T.C. GAZĐ ÜNĐVERSĐTESĐ SAĞLIK BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ FARMAKOLOJĐ ANABĐLĐM DALI

Transkript

1 T.C. GAZĐ ÜNĐVERSĐTESĐ SAĞLIK BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ FARMAKOLOJĐ ANABĐLĐM DALI ĐZOLE SIÇAN AORTUNDA ROCK EKSPRESYONU VE AKTĐVASYONUNUN GÜNĐÇĐ RĐTMĐNĐN ĐNCELENMESĐ YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Ecz. Ebru HĐÇDURMAZ Tez Danışmanı Yrd. Doç. Dr. M. Orhan ULUDAĞ ANKARA Ocak 2010

2 T.C. GAZĐ ÜNĐVERSĐTESĐ SAĞLIK BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ FARMAKOLOJĐ ANABĐLĐM DALI ĐZOLE SIÇAN AORTUNDA ROCK EKSPRESYONU VE AKTĐVASYONUNUN GÜNĐÇĐ RĐTMĐNĐN ĐNCELENMESĐ YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Ecz. Ebru HĐÇDURMAZ Tez Danışmanı Yrd. Doç. Dr. M. Orhan ULUDAĞ Bu tez Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından, BAP-02/ proje numarası ile desteklenmiştir. ANKARA Ocak 2010

3 i

4 ĐÇĐNDEKĐLER Kabul ve Onay Đçindekiler Şekiller Tablolar Kısaltmalar i ii iv vi vii 1. GĐRĐŞ 1 2. GENEL BĐLGĐLER Kalp Damar Sistemi ve Kan Basıncı Kan Damarlarının Yapısı Damar Kontraktilitesinin Moleküler Mekanizmaları Kan Basıncının Regülasyonu Rho/Rho Kinaz Sinyalizasyon Yolağı Küçük G Proteinleri ve Rho Proteinleri Rho-Kinaz Yapısı ve Özellikleri ROCK Substratları, Lokalizasyonu, Ekspresyonu Damar Dokusu ve Rho/Rho Kinaz Yolağı Đlişkisi ROCK Aktivitelerinin Düzenlenmesi Kronobiyoloji ve Temel Kavramları Kardiyovasküler Sistemin Kronobiyolojisi Kan Basıncı Regülasyonu ile Đlgili Ritimler Kardiyovasküler Kronoterapi ve Önemi GEREÇ VE YÖNTEMLER Gereçler Kullanılan Deney Hayvanları Kullanılan Kimyasal Maddeler Kullanılan Çözeltiler Kullanılan Aletler 52 ii

5 3.2. Yöntemler Đn-vivo Kuyruktan Kan Basıncı Ölçümü (Tail Cuff Yöntemi) Sıçan Đzole Aort Preparatının Hazırlanması ve Ölçülen Hemodinamik Parametreler Protein Ekspresyon ve Aktivasyonlarının Belirlenmesi Doku Homojenizasyonu ve Protein Miktar Tayini Western Blot Analizi Đstatistiksel Analiz BULGULAR Sıçanlarda Güniçi Kan Basıncı Değişiklikleri Đzole Organ Banyosu Bulguları Endotelli Đzole Torasik Aort Halkalarında Fenilefrin Konsantrasyon Bağımlı Kasılma Yanıtları Đzole Aort Halkalarında Y Varlığında Fenilefrin Konsantrasyon Bağımlı Kasılma Yanıtları Endotelli Đzole Torasik Aort Halkalarında Y (ROCK inhibitörü) nin Konsantrasyon Bağımlı Yanıtları Western Blot Yöntemi ile Elde Edilen Protein Ekspresyon ve Aktivasyon Bulguları TARTIŞMA SONUÇ ÖZET ABSTRACT KAYNAKLAR EKLER ÖZGEÇMĐŞ 97 iii

6 ŞEKĐLLER Şekil 1: Tipik bir damarın duvar yapısı 8 Şekil 2: Düz kaslarda kasılma mekanizmaları 11 Şekil 3: Düz kas kasılması için hücre içinde kalsiyum konsantrasyonunu artıran mekanizmalar 12 Şekil 4: Düz kasın gevşemesi için hücre içi kalsiyum konsantrasyonunu azaltan mekanizmalar 13 Şekil 5: Nitrik oksitin düz kas gevşemesindeki etki mekanizması 14 Şekil 6: GTPaz siklusu 28 Şekil 7: Rho-kinaz ve düzenlenmesi 30 Şekil 8: Agonist ile indüklenmiş düz kas kasılmalarında Ca +2 duyarlılığı 35 Şekil 9: Düz kaslarda kontraksiyonun regülasyonu 35 Şekil 10: Kardiyovasküler hastalıklarda Rho bağlı kinaz (ROCK) ların rolü 36 Şekil 11: Non-invasif kuyruktan kan basıncı ölçme sistemi (Tail Cuff) 54 iv

7 Şekil 12: Isınma kabini ve sıkıştırma kabini içinde bir sıçan 54 Şekil 13: Verilerin analiz yöntemi 55 Şekil 14: Deneylerde elde edilen traselerden bir örnek 55 Şekil 15: Wistar/Albino erkek sıçanlarda güniçi ortalama sistolik kan basınçları değişimi 63 Şekil 16: Đzole sıçan torasik aortunda fenilefrinin konsantrasyon bağımlı etkilerinin güniçi değişimi 64 Şekil 17: Đzole sıçan torasik aortunda fenilefrinin Konsantrasyon bağımlı kasılma yanıtlarından elde edilen E maks değerleri ve pik/çukur değerlerinin karşılaştırması 65 Şekil 18: Đzole sıçan torasik aortunda 30 dakika Y inkübasyonundan sonra fenilefrinin konsantrasyon bağımlı etkilerinin güniçi değişimi 66 Şekil 19: Đzole sıçan torasik aortunda fenilefrin E maks larının güniçi ritm profilinin Y ile inkubasyon sonucunda değişimi 67 Şekil 20: Günün altı değişik saatinde, submaksimal dozda (10-6 M) fenilefrin ile kastırılmış endotelli izole sıçan torasik aortunda, Y konsantrasyon bağımlı etkileri 68 v

8 Şekil 21: Đzole sıçan torasik aortunda ROCK II Western blot örneği (A), ROCK II ekspresyonunun güniçi değişimi (B) 69 Şekil 22: Đzole sıçan torasik aortunda pmypt Western blot örneği (A), pmypt ekspresyonunun güniçi değişimi (B) 70 TABLOLAR Tablo 1: Temel biyolojik saat çeşitleri 38 Tablo 2: Đnsanlarda gözlenen ritim örnekleri 39 Tablo 3: Ortalama sistolik kan basıncı değerleri 62 vi

9 KISALTMALAR ROCK: MLCP: MLC: ERM: FEV: IP 3 -DAG: MHZK: CAM: PLC: PIP 2 : IP 3 : ATP: NO: NOS: VIP: ADH: ACE: ANP: ANH: ANF: DAG: GAP: GDI: GEF: PKN: MBS: Ach: SDS: Rho-kinaz Miyozin hafif zincir fosfataz Miyozin hafif zincir Ezrin-radiksin-moesin Forced Expiratory Volume Đnositol trifosfat-diaçilgliserol Miyozin hafif zincir kinaz Kalmodulin Fosfolipaz C Fosfoinozitol difosfat Đnozitol trifosfat Adenozin trifosfat Nitrik oksit Nitrik oksit sentetaz Vazoaktif intestinal peptid Antidiüretik hormon Anjiyotensin konverting enzim Atrial natriüretik peptid Atrial natriüretik hormon Atrial natriüretik faktör Diaçil gliserol GTPaz aktive edici protein GTPaz ayırıcı inhibitör Guanin nükleotid değiştirici faktör Protein kinaz N Miyozin bağlı alt birim Asetilkolin Sodyum dodesil sülfat vii

10 TBS: TBS-T: KCl: KB: SEM: Tris buffer saline Tris buffer saline-tween Potasyum klorür Kan basıncı Standart hata viii

11 1. GĐRĐŞ Tıpta hastalık durumu ve tedaviye yaklaşımda, durağan hal koşullarında bozulmuş olan fonksiyonun yerine, aynı koşullarda bir tedavi yöntemiyle yanıtlılık oluşturulması ve ortaya çıkan sorunun düzeltilmesi amaçlanmaktadır. Ancak, uygulamada gerek hastalığın, gerekse buna karşı tedavi yanıtlılığının zaman içinde değiştiğine ilişkin pek çok örnek bulunmaktadır. Bu anlamda, kronobiyolojik bir tanımlama yaklaşımı içerisinde de olmak gerekmektedir. Canlı organizmalar yaşamlarını devam ettirebilmek için, sürekli değişen dış ortam koşulları altında iç ortamlarını korumak ve dengede tutmak durumundadırlar. Biyolojide klasik bir kavram olan homeostazis ilk olarak Fransız fizyolog Claude Bernard (1827) tarafından ortaya atılmış ve yüzyılın başlarında da Walter Canon (1929) tarafından geliştirilmiştir. Homeostazis; hem vücut olaylarının sabitliği (steady state), hem de bu sabitliği sağlayan mekanizmaları belirleyen bir terimdir. Bu terim geniş anlamıyla, yaşayan organizmalarda iç ortamın (milieu intérieur) değişmezliği olarak kullanılmaktadır. Ancak son yıl içinde yapılan çeşitli araştırmalarla organizmanın, bir çok biyolojik fonksiyonunun düzenli olarak tekrarlayan, zaman bağımlı bir işlev içinde bulunduğu anlaşılmıştır. Canlı organizmanın devamını sağlayan biyolojik fonksiyonlardaki öngörülebilen ve düzenli tekrarlayan eşzamanlı uyum süreci içerisindeki değişikliklere "biyolojik ritim" adı verilir. Kronobiyoloji ise; tüm canlılardaki fizyolojik olayların, zamana bağlı olarak tekrarlayan, düzenli değişimlerini, yani biyolojik ritimlerini inceleyen bilim dalıdır. 1

12 Kronobiyolojide yaşamsal fonksiyonların ve işlevlerin ritmik karakteri veya büyüme, gelişme, yaşlanma ve farklı frekanslardaki ritim spektrumları dahil rastgele olmayan zaman-bağımlı biyolojik değişkenlerin toplamı biyolojik zaman yapısı (biological time-structure) olarak tanımlanmaktadır. Zaman içerisinde yapılan kronobiyolojik çalışmalar, organizmada 1000 i aşkın biyolojik fonksiyona ilişkin ritim bulunduğunu göstermiştir. Biyolojik işlevler çeşitli zaman boyutlarında organize olmuşlardır. Bu zaman boyutlarının, periyodları farklılıklar göstermektedir. Bunlar bir saniye ya da daha kısa süreli olanlardan başlayarak, 24 saat, 1 hafta, 1 ay ve hatta 1 yıllık siklik değişimler gösteren ritimler şeklindedir. Sirkadiyan veya 24 saatlik ritimler, kalp hızında, vücut ısısında, kan basıncında 1,2, kan akımında, atım hacminde, periferik rezistansda, EKG parametrelerinde, hormonların, nörotransmitterlerin, ikincil ulakların (kortizol, melatonin, insülin, prolaktin, atrial natriüretik hormon, noradrenaline, samp) plazma konsantrasyonlarında, renin anjiyotensin-aldostreon sisteminde, kan akışkanlığında, agregasyonunda ve fibrinolitik aktivitede, glukoz, elektrolit, plazma proteinlerinin plazma konsantrasyonlarında, dolaşımdaki kırmızı ve beyaz kan hücrelerinin ve trombositlerin sayısında görülmektedir. Ayrıca, akciğer fonksiyonları (pik akımı, dakika hacmi, FEV1 (Forced Expiratory Volume)), karaciğer fonksiyonları (metabolizma, hepatik kan akımı, ilk-geçiş etkisi) ve böbrek fonksiyonları (glomerüler fonksiyon, renal plazma akımı, elektrolit atımı, ph, idrar hacmi) da gün içinde değişmektedir. Mide asit sekresyonu, gastro-intestinal motilite, mide boşaltım zamanı ve gastro-intestinal perfüzyon da önemli sirkadiyan varyasyonlar göstermektedir. Aktivitenin doğal değişkenliği ve uyku-uyanıklık döngüsü, kardiyovasküler hemodinamiklerde değişiklikler yaratır. Örneğin, kan 2

13 basıncı değişkenliğinde artışın hipertansif hedef-organ hastalığını yükseltebildiği gösterilmiştir 1. Pek çok sistemde olduğu gibi özellikle kardiyovasküler sistem ve ona ait komponentlerde sirkadiyan bir ritim olduğu gerek insanda gerekse deney hayvanlarında (in-vivo ve in-vitro olarak) gösterilmiştir 1,2. Çeşitli epidemiyolojik çalışmalar, miyokard iskemisi, miyokard enfarktüsü, ani kardiyak ölüm ve inme (hemorajik / iskemik) olaylarında uyanma sonrası ilk birkaç saat içerisinde artan insidansın olduğunu göstermiştir. Yine, hipertansiyon gibi bu sisteme ait patolojik durumlarda da sirkadiyan ritim profilinin olduğu bilinmektedir. Kan basıncı ve kalp hızının kısa süreli varyasyonlarının otonom sinir sistemi faaliyetine ilişkin bilgi içerdiği ve bu parametrelere yönelik yapılan analizlerinin kardiyovasküler hastalıklarda etken olan mekanizmaları çalışmak için zemin hazırladığı ortaya koyulmuştur 1,2,11. Kan basıncı regülasyonunda rol oynayan selüler ve moleküler mekanizmaların bu ritim profilleri ile ilişkisinin incelenmesi tedavi yaklaşımı açısından önem taşımaktadır. Düz kas kontraksiyonu ve ilgili patolojilerin (hipertansiyon, astma vb.) etiyolojisinde sorumlulardan biri olan ROCK enziminin ekspresyonu ve aktivasyonunun güniçi ritminin olup olmadığının saptanması, özellikle kardiyovasküler hastalıklardan hipertansiyonda antihipertansif olarak denenmekte olan ve deneysel olarak yararlı etkileri gözlenen ROCK inhibitörleri ile yeni tedavi protokollerinin oluşturulabilmesi için literatüre katkı sağlayacaktır. Bu çalışmanın amacı, izole sıçan aortunda ROCK ekspresyonu ve aktivasyonunun güniçi ritminin incelenmesi ve sıçanda kan basıncının güniçi profilinde rol oynayabilecek olası faktörleri araştırmaktır. 3

14 2. GENEL BĐLGĐLER 2.1. Kalp-Damar Sistemi ve Kan Basıncı Đnsanda kalp-damar (dolaşım) sistemi nin ana elemanları; kalp, aort ve büyük arterler, küçük arterler ve arterioller, kapiller damarlar, venüller, venler ve kan dokusudur. Dolaşım sisteminin fonksiyonları arasında; esansiyel maddeler ile oksijenin dokulara dağılımı ve transportu, karbondioksitin ve metabolitlerin dokulardan uzaklaştırılması, termoregülasyonun sağlanması ve hücre işlevlerini düzenlemek için hormonların taşınması vardır. Kalp gerçekte iki ayrı pompadan oluşur. Sağ kalp kanı akciğerlere, sol kalp kanı periferik organlara pompalar. Kalbin bu iki bölümünün herbiri atrium ve ventriküllerden ibaret pulsatil bir pompadır. Ventriküller, kanın akciğerlere ve periferik dolaşıma gönderilmesinde esas gücü sağlarlar. Kalbin pompalama faaliyetini düzenleyen iki temel mekanizma vardır. Bunlardan biri kalbe gelen kan miktarındaki değişmelere cevap olarak pompalamanın intrensek regülasyonu, diğeri otonom sinir sistemi tarafından kalbin refleks kontrolüdür 3. Kalpten pompalanan kan, büyük damarlarda hemen hemen hiç dirençle karşılaşmadan akarken, arteriyol ve kapillerde bir direnç ile karşılaşır. Sistemik ve pulmoner dolaşımda kanın kapalı bir devrede dolaştığı düşünüldüğünde akışın devamı için kalbin kanı arterlere yüksek basınç altında pompalaması gerekmektedir. Kalp kasının kontraksiyona başladığı andaki gerilme derecesine ön yük, kasılma gücü karşısındaki 4

15 yüke de art yük adı verilir. Ön yük; diyastol sonunda ventrikülde bulunan kan hacmi veya ventrikülü dolduran diyastol sonu basınç ile de ifade edilir. Art yük ise; ventrikülden çıkan arterlerdeki basınçtır. Bu basınç insanda sistemik dolaşımda 120 mm/hg, pulmoner dolaşımda 22 mm/hg dır. Kalbin ritmik kasılmaları (sistol) ve gevşemeleri (diyastol) sırasında ölçülen kan basınçları arasındaki farka nabız basıncı adı verilir. Kalbin atım gücü ve debisi (bir dakikada perifere pompaladığı kan volümü); ön yük ve art yükü, aort çapı, periferik vasküler yatağın sürtünme direnci, kanın viskozitesi gibi etkenlerle değişir 3. Arteriyel kan basıncı; kalp debisi ile total periferik direncin çarpımına eşittir. Bu durumda kan basıncı, kardiyak debi (kardiyak output) ve periferik dirençten doğru orantılı olarak etkilenir. Periferik direncin en önemli sorumlusu arteriol damar çapları olduğuna göre, arteriol damar daralmaları diyastolik basıncın yükselmesine, genişlemeleri düşmesine neden olacaktır. Periferik dirence ayrıca kan vizkozitesi de etki etmektedir. Vizkozite artışı periferik direnci artırır. Kardiak output; Stroke volum (atım hacmi) ile kalp hızı çarpımına eşittir. Atım hacmi; her sistolde her bir ventrikülün pompaladığı kan miktarıdır. Normal değeri ortalama 70 ml kadardır. Kalp hızının normal değeri 72 vuruş/dakika olarak alınacak olursa kardiyak output = 5040 ml olarak hesaplanmaktadır. Atım hacmi ve kalp hızının artışı kalbin dakikada pompalayacağı kan miktarını artırır. Atım hacmine etki eden faktörler kalbe dönen kan miktarı (venöz dönüş) ve kalbin kasılma gücüdür. Kalbe dönen kan miktarı ve kalbin kasılma gücü artınca atım hacmi artar. Sistolik ve diyastolik basınç yaş ilerledikçe damarların arterioskleroza bağlı olarak elastikiyetlerini yitirmeleri nedeni ile yükselir. Arterioskleroz damarların iç yüzeylerinde yağ ve kolesterol birikimi sonucu damar çaplarının daralması ve esnekliklerini yitirmeleridir 3,4. 5

16 Normal fizyolojik şartlarda sabit olduğu kabul edilebilen sistolik ve diyastolik kan basıncı vardır. Dolaşım sistemindeki kan basıncının mevcudiyetinde kalp kadar kan damarlarının rolü de vardır. Arterler yüksek basınçlı damar sistemi olup, yapıları hem yüksek basınç oluşturmaya hemde yüksek basınca dayanmaya uygundur. Kalpten oldukça yüksek bir basınçta fırlatılan kanı yine belli bir basınçta hücre düzeyine ulaştırırlar. Arter sistemi içinde kanın belli bir basınçta taşınması, hücrelerin beslenmesi açısından çok büyük öneme sahiptir. Arter sistemi içindeki basınç, belli bir değerin altına düştüğü zaman, kapiller düzeyde intersitisyel sıvı ile kan arasındaki değişim yapılamaz. Kalbe yakın büyük arterlerin (aort ve dalları) duvarları kuvvetli kas dokusuna ilaveten elastik bağ dokusu ile çevrilidir. Elastik yapı bu damarların kalpten yüksek basınçla fırlatılan kanı bir miktar genişleyerek içlerine kabul etmelerini ve daha sonra tıpkı bir lastik gibi eski formlarına geri dönmelerini sağlar. Bu mekanizma sayesinde kana ileriye doğru hareket de verilmiş olur. Arteriyel damarlar kalpten uzaklaşıp dokuların içine doğru ilerledikçe çapları küçülür ve çeperlerindeki elastik yapı yerini kuvvetli kas dokusuna bırakır. Çapları küçülen ve kas tabakası kuvvetlenen bu damarlara arteriol adı verilmektedir. Arteriol damarlar kuvvetli kas dokusu nedeni ile sürekli çaplarını küçültme ve iç hacimlerini daraltma eğilimindedirler. Bu özelliklerine bağlı olarak içlerinden geçen kan akımına karşı önemli bir direnç oluştururlar. Arteriol damarların oluşturduğu bu dirence periferik direnç denilmektedir. Arteriollerin çapları daraldıkça periferik direnç artar, bunun sonucunda kan akımı zorlaşır ve içlerindeki kan basıncı yükselir. Arteriol damarların kası sempatik sinir sisteminin etkisi ile sürekli bir gerginliğe (tonüs) sahiptir. Buna vazomotor tonus adı verilir. Sempatik sistemin aşırı aktivasyonunda vazomotor tonüs artarken, aksi koşulda azalır. Sinir sistemine ilaveten endokrin sistem de, arteriol damarların kasının kasılmasını sürekli kontrol etmektedir 3,4. 6

17 Damarların çapları metal borulardan farklı olarak iç basınçları arttıkça büyüyebilir ve gerilebilir. Vücudun çeşitli bölgelerindeki kan akımını kontrol eden pek çok sistem ve mekanizma vardır. Bu kontrol mekanizmaları genel olarak 3 büyük grupta toplanabilir; 1. kan akımının lokal kontrolü (her dokuda esas olarak o dokunun kan perfüzyonu gereksinimi ile doğru orantılı olarak gerçekleşir), 2. kan akımının sinirsel kontrolü, 3. hormonal kontrol. Bu mekanizmalar sayesinde arteriyel kan basıncı hemen hemen sabit kalırken her doku, kendi lokal arteriyollerinin kasılıp gevşemesiyle kendi kan akımını kontrol edebilmektedir. Đnsanlarda normal sistolik kan basıncı 120 mm/hg, diyastolik kan basıncı ise 80 mm/hg civarındadır 3,5. Kardiyovasküler hastalıklar günümüzde; hayatı tehdit eden ve yaşam konforunu etkileyen, ekonomik yükü oldukça fazla olan hastalıkların başında gelmektedir. Bu hastalıklar arasında büyük bir yer tutan hipertansiyon; yaşla birlikte görülme sıklığı hızla artan ve sürekli ilaç alınmasını gerektiren önemli patolojilerden birisidir. Hipertansiyonda kan basıncı değerleri normalin üzerine çıkmaktadır. Hipertansiyon tedavisinde hastalığın fizyopatolojisinin iyi bilinmesi önem arz etmektedir. Kan basıncının regülasyon mekanizmaları ve güniçi kan basıncı değişikliklerinde rol alan faktörlerin anlaşılabilmesi için kan damarlarının yapısını, damar kasılma ve gevşemelerinin moleküler mekanizmaları, kan basıncı ritminde rol oynayan faktörlerin bilinmesi gerekir. 7

18 Kan Damarlarının Yapısı: Kapiller damarlar ve venüller dışındaki bütün kan damarları genel olarak üç tabakadan oluşur; tunika intima (iç tabaka), tunika media (orta tabaka), tunika adventisya (dış tabaka) (Şekil 1). Şekil 1: Tipik bir damarın duvar yapısı 6. Tunika intima (iç tabaka): Đçte endotel hücre dizisi, altında bazal lamina ve gevşek bir fibroelastik bağ dokusundan oluşan subendotelial tabakadan meydana gelir. Subendotelial tabakanın dış kısmında elastik fibrillerin yoğunlaşması ile membrana elastika interna vardır. Bu yapı orta tip arterlerde belirgin bir şekilde görülür, ancak venler ve büyük tip arterlerde ayırt edilemez. Subendotelial tabakada arasıra düz kas hücreleri de görülür. 8

19 Tunika media (orta tabaka): Esas olarak sirküler düzenlenmiş düz kas hücrelerinden meydana gelir. Kas hücreleri arasında dağılmış, farklı miktarlarda elastik ve kollajen fibriller ile proteoglikanlar bulunur. Ekstrasellüler matriks düz kas hücrelerince oluşturulur. Bu tabaka arterlerde iyi gelişmiştir. Elastik (aort gibi iletici büyük çaplı) ve müsküler (orta ve küçük çaplı) arterler arasında media tabakasının içeriği farklılık gösterir. Kapiller ve postkapiller venüllerde bu tabakayı perisitler oluşturur. Tunika adventisya (dış tabaka): En dış tabakadır. Daha çok uzunlamasına düzenlenmiş kollajen ve elastik fibrillerden oluşur. Özellikle venlerde bu tabakada düz kas hücreleri de bulunur. Media tabakası yakınında elastik fibrillerin yoğunlaşması ile membrana elastika eksterna oluşur Damar Kontraktilitesinin Moleküler Mekanizmaları Rezistans (arteriyol) ve kapasitans (venül) damarlar düz kas içerirler. Bu damarlardaki düz kas hücrelerinin kasılma ve gevşemeleri nöronal ve hümoral mekanizmalarla kontrol edilir. Düz kaslar; µm uzunluğunda ve 2-10 µm genişliğinde, bir tek çekirdek içeren mekik şeklinde hücrelerdir. Kollajen iplikleri ile birlikte bir ağ oluştururlar. Aktin ve miyozin filamentleri düzenli şekilde yerleşmemiştir. Ancak, kasılma mekanizmaları kayan filamentler modeline uyar. Bu kas hücreleri sıkı bağlantı bölgeleri aracılığı ile fonksiyonel birlik oluştururlar. Đyonlar veya elektrik akımı bir hücreden diğerine kolaylıkla akar. Tek bir uyarı ile tüm kas hücreleri beraberce kasılabilir. Küçük damarlarda bulunan bu kaslara tek üniteli veya sinsityal kaslar da denir. Bu kaslar hormonlara, adım attırıcı potansiyele ve mekanik gerilmelere cevap verirler 3,4,5. 9

20 Düz kaslarda kasılma, aktin ve miyozin etkileşmesi ile olur ve uyarılma ile kasılma arasındaki bağlantı diğer kas tiplerinde olduğu gibi kalsiyum iyonları tarafından yapılır. Ancak düz kaslarda troponin molekülü bulunmaz bunun yerine kalmodulin adı verilen bir protein molekülü kalsiyum bağlayıcı olarak görev yapar. Birçok düz kas kasılması hücre içi kalsiyum iyonlarının artışı ile sağlanır. Bu artış, mekanik, elektriksel ve kimyasal uyarım ile gerçekleşir 3,4,5. Düz kas hücre membranının depolarizasyonu ile sarkoplazmada Ca +2 konsantrasyonu artışı sonucu; düz kas kasılmasında önemli role sahip bir protein olan kalmodulin ile Ca +2 sitozolde bağlanarak bir kompleks oluşturur. Bu kompleks ile inaktif olan miyozin hafif zincir kinaz aktiflenir. Miyozin kinaz, miyozin çapraz köprülerini ATP hidrolizi ile fosforile eder. Fosforile edilen çapraz köprüler aktin filamentine bağlanır. Çapraz köprü oluşumları kaslarda gerilim ve kısalma oluşturur 7,8,9. Sonuçta miyozin hafif zincirin fosforilasyonu ile düz kasta kontraksiyon gerçekleşir (Şekil 2). Çizgili kaslarda ise Ca +2 aktin üzerinde bulunan protein troponine bağlanarak troponini uzaklaştırır ve aktin-miyozin etkileşmesine olanak vererek kontraksiyonu aktive eder. Damar düz kasında kasılma membranda aksiyon potansiyeli oluşmadan da gerçekleşebilir. Örneğin; muskarinik (M 1 ) ve adrenerjik (α 1 ) reseptörlerinin uyarılması ile inositol trifosfat-diaçilgliserol (ĐP-DAG) yolunu kullanılarak membranı depolarize eden ve voltaj kapılı Ca +2 kanallarını açarak hücre içi Ca +2 artışını sağlayan kontraktil ajanlar da vardır (Şekil 3). 10

21 Şekil 2: Düz kaslarda kasılma mekanizmaları

22 Şekil 3: Düz kas kasılması için hücre içinde kalsiyum konsantrasyonunu artıran mekanizmalar

23 Damar düz kasının gevşemesi için ise hücre içi serbest kalsiyum miktarının hücre dışına veya sarkoplazmik retikuluma pompalanması gerekir. Bu durumda kalsiyum kalmodulin kompleksi parçalanır ve miyozin fosfataz miyozin başından fosfatı ayırır. Böylece miyozinin ATPaz aktivitesini azaltır. Düşük miyozin ATPaz aktivitesi kas gerimini azaltır. Damar düz kasının gevşemesi için miyozin fosfataz enzimi gereklidir. Damar düz kas hücre içinden sebest kalsiyumu azaltan mekanizmalar şekil 4 te verilmiştir. Bu mekanizmalara aracılık eden maddelerden birisi de nitrik oksittir. Şekil 4: Düz kasın gevşemesi için hücre içi kalsiyum konsantrasyonunu azaltan mekanizmalar

24 Güçlü bir vazodilatör ve hücre içi sinyalleme ajanı olan nitrik oksit (NO) damar endotel hücrelerinden endojen olarak nitrik oksit sentetazın (NOS) aktive olmasıyla L-arjininden sentezlenir ve vasküler tonüs ve renal fonksiyonların düzenlenmesinde önemli bir rol oynar 11. Nitrik oksit, damar düz kaslarında guanilil siklaza bağlanarak onun aktivitesini artırır, ayrıca guanilil siklazdan bağımsız olarak hedef hücrelerin bazı moleküllerine de bağlanabilir. Bu enzimin aktivasyonu ile sgmp açığa çıkar ve protein kinaz G aktive olur. Artan sgmp inositol trifosfat yolağını inhibe ederek ve hücre içi kalsiyumu ve potasyumu hücre dışına çıkışını sağlayarak gevşemeye neden olur (Şekil 5). NO nun fizyolojik aktiviteleri arasında; intrasellüler ikincil haberci olan cgmp artışı ile vasküler düz kas hücrelerinde gevşeme, sodyumun artışı ve su atılımı, platelet agregasyonunun inhibisyonu ve lökosit adhezyonunun önlenmesi de vardır 11. Şekil 5: Nitrik oksitin düz kas gevşemesindeki etki mekanizması

25 Kan Basıncının Regülasyonu Sağlıklı kişilerde istirahat durumunda, arteriyel kan basıncı kişiden kişiye farklılık göstermekle birlikte; sistolik kan basıncı mmhg, diyastolik kan basıncı ise mmhg arasında değişir. Arteriyel basıncın belli düzeyde sabit tutulması sinirsel ve humoral regülasyon mekanizmaları ile sağlanır. Arteriyel kan basıncı, kalp debisi ve periferik dirence bağlıdır. Sinirsel ve humoral mekanizmalar kalp debisini ve periferik direnci ayarlamak sureti ile kan basıncını regüle ederler 3. Sinirsel regülasyonun komponentlerinden birisi sempatik vazokonstriktörlerdir. Kapiller ve venüller dışında bütün damarlar sempatik noradrenerjik liflerle innerve olurlar. Arteriollerin innervasyonu çok fazladır. Buna karşın venlerin innervasyonu daha azdır. Ancak, splanknik venlerde innervasyon oldukça fazladır. Sempatik noradrenerjik lifler vazokonstriktördür ve tonik olarak aktiftir. Bunların tonik aktivitesi damar tonusunu sağlar. Sempatik noradrenerjik liflerle gelen impuls frekansının artması damar düz kasının kasılmasına, dolayısı ile damar yarıçapının küçülmesine neden olur. Arteriollerin yarıçapının küçülmesi (vazokonstriksiyon) periferik direnci arttırır. Buna karşın venlerde meydana gelen konstriksiyon (vazokonstriksiyon) venöz kapasitenin azalmasına neden olur, bunun sonucunda kalbe dönen venöz kan miktarı artar. Özellikle splanknik venlerin konstriksiyonuna bağlı olarak kalbe venöz dönüşün artması; kalp debisini arttırdığından kan basıncı regülasyonunda önemli rol oynar. Sempatik noradrenerjik liflerle gelen impuls frekansının azalması ise vazodilatasyona neden olur. Arteriollerin dilatasyonu (vazodilatasyon) periferik direncin azalmasına, veno-dilatasyon ise kalbe dönen kan miktarının azalmasına neden olur. Sempatik noradrenerjik lifler kan basıncının sinirsel regülasyonu ile ilgili refleks mekanizmanın efferent 15

26 yolunu oluşturur. Gerek periferik vasküler direncin gerekse venöz kapasitenin ayarlanması bu liflerin aktivitesi ile sağlanır. Sempatik vazokonstriktör (noradrenerjik) sistemden başka, bazı arterioller sempatik vazodilatatör liflerle innerve olurlar. Ancak bu lifler sempatik post ganglioner lifler olmalarına karşın kolinerjiktirler. Sempatik kolinerjik lifler deri ve iskelet kası arterioilerini innerve ederler. Sempatik vazokonstriktör (noradrenerjik) liflerin tonik olarak aktif olmalarına karşın sempatik vazodilatör (kolinerjik) lifler tonik olarak aktif değildir. Egzersiz sırasında faaliyet halindeki kaslarda meydana gelen vazodilatasyondan sempatik kolinerjik sistemin sorumlu olduğu düşünülmektedir 3,4,5,12. Sinirsel regülatör mekanizmanın bir diğer komponenti parasempatik vazodilatatörlerdir. Parasempatik sistemin kranial bölümüne ait efferent lifler baş ve visceradaki damarları innerve eder. Sakral bölüme ait parasempatik lifler ise genital organlar, idrar kesesi ve kalın barsaktaki damarları innerve eder. Bu lifler kan basıncının regülasyonu ile ilgili refleks mekanizmada rol oynamazlar. Parasempatik vazodilatatör liflerin aktivitesi ilgili organlarda kan akımının artmasına neden olur 3. Bazı damarların peptid içeren liflerle innerve oldukları gösterilmiştir. Ayrıca kolinerjik liflerin VIP (Vazoaktif Đntestinal Peptid) içerdiği bilinmektedir. VIP vazodilatatör etki yapmaktadır. Ancak, VIP in vazodilatatör etkisi damar endoteli aracılığı ile sağlanan indirekt etki sonucudur. VIP in damar düz kasına direkt etkisine bağlı değildir. Sözü edilen vazodilatatör liflerin hiç birinin tonik aktivitesi yoktur. Sempatik vazokonstriktörler tonik olarak aktiftir. Bu liflerin tonik aktivitesi damar tonusunu sağlar. Herhangi bir bölgede sempatik lifler kesildiğinde (sempatektomi) o bölgede vazodilatasyon olur. Vazodilatatör liflerin hiçbiri kan basıncının sinirsel regülasyonunda etkin değildir. Buna karşın 16

27 sempatik noradrenerjik liflerin deşarjının artması veya azalması; kalp debisi ve periferik direnci etkilediğinden kan basıncının sinirsel regülasyonunda esas rolü oynar 3,12. Kan basıncının sinirsel regülasyonu ile ilgili refleksler vardır. Bu reflekslerin efferent kolunu, kalbi ve damar düz kasını innerve eden sempatik lifler oluşturur. Bunların postganglioner lifleri noradrenerjiktir. Sempatik sistemin pre-ganglioner nöronlarının hücre gövdeleri ise medulla spinalisin torakal ve lumbal segmentlerinde yan boynuzlarda yer alırlar. Bu sistemin preganglioner lifleri ise kolinerjiktir. Kalbi ve damar düz kasını innerve eden sempatik noradrenerjik liflerin aktivitesi bulbusta bulunan vazomotor merkez tarafından ayarlanır. Vazomotor merkez bulbusun retiküler formasyonunda geniş bir bölgedeki nöron topluluklarından oluşur. Bu nöron toplulukları pressör ve depressör olmak üzere iki gruptur. Pressör nöronlardan başlayan impulslar medulla spinalisin torakal segmentlerinde yan boynuzlardaki sempatik preganglioner nöronları eksite eder. Sempatik preganglioner nöronlardan başlayan impulslar ise sempatik noradrenerjik liflerle kalbe ve damar düz kasına iletilir. Vazomotor merkezin (pressor nöronların) tonik aktivitesi vardır. Bu tonik aktivite damar düz kasını innerve eden sempatik noradrenerjik liflerin tonik aktivitesini, dolayısı ile damar tonusunu sağlar. Pressör nöronların aktivitesi arttığı zaman kalbe sempatik sinirlerle giden impuls frekansında artış olur. Ayrıca damar düz kasına sempatik (noradrenerjik) sinirlerle giden impuls frekansı yükselir. Bu koşullarda kalp debisi artar. Vazokonstriksiyondan dolayı periferik direnç yükselir. Vazomotor merkezdeki depressör nöronlardan ise medulla spinalisin yan boynuzlarındaki sempatik preganglioner nöronlara inhibe edici impulslar gider. Depressör nöronların aktive olması sempatik noradrenerjik sinirlerle damar düz kasına giden impuls frekansının azalmasına neden olur. Bu koşullarda vazodilatasyon meydana geldiğinden periferik direnç azalır 4,12. 17

28 Bulbusta nükleus ambiguus, vagusun dorsal motor nükleusu ve nükleus tractus solitarius beraberce kardiyoinhibitör merkez adını alır. Kardiyoinhibitör merkezin tonik aktivitesi kalpte vagal tonusu sağlar. Bu merkezin aktivitesinin artması vagus siniri ile kalbe giden impuls frekansının yükselmesine neden olur. Buna bağlı olarak bradikardi oluşur. Atım volümü bir miktar azalır. Kalp debisi düşer. Kardiyoinhibitör merkezin aktivitesinin azalmasında ise kalpte vagal tonus azalır. Buna bağlı olarak taşikardi meydana gelir. Atım volümü bir miktar artar. Kalp debisi yükselir. Kan basıncının sinirsel regülasyonu ile ilgili reflekslerin merkezi vazomotor merkez ve kardiyoinhibitör merkezdir. Bu merkezlerin aktivitesi baroreseptörlerden gelen impulslarla ayarlanır. Ayrıca kemoreseptörlerden gelen impulslar, bu merkezlere direkt olarak etki eden bazı faktörler ve merkezi sinir sisteminin başka bölgelerinden gelen impulslar bu merkezlerin aktivitesini etkiler 12. Baroreseptörler; sinus caroticus ve arcus aorta çeperlerinde bulunan gerim reseptörleridir. Baroreseptörler damar duvarının gerilmesi ile uyarılırlar. Sinus caroticustaki baroreseptörlerden başlayan impulslar N. Caroticus ile merkeze iletilir. Arcus aortadaki baroreseptörlerden başlayan impulslar ise N. aorticus ile merkeze iletilir. N. Aorticus, N. vagus içinde, N.caroticus ise N. glossopharyngeus içinde seyreder. N. aorticus ve N. caroticus'a tampon sinirler adı verilir. Bu afferent liflerin çoğu Nucleus tractus solitarius'ta sonlanır. Nucleus tractus solitarius'tan başlayan ara nöronlar ise vazomotor merkezde sonlanmaktadır. Tampon sinirlerle merkeze giden impulslar vazomotor merkezde pressör nöronların aktivitesini inhibe eder. Buna karşın depressör nöronların ve kardiyoinhibitör merkezin aktivitesini arttırırlar. Kan basıncının yükselmesi damar çeperinin gerilmesine neden olur. Damar çeperinin gerilmesi ile baroreseptörlerin uyarılması artar. Bu koşullarda tampon sinirlerle merkeze giden impuls frekansı yükselir. Bu jmpulslar pressör nöronların 18

29 aktivitesini inhibe ederken depressör nöronların ve kardiyoinhibitör merkezin aktivitesini arttırırlar. Pressör aktivitenin azalması, depressör aktivitenin artmasına bağlı olarak damar düz kasına sempatik deşarj azalır. Vazodilatasyon (arteriollerde) ve venodilatasyon meydana gelir. Arteriollerin dilatasyonu periferik direncin azalmasına neden olur. Venodilatasyon ise venöz kapasiteyi arttırdığından, kalbe dönen venöz kan miktarının azalmasına neden olur. Kardiyoinhibitör merkezin aktivitesinin artması ise kalpte vagal tonusu arttırır. Bradikardi ve atım volümünün azalmasına bağlı olarak kalp debisi azalır. Bütün bu refleks etkiler sonucunda yükselmiş olan kan basıncı normale düşürülür 4,12. Kan basıncının düşmesi ile baroreseptörlerin uyarılması azalır. Tampon sinirlerle merkeze giden impuls frekansı düşer. Bu durumda pressör nöronların aktivitesi artar, depressör nöronların ve kardiyoinhibitör merkezin aktivitesi ise azalır. Buna bağlı olarak sempatik aktivite artar. Koronerler ve beyin arteriolleri hariç diğer arteriollerde konstriksiyon meydana gelir. Bu durumda periferik direnç artar, venokonstriksiyon olur ve kalbe venöz dönüş artar. Ayrıca kalpte vagal tonusun azalmasına, sempatik tonusun artmasına bağlı olarak kalp debisi yükselir. Kalp debisinin ve periferik direncin artması düşmüş olan kan basıncını normale yükseltir. Bu koşullarda kan basıncının normale döndürülmesinde adrenal medulladan salgılanan adrenalinin de etkisi vardır. Sempatik aktivitenin artması adrenal medulladan adrenalin salgılanmasına neden olur. Baroreseptörlerden kaynaklanan refleksler çok çabuk faaliyete geçerler. Çok kısa süre içinde etkinliklerini göstererek kan basıncını normal düzeye getirirler. Ancak herhangi bir patolojik nedenle kan basıncı normale dönmeyerek uzun süre yüksek düzeyde kalacak olursa (kronik hipertansiyon), baroreseptörler yüksek kan basıncına adapte olduğundan refleks mekanizma etkinliğini kaybeder 5,12. 19

30 Periferik kemoreseptörler glomus caroticum ve glomus aorticum'dur. Glomus caroticum A. carotis communis'in bifurkasyon bölgesinde yer alır. Glomus aorticum ise arcus aorta'dadır. Periferik kemoreseptörler arteriyel kandaki PO 2, PCO 2 ve ph değişikliklerine duyarlı yapılardır. Hipoksi, hiperkapni ve H + iyon konsantrasyonunun artması periferik kemoreseptörleri uyarır. Periferik kemoreseptörlerden başlayan impulslar N. caroticus ve N. aorticusla merkeze gider. Bu sinirler baroreseptör ve kemoreseptörlere ait lifler içerir. Periferik kemoreseptörlerden merkeze gelen impulslar solunum merkezlerinin aktivitesini ayarlarlar. Bunun yanısıra, vazomotor merkezde pressör bölgenin aktivitesini arttırırlar. Buna bağlı olarak, kemoreseptörlerin uyarılmasında sempatik tonus artar. Periferde vazokonstriksiyon meydana gelir. Adrenal medulladan adrenalin salgılanır. Böylece kan basıncı yükselir ve taşikardi meydana gelir. Periferik kemoreseptörlerin hipoksi ile uyarılır. Anemik hipoksi dışında tüm hipoksi çeşitleri (hipoksik-hipoksi, histotoksik hipoksi, durgun hipoksi) periferik kemoreseptörleri uyarır. Durgun hipoksi kan akımı azalmasına bağlı olarak meydana gelir 3,4,5,12. Beyinde oluşan hipoksi ve hiperkapni vazomotor merkeze direkt olarak etki ederek kan basıncının yükselmesine neden olur. Bu durum beyin kan akımı azaldığı zaman ortaya çıkar. Patolojik bir nedenle intrakraniyal basıncın artması beyin damarlarında baskı oluşturduğundan beyin kan akımı azalır. Beyin interstisyel sıvısında PO 2 azalır PCO 2 artar. Her ikisi de vazomotor merkeze direkt etki yaparak kan basıncının yükselmesine neden olur. Bu koşullarda kan basıncının yükselmesi azalmış olan beyin kan akımını arttırmaya yönelik bir etkidir. Bu refleks etkiye Cushing refleksi veya merkezi sinir sistemi iskemik refleksi adı verilir. Merkezi sinir sistemi iskemik refleksinde beyin interstisyel sıvısında PCO 2 artışının PO 2 azalmasından daha kuvvetli bir uyaran olduğu bilinmektedir 5. 20

31 Kan basıncı regülasyonu ile ilgili bulber merkezlerin aktivitesi hipotalamustan gelen impulslardan etkilenir. Hipotalamusun anterior bölgesinin uyarılması, bradikardi ve kan basıncının düşmesine neden olur. Buna karşın hipotalamusun lateral ve posterior bölgelerinin uyarılması kan basıncını yükseltir ve taşikardi yapar. Ayrıca, vücut temperatürünün ayarlanmasında rol oynayan merkezler hipotalamustadır. Bu merkezierin aktiviteleri deri damarlarında vazodilatasyon veya vazokonstriksiyon yaparak vücudun ısı kaybını ayarlar. Emosyonel duruma bağlı olarak kan basıncında meydana gelen değişiklikler, hipotalamustan kan basıncı regülasyonu ile ilgili bulber merkezlere gelen impulslarla meydana gelmektedir. Örneğin heyecan, hiddet gibi durumlarda taşikardi olur, kan basıncı yükselir. Korku, üzüntü gibi durumlarda ise genellikle kan basıncı düşer 3,12. Serebral kortekste motor ve premotor alanların uyarılması kan basıncını etkiler. Bu koşullarda genellikle pressör etki meydana gelir. Ayrıca serebral korteksten kaynaklanan impulslar hipotaiamusa oradan da mezensefalona gelmekte, buradan başlayan nöronlar ise bulbustan sinaps yapmadan geçerek medulla spinaliste sonlanmaktadır. Serebral korteksten bu yolla gelen impulslar sempatik vazodilatatör (kolinerjik) sistemi aktive ederek iskelet kası arteriollerinde dilatasyona neden olmaktadır. Ancak daha önce belirtildiği gibi bu sistem istirahat durumunda kan basıncı regülasyonu ile ilgili değildir. Sempatik kolinerjik vazodilatatörlerin egzersiz sırasında iskelet kaslarında kan akımını arttırdığı bilinmektedir 4,5. Kan basıncı regülasyonu ile ilgili humoral mekanizmalar; adrenalin, renin-angiotensin-aldosteron sistemi ve antidiüretik hormon (ADH) dur. Ayrıca, atrium kası hücrelerinden salgılanan atrial natriüretik 21

32 peptid (ANP) kan basıncı regülasyonunda rol oynamaktadır. Adrenalin (Epinefrin); böbrek üstü bezinin medullasından salgılanan hormondur. Böbrek üstü bezinin medullası sempatik preganglioner liflerie innerve olur. Sempatik aktivite arttığında sempatik preganglioner liflerie böbrek üstü bezinin medullasına giden impuls frekansı artar. Bu impulsların etkisi ile adrenalin salgılanır. Sirküle eden kandaki adrenalin; damar (arteriol,ven) düz kasına etki ederek venokonstriksiyon meydana gelir. Böylece kalbe venöz dönüş artar, diyastol sonu volüm yükselir. Ayrıca, kalp kasında pozitif inotrop etki yaparak, atım volümünü arttırır ve pozitif kronotrop etki yaparak kalp frekansını arttırır, kalp debisini yükseltir. Kalp debisinin artması, azalmış olan kan basıncının yükselmesini sağlar. Böbrek üstü bezinden salgılanan adrenalin, beyin, koronerler ve iskelet kası arterioileri hariç diğer arteriollerde konstriksiyon yapar. Beyin, koronerler ve iskelet kası arteriollerinde ise dilatasyona neden olur. Bu nedenle adrenalinin etkisi ile periferik direnç fazla değişmez. Adrenalinin kan basıncını arttırıcı etkisi daha çok kalp debisini arttırmak suretiyledir 3,4. Renin böbrekte Jukstaglomerüler (JG) hücrelerden salgılanan enzim niteliğinde bir hormondur. Jukstaglomerüler hücreler, afferent arteriolün glomerüle girdiği bölgede damarların mediasında bulunan epiteloid hücrelerdir. Renin bu hücrelerde granüllerde depo edilmiştir. Renin salgısını stimüle eden faktörler; böbrek kan akımının azalması, afferent arteriolde basıncın düşmesi, afferent arteriole sempatik sinirlerle giden impuls frekansının artması, macula densa hücrelerinden Na + ve CI - reabsorbsiyonunun azalmasıdır. Anjiotensin konverting enzim (ACE) dolaşım sisteminde tüm endotel hücrelerde bulunmaktadır. Ancak en fazla akciğer damarlarında vardır. Bu nedenle angiotensin-i in angiotensin-ii'ye dönüşmesi daha çok, kanın akciğerlerden geçişi sırasında meydana gelir. Angiotensin-II 'nin vazokonstriktör etkisi vardır. Bu etki daha çok arterioller üzerindedir ve periferik direnci yükseltir. 22

33 Angiotensin-II böbrek üstü bezine etki ederek, zona glomerülosa'dan aldosteron salgılanmasını sağlar. Aldosteron ise böbrek tubulusları (distal tubulus ve toplayıcı kanallar) na etki ederek böbrekten Na + reabsorbsiyonunu, dolayısı ile H 2 O reabsorbsiyonunu arttınr. Böylece vücuttaki ekstrasellüler sıvı hacminin artmasına neden olur. Angiotensin II ayrıca, diensefalona etki ederek susuzluk duyumunun ortaya çıkmasına neden olur. Bu etki de ekstraselüler sıvı hacmini arttırmaya yönelik bir etkidir. Herhangi bir nedenle kan basıncı düştüğü zaman böbrek kan akımı azalır ve renin salgılanır. Ayrıca kan basıncı düştüğünde refleks yoldan sempatik aktivitenin artması renin salgılanmasına neden olur. Renin- Angiotensin-Aldosteron sisteminin aktive olması sonucu periferik direnç ve ekstraselüler sıvı hacmi, dolayısı ile kan hacmi arttırılarak kan basıncı yükseltilir. Kan basıncı yükseldiğinde ise böbrek kan akımının artması ve sempatik aktivitenin azalması sonucu renin salgısı inhibe edilir. Renin- Angiotensin-Aldosteron sistemi etkisini aktive olduktan yaklaşık 20 dakika sonra göstermektedir. Bu bakımdan gerek sinirsel regülasyon mekanizmalarına gerekse adrenaline oranla daha geç etki etmekte ve etkisi daha uzun süre devam etmektedir 3,4,12. Antidiüretik hormon (ADH, Vasopressin); hipofiz bezinin posterior lobundan salgılanan bir hormondur. Anti-diüretik hormonun salgılanması, kalbe açılan büyük venlerde ve atriumlarda bulunan gerim reseptörlerinden gelen impulslarla inhibe edilir. Herhangi bir nedenle (örn. kanama) kan hacmi azalacak olursa, kalbe dönen venöz kan miktarı azalır. Buna bağlı olarak büyük venlerde ve atriumlarda bulunan gerim reseptörlerinin uyarılması azalır. Bu durumda ADH salgısı üzerindeki inhibisyon ortadan kalkar ve hipofiz posterior lobundan ADH salgılanır. ADH arteriyel düz kasına etki ederek vazokonstriksiyona neden olur. Bu etkisinden dolayı vazopressin adını alır. ADH (vazopressin) ayrıca, böbrek tubuluslarına etki eder. Distal tubulus ve toplayıcı kanallardan H 2 O 23

34 reabsorbsiyonunu sağlar. Böylece idrarla çıkarılan su miktarını azaltır. Ekstraselüler sıvı volümünün dolayısı ile kan volümünün artmasına neden olur. ADH hem periferik direnci hem de kan volümünü arttırarak kan basıncı regülasyonunda önemli rol oynamaktadır 5,12. Atrial natriüretik peptid (ANP) atrium miyokard hücrelerindeki sekretuar granüllerden serbestlenen peptid yapısında bir maddedir. Atrium miyokardı liflerinin gerilmesi ile salgılanır. ANP, idrarla atılan Na + miktarını arttırır (natriürezis), renin salgısını inhibe eder. Böbrek üstü bezine etki ederek zona glomerulosa'dan aldosteron salgısını inhibe eder ve vazokonstriktör maddelerin damar düz kasına olan etkilerini azaltır. Angiotensin II'nin vazokonstriktör etkisini inhibe eder. Hipofizden ADH (vazopressin) salgılanmasını inhibe eder. Gerek ekstraselüler sıvı hacmine gerekse damar düz kasına olan etkilerine bağlı olarak, atrial natriüretik peptid kan basıncını düşürür. Atrial natriüretik peptid; atrial natriüretik hormon (ANH) veya faktör (ANF) adını da alır. Görüldüğü gibi, renin-angiotensin-aldosteron sistemi, ADH ve atrial natriüretik peptid (ANP) idrarla vücuttan çıkarılan sodyum ve su miktarını ayarlayarak ekstrasellüler sıvı volümünün regülasyonunu sağlamak suretiyle kan basıncının kontrolünde etkili olmaktadır. Söz konusu humoral etkilere bağlı olarak uzun dönemde kan basıncı regülasyonu böbrekler tarafından sağlanmaktadır. Kan basıncı yükseldiğinde idrarla atılan su ve sodyum miktarı arttırılarak (su ve Na diürezi) ekstrasellüler sıvı volümü, kan volümü, dolayısı ile kalp debisi azaltılır ve kan basıncı normale getirilir. Kan basıncı azaldığı zaman ise idrarla çıkarılan su ve Na miktarı azaltılarak ekstrasellüler sıvı hacmi arttırılır. Buna bağlı olarak kan volümü ve kalp debisi yükseltilir 4,5. 24

35 Ayakta hareketsiz duran bir kişide yerçekiminin etkisi ile kan alt ekstremite venlerinde göllenir. Alt ekstremite venierinde basınç yükselir. Bu durum alt ekstremitelerde kapiller basıncın yükselmesine dolayısı ile filtrasyonun artmasına neden olur. Bu durum kalbe venöz dönüşü daha da azaltır. Atım volümü ve buna bağlı olarak kalp debisi azalır ve sistemik arteriyel basınç düşer. Bu koşullarda regülasyon mekanizmaları faaliyete geçmez ise, sistemik arteriyel basıncın düşmesi sonucu beyine yeterince kan pompalanamaz ve beyin kan akımı azaldığından kişi bayılır. Halbuki; Arcus aorta ve sinus caroticus'ta basıncın düşmesi baroreseptörlerin uyarılmasını azaltacağından refleks yoldan sempatik aktivite artar, kalp frekansı yükselir, kalp kasının kasılma kuvveti artar ve böylece venöz dönüşteki azalmaya rağmen, kalp debisi normal düzeyde tutulur. Ayrıca koronerler ve serebral damarlar dışında periferde vazokonstriksiyon, venokonstriksiyon meydana gelir. Bu olay yer çekiminin etkisi ile azalmış olan venöz dönüşü normale getirmeye yöneliktir. Sempatik aktivitenin artmasına bağlı olarak renin salgılanır. Plazma renin ve aldosteron düzeyleri yükselir. Bütün bu refleks etkiler sistemik arteriyel basıncın düşmesini önler. Postural (Ortostatik) hipotansiyon bazı kişilerde hızla ayağa kalkma sırasında sistemik arteriyel basıncın ani olarak düşmesi, göz kararması ve baygınlığa neden olur. Ortostatik veya postural hipotansiyon adı verilen bu durum, daha çok sempatik aktiviteyi azaltan ilaç kullanan veya sempatektomi geçirmiş kişilerde ortaya çıkar. Aynca sempatik sistemin haraplanmasına neden olan diabetes mellitus veya sfiliste de gözlenir. Bazı olgularda bozukluk merkezi sinir sistemindedir. Bunlarda plazma noradrenalin düzeyi normaldir. Ancak ayakta durma sırasında yükselmez. Bazı olgularda ise bozukluk periferdedir. Bunlarda da plazma noradrenalin düzeyi düşüktür 3,12. 25

36 Kan basıncının regülasyonunda günlük aktivitenin de önemi vardır. Özellikle gün içinde gece ve gündüz arasında ritmik değişiklikler söz konusudur. Sabaha karşı kişinin uyanmadan hemen önce kan basıncının ve kalp hızının arttığı tesbit edilmiştir. Bu ritmisiteyi etkileyen pek çok faktör bulunmuştur. Melatonin plazma düzeyleri, fotoreseptör uyarımı ve internal saat genlerinin bu regülasyonda rolü olduğu bildirilmiştir. Tüm bu kompleks sistemlerin kan basıncının regülasyonundaki rollerinin mekanizmaları henüz tamamen aydınlatılamamıştır. Özellikle kan basıncının sirkadiyan ritm profilinde yer alan mekanizmaların aydınlatılmasının hipertansiyon gibi önemli yer tutan hastalıklarda tedavinin yönlenmesi açısından önemli yer alması kaçınılmazdır Rho/Rho-kinaz Sinyalizasyon Yolağı Hücre içi serbest Ca +2 konsantrasyonundaki [Ca +2 ] artışın düz kas kasılmasında esas mekanizma olduğu kabul edilmiştir 13. Kalmodulin aktivasyonu üzerine Ca +2, düz kas kasılmasına sebep olan miyozin hafif zinciri (MLC) fosforilleyen miyozin hafif zincir kinazı (MLCK) aktive eder. Ancak, Ca +2 ve beraberinde gelen kontraktil etkiyi içeren çalışmalar, Ca +2 konsantrasyonunun MLC fosforilasyonu derecesiyle ve buna bağlı kas kasılmasıyla her zaman paralel olmadığını göstermiştir. Diğer bir deyişle, MLC fosforilasyonunu düzenlemesi ve kontraktil etki, Ca +2 konsantrasyonundaki değişikliklerden bağımsızdır. Küçük GTP-bağlı protein, Rho ve onun efektör alt birimi Rho kinaz (ROCK, ROK), Ca +2 duyarlılığında önemli bir rol oynar 14. Heterotrimerik G proteinleri G p (G 11 ) gibi G-protein çifti reseptörleri stimülasyonu, bazı hücresel olayları başlatır. G p veya G 11 proteinleri fosfolipaz C yi aktive eder ve fosfatidil inozitol 4,5- difosfat hidroliz olarak diaçil gliserol (DAG) ve inozitol-3-fosfat (IP 3 ) 26

37 meydana gelir. Ayrıca, diğer bir heterotrimerik G proteini olan G 12/13 aktivasyonunu takiben Rho/Rho-kinaz yolağına sinyal iletilir Küçük G-proteinleri ve Rho Proteinleri Monomerik yapıda olan küçük G proteinleri, GTPaz aktivitesine sahiptir. Küçük GTPazların moleküler kütleleri kda kadardır ve beş aileden oluşur; bunlar. Rho, Ras, Rab, Sarl/Arf ve Ran dır 16. Bunlardan Rho geni ilk olarak 1985 te deniz salyangozundan (Aplysia) Ras homoloğu olarak klonlanmıştır ve arkasından RhoA, RhoB ve RhoC bulunmuştur 17. Ras süperfamilyasındaki küçük GTPazlar, farklılaşma, hücre bölünmesi, vesikül taşınması, sitoskeletonun kontrolünü içeren çeşitli hücresel ve gelişimsel olayların kilit düzenleyicileridir. Çoğu Ras üst familya küçük GTPazlar, sitoplazmik veya nüklear cevaplarda transmembran reseptörler aracılıklı ekstraselüler cevapların bağlandığı sinyal yolaklarının komponentleridir. Küçük G proteinleri, GDP-bağlı inaktif ve GTP-bağlı aktif olan birbirine dönüşebilen iki izoformu vardır. Bu dönüşümü sağlayan proteinler; GAP (GTPaz aktive edici proteinler), GDI (GTPaz ayırıcı inhibitörler, Guanin nükleotid dissosiasyon inhibitörü) ve GEF (Guanin nükleotid değiştirici faktör) tir. Đnaktif form olan GDP nin aktif form GTP ye dönüşüm reaksiyonu GEF ile stimüle edilirken, GDP/GTP dönüşüm reaksiyonu GDI ile inhibe edilir. 27

38 Şekil 6: GTPaz siklusu. Ras-superfamilyası, GAPs: GTPaz aktive edici protein, GEFs: Guanin nükleotid değiştirici faktör 18. Đstirahat halindeki hücrelerde, Rho-GDP disosiyasyon inhibitörü (Rho GDI), GDP-Rho ya baglanır ve GDP-Rho nun membrandan sitozole geçmesini saglar. Hücreler bazı agonistlerle stimüle edildiginde, GDP-Rho GTP-Rho ya dönüsür. Bu dönüşüm GTP-GDP değişim reaksiyonunu stimüle eden guanin nükleotid değişim faktörünün (GEFler) aktivasyonu aracılığıyla gerçekleşir 19. Ras, Rho, Rab ve Ran alt familyalarını içeren küçük GTP bağlı proteinler, multipl sinyal yolağını kontrol eden moleküler aç-kapa anahtarları gibi rol oynar 20,21,22. Onlar arasında, Rho GTPazlar, hücre adhezyonu, motilite, migrasyon, ve kontraksiyon gibi aktin sitoskeleton (hücre iskeleti) filamentlerindeki değişikliklerle ilişkili fizyolojik işlevlerin bir çeşidini içermektedir 23,24. Rho GTPazların alt birimleri, citron kinaz, p140mdia, protein kinaz N (PKN), p21-aktive protein kinaz (PAK), rhophillin, ve rhotekin içeren aktin filamentlerinde yeniden düzenlemeyle ilgilidir. Rho bağlı kinazların (ROCK), RhoA nın ilk alt birimlerinden biri olduğu bulunmuştur 25,26,27. ROCK lar hücre büyümesi, migrasyon ve aktin 28

39 filament toplanması aracılıklı apoptozisin önemli düzenleyicileridir. Bunlar, addusin, ezrin-radiksin-moesin (ERM) proteinleri, LIM kinaz, miyozin hafif zincir fosfataz (MLCP) ve Na/H değiştirici (NHE) nin serin-treonine fosforilasyonu aracılığıyla hücre kontraksiyonunu düzenler 28,29. Örneğin, ROCK lar, MLCP de miyozin bağlı altbirimi (MBS) fosforile olması ve MLCP aktivitesinin inhibe olması, vasküler düz kas hücre kontraksiyonuna yol açan MLC fosforilasyonunu artırır 30,31, Rho-kinaz Yapısı ve Özellikleri Rho-kinaz, bir serin/treonin protein kinazdır. Rho kinazın N terminalinde kinaz bölgesi, orta bölgede kangal gibi kıvrılmış (coiled-coil) bölge ve C terminal bölgesinde de plekstrin homoloji (PH) bölgesi bulunur. PH bölgesine araşidonik asit bağlanarak Rho kinazı aktive eder. Aktive olan Rho, kıvrılmış bölgenin C terminal kısmıyla etkileşerek Rho kinazın kinaz bölgesini aktive eder 33,115,116. Rho-kinaz yapısı ve düzenlenmesi ile ilgili mekanizma şekil 7 de verilmiştir. 29