Rho-kinaz enzim sisteminin vasküler kas tonusu üzerine fizyopatolojik etkileri

Transkript

1 Derleme: Rho-kinaz enzim sisteminin vasküler kas tonusu üzerine fizyopatolojik etkileri Ercan Özdemir 1, İhsan Bağcivan 2 Cumhuriyet Üniversitesi Tıp Fakültesi 1 Fizyoloji ve 2 Farmakoloji Anabilim Dalları, Sivas Amaç: Rho-kinaz enzimleri (ROCKs), küçük bir G proteini olan RhoA nın ilk efektörlerinden biridir. Son bilgiler Rho/Rho-kinaz yolunun sadece damar düz kas hücrelerinde (DDKH) değil aynı zamanda aktinle hücre iskeletinin organizasyonu, hücre adezyon ve motilitesi, sitokinezis ve gen ekspresyonu gibi çeşitli hücresel fonksiyonlar üzerinde önemli bir fizyolojik rol oynadığını göstermektedir. Ana bulgular: Rho-kinazlar, trombus şekillenmesi, enflamasyon/oksidatif stres ve fibrozisi hızlandırmak suretiyle çeşitli molekülleri artan düzenlemeyle kontrol eder. Rho-kinaz aynı zamanda, DDKH de hiperkontraksiyon, proliferasyon ve migrasyonun uyarılması ve enflamatuvar hücre motilitesinin artırılmasına aracı olur. Birçok çalışmada, Rho-kinazın vazospazm, arteriyoskleroz, iskemi/reperfüzyon hasarı, hipertansiyon, pulmoner hipertansiyon, inme ve kalp yetmezliği patogenezine ve merkezi sempatik sinir aktivitesinin artırılmasına önemli ölçüde karıştığı gösterilmiştir. Sonuç: Bu derlemede, vasküler kas tonusu üzerine ROCK enzimlerinin fizyolojik rolünü ve ROCK enzim inhibisyonunun ne şekilde kardiovasküler faydalar sağlayabildiği ile ilgili değerlendirmeleri inceledik. Anahtar kelimeler: Rho-ilişkili kinazlar; sinyal iletimi, RhoA GTP bağlı protein; kalp ve damar hastalıkları Pathophysiological effects of Rho-Kinase enzyme system on the vascular muscle tone Objective: Rho kinases (ROCKs) are the first effectors of the small G-protein RhoA. Recent data has demonstrated that Rho/Rho-kinase pathway plays an important physiological role in various cellular functions, not only in vascular smooth muscle cell (VSMC) contraction but also in actin cytoskeleton organization, cell adhesion and motility, cytokinesis, and gene expressions. Main findings: Rho-kinase upregulates various molecules that accelerate thrombus formation, inflammation/oxidative stress, and fibrosis. At the same time, Rho-kinase mediates VSMC hypercontraction, stimulates VSMC proliferation and migration, and enhances inflammatory cell motility. In the several studies, Rho-kinase has been shown to be substantially involved in the pathogenesis of vasospasm, arteriosclerosis, ischemia/reperfusion injury, hypertension, pulmonary hypertension, stroke and heart failure, and to enhance central sympathetic nerve activity. Conclusion: In this review, we reviewed what is known about the physiological role of ROCKs on the vascular muscle tone and speculate about how inhibition of ROCKs could provide cardiovascular benefits. Key words: Rho-associated kinases; signal transduction; rhoa GTP-binding protein; cardiovascular diseases :35-42 Vasküler düz kas tonusu; kan basıncı, kan akımı, mikrosirkülasyon ve diğer kardiyovasküler fonksiyonların düzenlenmesinde önemli bir rol Yazışma adresi: Dr.Ercan Özdemir, Cumhuriyet Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı, Sivas e-posta: ercan_ozdemir@hotmail.com Gönderim Tarihi: Kabul tarihi: oynar. Anormal düz kas kontraksiyonu ise primer hipertansiyon, iskemik kalp hastalıkları, pulmoner hipertansiyon ve inme gibi birçok hastalığın gelişimiyle sonuçlanır (1-3). Anormal vasküler düz kas kontraksiyonuna sebep olan çok sayıda faktör sayabilmek mümkün olmakla birlikte son yıllarda özellikle GTP-bağlı bir protein olan Rho ve Rhokinaz (ROCK) üzerinde durulmaktadır. 35

2 Memelilerde, Rho (izoformları A dan E ye kadar ve G), Rac (izoformları 1-3), Cdc42 ve TC10 nu içeren en az 10 adet Rho ailesine ait üye tespit edilmiştir (4). RhoA, RhoB, ve RhoC (genel olarak Rho olarak ifade edilir) benzer amino asit dizilişi gösterirler ve hücre içi hedefleri aynıdır (5,6). Rho nun damar düz kas hücrelerinin (DDKH) Ca +2 duyarlığını miyozin fosfataz aktivitesini inhibe ederek düzenlediği bilinmektedir (7,8). ROCK, GTP-bağlayıcı küçük Rho proteini efektörlerinden biri olarak tanımlanmıştır (4). ROCK a ek olarak protein kinaz N (PKN), rhofilin, rhotekin, p14mdia ve sitron kinaz da Rho efektörleri olarak tespit edilmiştir (9). Ancak bu efektör proteinlerden ziyade ROCK enzimi daha çok araştırmalara konu olmuştur. ROCK ın Rho dışında miyozin fosfatazın (MLCP) miyozinbağlayıcı altünitesi (MBS), ERM (ezrin, radiksin, moesin) ailesi, adducin, vimentin ve LİM kinaz-1 gibi birçok substratı daha tanımlanmıştır. ROCK ın, miyozin fosfataz inhibisyonu aracılığı ile miyozin hafif zincir fosforilasyonunu artırdığı gösterilmiştir (10). Elde edilen bilgiler Rho/Rho-kinaz yolunun DDKH da olduğu gibi aktinle hücre iskeletinin organizasyonu, hücre adezyon ve motilitesi, sitokinezis ve gen ekspresyonu gibi çeşitli hücresel fonksiyonlar üzerinde de önemli bir fizyolojik rol oynadığını göstermektedir. (4,11). Son zamanlarda birçok nedenden dolayı Rho/Rhokinaz yolağı, özellikle kardiyovasküler alanda araştırmalara konu olmuştur. İlk olarak, kardiyovasküler hastalıkların patogenezine katılan çeşitli hücresel olaylarda Rho/Rho-kinaz yolağı önemli bir rol oynamaktadır (12). İkinci olarak, bu hücre içi sinyal yolu birçok vazoaktif maddenin etkilerinin oluşumuna önemli ölçüde karışmaktadır (12). Üçüncü olarak ise, bu yol statinlerin aracılık ettiği pleotropik etkidir ki bu yolla kısmen Rho ile birlikte Rho-kinaz da inhibe edilir (13). Bu derlemede amacımız, son bilgiler ışığında vasküler kas tonusu üzerine ROCK enzimlerinin fizyolojik rolü hakkındaki bilinenleri araştırmak ve ROCK enzim inhibisyonu ile oluşabilecek kardiyovasküler faydaları incelemekti. ROCK ın bazal vasküler tonus düzenlemesindeki rolü Bazal vasküler tonus; vazokonstriksiyon ve vazodilatasyon güçlerinin dengelenmesine bağlıdır. Vazokonstriksiyon en az dört farklı mekanizmanın birbiriyle etkileşimi ile belirlenir: Sempatik sinir sistemi, renin-anjiyotensin-aldosteron sistemi, endotelin-1 (ET-1) ve miyojenik yanıt mekanizması (14,15). Düz kas hücre kontraksiyonu, miyozin hafif zincirinin (MLC) fosforilasyonu ile başlar, miyozin ve aktin etkileşimi ile devam eder. MLC fosforilasyonunun derecesi MLC kinaz ve MLC fosfataz aktivitesine bağlıdır. MLC kinaz kalsiyum/kalmodulin aktivasyonu ile ilgili bir enzimdir. MLC fosfatazın kontraksiyonu azaltıcı etkisi, kalsiyumdan bağımsız bir mekanizma ile yani ROCK aracılığıyla fosforilasyonun inhibisyonuna bağlıdır (16). Bu nedenle ROCK enziminin aktivasyonu, sabit hücreiçi kalsiyum konsantrasyonunda konstriktör yanıtı potansiyelize eder ve bu süreç kalsiyum duyarlaşması olarak adlandırılır (Şekil 1). İzole damar preperatlarının kullanıldığı hücre kültürü çalışmalarında, ET-1 ve anjiotensin II nin (AII) konstriktör etkilerinde ve miyojenik tonusun oluşmasında başlıca ROCK aktivasyonunun aracılık ettiği gösterilmiştir (17). Birçok deney modelinde, hipertansiyonun bir ROCK inhibitörü olan Y ile önlenmesinden dolayı ROCK aktivasyonunun hipertansiyon gelişimine karıştığı ifade edilmiştir (7). İnsan radiyal arter grefti üzerinde yaptığımız bir çalışmada ise, ROCK inhibitörleri olan Y maddesi ile fasudilin fenilefrinle uyarılmış kasılmayı azalttığını tespit ettik (18). Düz kas konstriktör tonusunun kontrolünde ROCK merkezi bir rol üstlenir ancak bu enzim aynı zamanda vasküler tonusun fizyolojik koşullar altında kontrolünde de önemli bir fonksiyon görür. ROCK ın DDKH üzerindeki bahsedilen önemli etkilerinin yanında, endotelyal nitrik oksit (NO) ve nitrik oksit sentaz (NOS) regülasyonu üzerinde de önemli etkileri vardır (19). İnsan endotel hücrelerinde ROCK, endotelyal NOS ı protein kinaz B/Akt inhibisyonu aracılığı ile negatif yönde düzenler (20). Bunun ötesinde, ROCK inhibisyonu Akt nin fosfatidilinositol 3-kinaz aracılığı ile hızlı fosforilasyon ve aktivasyonuna yol açar ve NO üretiminin artışı ile sonuçlanır (21). Bu veriler, sağlıklı bireylerin periferal dolaşımında endotelyal NOS (enos) düzenlenmesinde ROCK enzimin önemli bir rol üstlendiğini göstermektedir. 36

3 migrasyon, proliferasyon hücre apopitozisi, gen transkripsiyonu ve diferensiyasyonun kontrolünü de sağladığı gösterilmiştir. Şekil 1. Vasküler düz kas kasılma mekanizmasında ROCK enziminin rolü. G-protein reseptörüne bağlanan 5-hidroksitriptamin (5-HT), endotelin-1 (ET-1) ve anjiyotensin II (AII), fosfolipaz C (PLC)- inositol (1,4,5)-trifosfat [Ins(1,4,5)P3] sinyal yolunu stimüle eder. Ins(1,4,5)P3, sarkoplazmik retikulum (SR) üzerinde lokalize reseptörleri aktive eder ve Ca +2 salınmasına neden olur. Daha sonra Ca +2 kalmoduline (CaM) bağlanır ve bu Ca +2 -CaM kompleksi, miyozin hafif zincirini (MLC) fosforile etmesi için miyozin hafif zincir kinazını (MLCK) aktive eder. Daha sonra oluşan bu madde ile aktin etkileşimi vasküler düz kas (VSM) kasılmasını gerçekleştirir. Bu mekanizma tamamen Ca +2 bağımlıdır. Bununla birlikte, aynı G-reseptör agonistleri G12/13α altbirimi aracılığı ile RhoA yı, o da RhoA-kinazı (ROCK) aktive eder. ROCK ise miyozin hafif zincir fosfatazını (MLCPh) inaktive ederek kontraksiyon oluşturur. Önemli olarak, RhoAkinaz aracılı bu etki, sitoplazmadaki Ca +2 değişimlerinden bağımsız olarak meydana gelir ve Ca +2 sensitizasyonu olarak adlandırılır. ROCK enziminin vasküler düz kas hücreleri ile ilgili fonksiyonları Şimdiye kadar elde edilen bulgular, ROCK enziminin damar fizyolojisi ve kardiyovasküler bozukluklar üzerinde önemli fonksiyonları olduğunu göstermektedir (Tablo 1). Bu bulguların büyük bir bölümü, DDHDde ROCK-bağımlı fonksiyonların ROCK inhibitörleri olan fasudil (HA-1077), hidroksifasudil ve Y maddesi ile hem in vitro hem de in vivo olarak araştırıldığı çalışmalardan oluşmaktadır. ROCK enzimi hücre kontraksiyonunun majör düzenleyicisi olarak bilinmesine rağmen Düz kas kontraksiyonunu düzenleyen majör mekanizma miyozin hafif zincirinin (MLC) fosforilasyonu ve/veya defosforilasyonudur (8). MLC, Ca +2 -kalmodülin bağımlı MLC kinaz (MLCK) tarafından fosforile edilirken Ca +2 -bağımsız MLC fosfataz tarafından defosforilize edilir. Böylece, MLCK aktivasyonu ve MLC nin fosforilasyonu ile hücresel Ca +2 konsantrasyonunun artması düz kas kasılmasını gerçekleştirir. Bununla birlikte, son bilgiler hücresel Ca +2 konsantrasyonundaki değişimlerden bağımsız olarak MLC nin fosforilasyonu ile gerimin oluşturulabileceğini göstermektedir (8). Noradrenalin, endotelin ve tromboksan gibi G proteinine bağlı reseptör agonistleri hem Ca +2 duyarlılığını hem de hücre içi Ca +2 konsantrasyonunu artırarak kasılma oluştururlar. Sabit Ca +2 konsantrasyonunda, MLCP aktivitesinin inhibisyonu ile MLC fosforilasyonunun artırılması ve kas kasılmasının gerçekleşmesi vasküler düz kaslarda Ca +2 karşı duyarlılığın artması sonucunda meydana gelir. Ca +2 duyarlanması ile oluşan vazokonstriktör etki RhoA aracılı ROCK aktivasyonuna bağlanmaktadır. Aktive olan ROCK sırasıyla önce MYPT-1 i fosforile etmekte daha sonra düzenleyici alt birim olan MLCP i inhibe etmektedir (7). ROCK aktivitesi, pulmoner arter, mezenterik arter ve portal ven gibi çeşitli damar yataklarında damar düz kas kasılmasının tonik kompenentini oluşturan kontraktil proteinlerin Ca +2 duyarlılığının oluşmasında majör düzenleyici olarak yer almaktadır (7). ROCK ve vasküler düz kas hücre farklılaşması Ayrımlaşmış çoğu hücrelerin aksine düz kas hücreleri, çeşitli hücre içi ve hücre dışı sinyallere ve patolojik uyarılara cevap olarak kendilerini çoğaltabilme ve fenotiplerini belirleyebilme kapasitesine sahiptirler. Düz kas hücre farklılaşması, doğrudan serum respons faktör (SRF) tarafından regüle edilen düz kasa özel birçok kontraktil ve sitoskeletal genler ile koordinasyon halinde belirlenir (30). Vasküler hastalıklarda, düz kas hücre farklılaşmasının bu SRF-bağımlı programı tehlikeye atılır ve normal kontraktil düz kas hücre fenotipinin düzeni aşırı matriks üretimi ile bozulur (31). Son 37

4 zamanlarda yapılan çalışmalarda, RhoA/ROCK sinyal yolağının düz kas farklılaşmasının kontrolünü SRF-bağımlı transkripsiyonu yoluyla düzenleyen kritik bir mekanizmaya sahip olduğu gösterilmiştir (32). RhoA/ROCK ifade veya aktivitesinde değişmeler vasküler düz kas hücre fenotipindeki farklılıkların temelini oluşturmaktadır. enzimleri aynı zamanda AII ile indüklenmiş vasküler hipertrofide önemli bir rol oynayabilir (35). Siklinbağımlı kinaz inhibitörü olan p27kip1 hücre proliferasyonunda kritik bir role sahiptir. ROCK un aktive olması, p27kip1 ekspresyonunu azalan düzenlemeyle hücre siklusunun hızlanmasına yol açar (26). ROCK ve vasküler düz kas hücre proliferasyonu Y ile ROCK enziminin inhibisyonu, ekstraselüler-regüle edici kinaz 1/2 (ERK1/2) aktivasyonunu ve düz kas hücre çoğalmasını uyaran trombosit-kaynaklı büyüme faktörünü (PDGF) baskılar. Bu olay ROCK enzimlerinin, PDGF ile uyarılmış vasküler düz kas hücre proliferasyonuna katıldıklarını göstermektedir (33). Benzer şekilde, trombin ve ürotensin-ii tarafından indüklenen vasküler düz kas hücre proliferasyonunun ROCK blokörleri ile inhibe edilmesi, ROCK enzimlerinin G-protein aracılı hücre proliferasyonunda önemli bir role sahip olduğunu göstermektedir (34). ROCK Tablo 1. ROCK ın etkileri ve ilişkili olduğu kardiyovasküler bozukluklar ROCK ve endotel hücresi Aktinle hücre iskeleti organizasyonun ve hücre kontraktilitesinin ROCK-bağımlı regülasyonu endotelyal geçirgenliğin düzenlenmesi ile ilişkili görünmektedir. Trombinle indüklenmiş endotelyal bariyer bozulması mikrotubül parçalanmasını kapsamaktadır ve bu olay ROCK tarafından MYPT-1 ve LIM-kinase 1 in aktivasyonu ve fosforilasyonu ile meydana getirilmektedir (25). RhoA/ROCK sinyal yolu, aktin hücre iskeleti organizasyonunun modülasyonu yoluyla vasküler endotelyal büyüme faktörü, sfingozin-1-fosfat ve endotel kayma stresine cevap olarak endotelyal migrasyonu destekler (8). ROCK hedefleri Ara Olaylar Etkiler Kardiyovasküler bozukluklar Endotel hücreleri enos ekspresyonu NO Endotelyal disfonksiyon Endotelyal disfonksiyon PTEN Akt NO Endotelyal disfonksiyon Endotelyal bariyer bozulması Arjinaz aktivitesi NO Kaynak MYPT-1, LİM kinaz MLC fosforilasyonu, mikrotübül ve aktin düzenlenmesi Geçirgenlikte HT, PHT, vazospazm Restenozis, PHT Restenozis 25 Düz kas hücreleri MYPT-1 (MLC, calponin) MLC fosforilasyonu p27 Kip1, ERK1/2 Hücre iskeletinin düzenlenmesi Kontraksiyon Proliferasyon Migrasyon Apoptozis Arteriosklerozis Restenozis Anevrizma PTEN Bax Akt Apoptozis PTEN, fosfataz ve tensin homoloğu; ICAM, intraselüler adezyon molekülü; HT, hipertansiyon; PHT, pulmoner hipertansiyon; TF, doku faktörü. 38

5 Şekil 2. Kardiyovasküler bozuklukların ROCK la ilişkisi. Kardiyovasküler sistem hücrelerinde Rho-Rho kinaz, anjiyotensin II (AII), endotelin-1 (ET-1), 5-hidroksitriptamin (5-HT) ve oksihemoglobin (OksiHb) gibi birçok patolojik medyatörle aktive edilebilir. ROCK aktivasyonu miyozin hafif zincir fosfatazın (MLCPh) inhisyonuna yol açar ve vasküler tonus artar. Vasküler tonus artışı ise hipertansiyon, koroner vazospazm ve serebral vazospazm gibi bozukluklara yol açar. Bundan başka Rho-Rho kinaz, endotelyal nitrik oksit sentaz (enos) ve fosfatidilinositol 3-kinaz (PI3K) aktivitesini azaltmak suretiyle veya plazminojen aktivatör inhibitör-1 i (PAI-1) artırarak endotelyal disfonksiyon ve aterogenezise katılır. Böylece, Rho hedefi olan statin ve protein preniltransferaz inhibitörü (PPI) gibi ajanlar veya fasudil ve Y27632 gibi ROCK inhibitörleri, kardiyovasküler hastalıkların tedavi stratejileri olarak kabul edilmektedir. Bundan dolayı ROCK aktivasyonu, endotelyal geçirgenlik ve migrasyonun artırılması aracılığı ile anjiyojenik sürecin başlatılmasında anahtar bir olgu gibi görünmektedir. Endotelyal hücrelerdeki ROCK aktivasyonu aynı zamanda gen ekspresyonunun düzenlenmesine de katılmaktadır. ROCK enzimleri, endotelyal doku faktör ekspresyonunu, interselüler adezyon molekül-1 ve plazminojen aktivatör-1 i (PAI-1) pozitif yönde regüle eder (15). ROCK birçok mekanizma aracılığı ile endotelyal hücreler tarafından üretilen nitrik oksiti (NO) negatif yönde regüle eder. RhoA/ROCK aktivasyonu endotelyal NO sentaz (e NOS) ekspresyonunu azaltır (22). Sonuç olarak, ROCK inhibitörleri veya statinler enos ekspresyonunu artan düzenlemeyle kontrol ederler (36). ROCK enzimleri aynı zamanda, PI3- kinaz/akt yolunu (23) tonik olarak inhibe etmek ve arjinaz aktivitesini uyarmak suretiyle enos fonksiyonlarını negatif yönde regüle ederler (26). Kardiyovasküler bozukluklarda ROCK enzimleri Patolojik olarak önemli 5-HT, OksiHb, AII ve ET-1 gibi uyarıcı faktörler, çeşitli kardiyovasküler hastalıklarda RhoA-Rho kinaz sinyal yolunu uyarmak suretiyle etkili olabilirler (37; Şekil 2). Bunun tersine, östrojenler serebral dolaşımda ROCK aktivitesini bastırabilir ve böylece menapoz öncesi kadınlarda serebrovasküler hastalık insidansının azaltılmasına katkıda bulunabilirler (38). Hipertansiyon Sistemik hipertansiyon, hem kontraktilitenin artması hem de arteryal duvarın yeniden şekillenmesi ile oluşan vasküler rezistansın artışı sonucunda yüksek arteryel basınç seviyesi ile karakterize bir durumdur. ROCK inhibitörleri olan Y ve fasudilin hayvan modellerinde hipertansiyonu normale çevirmesi, hipertansiyonla ilişkili olarak vasküler aşırı duyarlılığın oluşmasında ROCK sinyal yolunun 39

6 önemini göstermektedir (7). Birçok hipertansiyon oluşturulan hayvan modellerinde arterlerde GTPbağlı RhoA nın doğrudan ölçülmesi, bu tür patolojik durumlarda ROCK aktivasyonun yükselmesinde RhoA aktivitesindeki artmanın sorumlu olduğunu göstermiştir (39). Buna ilave olarak, ROCK enziminin uzun süreli blokajı, hipertansif sıçanların küçük koroner arterlerinde oluşan perivasküler fibrozis ve medyal hipertrofi gibi vasküler lezyon şekillenmelerini baskılar (40). Benzer gözlemler, NO sentezinin kronik olarak inhibe edildiği hipertansiyon oluşturulan sıçan modellerinde de tespit edilmiştir (39). Her iki modelde de RhoA/ROCK yolunun aktivitesinde artış olduğu saptanmıştır. AII tip 1 reseptör inhibisyonu RhoA/ROCK aktivitesinin artan düzenlemesini önlediği için, hipertansif sıçanlarda AII aktivitesindeki bir artış ROCK aktivasyonu ile beraber gitmektedir (41). Bu durum in vivo olarak yapılan başka bir araştırma ile uyumluluk göstermektedir. AII nin uzun süreli infüzyonu RhoA ve ROCK aktivitesini uyararak koroner arterlerde medyal kalınlaşma ve perivasküler fibrozisi ilerletmektedir (37). AII indüksiyonu ile oluşan hem koroner hipertrofi hem de fibrozis ROCK inhibitörleri tarafından bloke edilirler. ROCK inhibisyonu ile oluşan bu etki, AII nin indüklediği süperoksit anyon üretiminin (37) monosit kemoatraktan protein-1 ve plazminojen aktivatör inhibitörü-1 (PAI-1) in belirgin olarak azalması ile ilişkilidir (42). AII nin hipertansif vasküler hastalıklarda ROCK enziminin aktivasyonuna önemli ölçüde katılmasına rağmen, arteryel basınç artışındaki potansiyel rolünü hesaba katmamak olmaz. Hipertansiyonda damar duvarlarının mekanik olarak gerilmesi artar. Bu mekanik stres ise vasküler düz kas hücre çoğalmasını stimüle eder (43). Gerçekten de, gerimin indüklediği ekstraselüler sinyal regüle edici kinaz (ERK) aktivasyonu ve vasküler düz kas hücre büyümesi ROCK inhibisyonu ile önlenmektedir (44). Aşırı RhoA/ROCK aktivitesi endotelyal disfonksiyon ve NO üretiminde azalma ile birlikte arteriyel hastalıklara neden olmaktadır. Bununla birlikte, son bilgiler ROCK enzimlerinin hipertansiyon oluşumunda önemli bir rolü olduğunu işaret etmekte ve hipertansif vasküler hastalıklarda diğer farklı yolların ROCK enzim yolu ile birleştiğini göstermektedir. Koroner Vazospazm Koroner vazospazm, sadece variyant anjinada değil aynı zamanda diğer formdaki anjina pektoris, miyokardiyal enfarktüs ve ani ölüm gibi çeşitli iskemik kalp hastalıklarında da önemli bir rol oynar (45). Elde edilen bulgular ROCK enziminin önemli ölçüde koroner vazospazm patogenezine katıldığını göstermektedir. Koroner damar içine verilen fasudil (46) ve hidroksifasudil (47) uzun süreli IL-1β verilen domuz modellerinde koroner vazospazmı inhibe etmektedir. Önemli olarak, ROCK enziminin fasudil/hidroksifasudil ile inhibisyonu, bu modellerdeki spastik koroner segmentlerde artmış olan MLC fosforilasyonunun baskılanmasına neden olur (46). ROCK aktivitesi, MBS nin fosforilasyonu ile miyozin fosfatazın baskılanması sonucunda MLC fosforilasyonunu ve koroner spazmı kuvvetlendirmek suretiyle arteriosklerotik koroner lezyonları artırmaktadır (28,48). Fasudilin anti-iskemik etkisi, aynı zamanda endotelin-1 verilerek miyokardiyal iskemi oluşturulan tavşan modelinde gösterilmiştir (48). Serebral Vazospazm Serebral vazospazm, subaraknoid hemorajiyi (SAH) takip eden ölümcül bir komplikasyondur. Serebral vazospazma ROCK enziminin karıştığı ilk olarak köpekte SAH modeli oluşturularak gösterilmiştir. Bu modelde basiler arterde vazospazma neden olan MLC ve MBS fosforilasyonundaki artış bir ROCK inhibitörü olan Y27632 ile önlenmiştir (49). Tavşan baziler arteri üzerinde yapılan bir çalışmada, SAH den sonra MLCPh fosforilasyonunda artmanın ve serotonine (5-HT) karşı oluşan vazokontriksiyon cevabında yükselmenin fasudil ile azaltılabileceği gösterilmiştir (50). Bütün bu bulgular birarada değerlendirildiğinde, artmış ROCK aktivitesinin abartılmış serebral vazospazmı takiben SAH e yol açabileceği ifade edilebilir. Pıhtı erimesi sırasında salınan ve bir serebral vazokonstriktör olarak bilinen oksihemoglobinin, SAH den sonra serebral vazospazma katkıda bulunduğu varsayılmaktadır. Y27632, HA1077 ve protein kinaz-c (PKC) inhibitörü Ro nin herbirinin oksihemoglobin ile kontrakte edilmiş serebral arterleri gevşettiği rapor edilmiştir (51). Oksihemoglobin aynı zamanda 40

7 kültüre edilmiş serebrovasküler düz kas hücrelerinde ve bozulmamış baziler arterlerde Rho, PKC-a ve PKC-3 translokasyonunu indüklemektedir. Böylece, oksihemoglobin hem Rho-ROCK hem de PKC aktivasyonu aracılığı ile serebral vazospazmı ortaya çıkartabilir. Sonuç ROCK-bağımlı sinyal yolu, vasküler fonksiyonları düzenleyen temel düzenleyici olarak bilinmektedir ve hipertansiyon gibi arteryal fonksiyon bozukluklarında önemli bir rol oynadığı görülmektedir. Şüphesiz, şimdi ROCK enziminin nasıl aktive olduğu, diğer efektörlerinin ne olduğu ve bu kompleks sinyal yolunun çeşitli fizyolojik durumlarda düz kas hücre fonksiyonlarını nasıl düzenlendiği ile ilgili daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, şu anki bilgiler ışığında ROCK ile ilgili geliştirilecek ajanlar çeşitli arter hastalıklarında tedavi edici bir yaklaşım olabilir. Ancak, ROCK inhibitörlerinin kardiyovasküler hastalıklarda güvenli ve etkin bir biçimde kulanılabilmesi için uzun süreli klinik deneyimlere ihtiyaç vardır. Kaynaklar 1. Tang DD, Anfinogenova Y. Physiologic properties and regulation of the actin cytoskeleton in vascular smooth muscle. J Cardiovasc Pharmacol Ther 2008;13: Jernigan NL, Walker BR, Resta TC. Chronic hypoxia augments protein kinase G-mediated Ca 2+ desensitization in pulmonary vascular smooth muscle through inhibition of RhoA/Rho kinase signaling. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2004;287: Cogolludo A, Moreno L, Villamor E. Mechanisms controlling vascular tone in pulmonary arterial hypertension: Implications for vasodilator therapy. Pharmacology 2007;79: Noma K, Oyama N, Liao JK. Physiological role of ROCKs in the cardiovascular system. Am J Physiol Cell Physiol 2006;290: Etienne-Manneville S, Hall A. Rho GTPases in cell biology. Nature 2002;420: Farah S, Agazie Y, Ohan N, Ngsee JK, Liu XJ. A rhoassociated protein kinase, ROKα, binds insulin receptor substrate-1 and modulates insulin signaling. J Biol Chem 1998;273: Uehata M, Ishizaki T, Satoh H, Ono T, Kawahara T, Morishita T, et al Calcium sensitization of smooth muscle mediated by a Rho-associated protein kinase in hypertension. Nature 1997;389: Somlyo AP, Somlyo AV. Ca 2+ sensitivity of smooth muscle and nonmuscle myosin II: modulated by G proteins, kinases, and myosin phosphatase. Physiol Rev 2003;83: Matsui T, Amano M, Yamamoto T, Chihara K, Nakafuku M, Ito M, et al. Rho-associated kinase, a novel serine threonine kinase, as a putative target for small GTP binding protein Rho. EMBO J 1996;15: Kimura K, Ito M, Amano M, Chihara K, Fukata Y, Nakafuku M, et al. Regulation of myosin phosphatase by Rho and Rhoassociated kinase (Rho-kinase). Science 1996;273: Shimokawa H, Takeshita A. Rho-kinase is an important therapeutic target in cardiovascular medicine. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2005;25: Shimokawa H. Rho-kinase as a novel therapeutic target in treatment of cardiovascular diseases. J Cardiovasc Pharmacol 2002;39: Takemoto M, Liao JK. Pleiotropic effects of 3-hydroxymethylglutaryl coenzyme A reductase inhibitors. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2001;21: Davis MJ, Hill MA. Signaling mechanisms underlying the vascular myogenic response. Physiol Rev 1999;79: Büssemaker E, Pistrosch F, Förster S, Herbrig K, Gross P, Passauer J, et al. Rho kinase contributes to basal vascular tone in humans: role of endothelium-derived nitric oxide. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2007;293: Somlyo AP, Somlyo AV. Signal transduction by G-proteins, Rho-kinase and protein phosphatase to smooth muscle and non-muscle myosin II. J Physiol 2000;522: Randriamboavonjy V, Busse R, Fleming I. 20-HETE-induced contraction of small coronary arteries depends on the activation of Rho-kinase. Hypertension 2003;41: Disli OM, Ozdemir E, Berkan O, Bagcivan I, Durmus N, Parlak A. Rho-kinase inhibitors Y and fasudil prevent agonist-induced vasospasm in human radial artery. Can J Physiol Pharmacol 2009;87: Chitaley K, Webb RC. Nitric oxide induces dilation of rat aorta via inhibition of Cogolludo A, Moreno L, Villamor E. Mechanisms controlling vascular tone in pulmonary arterial hypertension: Implications for vasodilator therapy. Pharmacology 2007;79: Ming XF, Viswambharan H, Barandier C, Ruffieux J, Kaibuchi K, Rusconi S, et al. Rho GTPase/Rho kinase negatively regulates endothelial nitric oxide synthase phosphorylation through the inhibition of protein kinase B/Akt in human endothelial cells. Mol Cell Biol 2002;22: Wolfrum S, Dendorfer A, Rikitake Y, Stalker TJ, Gong Y, Scalia R, Dominiak P, Liao JK. Inhibition of Rho-kinase leads to rapid activation of phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase Akt and cardiovascular protection. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2004;24: Laufs U, Liao JK. Post-transcriptional regulation of endothelial nitric oxide synthase mrna stability by Rho GTPase. J Biol Chem 1998;273: Li Z, Dong X, Wang Z, Liu W, Deng N, Ding Y, et al. Regulation of PTEN by Rho small GTPases. Nat Cell Biol 2005;7: Ming XF, Barandier C, Viswambharan H, Kwak BR, Mach F, Mazzolai L, et al. Thrombin stimulates human endothelial arginase enzymatic activity via RhoA/ROCK pathway: implications for atherosclerotic endothelial dysfunction. Circulation 2004;110:

8 25. Birukova AA, Smurova K, Birukov KG, Usatyuk P, Liu F, Kaibuchi K, et al. Microtubule disassembly induces cytoskeletal remodeling and lung vascular barrier dysfunction: role of Rho-dependent mechanisms. J Cell Physiol 2004;201: Laufs U, Marra D, Node K, Liao JK. 3-Hydroxy-3- methylglutaryl-co reductase inhibitors attenuate vascular smooth muscle proliferation by pr venting rho GTPaseinduced down-regulation of p27(kip1). J Biol Chem 1999;274: Li S, Moon JJ, Miao H, Jin G, Chen BP, Yuan S, et al. Signal transduction in matrix contraction and the migration of vascular smooth muscle cells in three-dimensional matrix. J Vasc Res 2003;40: Shibata R, Kai H, Seki Y, Kato S, Morimatsu M, Kaibuchi K, et al. Role of Rho-associated kinase in neointima formation after vascular injury. Circulation 2001;103: Wang YX, Martin-McNulty B, da Cunha V, et al. Fasudil, a Rho-kinase inhibitor, attenuates angiotensin II-induced abdominal aortic aneurysm in apolipoprotein E-deficient mice by inhibiting apoptosis and proteolysis. Circulation 2005;111: Owens GK. Regulation of differentiation of vascular smooth muscle cells. Physiol Rev 1995;75: Miano JM. Serum response factor: toggling between disparate programs of gene expression. J Mol Cell Cardiol 2003;35: Mack CP, Somlyo AV, Hautmann M, Somlyo AP, Owens GK. Smooth muscle differentiation marker gene expression is regulated by RhoA-mediated actin polymerization. J Biol Chem 2001;276: Kamiyama M, Utsunomiya K, Taniguchi K, Yokota T, Kurata H, Tajima N, et al. Contribution of Rho A and Rho kinase to platelet-derived growth factor-bb-induced proliferation of vascular smooth muscle cells. J Atheroscler Thromb 2003;10: Seasholtz TM, Majumdar M, Kaplan DD, Brown JH. Rho and Rho kinase mediate thrombin-stimulated vascular smooth muscle cell DNA synthesis and migration. Circ Res 1999;84: Yamakawa T, Tanaka S, Numaguchi K, Yamakawa Y, Motley ED, Ichihara S, et al. Involvement of Rho-kinase in angiotensin II-induced hypertrophy of rat vascular smooth muscle cells. Hypertension 2000;35: Eto M, Barandier C, Rathgeb L, Kozai T, Joch H, Yang Z, et al. Thrombin suppresses endothelial nitric oxide synthase and upregulates endothelin-converting enzyme-1 expression by distinct pathways: role of Rho/ROCK and mitogen-activated protein kinase. Circ Res 2001;89: Lan C, Das D, Wloskowicz A, Vollrath B. Endothelin-1 modulates hemoglobin-mediate signaling in cerebrovascular smooth muscle via RhoA/Rh kinase and protein kinase C. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2004;286: Chrissobolis S, Budzyn K, Marley PD, Sobey CG. Evidence that estrogen suppresses rhokinase function in the cerebral circulation in vivo. Stroke 2004;35: Seko T, Ito M, Kureishi Y, Okamoto R, Moriki N, Onishi K, et al. Activation of RhoA and inhibition of myosin phosphatase as important components in hypertension in vascular smooth muscle. Circ Res 2003;92: Mukai Y, Shimokawa H, Matoba T, Kandabashi T, Satoh S, Hiroki J, et al. Involvement of Rho-kinase in hypertensive vascular disease: a novel therapeutic target in hypertension. FASEB J 2001;15: Kataoka C, Egashira K, Inoue S, Takemoto M, Ni W, Koyanagi M, et al. Important role of Rho-kinase in the pathogenesis of cardiovascular inflammation and remodeling induced by long-term blockade of nitric oxide synthesis in rats. Hypertension 2002;39: Funakoshi Y, Ichiki T, Shimokawa H, Egashira K, Takeda K, Kaibuchi K, et al. Rho-kinase mediates angiotensin II-induced monocyte chemoattractant protein-1 expression in rat vascular smooth muscle cells. Hypertension 2001;38: Hishikawa K, Nakaki T, Marumo T, Hayashi M, Suzuki H, Kato R, et al. Pressure promotes DNA synthesis in rat cultured vascular smooth muscle cells. J Clin Invest 1994;93: Zeidan A, Nordstrom I, Albinsson S, Malmqvist U, Sward K, Hellstrand P. Stretch-induced contractile differentiation of vascular smooth muscle: sensitivity to actin polymerization inhibitors. Am J Physiol Cell Physiol 2003;284: Shimokawa H. Cellular and molecular mechanisms of coronary artery spasm. Lessons from animal models. Jpn Circ J 2000;64: Katsumata N, Shimokawa H, Seto M, Kozai T, Yamawaki T, Kuwata K, et al. Enhanced myosin light chain phosphorylations as a central mechanism for coronary artery spasm in a swine model with interleukin-1β. Circulation 1997;96: Shimokawa H, Seto M, Katsumata N, Amano M, Kozai T, Yamawaki T, et al. Rho-kinase-mediated pathway induces enhanced myosin light chain phosphorylations in a swine model of coronary artery spasm. Cardiovasc Res 1999;43: Sato S, Ikegaki I, Asano T, Shimokawa H. Antiischemic properties of fasudil in experimental models of vasospastic angina. Jpn J Pharmacol 2001;87: Sato M, Tani E, Fujikawa H, Kaibuchi K. Involvement of rhokinase-mediated phosphorylation of myosin light chain in enhancement of cerebral vasospasm. Circ Res 2000;87: Watanabe Y, Faraci FM, Heistad DD. Involvement of rhokinase-mediated phosphorylation of myosin light chain in enhancement of cerebral vasospasm. Circ Res 2000;87: Wickman G, Lan C, Vollrath B. Functional roles of the rho/rho kinase pathway and protein kinase C in the regulation of cerebrovascular constriction mediated by hemoglobin: relevance to subarachnoid hemorrhage and vasospasm. Circ Res 2003;92: