Rho/Rho-kinaz Yolağı: Fizyolojik ve atofizyolojik Olaylardaki Rolü rof. Dr. Kansu BÜYÜKAFŞAR Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi Farmakoloji AD. Ekim, 2007 1 K + K + K + Ca 2+ K + K + K + K + K + K+ Agonist Reseptör Ca 2+ Gq FLC LC I 2 I 3 DAG CaM Ca 2+ KC MLCK MLC MLC Gevşeme Kasılma M Myozin Fosfataz Aktin Kafein vd. 2 1
3 Agonist Reseptör G 12/13 Ca 2+ Gevşeme MLC MLC Kasılma GEF Rho-GD Rho-GT (+) Rho-kinaz Myozin Fosfataz 4 2
Agonist Reseptör G G q/11 12/13 mdia Rofilin Kafein KN Rhotekin FLC RhoA Ca 2+ GD Statinler GEF C-3 I inaktif aktif 2 K + K + RhoA RhoA K + I DAG GD GT K + K + 3 Ca 2+ Ca 2+ KC K + K + K + CaM MLCK CI-17 Citron K + CK Thr-38 MLC MLC ROCK Kasılma Gevşeme Aktin (+) Ca 2+ duyarlaşması M Myozin fosfataz Thr-696 Thr-853 ZIK Thr-853 MAK ERM Y-27632 Fasudil 5 Rho-kinaz 18. kromozom 12. kromozom Liao ve diğ., 2007 6 3
Rho/Rho-kinaz Yolağının İnhibisyonu RhoA inhibisyonu: C. botulinum C3 eksoenzim Statinler (simvastatin, lovastatin, vd.) Rho-kinase inhibisyonu: Y-27632, hidroksifasudil, fasudil (HA-1077), Y- 32885, Y-39983, H-1152, SLx-2119, GSK- 269962A ve SB772077 ve Wf-536 vd. 7 Rho/Rho-kinaz Yolağı 1. Kardiovasküler Sistem 2. Ürogenital Sistem 3. Gastrointestinal Sistem 4. Solunum Sistemi 5. Santral Sinir Sistemi 6. Kas Olmayan Hücreler i. Endotel ve epitel hücreler ii. Lökositler-inflamasyon, makrofaj-fagositoz iii. Trombosit, Eritrosit iv. Tümör 8 4
1. Kardiovasküler Sistem 9 Vasküler düz kas tonüsü Aterosklerotik lezyonlar, vaskülopati, anjiojenezis Myokardiyal iskemi ve aritmi An inhibitor of rho-kinase lowers blood pressure in mineralocorticoid hypertensive rats vehicle Change in systolic blood pressure (mmhg) Y-27632 (30 mg/kg per os) Time (hours) Uehata et al. Nature 389:990-994, 1997. 10 5
Nitroprusside inhibits RhoA migration to the plasma membrane in rat aorta henylephrine Nitroprusside cyto memb cyto memb cyto - - + + + + - - - - + + Sauzeau et al. J Biol Chem 275:21722-21729, 2000. memb I3K/Akt Ser-1177 Rho-kinaz (-) (-) enos (-) Thr-495 Thr-696 MYT1 (+) KG Ser-695 Superoxide activates RhoA Nitric oxide inhibits the migration of RhoA cgm Vascular smooth muscle cell Endothelial cell NO xanthine oxidase NADH oxidase uncoupled enos O 2 RhoA-GT (active) RhoA-GD (inactive) NO cg-kinase guanylate cyclase cgm (-) RhoA Rhokinase AT contraction relaxation Sugimoto ve diğ., 2007 Wooldridge ve diğ., 2004 Sauzeau ve diğ., 2000 11 12 6
13 Rho/Rho-kinaz yolağının kardiovasküler sistemde karıştığı olaylar Hipertansiyon, vazospazm Ateroskleroz, vaskülopati Koroner arter hastalığı, aritmi Anjiojenezis Diyabetik komplikasyonlar Hipertrofik kalp yetmezliği (Wettshureck ve Offermanns, 2002; Ren ve Cindy, 2005). 14 7
Shimokawa ve Takeshita, 2005 15 2. Ürogenital Sistem 16 8
The magnitude of erection due to voltage stimulation of the pelvic ganglion is increased by Y-27632 IC/ MA 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Rat penis 5V, 2 min 200µg/kg L-NNA IC/ MA 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 saline 200 nmol/kg Y-27632 * * * * * 0 1 2 3 4 5 5V, 2 min Volts Chitaley K et al., Int J Impot Res. 2001, 13 Suppl 5:S16-20. 17 18 9
19 20 10
21 22 11
23 Mesane (Wibberley ve diğ., 2003) rostat(rowland W. ve diğ., 2003) Uterus(Tahara ve diğ., 2002) 24 12
3. Gastrointestinal Sistem 25 Karbakol KCl 26 13
Karbakol, Endotelin-1, Kolesistokinin-8, Nörokinin-A, Histamin, Serotonin (5-HT) 27 Endotelin-1, histamin, karbakol, kolesistokinin-8 28 14
4. Solunum Sistemi 29 İnsan bronş düz kası Shunsuke Y. ve ark. 2000 Hava yolu duyarlılık artış (Chiba ve diğ., 1999) İnsan bronşiyal epitel hücresinin interlökin-8 salgılamasında (Cumming ve diğ., 2003) 30 15
31 MDA MO 32 16
3-NT Nitrit/nitrat Histopatoloji 33 5. Santral Sinir Sistemi 34 17
Fasudil anjiografik bulgularla teyit edildiği gibi subaraknoid kanamayı takiben gelişen ölümcül vazospazmı azaltır (Tachinaba et al., 1999). Rho/Rho-kinaz yolağı, kan basıncının santral düzenlenmesinde rol oynayabilir (Ito et al., 2003). Nöropatik ağrıda rol oynayabilir (Inoue et al., 2004; Ramer et al., 2004) Uzun süreli potansiyelizasyon (LT) (O Kane, 2004) 35 Rho kinazın inhibisyonu, spinal kord hasarlanması sonrası gelişen ekstremite fonksiyonlarının yeniden kazanılmasını sağlayabilir (Gergham et al., 2002). Y-27632, intraoküler basıncı azaltır ve aköz hümör dış akımını artırır (Honjo ve diğ., 2001; Rao ve diğ., 2001). 36 18
37 38 19
6. Kas Olmayan Hücrelerde Rho/Rho Kinaz Yolağının Rolü 39 Endotelyal kontraktilite ve kapiller permabilite artışı (Bogatcheva ve diğ., 2002) Trombosit agregasyonu (Klages ve diğ., 1999) Nötrofil kemotaksisi ve hücre membranı şekil değişikliği (Nigli, 1999; Lou ve diğ., 2001) Makrofaj fagositozu (Tosello-Trampont, 2003) Mast hücrelerin salgılama fonksiyonuna (Sullivan ve diğ., 2005) Tümör metastazında (Itoh ve diğ., 1999; Kaneko ve diğ., 2002) 40 20
Kemotaktik Kemotaktik peptid+ Kontrol peptid Y-27632 Niggli, 1999 41 Endotel hücresi MNL Rho/Rho Rho-kinaz yolağı Endotel hücresi sıvı ödem ve inflamasyon 42 21
TÜMÖR İNVAZYONU ve METASTAZI rimer tümör Bazal membran İnvazyon kan/lenf damarları İntravazasyon Transport Rho/Rho Rho-kinaz yolağı Ekstravazasyon arteriol Metastas Mikrometastas Jing Yang, 2007 43 Rho, Ras proteinleri GEF ler onkojenik Statinler ve ROCK inhibitörleri tümör metastasını önleyebilirler 44 (Fritz ve Kaina, 2006). 22
Rho/Rho-kinaz Yolağının Karıştığı Başlıca Olaylar 1. Vasküler ve non-vasküler düz kas kasılması 2. Düz kas hücre proliferasyonu 3. Hücre adezyonu, migrasyonu ve sitokinez 4. Membran şekil değişikliği ( ruffling ), fagositoz 5. Hücre farklılaşması 6. Aksonal uzama ve nörit çekilmesi 7. Nörotransmiter salıverilmesi (ekzositoz ile) ve veziküler trafik 8. Hücre büyümesi ve bölünmesi 9. Tümör metastazı 45 Havva Sencer Nalan Hakan Sibel Kansu Muradiye İsmail Mehtap Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA) TÜBA-GEBİ Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) 46 23