani ölümle sonuçlanabilen patolojilere yol açabilmektedir (11-12). Bu dönemde ileti yollar›nda görülebilen yetersiz apoptozis “Wolf Parkinson White” gibi aberan ileti yollar›na ait patolojileri getirebilmektedir (13). Sa¤ ventiküle ait çeflitli patolojilerde de apoptozis mekanizmalar›nda bozukluklar saptanm›flt›r (11). Normalde postnatal dönemde sa¤ ventrikülde “disuse atrophy” nin gerçekleflmesi Bcl-2 genlerinin down-regülasyonu yani apoptozisle sa¤lanmaktad›r (11,14). Sa¤ ventrikülde görülen apoptozisin afl›r› art›fl›n›n Uhl anomalisine yol açt›¤› gösterilmifltir (15-16). Uhl anomalisinde sa¤ ventrikülün histolojik olarak non-inflamatuvar destrüksiyonu Kültürsay ve ark. Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar 325 söz konusudur. Etiyolojisi bilinmeyen bu hastal›kta, çok erken yaflta ölümle sonuçlanan sa¤ kalp yetersizli¤i geliflmektedir. Aritmojenik sa¤ ventrikül displazisi de histolojik olarak Uhl anomalisine benzeyen bir di¤er sa¤ ventrikül patolojisidir (17-18). Buradaki tek fark sa¤ ventriküldeki tutuluflun jeneralize de¤il odaklar halinde (fokal) olufludur. Aritmojenik sa¤ ventrikül displazisinde de apoptoziste bir art›fl meydana gelmekte, ölmekte olan sa¤ ventrikül miyositleri geçici olarak spontan otonomisite kazanmakta veya yan›ts›z, kas›lmayan bölgeler oluflturarak fokal re-entran taflikardiler için kaynak olmaktad›rlar. Her iki patolojide de normal sa¤ ventrikül gelifliminde fizyolojik olan apoptozisi bitiren sinyal sisteminin devreye girmemesi söz konusudur (11). Afrika’da familyal olarak rastlanan progresif kalp blo¤u ve fatal aritmilerle seyreden Brink Sendromunda ise sinüs dü¤ümü ve atriyoventriküler dü¤ümde selektif apoptozise ba¤l› destrüksiyon oldu¤u gösterilmifltir (19-20). Benzer bir destrüksiyon Brugada sendromlu hastalar›n postmortem histolojik incelemelerinde de ortaya konmufltur (11,21). Potasyum kanallar›nda fonksiyon bozuklu¤u olarak de¤erlendirilmeye bafllanan Uzun QT Sendromunda da apoptozisten söz edilmektedir (11). Uzun QT Sendromlu olgulara ait sinus dü¤ümlerinin histolojik incelemesinde dü¤ümde nekroz olmaks›z›n fokal non-inflamatuvar dejenerasyon, lokal intranodal ve perinodal kardiyonöropati bulundu¤u saptanm›flt›r (22-24). Daha sonraki çal›flmalar da Uzun QT’li olgularda pleomorfik mikromitokondrozis ve sinoatriyal hücre apoptozis bulgular›n› desteklemifltir (24). Tüm bu sonuçlardan anlafl›laca¤› gibi foTablo 2: Kardiyovasküler Hastal›klarda Apoptozis Vasküler duvarda • Ateroskleroz • Diyabetes mellitus Miyokardda • Akromegalik kardiyomiyopati • Aritmojenik sa¤ ventrikül displazisi • Hipertansiyon • Kardiyak allogreft reddi. • Vasküler allogreft reddi • Kardiyak geliflim bzk • Vasküler geliflme bzk • Down Send. • Vasküler yeniden • Hibernasyon biçimlenme • Restenoz • Önkoflullanma • Yeniden biçimlenme • Reperfüzyon hasar› • Chagas miyokarditi • Konj AV blok • Akut miyokard infaktüsü • Hipertansif kalp hastal›¤› • Kalp yetersizli¤i • Koroner greft vaskülopatisi • Viral miyokardit 326 Kültürsay ve ark. Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar kal sessiz bir apoptotik odak t›pk› nekrotik hücreler gibi ileti sistemini etkileyerek aritmi veya bloklara yol açabilmektedir (11). ‹skemik Kalp Hastal›klar›nda Apoptozis Edinsel miyokard hastal›klar›nda apoptozis ilk kez bir hematolojik patoloji olan trombotik trombositopenik purpura nedeniyle ölen olgular›n kalplerinde gösterilmifltir (25). Trombotik trombositopenik purpura olgular›nda ufak arter ve kapiller düzeyinde epizodik t›kanmalardan dolay› nekroza ulaflmayan fokal apoptotik hücre ölümlerinin oldu¤u anlafl›lm›flt›r. Bu bulgular daha sonra hayvanlarda deneysel iskemi modellerinde de elde edilmifltir (26). ‹skemik miyokardda bcl-2, Fas, Bax ekspresyonunda art›fl saptanm›flt›r (11-27). Hafif iskemi tüm hücrelerde oldu¤u gibi miyositlerde de apoptozise yol açarken, a¤›r iskemi nekrozla sonuçlanmaktad›r (3,11). Hiberne miyokard bölgelerinde de apoptozis gösterilmifltir (28). K›sa aral›kl› iskemiler sonras›nda reperfüzyonla geliflen iskemik önkoflullanman›n kal›c› hasar› azaltmas›nda apoptozisin önlenmesinde rolü olabilece¤i gösterilmifltir (29-30). Miyokard infarktüsünde ise infarktüs bölgesinde her iki hücre ölüm tipi de bir arada görülmektedir (11). ‹nfarktüs dokusunda hem erken dönem, hem de geç dönemde histolojik olarak apoptozis gösterilmifltir (31). ‹nfarktüs bölgelerinde histolojik olarak da heterojen bir görüntü olmakla birlikte apoptozis, en yo¤un olarak infarktüsü s›n›rlayan bölgede izlenmektedir (11). ‹nfarktüsten sorumlu arter aç›k olsa da peri-infarkt bölgedeki apoptoz yo¤unlu¤unun devam etti¤i saptanm›flt›r (32). ‹nfarktüs sonras›nda bu derece yo¤un apoptotik hücre görülmesi, araflt›r›c›lar› deneysel modellerde antiapoptotik ajanlar› kullanmaya yönlendirmifltir ve kaspaz inhibitörleri ile hayvan modellerinde infarkt alan›n›n büyüklü¤ünde azalma sa¤lanm›flt›r (11). Anadolu Kardiyol Derg 2002;4: 323-329 ¤inde etiyolojik bir neden mi yoksa sonuç mu oldu¤unu tam ayd›nlatmamaktad›r. Ancak etiyolojisi ne olursa olsun tüm kalp yetersizliklerinde apoptozis süreci tetiklenmifltir (33-34). Özellikle kalp yetersizli¤inde progresif sol ventrikül disfonksiyonunun devam eden kardiyomiyosit kayb›na ba¤l› oldu¤u hipotezi üzerinde durulmaktad›r. Deneysel olarak hipoksi, RAS aktivatörleri (Anjiotensin-II), serbest oksijen radikalleri, hücrede artm›fl kalsiyum yükü ve norepinefrinin miyositlerde apoptozise yol açt›¤› gösterilmifltir (34). Kalp yetersizli¤inin progresyonunda anahtar bir role sahip oldu¤u anlafl›lan TNF-alfa reseptörlerinin de kaspazlar üzerinden in-vitro apoptozis indüksiyonu yapt›klar› gösterilmifltir (35). Bu bulgular kalp yetersizli¤inin ortaya ç›kmas›n› ve ilerlemesini önlemede apoptozisi inhibe eden bir tak›m ajanlar›n kullan›m›n› gündeme getirmektedir. Bu amaçla TNF alfa inhibitörleri, kaspaz inhibitörleri deneysel modellerde çal›fl›lmaktad›r. Ratlarda iskemi reperfüzyon modelinde, kaspaz inhibitörlerinin kullan›m› ile infarkt büyüklü¤ünde azalma ve kardiyak fonksiyonlarda düzelme sa¤lanm›flt›r (36). Hayvan iskemi modellerinde enalapril kullan›lan köpeklerde perinfarkt bölgede apoptotik hücre say›s›nda azalma elde edilmifltir (37). Ayr›ca beta blokerlerin de iskemiyi takiben reperfüzyon öncesinde uyguland›klar›nda apoptozisi azaltt›klar› gösterilmifltir (38). Beta-bloker, alfa-1 bloker ve antioksidan etkileri olan karvedilol apoptozisi %77 oran›nda azalt›rken non-selektif beta bloker olan propranololde bu oran %39 olarak saptanm›flt›r (38). Belki de kalp yetersizli¤inde beta blokerler ile elde edilen klinik sonuçlar miyosit apoptozisini azalt›c› etkilerinin de bir sonucu olabilir. Kalp yetersizli¤inde apoptozis çal›flmalar›n›n önemli bir sonucu da pozitif inotropik ajanlar›n (örn. dobutamin) miyosit apoptozisini tetikleyici etkilerinin oldu¤unun anlafl›lmas›d›r (34,39). Bu sonuç, inotropik ajanlarla sürvide olumlu bir etki sa¤lanamamas›n›n alt›nda yatan mekanizmay› gösteriyor olabilir. Kalp Yetersizli¤inde Apoptozis Damar Sisteminde Apoptozis Kalp yetersizli¤inde apoptozis en yo¤un araflt›r›lan konulardan biridir. Miyokard infarktüsü, iskemi, ventriküler hipertrofi, ventriküler dilatasyon (akut/kronik volüm yükü), akromegaliye sekonder, yine hayvanlarda h›zl› ventriküler pacing sonucu ve otoimmunite (miyokardit) sonucu geliflen kalp yetersizlikli olgularda gerek post-mortem gerekse biyopsi çal›flmalar›nda apoptozis gösterilmifltir (10-11). Elimizdeki bulgular flimdilik apoptozisin kalp yetersizli- Damar sisteminde embriyonel ve postnatal dönemde düz kas hücrelerinde fizyolojik apoptozis olmaktad›r (14). Geliflme dönemi d›fl›nda akut arter hasar› (balon) ve tamir sürecinde, aterosklerotik plaklarda, restenotik lezyonlarda, dejenere safen ven greftlerinde, transplant vaskülopatisinde ve anevrizmatik arter duvar›nda düz kas hücrelerinde apoptozis gösterilmifltir (40). Teorik olarak, primer aterosklerotik Anadolu Kardiyol Derg 2002;4: 323-329 plak ve restenotik lezyonlarda apoptozis indüksiyonu regresyona yol açmal›d›r. Ancak, artm›fl apoptozis plak stabilizasyonunu bozmaktad›r (41). Apoptozis ile plak içindeki düz kas hücreleri say›ca azalmakta, kollagen sentezi düflmekte ve sonuçta fibröz kapsülü incelmifl olan plak, stabilitesini kaybetmektedir. Yüksek kolesterolle beslenerek deneysel ateroskleroz gelifltirilen tavflanlarda erken dönem ya¤l› iz lezyonlar›nda (“fatty streak”) morfolojik olarak lezyon geliflmeden önce apoptozisin bafllad›¤› ve ateroskerotik pla¤a do¤ru ilerleme s›ras›nda düz kas hücrelerinde apoptozisin giderek artt›¤› saptanm›flt›r (42,43). Ancak burada da artm›fl apoptozisin patolojik sürecin bir nedeni mi yoksa sonucu mu oldu¤u bilinmemektedir. Damar sisteminin di¤er bir önemli hücresi olan endotel hücrelerinde de yüksek kan flekeri düzeyleri, okside LDL, oksidatif stres ve anjiyotensin-II apoptotik ölüme yol açmaktad›r( 41). Sa¤lam damar duvar›nda nitrik oksit apoptozisi bask›larken, aterosklerotik duvarda DNA parçalanmas›na yol açarak apoptozisi tetiklemektedir (44). Sonuç olarak endotel ve düz kas hücrelerinin apoptozisi plak stabilizasyonu için zararl›d›r. Son dönemde makrofajlar›n selektif apoptozisinin ateroskleroza karfl› yararl› olabilece¤i düflünülmektedir (41). Özellikle de antilipid ajanlar üzerinde yo¤un olarak çal›fl›lmaktad›r. Bunlar›n makrofaj apoptozisini etkilemedikleri ancak plakta birikimlerini azaltt›klar› gösterilmifltir (41,45). Lipid düflürücü tedavinin apoptotik hücre ölümünde belirgin ve sabit bir azalmaya yol açt›¤› gösterilmifltir. Özellikle proapoptotik bir protein olan Bax düzeyi, lipid düzeylerinin düflürülmesine paralel olarak azalmaktad›r (41). Yine lipid düflürücü tedavi ile düz kas hücrelerindeki DNA sentezinde azalma olmazken, makrofaj DNA’s›n›n sentezinde güçlü bir azalma olur. Bu bulgular, klinik olarak lipid düflürücü tedavi ile plak boyutlar›nda de¤iflme olmaks›z›n pla¤›n fibröz komponentlerinde oluflan art›flla birlikte, trombojenik e¤ilimde görülen düflmeyi k›smen aç›klayabilir (41). Apoptotik cisimcikler yüzeylerindeki fosfatidil-serin nedeniyle kompleman ve trombin aktivasyonuna yol açabilirler (46). Aterosklerotik plaklarda artm›fl apoptotik cisimcikler, makrofajlarca ortamdan temizlenemezlerse trombojenitede art›fla yol açarak pla¤›n stabilitesini bozabilirler. Ayr›ca apoptotik hücrelerin doku faktörünün aktivitesini art›rd›klar› gösterilmifltir (47). Dolay›s› ile plak içinde apoptozisi azaltan ajanlar, trombojenite aç›s›ndan da yararl› olmaktad›r. Antihipertansiflerin apoptozise etkisi Normal ar- Kültürsay ve ark. Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar 327 terlerde endotel hücresi ve düz kas hücreleri düflük “turn-over” düzeyi gösterirler (40). Normal arterde hem endotel hücreleri hem de düz kas hücreleri farkl› mekanizmalarla apoptozisten korunmaktad›r. Hipertansiyonda ise artm›fl düz kas hücrelerinin replikasyonu apoptozisle dengelenemez ve arterlerde media tabakas›nda kal›nlaflma oluflur (40). Kardiyovasküler yeniden biçimlenmede vazokonstriktif humoral faktörler (epinefrin, RAS, endotelin) hipertansif etkilerinden ba¤›ms›z olarak direkt mitojenik etkilidirler ve apoptozisi inhibe ederler (48). Hipertansiflerde anti-apototik Bcl-2 düzeylerinde art›fl saptanm›flt›r (48). Anjiyotensin konverting enzim inhibitörleri (enalapril, kinapril) kan bas›nc› düflürücü etkilerinden ba¤›ms›z olarak Bcl-2 düzeylerini azaltarak apoptozisi art›r›rlar ve intimal kal›nlaflmay› önlemifl olurlar. Ca antagonistleri ise apoptozisi ancak supra famakolojik dozlarda etkilemektedirler, farkl› çal›flmalarda olumlu ve olumsuz etkileri gösterilmifltir (49). Sonuç Hücre fizyolojisi ve patolojisindeki temel rolü son y›llarda ortaya ç›kan apoptozisin moleküler düzeyde anlafl›lmas› tedavi yaklafl›mlar›na yeni boyutlar getirecektir. Apoptozisin uyar›m› ve inhibisyonu, belirli kardiyovasküler hastal›klar›n tedavisinde ve önlenmesinde ideal bir yöntem gibi gözükmektedir. Ancak klinikte apoptozisten yararlanabilmek için selektif dokularda bu sürecin nas›l bafllat›labilece¤i ve nas›l sonland›r›labilece¤ine yönelik yo¤un çal›flmalara gereksinim vard›r. Kaynaklar 1. 2. 3. 4. 5. 6. Alles A, Alley K, Barrett JC et al. Apoptosis: a general comment. FASEB J 1991; 5: 2127-8. Kerr JFR, Wyllie AH, Currie AR. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972; 26: 239-57. Searle J, Kerr JFR, Bishop CJ. Necrosis and apoptosis: distinct modes of cell death with fundamentally different significance. Pathol Ann 1982; 17: 229-59. Saikumar P, Dong Z, Mikhailov V, Denton M, Weinberg JM, Venkatachalam MA: Apoptosis: definition, mechanisms, and relevance to disease. Am J Med 1999; 107: 489-506. Park DS, Stefanis L, Greene LA. Ordering the Multiple Pathways of Apoptosis. Trends Cardiovasc Med 1997; 7: 294-301. McCarthy NJ, Evan GI. Methods for detecting and quantifying apoptosis. Curr Top Dev Biol 1998; 36: 259-78. 328 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. Kültürsay ve ark. Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar Charriaut-Marlangue C, Ben-Ari Y. A cautionary note on the use of the TUNEL stain to determine apoptosis. Neuroreport 1995; 7: 61-4. van Heerde WL, Robert-Offerman S, Dumont E, et al. Markers of apoptosis in cardiovascular tissues: focus on Annexin V. Cardiovasc Res 2000; 45: 549-59. Fadok VA, Savill JS, Haslett C, et al. Different populations of macrophages use either the vitronectin receptor or the phosphatidylserine receptor to recognize and remove apoptotic cells. J Immunol 1992; 149: 4029-35. Fox JC, Patel VV. Apoptosis and cardiovascular system. ACC Curr J Rev 1998; 7: 13-5. James T.N. Apoptosis in cardiac disease. Am J Med 1999; 107: 606-20. James T.N. Normal and abnormal consequences of apoptosis in the human heart: from postnatal morphogenesis to paroxysmal arrhythmias. Circulation 1994; 90: 556-73. Brechenmacher C, Fauchier JP, James TN. Persistent fetal dispersion of the atrioventricular node. Association with the Wolff-Parkinson-White syndrome. Arch Intern Med 1980; 140: 377-82. Fisher SA, Langille BL, Srivastava D. Apoptosis during cardiovascular development Circ Res 2000; 87: 85664. Uhl HSM. Uhl's anomaly revisited. Circulation 1996; 93:1483-4. James TN, Nichols MM, Sapire DW, et al. Complete heart block and fatal right ventricular failure in an infant. A clinicopathologic conference describing massive apoptosis selectively destroying the entire right ventricle and the His bundle in an infant with complete heart block: significance for understanding the pathogenesis of Uhl's anomaly and arrhythmogenic right ventricular dysplasia. Circulation 1996; 93:1588-600. Mallat Z, Tedgui A, Fontaliran F, et alç Evidence of apoptosis in arrhythmogenic right ventricular dysplasia. NEJM 1996; 335:1190-6. Valente M, Calabrese F, Thiene G, et al. In vivo evidence of apoptosis in arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy. Am J Pathol 1998; 152:479-84. Brink AJ , Torrington M. Progressive familial heart block-two types. South African Med. J 1977; 52: 53-9. James TN, St. Martin E, Willis PW, Lohr TO. Apoptosis as a possible cause of gradual development of complete heart block and fatal arrhythmias associated with absence of the AV node, the sinus node and the internodal pathways. Circulation 1996; 93: 1424-30. Brugada J, Brugada R, Brugada P. Right bundle-branch block and ST-segment elevation in leads V1 through V3. A marker for sudden death in patients without demonstrable structural heart disease. Circulation 1998; 97: 457-60. Bokeriya LA, Belokon NA, Buziashvili IuI et al. The cur- Anadolu Kardiyol Derg 2002;4: 323-329 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. rent approach to surgical treatment of the Jervell-Lange-Nielsen syndrome. Kardiologiia 1988; 28: 105-6. Pavlovich EP, Vikhert AM, Bokeriya LA , Kruglyakov IV. Ultrastructure of the sinoauricular region of the heart in long QT syndrome. Arkhiv Patologii 1989; 51: 2532. James TN, Terasaki F, Pavlovich ER, Vikhert AM. Apoptosis and pleomorphic micromitochondriosis in the sinus nodes surgically excised from five patients with the long QT syndrome. J Lab Clin Med 1993; 122: 309-23. James TN, Alperin JB. Apoptotic myocardial degeneration in thrombotic thrombocytopenic purpura. Apoptosis 1997; 2: 384-94. Fliss H, Gattinger D. Apoptosis in ischemic and reperfused rat myocardium.Circ Res 1996; 79: 949-56. Lyn D, Liu X, Bennett NA, Emmett NL. Gene expression profile in mouse myocardium after ischemia. Physiol Genomics 2000; 2: 93-100. Chen C, Ma L, Linfert DR,et al. Myocardial cell death and apoptosis in hibernating myocardium.J Am Coll Cardiol 1997; 30: 1407-12. Gottlieb RA, Gruol DL, Zhu JY, Engler RL. Preconditioning in rabbit cardiomyocytes. Role of pH, vacuolar proton ATPase, and apoptosis. J Clin Investig 1996; 97: 2391-8. Piot CA, Padmanaban D, Ursell PC, et al. Ischemic preconditioning decreases apoptosis in rat hearts in vivo. Circulation 1997; 96: 1598-604. James TN. The variable morphological coexistence of apoptosis and necrosis in human myocardial infarction: significance for understanding its pathogenesis, clinical course, diagnosis and prognosis. Cor Artery Dis 1998; 9:291-307. Kajstura J., Cheng W, Reiss K, et al. Apoptotic and necrotic myocyte cell deaths are independent contributing variables of infarct size in rats. Lab Investig 1996; 74: 86-107. Sabbah HN. Apoptotic cell death in heart failure. Cardiovasc Res 2000; 45: 704-12. Feuerstein G, Ruffolo RR, Yue T. Apoptosis and heart failure. Trends Cardiovasc Med 1997; 7: 249-55. Ferrari R. Tumor necrosis factor in CHF: a double facet cytokine.Cardiovasc Res 1998; 37: 554-9. Yaoita H, Ogawa K, Maehara K, Maruyama Y. Attenuation of ischemia reperfusion injury in rats by a caspase inhibitor. Circulation 1998; 97: 276-81. Goussev A, Sharov VG, Shimoyama H, et al. Effects of ACE inhibition on cardiomyocyte apoptosis in dogs with heart failure. Am J Physiol 1998; 275: H626-31. Haunstetter A, Izumo S. Future perspectives and potential implications of cardiac myocyte apoptosis. Cardiovasc Res 2000; 45: 795-801. Feuerstein G, Yue TL, Ma X, Ruffolo RR. Novel mechanisms in the treatment of heart failure: inhibition of Anadolu Kardiyol Derg 2002;4: 323-329 40. 41. 42. 43. 44. oxygen radicals and apoptosis by carvedilol. Prog Cardiovasc Dis 1998; 41( Suppl 1): 17-24. Kockx MM, Knaapen MW. The role of apoptosis in vascular disease. J Pathol 2000; 190: 267-80. Kockx MM, Herman AG. Apoptosis in atherosclerosis: beneficial or detrimental? Cardiovasc Res 2000; 45: 736-46. Pollman MJ. Hall JL, Mann MJ, Zhang GH, Gibbons L. Inhibition of neointimal cell Bcl-x expression induces apoptosis and regression of vascular disease. Nat Med 1998; 4: 222¯7. Kockx MM, De Meyer GRY, Muhring J, et al. Apoptosis and related proteins in different stages of human atherosclerotic plaques. Circulation 1998; 97: 2307¯15. Kim YM, Bombeck CA, Billiar TR. Nitric oxide as a bifunctional regulator of apoptosis. Circ Res 1999; 84: Edirne-Meriç Köprüsü Kültürsay ve ark. Apoptozis ve Kardiyovasküler Hastal›klar 329 253-6. 45. Kockx MM, Seye C, De Meyer GR , Knaapen MW. Decreased apoptosis and tissue factor expression after lipid lowering. Circulation (Online) 2000; 102: E99. 46. Bombeli T, Karsan A, Tait JF, Harlan JM. Apoptotic vascular endothelial cells become procoagulant. Blood 1997;87: 2429¯42. 47. Greeno EW, Bach RR, Moldow CF. Apoptosis is associated with increased cell surface tissue factor procoagulant activity. Lab Invest 1996; 75: 281¯9. 48. Buemi M, Corica F, Marino D, et al. Cardiovascular remodeling, apoptosis, and drugs. Am J Hypertens 2000; 13: 450-4. 49. Mason RP. Calcium channel blockers, apoptosis and cancer: is there a biologic relationship? J Am Coll Cardiol 1999; 34: 1857-66. Yrd.Doç.Dr.Mustafa Ç›k›r›kç›o¤lu Edirne-Karaa¤aç yolunda, Meriç Nehri’nin üzerinde yap›lm›flt›r. Abdülmecit zaman›nda 1842’de yap›m›na bafllanm›fl, 1847’de bitirilmifltir. Uzunlu¤u 263 m. geniflli¤i 7 m.dir. On üç ayak üzerinde 12 sivri kemerli bir tafl köprü olup yanlara do¤ru e¤imlidir.
