Aquaporinler; su geçiþinde hidrofilik transmembran kanallarý

Transkript

1 Týp Araþtýrmalarý Dergisi 2006: 4 (2): DERLEME Aquaporinler; su geçiþinde hidrofilik transmembran kanallarý Uzm. Dr. Aysun Toker Erzurum Numune Hastanesi Biyokimya Laboratuarý Özet Su, vücudumuzdaki hücrelerin baþlýca bileþenidir. Su ayrýca, diðer yaþam formlarý, vertebralýlar, mikroorganizmalar ve bitkiler için de önemlidir. Çok hücreli yaþamda suyun membran boyunca hareketi potansiyel bir problemdir. Aquaporinler; Peter Agre tarafýndan keþfedilen integral membran proteinlerinin bir üyesidir. Peter Agre, bu keþfiyle 2003 yýlýnda Nobel Kimya ödülünü almaya hak kazanmýþtýr. Bu kanallar plazma membraný boyunca su moleküllerinin hýzlý hareketinden sorumludurlar. Pek çok araþtýrmacýnýn hakkýnda onlarca çalýþma yaptýðý aquaporinler hakkýndaki bilgi daðarcýðý giderek artmaktadýr. Anahtar Kelimeler: Aquaporin, CHIP 28, su kanalý Aquaporins; hidrophilic transmembrane channels for water transport Water is the major component of all cells in our body. Water is also important in all other life forms, other vertebrates, microorganisms, and plants. Movement of fluids across biological barriers in multicellular life is potential problem. Aquaporins are members of family of integral membrane proteins discovered by Peter Agre. In 2003 Peter Agre Yazýþma Adresi: Uzm. Dr. Aysun Toker Erzurum Numune Hastanesi Biyokimya Laboratuarý Telefon: Faks: draysuntoker@hotmail.com won Nobel Chemistry price with this invention. These channels are responsible for rapid water movement throught all plasma membranes. Many investigators study about this subject and knowledge about aquaporins icreases day by day. Key words: Aquaporin, CHIP 28, water chanel Su, besinlerin oksidatif metabolizmasý sýrasýnda oluþan son üründür. Pek çok metabolik tepkimede hem reaktan hemde ürün olarak görev yapar. Enzimlerin aktif bölgesi suyun reaktan veya ürün olmasýna baðlý olarak suyu yapýsýna kabul eder veya dýþlar. Homeostazýn devam ettirilmesi için, suyun vücut bölümleri arasýnda daðýlýmý, ph dengesi, elektrolit konsantrasyonlarý sýký bir þekilde denetlenmektedir (1). Hücreler intraselüler ve ekstraselüler bölümleri ayýran ve lipit tabakadan oluþan plazma membraný ile çevrilidirler. Bu tabaka, uygun bir intraselüler ortamýn sürdürülmesinde etkindir. Su, plazma membranýný basit difüzyon ile geçebilir. Ancak suyun hýzlý ve yoðun geçiþi, bu iþ için özelleþmiþ kanallar yardýmýyla olmaktadýr. Oksijenli solunumun son ürünü ve hemen hemen tüm metabolik olaylarda rol oynayan suyun membranlar boyunca hareketi uzun yýllar boyunca araþtýrmacýlarýn ilgisini çekmiþtir yýlýnda Smith ve arkadaþlarý ilk olarak eritrosit membranýnda Rh (D) antijeni ile birlikte orijinal ismi CHIP28 (kanal baðýmlý integral protein, 28 kda) olan su kanalýný tanýmlamýþlardýr (2) yýlýnda Preston ve arkadaþlarý, Xenopus oocytesleri üzerinde CHIP28' i su kanalý molekülü olarak göstermiþlerdir (3) yýlýnda Fushimi ve arkadaþlarý, renal toplayýcý kanalda su kanalýnýn bir baþka formunu taným-

2 40 Toker lamýþlardýr (4). Ayný yýl Agre ve arkadaþlarý, su kanal proteinlerine aquaporin adýný vermiþlerdir (5) yýlýnda Takata ve arkadaþlarý memelilerde 11 farklý kanalýn fonksiyon gösterdiðini ortaya koymuþlardýr (6). Çalýþmalar kanalýn yapýsý, fonksiyon mekanizmasý, filogenetik aðacý yönünde ilerledikçe aquaporin tipleri arasýnda farklýlýklar olduðu gözlenmiþtir. Mesela; aquaporin 3,7,9 suya olduðu kadar gliserole de geçirgenlik gösterir, bu yüzden bunlara aquagliseroporinler de denir. Aquaporin 1,2,4,5 yalnýzca suya geçirgendir, suyun önemli olduðu her doku ve organda yaygýn daðýlým göstermektedir (7). Böbrekte; su reabsorbsiyonunda rol oynayan en az altý tip mevcuttur (aquaporin 1,2,3,4,6,7) (8). Gözyaþý, tükrük, pilorik ve duedonal bezler gibi salgý iþlevi gören bezlerde aquaporin 5' in yaygýn olarak bulunduðunu Matsuzaki, Nejsum, Song ve arkadaþlarý deðiþik çalýþmalarda bildirmiþlerdir (9, 10, 11). Peter Agre, su kanal proteinlerini tanýmlayarak 2003 yýlý Nobel Kimya ödülünü almaya hak kazanmýþtýr. Bu proteinler, plazma membranýnda membran boyunca su moleküllerinin hýzlý geçiþini saðlayan proteinlerdir (Tablo.1) (12). Organizmada, suyun hýzlý hareketi eritrositler için önemlidir. Eritrositler renal medulladan geçerken ekstraselüler osmolaritedeki deðiþikliklere cevap olarak hýzla þiþip büzülebilirler. Eritrositler bu cevabý plazma membranlarýnda yüksek oranda bulunan aquaporinlere borçludurlar. Her eritrosit 2x10 5 aquaporin içermektedir. Aquaporinler insan metabolizmasýnýn yaný sýra bitki metabolizmasý için de önemlidir. Bir bitki çeþidi olan Arabidopsis Thaliana deðiþik aquaporin tiplerini kodlayan 38 farklý gene sahiptir. Bu da bize bitki fizyolojisinde suyun klinik önemini göstermektedir. Turgor basýnçtaki deðiþiklikler membrandan hýzlý su hareketini gerektirmektedir. Su molekülleri aquaporin1 kanalýndan çok hýzlý geçerler. Yaklaþýk olarak bir saniyede 10 9 su molekülü kanaldan geçmektedir. Bu hýz metabolik olaylar için oldukça fazla bir hýzdýr. Reaksiyon hýzlarý organizmada iki þekilde artýrýlabilir. Ýlki ortam sýcaklýðýný arttýrmak ki, bu protein yapýsýný bozacaðý için tercih edilmez. Ýkincisi ise; serbest aktivasyon enerjisini düþürmek yoluyla reaksiyon hýzýný arttýran enzimlerdir. Karþýlaþtýrma olarak; bilinen en yüksek turnover sayýsýna sahip enzim olan katalaz saniyede 4x10 7 substratý ürüne çevirmektedir. Katalazdan bile çok hýzlý çalýþan aquaporinler su moleküllerinin geçiþine imkan vermektedir. Osmotik gradient boyunca suyun bu hýzlý hareketi düþük aktivasyon enerjisi ile açýklanabilir (G + <15 kj/mol). Aquaporinler protonlarýn geçiþine izin vermezler (Hidronyum iyonlarý, H 3 O). Zaten böyle hýzlý geçiþte bu mümkün olsaydý, membranýn elektrokimyasal gradienti bozulurdu. Hem suyun hýzlý geçiþini saðlayan hem de yalnýz suyu geçiren bu kanallar da bu olaðanüstü selektif geçirgenliðin temeli nedir? X ray difraksiyon analizleri ile bu soruya cevap bulunmuþtur. Aquaporin 1; dört tane monomere sahiptir. (Moleküler aðýrlýðý:28000). Tek baþýna su moleküllerinin geçiþine izin veren her monomer 2-3 A 0 çapýnda transmembran poruna sahiptir. Kanal proteinlerinde monomer ve por sayýsý kanaldan kanala deðiþkenlik gösterir. Mesela; potasyum kanalý aquaporin gibi dört monomere sahiptir ancak bu dört monomer yalnýz bir por oluþturular. Anyon kanallarý pentamerik yapýda ve tek pora sahiptir. Klor kanalý her monomerde pora sahip olan iki alt üniteden meydana gelmektedir. Aquaporin molekülünde her monomer, sekiz adet transmembran segmentten oluþur. Bunlardan altý tanesi heliks yapýda diðer iki tanesi ise kýsa segmenttir. Kýsa segmentlerin bir tanesi 2-3 diðeri 5-6 helikal segmentler arasýndadýr. Kýsa segmentler asparajin (Asn), prolin (Pro), alanin (Ala) içermektedir. Bunlara kýsaca; NPA sekanslarý denilmektedir. NPA içeren kýsa heliksler porun ortasýna doðru karþýlýklý uzanýrlar ve böylece yalnýzca su geçiþine izin veren spesifik bir filtre meydana getirirler. Monomerler arasý boþluklar por görevi üstlenmemiþtir. Kanal altýnda, su gibi küçük moleküllerin geçiþine izin veren, özellikli bir boðaz bölgesi mevcuttur. Boðazý meydana getiren yan zincirler fenilalanin (Phe58), histidin (His182), sistein (Cys191) ve arjininden (Arj197) meydana gelmektedir. Aquaporin 1 monomerinden uzanan rezidüler genellikle nonpolardýr. Fakat su, geçiþ esnasýnda peptid omurgasýndaki karbonil gruplarý ile hidrojen baðý meydana getirir. Ayrýca NPA halkasýndaki iki Asn rezidüsü su ile hidrojen baðý meydana getirir (Asn76,192). NPA sekansýndaki Arj ve His pozitif yük oluþturarak su için itici kuvvet oluþtururlar (12). Aquaporinler, fetal geliþim sürecinde de önemli görevler üstlenirler. Plesanta ve fetal membranlar arasýnda sývý alýþveriþi, deri keratinizasyonundan önce amniyotik sývý oluþumu, normal beyin geliþiminde serebrospinal sývý oluþumu ve akciðer geliþimi esnasýnda sývý sekresyonu örneklerden bazýlarýdýr. Ýmplantasyondan önce blastosit geliþim safhasýnda kavite, etrafýný çevreleyen trofoektoderm epiteli tarafýndan salýnan sývý ile doludur. Maymunlarda bu sýrada eksprese olan aquaporinler bulunmuþtur. Aquaporin 3 ve 8, trofoektodermin basolateral membranýnda, aquaporin 9 ise apikal membranýnda baskýn olarak bulunmaktadýr. Geliþimin ileriki basamaklarýnda trofoektoderm, korion ve plesantayý meydana getirir. Ýnsanlarda da, aquaporin 1, 3, 8 ve 9 plesenta ve korionda rapor edilmiþtir. Aquaporin 1 ayrýca korioallontoik membranda da mevcuttur. Son zamanlarda Aquaporin 8 yumurta plasentasýnda tespit edilmiþtir. Gestasyonun 45. gününden sonra hem su hem de üre geçirgenliðinde rol oynayan aquaporin 3 trofoblast hücrelerde baþlýca aquaporin olur. Bu dönemlerde bu artýþla korele olarak plesenta üresinde hýzlý bir artýþ gözlenir (gestasyonun 100. gününden sonra). Eriþkin böbreðinde proksimal tubulde filtratýn

3 Aquaporinler; su geçiþinde hidrofilik transmembran kanallarý 41 %81' i reabsorbe olur. Bu kýsýmda baskýn olan Aquaporin 1, ayrýca medullada inen vasa rekta kýsmýnda da bulunur. (13) Szeto ve arkadaþlarýnýn yaptýklarý bir çalýþmada; peritoneal diyaliz hastalarý incelenmiþtir. Normal peritoneal membran, mezotelyal hücre tabakasý ve altýndaki bað dokusu matriksinden meydana gelmektedir. Peritoneal diyaliz tedavisindeki baþarýsýzlýðýn en büyük sebebi; peritoneal permeabilite kaybýdýr. Permeabilite kaybýnýn temel sebebinin; glukoz bazlý peritoneal diyaliz solüsyonlarýnýn kullanýlmasý olduðu düþünülmektedir. Bununla birlikte, permeabilitenin fizyolojik kontrolü tam olarak anlaþýlamamýþtýr. Mezotelyal hücre kültüründe; glukozun hem haberci RNA (m RNA) hem de aquaporin 1 ve 3 protein ekspresyonunu azalttýðý gözlenmiþtir. Çalýþma sonunda; aquaporin 3' ün mrna ekspresyonunun klinik peritoneal transport karakteristikleri ile iliþkili olduðu saptanmýþtýr (aquaporin 1' in iliþkisi saptanamamýþtýr). Ayrýca aquaporin 3 mrna ekspresyonu; peritonit durumlarýnda deðiþmektedir ve glukoz maruziyeti ve büyüme faktörleri tarafýndan düzenlendiði saptanmýþtýr (14). Aquaporinlerin önemi, her geçen gün yapýlan çalýþma bulgularý ile artmaktadýr. Dudek ve arkadaþlarý, temporal lop epilepsili hastalarda yaptýklarý araþtýrmada sklerotik hipokampüste aquaporin 4' ün arttýðýný göstermiþlerdir. Beyindeki baþlýca su kanalý olan aquaporin 4 ün, temporal lop epilepsili hastalarda sklerotik hipokampüste belirgin derecede arttýðý bulunmuþtur. Ayný hastalarda sklerotik olmayan hipokampüs bölgeleri, görüntüleme teknikleri ve polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile yapýlan incelemede normal olarak tespit edilmiþtir. Sklerotik hipokampüsteki bu artýþ astrosit belirteci olan glial asit protein ile pozitif korelasyon göstermektedir. Geliþen bir organizmada, plazma membranýnda lipit membranlarý geçmede basit transporta göre daha etkili olan özelleþmiþ kanallar oluþmaktadýr. Beyin dokusunda aquaporin 4 baskýn olarak bulunurken, koroid pleksusda aquaporin 1 bulunmaktadýr. Aquaporin 4, beyin ödeminde de anahtar rol oynar. Bunun yaný sýra, aquaporin 4 nöronal aktivitede su ve iyon hemostazýnda kritik rol oynar. Kortekste, nöronal aktivite subaraknoid mesafeye doðru sývý akýþý ile ilgilidir. Bu akýþ kanallar ile son derece hýzlýdýr (15). Süt; suyun yaný sýra, lipit, þeker ve protein içermektedir. Matsuzaki ve arkadaþlarý yaptýklarý bir çalýþmada; sýçan ve maymunlarda süt bezlerini revers transkriptaz polimeraz zincir reaksiyonu (RT_PCR) ile incelemiþlerdir. Kontrol dokular ve süt bezlerinde RT_PCR ile ölçümler yapýlmýþtýr. Böbrekte aquaporin 1, 2, 3, 4, 6 ve 7, submandibular bezde aquaporin 5, testiste aquaporin 8 ve 9 bulunduðu görülmüþtür. Sýçan süt bez-

4 42 Toker lerinde; aquaporin 1 ve 3 için kuvvetli bantlar, aquaporin 7 için göreceli daha az ve aquaporin 4,5 ve 9 için zayýf bantlar elde edilmiþtir. Sýçan böbrek ve süt bezlerinden elde edilen homojenatlarda, aquaporin 1 için elde edilmiþ antikor ile elektroforez ve immun blot teknikleri uygulanmýþtýr. Böbrekteki aquaporin 1 iki band içerirken süt bezlerindeki aquaporin 1' in yalnýzca hafif zincir içerdiði gözlenmiþtir. Aquaporin 3 için ayný uygulamalar yapýldýðýnda; böbrek ve süt bezlerinde fark gözlenmemiþtir. Aquaporin 3, alveolar sekretuvar epitelin basolateral membranýnda lokalizedir. Çiftleþmemiþ ve hamile sýçanlarda aquaporin 3 az miktarlarda bulunur. Aquaporin 3 alveolar sekratuvar epitelin farklýlaþmasýndan sorumlu görünmektedir. Duktuslar incelendiðinde bir kýsým duktuslarýn aquaporin 3' ü fazla miktarda içerdiði, diðerlerinin ise az yada hiç içermediði gözlenmiþtir. Bu farklýlýðýn duktus lokalizasyonu ile iliþkisinin olmadýðý bulunmuþtur (intra, inter lobüler). Farklý ekspresyonun anlamý henüz anlaþýlamamýþtýr. Aquaporin 3 hem su hem de gliserol geçirgenliðini saðlar. Su ve gliserol süt üretimi ve sekresyonu için gereklidir. Laktasyondaki sýçanlarýn, süt üretimi için önemli miktarda gliserole ihtiyacý vardýr. Süt trigliseritlerinin gliserol karbonlarý baþlýca kan glikozundan elde edilmektedir. Aquaporin 3'ün ana duktusda eksprese edilmesi bu proteinin ilave fonksiyonu olduðunu düþündürmektedir. Üriner traktus, solunum yollarý ve intestinal epitelde yapýlan çalýþmalar; aquaporin 3' ün vücut yüzeyine yakýn yerlerde epidermisin bazal kýsmýnda eksprese olduðunu göstermiþtir. Yani; aquaporin 3'ün rolü bazal kýsýmdan su saðlayarak, epitel hücrelerinin su içeriðinin sürdürülmesidir. Deride aquaporin 3 derinin kuru kalmasýný önlemektedir. Aquaporin 3 meme ucuna yakýn ana duktusta, deridekine benzer olarak duktus epitelinin hidrate olmasýný saðlýyor olabilir. Salgý bezlerinde aquaporin 5 yaygýn bulunmaktadýr ancak meme dokusunda tespit edilmemiþtir (16). Yapýlan çalýþmalar hormon etki mekanizmasýnda da aquaporinlerin rolünü ortaya koymuþtur. Örneðin; glukagonun safra sekresyonunu artýrdýðý biliniyordu. Gradilone ve arkadaþlarýnýn yaptýklarý çalýþmada; glukagonun hepatositlerde aquaporin 8' in translokasyonunu artýrarak su geçirgenliðini artýrdýðý saptanmýþtýr (17). Guerin ve arkadaþlarý 2005 yýlýnda yaptýklarý bildiride aquaporinlerin beyindeki önemini vurgulamýþlardýr. Memeli beyin dokusunda AQP 1, AQP 4 ve AQP 9 olmak üzere baþlýca üç aquaporin tipi tanýmlanmýþtýr. Yapýlan çalýþmalar bu kanallarýn bir dizi fonksiyonu olduðunu ortaya koymuþtur. AQP 1 serebro spinal sývý oluþumunda rol oynamaktadýr. AQP 4 beyin parankiminde su ve ekstraselüler ozmotik basýç hemoestazýndan sorumludur. AQP 4 ayrýca, beyin travma ve iskemisinden sonra meydana gelebilen beyin ödemi oluþumundan sorumludur. AQP 9 beyin enerji metabolizmasýndan sorumludur.tüm aquaporinlerin ekspres-yonlarý ileri derecede kontrol altýnda tutulmaktadýr. Travma ve iskemi sonrasý aquaporinlerin ekspresyonlarý deðiþerek ödem oluþumuna neden olmaktadýr. Aslýnda aquaporinlerin gerçek rolleri henüz tam anlamýyla bilinmemektedir Mekanizmaya yönelik daha fazla bilgi ödem tedavisinde yeni farmakolojik çalýþmalara izin verecektir. AQP 9 beyinde katekolaminerjik nöronlarda yakýn zamanda tespit edilmiþtir. Bu yeni bilgi AQP' un yalnýzca bir su kanalý olmadýðý, ayný zamanda metabolit kanalý olarak enerji metabolizmasýnda rol aldýðýný düþündürmektedir (18). Böbreðin fonksiyonel ünitesi olan nefronda, proksimal renal tubul hücreleri 5 farklý aquaporin tipine sahiptir. Böbrekte renal toplayýcý kanallarý döþeyen epitel hücrelerinin su permeabilitesi duktus lümenine bakan apikal plazma membranlarýnda bulunan aquaporin 2' ye baðlýdýr. Antidiüretik hormon (ADH) epitel hücrelerinde depolanan aquaporin 2 moleküllerinin membrana göçünü stimüle ederek su retansiyonunu düzenlemektedir. Bu olay insülinin kas ve yað dokusunda depolanan glukoz taþýyýcýsý 4 (GLUT 4) moleküllerini mobilize etmesine benzemektedir. Aquaporin 2 moleküllerini taþýyan salgý depo tanecikleri epitel hücrelerinin plazma membraný ile birleþtiðinde su permeabilitesi hýzla artar, daha fazla sývý toplayýcý kanaldan emilir ve kana geri döner. ADH seviyesi düþtüðünde aquaporin 2 molekülleri depo tanecikleri içine geri döner ve su retansiyonu azalýr. Nadir rastlanan Diabetes insipitusda (DI) aquaporin 2 moleküllerindeki genetik defekte baðlý olarak böbreðin su reabsorbsiyonu bozulur ve fazla dilüe idrarýn çýkmasýna neden olur (12). Cabanero ve arkadaþlarýnýn yaptýklarý çalýþmada; intra, ekstraselüler ve membrana baðlý kalsiyumun (Ca +2 ) tuz stresi altýnda büyüyen biber bitkisinin aquaporin fonksiyonlarý üzerindeki etkileri incelenmiþtir. Tuz stresi NaCl (50 mm), CaCl2 (10 mm), ve CaCl2 (10 mm) + NaCl (50 mm) ile elde edilmiþtir. Böylece, izole protoplastlarda kalsiyum ve aquaporinler incelenmiþtir. Kalsiyum konsantarasyonu, apoplastda tuz etkisinde büyüyen bitkide hücre içinde ve kök plazma membranýnda azalmýþtýr. Besleme solüsyonuna ilave kalsiyum eklendiðinde durum düzelmektedir. Ca +2 etkisinde büyüyen bitkiden alýnan protoplastlarda aquaporin fonksiyonu yoktur. Bununla birlikte, Ca +2 ilavesi yapýlan protoplastlarda plazma membranýnda aquaporin fonksiyonu gözlenmiþtir. Ýlginç olarak, Ca +2 kanal blokeri olan verapamil eklendiðinde, verapamil ile birlikte kalsiyum ilavesine raðmen, fonksiyon görülmemiþtir. Bu nedenle; Ca +2 plazma membranýnda hücre içi proseslerle iliþkili olarak aquaporin regülasyonundan sorumlu görülmektedir (19). Bitkiler, plazma membranlarýnda bulunan aquaporinler yardýmýyla çevrelerinde meydana gelen su deðiþikliklerine karþý koyarlar. X ýþýnlarý ile yapýlan incelemede aquaporin kanalýnýn kapalý konformasyonu 2.1 A 0 ve açýk halde 3.9 A 0 boyutlarýnda olduðu görülmüþtür. Kanalýn açýk ve kapatýlmasýndaki etmen-

5 Aquaporinler; su geçiþinde hidrofilik transmembran kanallarý ler gözlenmiþtir. Kapalý konumda kanalýn sitoplazmada bulunan parçasý kanalý kapsar ve por açýklýðý kapanýr. Açýk konumda, bu parçanýn hareketi sitoplazmada kanal giriþini bloke eden hidrofobik kapýyý açmaktadýr. Bu sonuçlar bitkilerde plazma membraný aquaporinleri yoluyla moleküler kapý mekanizmalarýnýn olduðunu düþündürmektedir (20). Bir baþka çalýþmada; nefrektomi veya hidronefroz sonrasý etkilenmemiþ karþý taraftaki transkripsiyonel yanýt incelenmiþtir. Tek taraflý böbrek fonksiyon kaybý karþý taraftaki böbrekte kompensatuvar büyüme ile sonuçlanmaktadýr. Önceleri, tek taraflý nefrektomi veya tek taraflý üreteral obstrüksiyonlu böbreklerdeki transkripsiyonel deðiþiklikler bilinmiyordu. Araþtýrmacýlar; tek taraflý üreteral obstrüksiyon yapýlmýþ 12 rat ve 12 tane tek taraflý nefrektomi yapýlmýþ rat kullanmýþlardýr. 12, 24, ve 72 saatlerde 4 rat öldürülmüþ ve karþý taraf böbrek gen ekspresyonu analizleri, transkripsiyon faktör analizleri ve histomorfoloi için incelenmeye almýþlardýr. Kontrol gruplarýna göre çalýþma grubunda transkripsiyonel faktörlerin azalmýþ olduðunu gözlemiþlerdir. Bu gen baskýlanmasý fonksiyonu çoðunlukla büyüme inhibisyonu ve apoptozisi yani prohipertrofik etkileri düþündürmektedir. Tek taraflý nefrektomili sýçanlarda karþý böbrekte, siklin ailesi gibi deðiþik hücre döngüsü düzenleyicilerinin hýzla aktivasyonu meydana gelmektedir. Tek taraflý nefrektomi sonrasý büyüme faktörleri inhibisyonu hýzlý hücre siklusu aktivasyonuna yol açar. Oysaki, tek taraflý üreteral obstriksiyonlu böbreklerde deðiþik taþýyýcýlar ile filtrasyon yetmezliði dengeleyici olarak meydana gelmektedir (21). Wellner arkadaþlarý, AQP 5 ve AQP 8 ' in lokalizasyonlarýný rat submandibular bez asiner hücreleri apikal ve basolateral membranýnda tükrük oluþumu sýrasýnda incelemiþlerdir. AQP 5 in bu bezde varlýðý deðiþik yayýnlarda doðrulanmasýna karþýn, AQP 8 ' in lokalizasyonu hakkýnda deðiþik sonuçlar mevcuttur. Sonraki dönemlerde bazý araþtýrmacýlar AQP 8 ' in temel salgý bezlerinin asiner ve duktal hücrelerinde eksprese edilmediðini ancak miyoepitelyumda bulunduðunu rapor etmiþlerdir. Baþlangýçta AQP 8 ve asiner hücrelerinde basolateral membran belirteçleri ile (Na+,K+-ATPaz) karþýlaþtýrýldý. Sonuçlar Na+,K+- ATPaz' ýn submandibular bezde hem bazal hem de lateral membranda varlýðýný ortaya koydu. Ancak AQP 8 yalnýzca asinusun bazal bölgelerinde mevcuttu. AQP 8 rat submandibular ve paratiroid bezinde miyoepitelyal hücrelerde eksprese olamaktadýr fakat asiner hücrelerde mevcut deðildir (22). Deðiþik hasta ve hastalýk gruplarýnda yapýlan çalýþmalar ilginç sonuçlar ortaya koymuþtur. Santral sinir sistemi (SSS) hemanjioblastomlarý pek çok kistik oluþum yoluyla klinik olarak görünür hale gelmektedir. Sývý toplanmasý altýnda yatan mekanizmalar tam anlamýyla açýklanamamýþtýr. AQP 1 su kanalý ekspresyonlarý 10 opere serebellar kistik hemanjioblastomlarýnda immun boyama teknikleri ile incelenmiþtir. Tümör ve iliþkili kist hacimleri görüntüleme teknikleri ile incelendi ve immun histokimyasal teknikler ile karþýlaþtýrýldý. Stromal kanser hücreleri ilginç olarak AQP 1 ekspresyonu yüksek oranda gösteriyordu ve kist hacim geliþimi immun boyama skorlarý ile iliþkiliydi. Kistik hemanjiobalstomlarýnda AQP 1 ekspresyonun fazla olmasý kist geliþim mekanizmalarý üzerinde aydýnlatýcý olmuþtur (23). Östrojenler erkek üreme döngüsünde ve özellikle alfa östrojen reseptörlerinin lokalize olduðu efferent duktuslarda önemli bir yere sahiptir. Alfa östrojen reseptör eksikliði olan fareler efferent duktuslarýnda su birikimine baðlý olarak infertildir. Alfa östrojen reseptör delesyonun; aquaporin daðýlýmý, sperm sayýsý ve motilitesi üzerindeki etkileri incelenmiþtir. Ýlave olarak, fitoöstrojen içeren diyet ve fitoösrojenleri etkisizleþtiren kazein diyeti ile beslenmenin üreme döngüsüne olan etkileri gözlenmiþtir. Alfa östrojen reseptör eksikliði olan farelerin efferent duktuslarýndaki aquaporin düzeylerinde azalma dokuda su retansiyonuna neden olur ve sonunda testise su kaçýþýna neden olarak sperm sayýsý ve motilitesini düþürmektedir (24). Su; hem metabolik reaksiyonlarýn meydana gelmesinde görevli bir kimyasaldýr hem de hidroliz, kondensasyon ve oksidasyon-redüksiyon gibi pek çok biyokimyasal yolda görevli bir reaktantýr. Yaþayan organizmalarýn %70' i sudan meydana gelmiþtir (1). Peter Agre, suyu yaþamýn kimyasý olarak tanýmlar ve susuz bir yaþamýn olamayacaðýný vurgular. 1920' lerde hücre membranýnýn lipit bariyerleri tanýmlandýðýnda, suyun sýnýrlý miktarlarda basit difüzyon ile membraný geçtiði kabul edilmiþtir. Ne varki; renal tubüller, eritrositler ve salgý bazleri gibi dokularda suyun geçiþi basit difüzyon ile açýklanabileceðinden daha fazla olarak gerçekleþmektedir. Henüz kanal proteinleri keþfedilmeden önce bu proteinlerin var olabileceði söylenmiþtir (25). Günümüzde kanalýn yapý ve fonksiyonlarý, lokalize olduðu dokular ayrýntýlý olarak ortaya konmuþtur. Geliþim aþamalarýndan, hastalýk pataogenezine, hormon ve molekül etki mekanizmalarýndan fizyolojik sekresyon, sentez olaylarýna kadar yaþamýn her aþamasýnda sürekli olarak suya ihtiyaç duymaktayýz. Reaksiyonlarda suyun hýzlý hareketi, hemeostazýn sürdürülmesi için de aquaporinler kaçýnýlmazdýr. Kaynaklar Murray R, Granner D K, Mayes P A, Rodwell W. Harper Biyokimya. 25th ed. Ýstanbul: Nobel Kitabevi, 2004; Smith BL, Agre P. Erythrocyte Mr transmembrane protein exists as a multisubunit oligomer similar to channel proteins. J Biol Chem.266: Preston GM, Carroll TP, Guggino WB, Agre P. Appearance of water channels in Xenopus Oocytes expressing red cell CHIP28 protein. Science. 256: 385-

6 44 Toker Fushimi K, Uchida S, Hara Y, et all. Cloning and expression of apical memrane water channel of rat kidney collecting tubule. Nature. 361: Agre P, Sasaki S, Chrispeels MJ. Aquaporins: a family water channel proteins. Am J Phsyiol Renal Phsyiol. 265: F Takata K, Matsuzaki K, Tajika Y. Aquaporins: water channel proteins of the cell membrane. Prog Histochem Cytochem. 39: Agre P, King LS, Yasui M, Guggino WB, et all. Aquaporin water channels-from atomic structureto clinical medicine. J Physiol (Lond). 542: Nielsen S, Frokiaer J, Marples D, et all. Aquaporins in the kidney: from molecules to medicine. Phsyiol Rev. 82: Matsuzaki T, Tajika Y, Suzuki T, et all. Ýmmunolocalization of water channel, aquaporin-5 (AQP5) in the rat digestive system. Arch Histol Cytol. 66: Nejsum LN, Kwon T-H, Jensen UB, et all. Functional requirement of aquaporin5 in plasma membranes of sweat glands. Prot Natl Acad Sci USA. 99: Song Y, Sonowane N, Verkman AS. Localization of aquaporin5 in sweat glands and functional analysis using knockout mice. J Phsyiol. 541: Nelson D L, Cox M M. Principles of Biochemþstry. 4th ed. New York: W H Freeman Company, 2005: Liu H, Wintour E M. Aquaporins in development. Reproductive Biology and Endocrinology. 2005: 3: Szeto C C, Lai K B, Chow K M, Szeto C Y K, Li P K T. The relationship between periteonal transport characteristics and Messenger RNA expression of aquaporin in the periteonal dialysis affluent of CAPD patients. Journal Nephrol. 2005, 18: Dudek E F, Rogawski M A. Regulation ofbrain water: There a role for aquaporins in epilepsy?. Epilepsy Curr. 2005; 5: Matsuzaki T, Machida N, Tajika Y, et all. Expression and immunlacalization of water channel aquaporins in the rat Mouse mammary gland. Histochemistry and Cell Biology. 2005; 123: Gradilone S A, Tietz P S, Splinter P L, Larusso F A. Expression and subcellular localization of aquaporin channels in the polarized hepatocyte cell line. WIF-B. BMC Physiology. 2005, 5: Guerin CF, Regli L, Badaut J. Roles of aquaporins in the brain. Med Sci (Paris).2005: Cabanero FJ, Martinez-Ballesta MC, Teruel JA, Carvajal M. New Evidences about the Relationship between Water Channel Activity and Calcium in Salinity-Stressed Pepper Plants. Plant Phsiology 2005: Tornroth-Horsefield S, Wang Y, Hedfalk K, et all. Structural mechanism of plant aquaporin gating. Nature, 2005: Hauser P, Kainz A, Perco P, et all. Transcriptional response in the unaffected kidney after contralateral hydronephrosis or nephrectomy. Kidney international, 2005: 68; Wellner RB, Redman RS, Swaim WD, Baum BJ. Further evidence for AQP8 expression in the myoepithelium of rat submandibular and parotid glands. European Journal of Physiology; 2005 november: Longatti P, Basaldella L, Orvieto E, Tos AP, Martinuzzi A. Aquaporin 1 expression in cystic hemangioblastomas. Neuroscience Letters.: 2006; 392 (3): Ruz R, Gregory M, Smith CE, Cyr DG, Lubahn DB, Hess RA, Hermo L. Expression of aquaporins in the efferent ductules, sperm counts, and sperm motility in estrogen receptor-alpha deficient mice fed lab chow versus casein.molecular Reproduction and Development. 2006; 73 (2): Agre P. The aquaporin water channels. Proc Am Thorac Soc. 2006;3(1):5-13