1 T.C. ERCĠYES ÜNĠVERSĠTESĠ ECZACILIK FAKÜLTESĠ HOMOSĠSTEĠN VE KLĠNĠK ÖNEMĠ Hazırlayan Kübra AKSOY DanıĢman Doç. Dr. Behzat ÇĠMEN Bitirme Ödevi Haziran 2014 KAYSERĠ
i BĠLĠMSEL ETĠĞE UYGUNLUK Bu çalışmadaki tüm bilgilerin, akademik ve etik kurallara uygun bir şekilde elde edildiğini beyan ederim. Aynı zamanda bu kurallar ve davranışların gerektirdiği gibi, bu çalışmanın özünde olmayan tüm materyal ve sonuçları tam olarak aktardığımı ve referans gösterdiğimi belirtirim. Kübra AKSOY
ii YÖNERGEYE UYGUNLUK Homosistein ve Klinik Önemi adlı bitirme ödevi Erciyes Üniversitesi Lisansüstü tez Önerisi ve Tez Yazma Yönergesi ne uygun olarak hazırlanmıştır. Hazırlayan Kübra AKSOY DanıĢman Doç. Dr. Behzat ÇİMEN Biyokimya Anabilim Dalı BaĢkanı Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN
iii Homosistein ve Klinik Önemi adlı bitirme ödevi Erciyes Üniversitesi Lisansüstü tez Önerisi ve Tez Yazma Yönergesi ne uygun olarak hazırlanmış ve Biyokimya Anabilim Dalında bitirme ödevi olarak kabul edilmiştir. Hazırlayan Kübra AKSOY DanıĢman Doç. Dr. Behzat ÇİMEN Biyokimya Anabilim Dalı BaĢkanı Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN ONAY: Bu bitirme ödevinin kabulü Eczacılık Fakültesi Dekanlığı nın.. tarih ve. Sayılı kararı ile onaylanmıştır.. Prof. Dr. Müberra KOġAR Dekan
iv TEġEKKÜR Eczacılık Fakültesi lisans mezuniyetim için hazırladığım bitirme tezimde çalışmalarımı yönlendiren, araştırmamın her aşamasında bilgi, öneri ve yardımlarını hem akademik hem de insani anlamda esirgemeyen danışman hocam sayın Yard. Doç. Dr. Behsat Çimen e sonsuz teşekkür ederim. Kübra AKSOY KAYSERĠ, Mayıs 2014
v HOMOSĠSTEĠN VE KLĠNĠK ÖNEMĠ Kübra AKSOY Erciyes Üniversitesi, Eczacılık fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Haziran 2014 DanıĢman: Yrd. Doç. Dr. Behsat Çimen ÖZET Bu çalışma homosistein ve metabolizması hakkında ve homosisteinin çeşitli klinik hastalıklarla olan ilişkisiyle ilgili olarak yapılmış çalışmalardan yola çıkarak hazırlanmış bir derleme çalışmasıdır. Homosistein metiyonin metabolizması sırasında oluşan ve sülfür içeren bir moleküldür. Transsülfürasyon veya remetilasyon yollarından birini kullanarak metabolize olur. Vücutta normalde çok az bulunur. Plazma homosistein düzeyi, popülasyonlar arasında farklılık göstermesine rağmen, normal plazma homosistein düzeyi 5-15 µmol/l olarak kabul edilmektedir. Homosistein düzeyi; metobolizmadaki genetik bozukluklar (enzim defektleri gibi), kronik hastalıklar, vitamin ve beslenme eksiklikleri, kişisel özellikler (yaş, cinsiyet vb.) ve bazı ilaçlardan etkilenmektedir. Özellikle homosistein düzeyi yaşla birlikte artış göstermekte olup, erkeklerde bayanlara göre daha yüksektir. 30 yıldan fazla süredir yapılan çalışmalar ve klinik deneyler, kandaki homosistein artışının, erken yaşta başlayan ve tekrarlayıcı nitelikte olan tromboembolik damar hastalıklarının zeminini tek başına oluşturduğunu göstermiştir. Artmış plazma homosistein düzeyi hiperhomosisteinemiye ve dolayısıyla homosisteinüriye neden olmaktadır. Artan plazma homosistein düzeyi, arteriyal ve venöz trombozis, stok, miyokardiyal infarkt ve kronik renal yetersizlik gibi birçok hastalıklar için önemli risk faktörüdür. Yüksek düzeyde homosistein konsantrasyonu koroner kalp hastalıklarının olusumundaki etkenlerden biridir. Artan homosistein düzeyi folik asit alınımı ile normal seviyelere çekilebilir. Bu nedenle birçok hastalık için risk faktörü olan plazma homosisteinindeki artışın nedeninin araştırılması ve diyetle normal düzeylere çekilmesi sağlık açısından önem taşımaktadır. Anahtar Kelimeler: Homosistein, homosistein metabolizması, hiperhomosisteinemi, vasküler risk faktörleri
vi HOMOCYCSTEINE AND ITS CLINICAL SIGNIFIANCE Kübra AKSOY Erciyes Univercity, Faculty of Pharmacy Department of Biochemistry Master Thesis, June 2014 Supervisor: Yrd. Doç. Dr. Behsat Çimen ABSTRACT This study is a compilation from many studies about of the metabolism of homocysteine, and homocysteine and its relationship with various clinical disease. Homocysteine is a sulfur-containing molecule generated as an intermediate product in methionine metabolism. Homocysteine is metabolized by one of two pathways: remethylation or transsulphuration. Although plasma homocysteine levels change between populations, it is accepted that mean total homocysteine levels range between 5-15 mmol/l. Homocysteine levels are effected by genetic defects (such as enzyme deficiencies), chronic diseases, vitamin and nutritional deficiencies, individual features (sex, age, etc.) and certain drugs. Homocysteine levels are higher in men than in women and increase with age. Elevated homocysteine levels cause hyperhomocysteinemia and homocystinuria. In addition, hyperhomocysteinemia is a risk factor for some diseases such as arterial and venous thrombosis, stroke, myocardial infarction and chronic renal failure. Increased homocysteine levels can be normalized by the administration of folic acid. Therefore, investigations of the reasons for increased plasma homocysteine and the identification of methods of maintaining normal levels with diet are of significance for health care. Keywords: Homocysteine, metabolism of homocysteine, hyperhomocysteinemia, vascular risk factors
vii ĠÇĠNDEKĠLER BĠLĠMSEL ETĠĞE UYGUNLUK... i YÖNERGEYE UYGUNLUK... ii KABUL ONAY... iii TEġEKKÜR... iv ÖZET... v ABSTRACT... vi ĠÇĠNDEKĠLER... vii KISALTMALAR... ix TABLOLAR LĠSTESĠ... xi ġekġller LĠSTESĠ... xii 1.GĠRĠġ VE AMAÇ... 1 2. GENEL BĠLGĠLER... 3 2.1. Homosistein ve Metabolizması... 3 2.2. Homosistein Metabolizmasındaki Bozukluklar... 5 2.3. Plazma Homosistein Düzeyi ve Ölçümü... 7 2.3.1. Metiyonin Yükleme Testi... 12 2.4. Hiperhomosisteinemi ve Nedenleri... 12 2.5. Homosistinüri... 14 2.6. Homosisteinin Hastalıklarla İlişkisi... 15 2.6.1. Homosisteinin Aterosklerozdaki Patofizyolojik Mekanizmaları... 17 2.6.2. Kardiyovasküler Hastalıklar... 20 2.6.3. Serebral Vasküler Hastalıklar... 22 2.6.4. Kronik Böbrek Yetmezliği... 24 2.6.5. Karaciğer hastalıkları... 25 2.6.6. Demans ve Alzheimer hastalığı... 26 2.6.7. Diyabet... 28
viii 2.6.8. Migren... 29 2.6.9. Obezite... 31 2.6.10.Osteoporoz... 31 2.6.11. Tiroidal Hastalıklar... 33 2.6.12.Obstrüktif Uyku Apne Sendromu... 34 2.6.13.Prematüre Doğumlar Ve Preeklampsi... 35 2.7. Tedavi Yaklaşımları... 36 3. SONUÇ... 38 KAYNAKLAR... 41 ÖZGEÇMĠġ... 49
ix KISALTMALAR AH ANP BHMT BNP CBS GFR HDL HPLC KAH KBY KKH LDL MAT MI MS : Alzheimer hastalığı : Atriyal natriüretik peptid : Betain homosistein metil transferaz : B tipi natriüretik peptid : Sistatyonin β sentetaz : Glomerüler filtrasyon : Yüksek dansiteli lipoprotein : Yüksek performanslı sıvı kromatografi : Koroner arter hastalığı : Kronik böbrek yetmezliği : Koroner kalp hastalığı : Düşük dansiteli lipoprotein : Metiyonin adenozil transferaz : Miyokard infarktüs : Metiyonin sentetaz MTHFR : Metilen tetrahidrofolat redüktaz MTHFT NO OUAS SAH : Metilen tetrahidrofolat transferaz : Nitrik oksit : Obstrüktif uyku apne sendromu : S-adenozil homosistein
x SAM THcy USAP : S-adenozil metiyonin : Total homosistein : Unstabl angina pektoris
xi TABLOLAR LĠSTESĠ Tablo 1. Total plazma homosistein komponentleri ve yüzdeleri... 8 Tablo 2. Total plazma homosistein dağılımı... 9 Tablo 3. Plazma thcy düzeylerini etkileyen faktörler... 11
xii ġekġller LĠSTESĠ ġekil 1. Metiyonin, homosistein ve sisteinin kimyasal yapısı... 3 ġekil 2. Homosistein metabolizması... 5 ġekil 3. Homosisteinin oksitlenmesi... 7 ġekil 4. Hiperhomosisteinemide oluşan muhtemel aterojenik mekanizmalar... 19
1 1.GĠRĠġ VE AMAÇ Homosistein, metiyoninden bir metil grubunun ayrılmasıyla ortaya çıkan ve proteinin primer yapısında yer almayan kükürtlü bir moleküldür. Kimyasal adı 2-amino 4- merkaptobutirik asittir. Diyetle alınan metiyonin organizmada metiyonin adenozil transferaz enziminin etkisiyle önce S-adenozil metiyonine (SAM) daha sonra da S- adenozil homosisteine (SAH) dönüşür. SAH homosisteini oluşturmak üzere hidrolize olur. SAM, nükleik asidler, nörotransmitterler, fosfolipidler ve bazı hormonlar için metil donörüdür. Aynı zamanda SAM, homosisteinin hangi metabolik yola gireceginin belirlenmesinde önemli bir regülatördür. Eger SAM miktarı artarsa remetilasyon yolunun en önemli enzimi olan metilen tetrahidrofolat redüktaz (MTHFR) enzimi inhibe olur ve fazla miktarda homosistein transsülfürasyon yoluna yöneltilir. (1) Plazma homosistein konsantrasyonu çeşitli etmenler tarafından düzenlenir. Homosistein metabolizmasında rol oynayan sistatiyonin ß sentaz (CBS), MTHFR gibi enzimlerin kalıtımsal defektlerinde hiperhomosisteinemi görülebilir. Folat, vitamin B 12 ve vitamin B 6 eksikliklerinin hiperhomosisteinemi etyolojisinde rolü olduğu bilinmektedir (2). Ayrıca pernisiyöz anemi, böbrek yetersizliği, hipotiroidizm, diabetes mellitus, çesitli maligniteler (akut lenfoblastik lösemi, meme, over ve pankreas kanserleri) ve ciddi psöriazis gibi çesitli hastalıklar da homosistein düzeylerini artırmaktadır. (3) Vücutta homosistein düzeylerindeki artışın önemi, erken yaslarda gelişen ve hayatı tehdit edecek derecede önemli olabilen damar tıkanıklıklarına (beyin, kalp-koroner ve periferik) yol açmasıdır. Yüksek homosistein seviyeleri ile vasküler hastalıklar arasında sıkı bir bağlantı kurulmasının ardından klinik çalısmalarda da dikkat çeken bir yeri olmuştur (4). Hiperhomosisteinemide serum lipid seviyelerinde bir değisikliğe neden olmazken, dolaşımdaki trombositleri ve pıhtılasma faktörlerinin aktivitesini direk etkilediği
2 düşünülmektedir. Bu yüzden homosisteinin vasküler doku üzerine olan etkisi daha fazla ilgi görmektedir (5). Homosisteik asit gibi homosistein metabolitleri, hücre içi Ca +2 artışı ve proapopitotik proteinlerin aktivasyonu ile apoptozise neden olur. Bu nedenle homosistein düzeyinin artması, nörodejeneratif etkiler için potansiyel bir kaynak olmaktadır. Mekanizması tam olarak bilinmemekle beraber, homosisteinin çeşitli düzeylerde damar endotel disfonksiyonuna neden olduğu kabul edilmektedir. (6) Bu çalışmada homosisteinin klinikteki önemini saptayabilmek açısından homosisteinin hastalıklarla ilişkisi üzerine yapılmış çalışmaları inceledik.
3 2. GENEL BĠLGĠLER 2.1. Homosistein ve Metabolizması Kimyasal adı 2-amino 4-merkaptobutirik asit olan homosistein ilk olarak 1932 yılında Butz ve duvigneaud tarafından tanımlanmıştır. Araştırmacılar insülin ile ilgili bir çalısma yaparken konsantre asit ile muamele edilmiş metiyoninden bir ara ürün elde etmişlerdir. Deney sırasında arastırmacıların insülinde bulunan sülfürü hesaba katmaları ve insülinde metiyoninin yokluğunu bilmemeleri homosisteinin keşfini sağlamıştır (1,7). Şekil 1 de homosistein, metiyonin ve sisteinin kimyasal yapısı tanımlanmıştır. ġekil 1: Metiyonin, homosistein ve sisteinin kimyasal yapısı. Homosistein, metiyonin metabolizması sırasında oluşan ve sülfür içeren bir aminoasittir. Tiol bileşiklerinin metabolik yollarında merkezi görev üstlenmiştir. Metiyonin, esansiyel bir aminoasittir. Üç şekilde sağlanır; ya diyetle alınır, ya endojen proteinlerin bozulması sonucu ya da homosisteinin remetilasyonuyla oluşur. Metiyonin yeni sentezlenen proteinlerin yapısına katıldığı gibi ATP yardımı ile enzimatik olarak bir sülfonium bileşiği olan S-adenozil metiyonin (SAM) e de dönüşebilir. SAM ın metil grubu DNA metil transferaz aracılığıyla koparılarak, S-adenozil homosisteine (SAH) dönüşür. Bunun adenozil kısmının hidrolitik olarak parçalanmasıyla da homosistein oluşur (8).
4 Vücuttaki homosistein, kofaktör olarak vitamin B 12 kullanılırsa remetilasyonla tekrar metiyonine veya vitamin B 6 kullanılırsa transsülfürasyonla sisteine metabolize olabilir (şekil 2). SAM, homosisteinin hangi metabolik yola gireceğinin belirlenmesinde önemli bir regülatördür. Eğer SAM miktarı artarsa remetilasyon yolunun en önemli enzimi olan metilen tetrahidrofolat redüktaz (MTHFR) enzimi inhibe olur ve fazla miktarda homosistein transsülfürasyon yoluna yöneltilir. (1) Transsülfürasyon yolunda; vitamin B 6 bağımlı bir enzim olan sistatyonin β sentetaz (CBS) enzimi görev yapar. Homosistein CBS katalizörlüğünde sistatyonine, o da sisteine hidrolize olur. Bu sistein de daha sonra sülfata hidrolize olarak idrarla atılır. (9,1) Remetilasyon yolunda; homosisteinden, metiyoninin yeniden sentezi (remetilasyon) iki farklı yolla gerçekleşir. Kısa yolda; betain homosistein metil transferaz (BHMT) enzimi, bir metil vericisi olan betainin metil grubunu, homosisteine aktararak metiyonin oluştururken kendisi dimetilglisine dönüşür. Uzun yolda ise 5-metiltetrahidrofolat, bir metil grubu vericisidir. 5-10 metilentetrahidrofolat, MTHFR enzimi aracılığıyla 5- metiltetrahidrofolata dönüşür. 5-metiltetrahidrofolatın bir metil grubu, kobalamin (vitamin B 12 ) bağımlı enzim olan metiyonin sentetaz (MS) aracılığı ile homosisteine aktarılarak metiyonin oluşturulurken diğer taraftan da tetrahidrofolat meydana gelir. Bu tetrahidrofolat tekrar 5-10 metilentetrahidrofolata dönüşür (9,1).
5 ġeki1 2. Homosistein metabolizması Homosistein metabolizması, karışık görünmesine rağmen oldukça düzenli bir feedback mekanizmasına sahiptir. Eğer metiyonin dengesi bozulmuşsa ve SAM düşük konsantrasyonda bulunuyorsa, homosistein öncelikle metiyonin olusumu için MS ın görev aldığı remetilasyon yoluna yönelir. Homosistein düzeyi yükseldiğinde SAH miktarı artar. Çok sayıda metabolik etkilere sahip olan SAH, farklı bağlanma bölgelerinde SAM ile rekabet içindedir ve bu özelliği ile metilasyonu engelleyebilir. Bu sebepten araştırmacılar, SAM/SAH oranı metilasyon döngüsünde indikatör olarak görev alabileceğini düşünmüşlerdir. MTHFR enziminin katalizledigi bir reaksiyon sonucu olusan metilentetrahidrofolat, metiyoninin homosisteine dönüşümünde MS için substrat olması nedeniyle önemli bir isleve sahiptir. Bu yüzden MTHFR nin, homosistein remetilasyonu üzerinde kuvvetli bir etkisi vardır. (10) 2.2. Homosistein Metabolizmasındaki Bozukluklar Plazma homosistein düzeyinin artmasının tipik iki nedeni vardır. Bunlar homosistein metabolizmasından sorumlu bir enzimin genetik defekti veya vitamin kofaktör eksikliğine yol açan eksikliklerdir. Hiperhomosistenemi formlarının önemli farklılıklarına göre sınıflandırılması üç grupta olur: CBS enzim defekti, düsük
6 metilentetrahidrofolat ile homosistein metilasyonundaki bozukluk (folat eksikligi, MTHFR eksikliği), normal veya yüksek metilentetrahidrofolat düzeyleriyle homosistein metilasyonundaki bozukluk (kobalamin eksikligi ve nitrik oksit). Sonraki her iki grup homosistein metilasyonu bozukluğunu gösterirken, MTHF tarafından olan glisin metiltransferazın regülasyonunu baz alan transsülfürasyon seviyelerinde farklılık gösterebilmektedir (1) Enzim defektlerinin en klasik olanı CBS eksikliğidir. Enzim defekti bu enzimi kodlayan genlerdeki mutasyona bağlıdır. Enzim defektine neden olan çok sayıda mutasyon tespit edilmekle beraber en sık gözlenenler 8 nolu eksona lokalize 833TC ve 919GA ile 12 nolu eksonun tam delesyonuna neden olan 1224-2AC mutasyonlarıdır (11). Bu hastalarda plazma homosistein düzeyleri 400 µmol/dl gibi çok yüksek seviyelere çıkabilir. Konjenital homosistinürili hastaların bir kısmı vitamin B 6 tedavisine cevap vermektedir. Hiperhomosisteinemi vakalarının bir kısmından CBS enzimini kodlayan genlerdeki heterozigot defektler sorumludur. Diğer enzimleri kodlayan genlerdeki mutasyonlar da plazma homosistein düzeylerini yükseltebilir. Bunlardan birisi de MTHFR dir. MTHFR eksikliğine neden olan 14 mutasyonun bildirilmiştir. (8) 2000 yılında yapılan bir çalısmada SAM konsantrasyonunun yüksek olmasının, transsülfürasyon yolunun tercih edilmesine sebep olduğu gösterilmiştir. Hayvan deneylerinde B 6 vitamininin azalmasının SAH seviyesinin artmasına ve SAM seviyesinin azalmasının da transsülfürasyon yolunun engellenmesine sebep olduğu tespit edilmistir (11). Sisteinin indirgenmesiyle olusan glutation, hücredeki temel redoks tamponudur. İnsan hepatoma hücre dizisinde yapılan çalısmalarda, hücre içi glutatyonun kaynağının hemen hemen yarısının homosisteinden sağlandığı saptanmıstır. Glutatyonin birçok hücresel içeriği oksidatif zarardan ve oluşabilecek hasarlara karşı korur. Transsülfürasyon yolu öncelikle karaciğer olmak üzere, böbreklerde, ince bağırsakta ve pankreasta aktiftir. Bu dokular aynı zamanda hızlı glutatyonin dönüsümüne sahiptir. Yüksek homosistein seviyesinin, aterosklorozis, inme, miyarkard enfektüsü, Alzheimer hastalığı, hamile kadınlardaki doğum kusurlarındaki riski artırdığı belirtilmiştir. Ayrıca böbrek yetmezligi görülen hastalarda homosisteinin remetilasyon döngüsünde bozukluk veya sistationin sentaz enziminde bozukluk düzey artısına sebep olarak görülür. Homosistein birikimi ardından her iki yolda geri dönüsümün sağlanmasında
7 SAM etkin bir rol oynar. Remetilasyon döngüsünde görülen aksaklıklar ile sistationin seviyeleri arasında bir ilişki olmadığı saptanmıştır (9,1) 2.3. Plazma Homosistein Düzeyi ve Ölçümü İnsan plazmasında homosistein birkaç formda bulunur. Yaklaşık %70-80 i temel olarak albumine olmak üzere proteinlere disülfid bağları ile bağlıdır. Geri kalan homosistein oksidlenerek dimerler (homosistin) veya sisteinle birleşerek mikst disülfidler oluşturur (8) (Tablo 1). Homosistein normalde plazmada birikmez. çok küçük bir oranda (<%1) dolaşımda serbest olarak bulunur. Sıvı fazda çok dayanıksız olup miktarı artınca oksidasyonla homosistine döner. (12) (şekil 3) Kanda homosistein düzeyinin ölçümü ile total homosistein (thcy) yani homosistin ve homosistein miktarı belirlenir. Dolaşımda homosistein düzeylerinin artması genellikle homosistein metabolizmasında görevli enzimlerden birinin eksikliğini gösterir. Normal kişilerin idrarındaki homosistein tespit edilemeyecek kadar az olmasına rağmen CBS eksikliğinde homosisteinin sistatiyona dönüşümü azaldığı için artmaktadır. (3) MTHFR eksikliğinde de metiyonine geri dönüşümü azalır ve homosistinüri meydana gelir. Homosistinüri ilk defa 1962 yılında Carson ve Gerritsen tarafından CBS enzimindeki homozigot bir defekte bağlı olarak tanımlanmıştır. Bu defekt, homosistein ve metionin in kanda dolaşan çeşitli formlarında artışa yol açmaktadır. (12) Homosistein homosistin ġekil 3. Homosisteinin oksitlenmesi
8 Kang ve ark. aç olarak alınan kandaki total plazma homosistein seviyelerini, normal (5-15 µmol/l), orta (15-30 µmol/l), ara (30-100 µmol/l) ve ağır (100 µmol/l ve üzeri) olarak 4 gruba ayırmışlardır. Yaşa bağlı olarak homosistein plazma seviyesi hafif artma eğilimi gösterir. Östrojen, total homosistein konsantrasyonunu beslenme ve kas kitlesinden bağımsız olarak düşürdüğü için, erkeklerde homosistein kadınlara göre 1 mmol/l daha yüksek olabilir. Proteinden zengin ağır bir yemekten 6-8 saat sonra thcy konsantrasyonu %10-15 artar. thcy konsantrasyonlarında diurnal varyasyon görülür (günün ilk yarısında en düşük, gece en yüksek). Plazma thcy düzeyleri mevsimsel değişim göstermez (13). Tablo 1. Total plazma homosistein komponentleri ve yüzdeleri. ĠndirgenmiĢ (redükte) Homosistein %1 YükseltgenmiĢ (oksidize) Homosistin %5-10 Mikst disülfidler: Proteine bağlı homosistein %80-90 Sistinli homosistein %5-10
9 Total homosistein ölçümünün serum yerine plazmada yapılması önerilmektedir. Serum örneğinde elde edilen değerler plazmaya göre daha yüksektir. Kan örnekleri alındıktan sonra eritrositlerden homosistein salınımına bağlı olarak zaman içerisinde thcy düzeylerinde artış görülür. Kan hücrelerinin hemen santrifüj yapılarak ayrılmasıyla ya da örneklerin santrifügasyona kadar buz içerisinde bekletilmesiyle thcy düzeylerindeki artış önlenir. (3) Plazma total homosistein tayinleri karmaşık olup demografik, genetik ve kazanılmış faktörlere bağımlıdır. Kazanılmış faktörler içinde hem sağlık durumu hem de hayat tarzı sayılabilir. Pek çok araştırmada, sağlıklı yetişkinlerde total homosistein konsantrasyonu plazmada 5-15 μmol/l, serumda ise 13-18 μmol/l olarak tespit edilmiştir (Tablo 2). Pediatrik hastalardaki normal değeri 3.7-10.3 μmol/l dir. Ancak homosistein için normal sınırların bildiriminde dikkatli olunmalıdır. 1 Bazı çalışmalarda, total homosistein konsantrasyonunun 10-15 μmol/l arasında seyrederken koroner arter hastalık riskinin devam ettiği gösterilmiştir. Bu nedenle, bazı yazarlar normalin üst sınırını 10 μmol/l ya da daha düşük olarak bildirmektedir. Çünki folik asid, B 12 ve B 6 vitaminleri ile optimal beslenmeye rağmen bu istenen seviyeye ulaşmak mümkün olmayabilir. (14) Nadir görülen doğuştan homosistein metabolizması bozukluğu olan homosisteinürili bireylerde, total homosistein konsantrasyonu 500 μmol/l ye ulaşmakta ve bu bireylerdeki total homosisteinin %20 den fazlası (yaklaşık 100 μmol/l) redükte homosisteinden oluşmaktadır. Koroner, serebrovasküler ve periferal vasküler hastalıklı bireylerde genellikle hafif bir homosisteinemi gözlenmektedir (12-25 μmol/l). Buna karşılık eğer renal fonksiyon bozulursa ya da birey renal hastalığın son safhasındaysa, total homosistein orta seviyedeki konsantrasyonlara erişebilir (25-50 μmol/l). (12) Normal Arzulanan Tablo 2: total plazma homosistein dağılımı 5-15 μmol/l <10 μmol/l Hiperhomosisteinemi Hafif Orta Ağır 15-25 μmol/l 25-50 μmol/l 50-500 μmol/l
10 Plazma thcy en çok high performance liquid chromotography (HPLC) yöntemiyle ölçülmektedir. Fakat basit, hızlı, güvenilir ve ucuz olan immunassay (ELİSA) metodu da onun yerini alabilir. Yemeklerden sonra thcy düzeylerinde kısmi yükselmeler olabileceği için en az 12 saat açlıktan sonra thcy bakılması tavsiye edilmektedir. (13) Plazma (ya da serum) total homosisteinini tayin eden metodlar ilk kez 1980 lerin ortalarında geliştirilmiştir. Total Hcy ölçümleri ilk olarak amino asid analizlerinde, ninhidrinin kullanıldığı duyarlılığı düşük yöntemlerle başlamıştır. Total Hcy düzeyinin klinik öneminin anlaşılmasıyla birlikte, 1980 lerin ortasından başlayarak Hcy araştırmaları için yeni bir çağ açılmıştır. 1990 ların ikinci yarısında ise immün yöntemler geliştirilmiş, bu şekilde Hcy ölçümleri araştırma aracı olmaktan çıkıp yaygın bir şekilde kullanılan klinik kimyasal testler haline gelmiştir. Bu gelişmelere paralel olarak hem rutin tanı hem de araştırma açısından bu alana olan ilgi belirgin bir şekilde artmıştır. (15) HPLC ile ölçümde alınan kan örnekleri, plazmanın elde edilebilmesi için EDTA lı tüplere alınır. Kanlar alınır alınmaz buza konur ve eritrositlerde devam edebilen homosistein üretimi en aza indirilir. Örnekler en geç 15 dakika içerisinde santrifüj edilerek plazma ayrılmalıdır. (16) İlk önce disülfid bağlarının kimyasal redüksiyonu ile plazma numunelerinde serbest homosistein oluşturulur. Yaygın olarak kullanılan redüktanlar 2- merkaptoetanol, dithioerythritol, dithiothreitol, sodyum borohydride, n- tributylphosphine ve phosphine tris (2-carboxyethyl) phosphine dir. Bu işlem yapıldıktan sonra proteinlerin ayrılması ve redüksiyon için inkübasyona bırakılır. Homosistein daha sonra diğer düşük moleküler ağırlıklı thiollerden (sistein, sisteinglisin ve glutatyon) revers faz iyon değişimi HPLC ile ayrılır ve elektrokimyasal metodlarla direkt ya da bir florokromofor ile elde edildikten sonra HPLC ile ayrılarak fluorometrik olarak tayin edilir. Kullanılan kolon ticari ürünün özelliğine göre değişmekle beraber genellikle kolon 125x4,6 mm ve akım hızı 1,6 ml/dk civarındadır. Deteksiyonda floresans dedektörler kullanılır ve 516 emisyon dalga boyunda okuma yapılır. (17) Alternatif olarak, homosisteinin redükte formları oluşturulduktan sonra kapiller gaz kromotografisi ile ve kitle (mass) spektrometresi ile tayin edilir (13). Homosisteinin kandaki nicel tayini için yaygın kullanılan diğer yöntem bir antijen antikor reaksiyonu olan ELİSA testidir. Bu yöntemde, antijen ya da antikor bir enzimle
11 işaretlenmekte ve immunolojik reaksiyon, enzimatik bir aktivite sonucu ölçülmektedir. (18) ELİSA ile tayinler piyasada bulunan hazır ticari kitlerle yapılmaktadır. Ticari bu kitler farklılık gösterebilir, fakat çalışma prensipleri aynıdır. Bu yöntemde örnekteki mikst disülfidler ve proteine bağlı homosistein serbest homosisteine indirgenir ve daha sonra enzimatik reaksiyonlarla SAH e dönüştürülür. Tayin, örnekteki SAH ile mikrotitrasyon plakasının duvarındaki immobilize SAH arasındaki monoklonal anti-sah antikoru için rekabete dayalıdır. Bağlanmamış anti-sah antikorun çıkarılmasından sonra, horseradish peroksidaz ile etiketli anti-mouse sekonder antikor ilave edilir. Substrat eklendikten sonraki peroksidaz aktivitesinin spektrofotometrik ölçümü ve absorbansı ters orantılı olarak örnekteki homosistein miktarıyla ilişkilidir. (19) Kayseri devlet hastanesi laboratuarlarında HPLC ve ELİSA testleri rutin olarak yapılmaktadır. (20) Fizyolojik Yaş Cinsiyet Gebelik Menopoz Böbrek fonksiyonları Kas kitlesinde artma YaĢam tarzı Sigara kullanımı Vitamin alımı Kahve tüketimi Diyet Alkol alımı Egzersiz Ġlaçlar Tablo 3. Plazma thcy düzeylerini etkileyen faktörler Hastalıklar Folat antagonistleri (metotreksat, fenitoin) Vit. B 12 antagonistleri (nitrik oksit) Vit. B 6 antagonistleri (teofilin, azarabin) Antiepileptikler Kontraseptif ve hormon tedavisi Aminotioller (asetilsistein, penisillamin) Adenozil homosistein hidrolaz inhibisyonu Diğerleri (L-dopa, kolestiramin, niasin) Vitamin B12 eksikliği (penisyöz anemi) Vitamin B6 eksikliği Böbrek yetmezliği Hiperproliferatif bozukluklar Hipotiroidi Diyabet Genetik Homozigot MTHFR defekti Heterozigot MTHFR defekti Termolabil MTHFR defekti Homozigot CBS defekti Heterozigot CBS defekti Kobalamin mutasyonu Metiyonin sentaz defekti Down sendromu
12 2.3.1. Metiyonin Yükleme Testi Orijinal olarak oral metiyonin yüklenmesi, yükleme öncesinde plazma homosistein değerlerini doğru olarak ölçebilmek için yeterince duyarlı olmayan testler kullanılarak heterozigot CBS eksikliğinin teşhis edilmesi amacıyla geliştirilmiştir. Buradaki mantık, yüksek miktarda verilen metiyoninin CBS yolunu zorlaması sonunda enzim ve kofaktörlerinin (piridoksal fosfat) aktivitesindeki minor eksiklikler ortaya çıkarılabilecektir. Özellikle vitamin B 6 ve CBS eksikliğinin sebep olduğu transsülfürasyon yolundaki hafif defektlerde açlık homosistein ölçümlerinden daha duyarlıdır. Çünkü homosistein konsantrasyonundaki geçici geri dönüşlü postprandiyal artışlardan transsülfürasyon yolundaki enzimler sorumludur. Remetilasyon yolundaki bozuklukları göstermede ise pek duyarlı değildir. (13) Standart metiyonin yükleme testinde, 0.1 gr/kg metiyonin verilmesinden önce ve 6 saat sonra plazma homosisteini ölçülmektedir. Elde edilen sonuçlar açken ve yüklemeden sonra homosisteindeki artış ile belirtilmektedir. Yüklemeden sonra ölçülen homosistein konsantrasyonu ortalamanın 2 standart sapma üzerindeyse hiperhomosisteinemi var kabul edilir. Metiyonin yükleme testi ayırdettirici bir test olarak önerilmesine rağmen hasta ve hekim 6 saat beklemek istemeyebilir ve metiyoninin kükürt tadında olması alınmasını zorlaştırır. Bu tür dezavantajlarına ilave olarak yükleme sonunda elde edilen değerler geniş bir yelpazede seyretmektedir. Bu nedenlerle klinik uygulamada açlık homosistein değerleri ölçülmektedir (12). 2.4. Hiperhomosisteinemi ve Nedenleri Plazma homosistein düzeyi standardize edilememiş olmakla birlikte, genellikle 5-15 µmol/l düzeyi normal olarak kabul edilmekte ve 16 µmol/l üzerindeki değerler hiperhomosisteinemi olarak kabul edilmektedir. Toplam homosistein miktarı birçok faktörden etkilenmektedir. Bu faktörler; genetik, fizyolojik olabileceği gibi yaşam tarzı, geçirilen hastalıklar ya da kullanılan ilaçlardan kaynaklanabilir (tablo 3). (12,13,3) Hiperhomosisteinemide rol alan faktörlerden en önemlisi homosistein metabilizmasının remetilasyon ve transsülfürasyon yolunda rol alan enzimlerin defekti ve bu enzimlerin (10, 21) kofaktörü olan vitaminlerin eksikliğidir.
13 Son dönem böbrek yetmezliği vakalarında %83 oranında hiperhomosisteinemi görülmektedir. Bunun nedeni kesin olarak belli olmamakla beraber bir çok mekanizma öne sürülmektedir. Normal böbreğin aminoasit metabolizmasındaki rolü iyi bilinmektedir. Fakat homosisteinin böbreklerden itrahı çok düşük olduğu için atılımın azalması önemli bir faktör değildir. Böbreklerde homosistein katabolizmasının azalması ve B 12, folik asit ve B 6 atılımının diyaliz hastalarında artması en önemli mekanizmalar olarak düşünülmektedir (21). Plazma homosistein düzeylerinde artmaya neden olan diğer belki de en önemli faktör vitamin eksiklikleridir. Homosistein metabolizmasında rol alan enzimlerin kofaktörleri olan vitamin B 12, vitamin B 6 ve folik asidin eksikliği hiperhomosisteineminin en sık nedenidir. Herhangi bir hastalıkla ilişkilendirilmemiş sağlıklı insanlarda homosistein seviyesi ile B12 vitamini, folik asit ve B6 vitamini arasında negatif bir korelasyon saptanmıstır. (21) Bir veya daha fazla B vitamini eksikliğinin tüm hiperhomosisteinemi vakalarının en az 2/3 üne neden olduğunu ileri sürmüşlerdir. (12) Yaşla birlikte homosistein düzeylerinde yükselme olmaktadır. Kesin mekanizması bilinmemekle beraber birçok faktör sorumlu tutulmaktadır. Homosistein metabolizmasındaki anahtar enzimlerin aktivitesinde veya kofaktör düzeylerinde azalma belli başlı faktörlerdir (13,24). Erkeklerde homosistein düzeyleri kadınlara göre daha yüksektir. Kadınlarda menapoz sonrası düzeyler premenapozal döneme göre %20 daha fazladır. Bu farklılıktan menopoz öncesinde seviyeleri yüksek olan cinsiyet hormonları sorumlu tutulmaktadır (14,24). Sigara içimi de plazma homosistein düzeylerinde yükselmeye neden olmaktadır. Bundan plazma tiyol redoks durumunun değişmesi ve vitamin seviyelerindeki azalma sorumludur Ağır sigara içenlerin homosistein konsantrasyonu sigara içmeyenlere göre anlamlı olarak yüksek bulunmuştur. Sigara ile homosistein arasındaki ilişki daha önce yapılan çok sayıda çalışmada gösterilmiştir. Kato ve ark. günde 20 adedin üzerinde sigara içen kadınlarda homosistein düzeyinin % 18 daha yüksek olduğunu bildirmişlerdir Yine, Nygard ve ark. her sigaranın homosistein konsantrasyonunu kadınlarda % 1, erkeklerde % 0.5 oranında artırdığını göstermişlerdir. (1,25)
14 Birçok ilaç plazma homosistein düzeylerini yükseltir. Bunlar arasında folik asit metabolizmasıyla etkileşime giren fenitoin ve metotreksat sayılabilir. Teofilin de vitamin B 6 ile etkileşime girerek homosistein düzeylerini yükseltir. Bir oral antidiyabetik olan metformin de homosistein düeylerinde yükselmeye neden olur (8). Meyve-sebze tüketimi fazla, bitkisel beslenme özelliği yüksek kişilerde plazma homosistein düzeyinin bitkisel beslenme özelliği az kişilere göre anlamlı olarak daha düşük olduğu saptanmıştır. Fung ve ark, 466 olguda meyve-sebze, işlenmemiş tahıl ve kümes hayvanları etinden zengin beslenenlerde kırmızı et, yağlı süt ürünleri ve işlenmiş tahıldan zengin beslenenlere göre serum folat düzeyinin daha yüksek, buna karşılık homosistein düzeyini daha düşük bulmuşlardır. (14) 2.5. Homosistinüri Homosistinürinin en sık sebebi homosisteinin ve sistatiyonine dönüşümünü sağlayan CBS enziminde eksikliktir. CBS eksikliği genetik olarak heterojen olup homozigot CBS eksikliği daha sık görülür. Bu bireylerde, fibroblast ve lenfositlerdeki CBS aktivitesi normale göre %0-10 oranında azalmıştır. Homozigot CBS eksikliği olan bireylerde transsülfürasyon yoluyla homosistein katabolizması bozulmuştur. Vücut sıvılarında metiyonin, homosistein ve prekürsörleri birikirken sistein ve sistin miktarı azalır. Metiyonin miktarı normalde 0.45 mg/dl iken hiperhomosistinüride 30 mg/dl ye artmaktadır. İdrarda homosistin ve homosistein yanında metiyonin, metiyonin sülfoksid ve mikst disulfidli sistein gibi diğer sülfürlü aminoasitler artar. Hastalığın dağılımında belirgin coğrafik farklılıklar görülmektedir. Heterozigot CBS eksikliği genel popülasyonun %1 inden daha azında rastlanır. Bu kişiler genellikle açken normal thcy e sahiptir. Fakat metiyonin yüklemesinden sonra thcy seviyesi yükselebilir. Son genetik çalışmalarda CBS eksikliği için heterozigotluk vasküler hastalığı olan kişilerde seyrek olarak ortaya çıkar ve bu hafif genetik defekt hastalarda hiperhomosisteinemiye genellikle neden olmaz. (11,12) Homosisteinürinin nadir formları; şiddetli MTHFR defekti, Hcy remetilasyonunda bozulma ve kobalamin metabolizmasındaki yeni doğan hataları sonucunda ortaya çıkar. Homosisteinin metillenerek metiyonin oluşturması, folata bağımlı bir sistem tarafından
15 gerçekleşir (Şekil 1). Bu siklusta substrat olarak folat ve N5-metil tetrahidrofolat transferaz (MTHFT) ı aktivite etmek için kofaktör olarak vitamin B 12 kullanılır. Genetik olarak, folat siklusunda kullanılan redüktaz ve transferaz enzimleri defekti olan, folat veya vitamin B 12 yi biyokimyasal olarak aktif formlarına dönüştüremeyen veya diyetle alınan folat ve vitamin B 12 düzeyi yetersiz olan kişilerde homosistein birikerek homosistinüriye neden olur. (6,10) Homosisteinürinin klinik belirtileri mental retardasyon, iskelet anomalileri, ektopik lensler ve premature aterotrombotik hastalıklardır. Yenidoğanlarda, homosisteinüri semptomları gözlenmez ancak artan yaşla birlikte giderek belirginleşen göz, iskelet ve vasküler semptomlar ortaya çıkar. İlk birkaç yılda oküler lenslerde dislokasyon ve bunu takiben miyopi, glokom ve retina dekolmanı tespit edilir. Osteoporoz, uzun kemiklerdeincelme ve uzama, genu valgum ve sıklıkla göğüs, vertebra ve ayak deformiteleri gibi iskelet anomalileri ortaya çıkar. Arteriyel ve venöz tromboza bağlı ciddi semptomlar nedeniyle erken yaşlarda ölüm görülebilir. Vakaların yarısından azında gözlenen mental retardasyonun da trombotik komplikasyonlardan kaynaklandığı sanılmaktadır. Bu bireyler, idrarları ile büyük miktarda homosistein atarlar ve plazmadaki total homosistein konsantrasyonları sağlıklı populasyona göre 10-50 kat daha yüksek olup 50 ile 500 μmol/l arasındadır. (1,12) 2.6. Homosisteinin Hastalıklarla ĠliĢkisi Hastalıklar ve yüksek homosistein seviyeleri arasındaki iliski, 1962 yılında Carson ve Neil tarafından bulunmuştur. Araştırmacılar, mental geriliği olan çocukların idrarlarında homosistein seviyesinin yüksek olduğunu saptamışlardır. (1) Yapılan çalışmalarda plazma homosisteinin orta derecede artışlarının, serebral, koroner ve periferal damar hastalıkları ile ilişkisi olduğu açıklanmıştır. Clarke ve ark. bir çalışmada, serebrovasküler hastalıkların %42 sinde, periferik arter hastalıklarının %28 inde, koroner kalp hastalığı olanların ise %30 unda hiperhomosisteinemi olduğunu göstermişlerdir. Yine aynı çalışmada koroner kalp hastalığı riski 24 kat daha fazla bulunmuştur. (8)
16 Ciddi MTHFR eksikliği yaşamın ilk haftaları içinde ya da yetişkinliğin geç dönemlerinde ortaya çıkar. Çocukluğun erken dönemindeki klinik bulgu, gelişme geriliğidir. Motor ve yürüyüş bozuklukları, psikiyatrik ve vücut ölçülerinde anormallikler sıkça gözlenir. Bu hastalarda ölümle ilişkili olabilecek en önemli nöropatolojik bulgular, arter ve serebral venlerin trombozudur. Ciddi MTHFR eksikliği olan erişkin geç dönemde hastaların beyninde, perivasküler değişiklikler, demiyelinizasyon, makrofaj infiltrasyonu, gliozis ve astrositozis görülebilir. Diğer nöropatolojik özellikler, serebral ventriküllerin genişlemesi, internal hidrosefali ve düşük beyin ağırlığıdır. Bütün bunlar, sonuçta, çeşitli nörolojik ve kardiyovasküler (6,10, 26) hastalıkların ortaya çıkmasına neden olur. Serebrovasküler hastalıklar yanında, homosistein, nörodejeneratif hastalıklarda da önemli rol oynamaktadır. Ciddi hiperhomosisteinemi (100 µmol/l den daha yüksek düzeyler), inme oluşumuna neden olan tromboembolik ve aterosklerotik olayların erken ortaya çıkmasına neden olur. İnmeli hastalarda plazma homosistein konsantrasyonu ile yaş, kreatinin ve folat konsantrasyonları arasında bir ilişki vardır. Yapılan çalışmalarda plazma homosistein değeri, total anterior sirkülasyon infarktlı hasta grubunda, diğer (27, 28) gruplara göre daha yüksek bulunmuştur. Bir çalışmada artan homosistein konsantrasyonunun psikoz, ataksi, nöropati ve demanslı hastalarda güç farkedilen vitamin B 12 eksikliğinin önemli bir göstergesi olduğu ileri sürülmüştür. (12) Kobalamin, folat, vitamin B 6 gibi vitaminlerin eksikliği gençlerde oldukça yaygındır. Prematüre vasküler hastalarda, metiyonin-homosistein metabolizmasında bozukluklar görülür. Homosistein metabolizmasındaki bir yolun bozulması, diğer metabolik yolların da bozulmasına neden olur. 21 Plazma homosistein konsantrasyonundaki artış, karotid arter intimalmedial duvar kalınlaşmasına neden olur. Karotid arter intimal-medial duvar kalınlaşması olan bireylerde, MTHFR 677T alelinin, homosistein artışına neden olarak etkili olduğu açıklanmıştır. (10,29) Homosisteinin kardiyovasküler hastalıklar için bağımsız bir risk faktörü olduğu ve her 5 µmol/l lik artışın kardiyovasküler hastalık riskini erkeklerde 1.35, kadınlarda ise 1.42 kat arttırdığı bildirilmiştir. Ayrıca bu değerler, sigara içen ve hipertansif hastalarda daha
17 yüksek bulunduğundan, özellikle bu hastalarda hiperhomosisteinemi tedavisinin gerektiği vurgulanmıştır. (8) 2.6.1. Homosisteinin Aterosklerozdaki Patofizyolojik Mekanizmaları Hiperhomosisteineminin vasküler olay risk artışıyla ilgili olan kesin bir sınır değeri yoktur. Bu ilişki hipertansiyon ve kolesterol yüksekliğinde olduğu gibi doğrusaldır. Hiperhomosisteineminin aterojenik özelliğinin endotel fonksiyon bozukluğu ve hasarından kaynaklandığı düşünülmektedir. yapılan çalışmalarda homosisteine bağlı ateroskleroz sonucu oluşan endotel hasar alanının, trombosit birikimi ve trombositten zengin trombüs oluşu ile karakterize olduğu gösterilmiştir (21). Endotel fonksiyon bozukluğunun tam metabolizması bilinmemekle birlikte, homosisteinin etkilerini oksidatif hasar oluşturarak gösterdiği düşünülmektedir (şekil 4) (5,13). Homosistein plazmaya katılınca hızla mikst disülfid homosistein ve homosistein tiolaktona okside olur. Süperoksid ve hidrojen peroksidin yer aldığı güçlü reaktif oksijen ürünleri bu oksidasyon sırasında üretilir ve özellikle hidrojen peroksid hiperhomosisteineminin damar toksisitesinde rol oynar. Homosistein oksidasyonu süper oksit anyon radikali ve hidroksil radikalini içeren diğer sitotoksit reaktif oksijen ürünlerini de ortaya çıkarır. Damar endotelinde hasara neden olurken süperoksit radikalleri, hem endotel hem de düşük dansiteli lipoprotein (LDL) partiküllerini etkileyerek lipid peroksidasyonunu başlatır. (5,30) Tam mekanizması bilinmemektedir fakat homosistein faktör XII ve faktör V in aktivitelerini hızlandırıp protein C nin aktivasyonunu baskılayarak endotelin normal antitrombik özelliğini değiştirir. (5,29) Homosistein aynı zamanda endotelde trombomodulin ve heparin sülfat salınımını baskılarken doku faktörünün salınımını uyarır. Tüm bu etkiler trombin oluşumunu hızlandıran protrombik bir ortam hazırlar. (28) Endotel kökenli nitrik oksit (NO) de homosisteinden ters yönde etkilenir. Normal endotel hücreleri, homosisteinin toksik etkilerini ortadan kaldırmak için homosisteini bağlayan NO salgılar. NO in bu koruyucu etkisi, endotelin uzun dönemli hiperhomosisteinemiye maruz kalması sonucunda bozulur. Çünkü homosistein, lipid peroksidasyonuna neden olarak endoteliyal NO sentaz salınımını azaltır. Sonuçta,
18 NO in endoteliyal üretimindeki bozulma, endoteli, homosistein kökenli oksidatif hasara maruz bırakır ve endotel fonksiyon bozukluğu ortaya çıkar. ( 2,23) Homosisteinin, endoteliyal hasar oluşturarak aterosklerozu hızlandırmasına ek olarak, damar düz kas hücreleri için güçlü bir mitojen rolü de görür. Homosisteine maruz kalma vasküler düz kas proliferasyonunda belirgin bir artışa neden olur. Bazı yayınlarda homosisteinin özellikle damar düz kas hücrelerinin proliferasyonunu başlatarak aterogenezi hızlandırdığı öne sürülmüştür. düz kas hücrelerinin proliferasyonunda rol oynayan NF-kB transkripsiyon faktörünün aktivitesinin homosisteine bağlı oluşan reaktif oksijen türleri tarafından uyarıldığı düşünülmektedir. (31) Bunlara ek olarak homosistein damar hücrelerinin biyokimyasal ve biyosentetik fonksiyonlarını etkileyerek doğrudan vasküler matriks hasarına da yol açar.homosistein tiyolakton LDL ye bağlanarak, intimal makrofajlar tarafından alınıp, aterosklerotik plaktaki köpük hücrelerinin yapısına katılacak agregatları oluşturur. Hiperhomosisteineminin geleneksel risk faktörlerine eklenmesi ile vasküler hastalıklar riskinde oluşan daha fazla artış, kısmen homosisteinin lipid peroksidasyonu üzerindeki etkilerinden kaynaklanır. Homosistein yüksek oranda aterojenik olan okside kolesterolün oluşumunu, lipid peroksidasyonunu ve in vitro LDL oksidasyonunu artırır. (4,9)
ġekil 4: hiperhomosisteinemide oluşan muhtemel aterojenik mekanizmalar 19
20 2.6.2. Kardiyovasküler Hastalıklar Plazma homosistein seviyesindeki artışla kardiyovasküler hastalıklar arasındaki klinik ilişki ilk olarak 1969 yılında mccully tarafından ortaya konmuştur. (1) Araştırmacı plazma homosistein seviyesi yüksek ve homosisteinürisi olan iki çocuğun otopsisinde yaygın arteryel tromboz saptamıştır. Sonraki araştırmalarla da bu hipotez onaylanmış ve bugün hiperhomosisteinemi koroner kalp hasatalığı için bağımsız risk faktörü olarak kabul edilmiştir. (4,9) Homosistein ve MTHFR gen mutasyonu ile aterotrombik vasküler hastalıklar arasındaki ilişki 1976 dan bu yana 12000 den fazla hasta üzerinde yapılan 100 den fazla vaka kontrollü, retrospektif ve prospektif kohort çalışmada araştırılmıştır. Bunlar çalışma biçimi, hasta ve kontrol sayısı, ölçüm şekli, takip yöntemleri, hiperhomosisteinemi tarifi, istatistiksel analizleri oldukça farklı olsa bile çoğunda homosistein yüksekliği ile vasküler risk arasında kuvvetli ilişki bulunmuştur. (32) 1976 da plazma total homosistein testlerinin gelişiminden önce Wilckhen ve arkadaşları methionin yüklemesinden 4 saat sonra kontrollerle karşılaştırılan, Koroner arter hastalığı (KAH) olan şahısların plazmalarında homosistein-sistein mikst disülfidlerinin daha yüksek konsantrasyonlarda olduğunu bildirmişlerdir. Kang ve arkadaşları da koroner arter hastalıklı bireylerde protein-bağlı homosisteinin daha yüksek olduğunu bulmuşlardır (26). Yüksek homosisteinin ölümcül ya da ölümcül olmayan aterosklerotik vasküler hastalık riskini koronerlerde 1.7, serebral dolaşımda 2.5 ve periferik dolaşımda da 6.8 kat artırdığı saptanmıştır. Bu analizde homosistein ve vasküler risk arasında doğrusal bir ilişki olduğu ve thcy deki her 5 µmol/l lik artışa karşılık KAH riskinin kadınlarda %80 ve erkeklerde %60 arttığı tespit edilmiştir. (33) Homosisteindeki 5 µmol/l lik artış plazma kolesteroldeki 19 mg/dl artışa denk gelmektedir. Ayrıca genel populasyondaki koroner kalp hastalığı riskinin %10 unun homosisteine atfedilebileceği sonucuna varılmıştır. Folat tüketiminin günde yaklaşık 200 mg artırılması ile kardiyovasküler mortalite üzerinde anlamlı bir düşüş sağlayacak şekilde total homosistein düzeyinin yaklaşık 4 µmol/l düştüğü de gösterilmiştir. (13)
21 Avrupada yapılan bir çalışmada, homosisteinin kardiyovasküler hastalıklar için bağımsız bir risk faktörü olduğu ve her 5 µmol/l lik artışın kardiyovasküler hastalık riskini erkeklerde 1.35 kat, kadınlarda 1.42 kat artırdığı bildirilmiştir. (34) Clarke ve arkadaşları koroner kalp hastalığı olanların %30 unda hiperhomosisteinemi olduğunu bulmuşlardır. Yine aynı çalışmada hiperhomosisteinemi olanlarda koroner kalp hastalığı riskinin 24 kat fazla olduğu bildirilmiştir. Plazma homosistein konsantrasyonunun yükselişiyle karotis arter darlığı görülme sıklığının arttığı saptanmıştır. Yüksek homosistein ile tıkayıcı vasküler hastalık arasında geleneksel risk faktörlerinden bağımsız bir ilişki görülmüş ve plazma homosistein seviyesi ile karotid arter stenozu arasında doğrusal bir ilişki bulunmuştur. Karotid arter darlığı riski daha önceden normal olduğu düşünülen düşük homosistein seviyelerinde bile artmıştır. (8) Ülkemizde koroner arter hastalarında yapılan çalışmada plazma homosistein değerinin >15 µmol/l olmasının KAH riskini 2.1 ile 2.35 civarında artırdığı gösterilmiştir Ayrıca pek çok çalışmada karotis, koroner arter, aort ve periferik arter hastalığının anatomik yaygınlığı ile de homosistein arasında belirgin bir ilişki bulunduğu saptanmıştır. (28) Bir çalışmada hafif hiperhomosisteineminin venöz tromboembolizm için de bağımsız risk faktörü olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmada plazma homosistein düzeyi 22 µmol/l nin üstüne çıktığında derin ven trombozu için risk 4 kat artmıştır. Ridker ve arkadaşları da yakın zamanda hiper homosistein ve faktör V Leiden kombinasyonunun tromboembolizm venöz riskini 3.6 kat artırdığı artırdığını bildirmiştir. (4) Akut koroner sendromlarla alakalı olarak bir çalışmada Q dalgalı miyokard infarktüs (MI), Q dalgalı olmayan MI ve unstabl angina pektorisli (USAP) hastaların hastaneye müracat ettikleri sıradaki homosistein düzeyleri ölçülmüş ve 2 yıl boyunca izlenmiştir. Bu dönemde toplam 579 hastadan 652 iölmüştür. Ölen hastaların ilk geldiklerinde ölçülen homosistein düzeylerinin yaşayanlara göre daha yüksek olduğu görülmüş ve homosistein düzeyleri yüksek olanlarda tüm nedenlere bağlı mortalite için rölatif risk 2.4 çıkmıştır. Bu sonuçlara dayanılarak hastaneye müracatları sırasındaki hastaların serum homosistein düzeyinin bu tür hastalarda uzun süreli prognozun bağımsız bir ön göstergesi olduğu savunulmuştur. (13)
22 Koroner sendromlularda benzer şekilde dizayn edilen bir başka çalışmada da homosistein düzeyi 12 µmol/l den büyük olan hastalarda kardiyak olay riski 2.6 kat fazla bulunmuştur. Ayrıca, kardiyovasküler hastalıkların tanısında hızlıca bakılabilen ve özellikle kalp yetmezliği tanısında oldukça değerli olan b tipi natriüretik peptid (BNP) ile homosistein düzeyleri arasında pozitif bir korelasyon bulunmuştur. (15) Atriyal natriüretik peptid (ANP) ve BNP kalpten salg lanan iki hormondur BNP, özellikle ventriküllerde üretilir ve depolanmadan salınır. BNP, ANP ile karşılaştırıldığında sol ventrikül disfonksiyonu ve kalp yetersizliği göstergesi olarak daha iyi bir öngörü ölçütüdür. Yapılan çalışmalarda, hiperhomosisteineminin, sol ventrikül hipertrofisi ve kardiyak fibrosis ile birlikteliği gösterilmiştir. Bu çalışmalar ışığında homosistein seviyelerinin BNP düzeyleriyle uyumlu çıkması BNP ve homosistein arasında nedensonuç ilişkisi olabileceğini düşündürmüş ve bu çalışmayla iki değer arasında ilişki tespit edilmiştir. (35) Homosisteinin kardiyovasküler hastalıktaki etkisi tartışmalı olduğu için homosisteinin vasküler hastalıklara neden olduğununa dair daha fazla veriye ve etki mekanizmasının açıklanmasına ihtiyaç duyulmaktadır. İleri sürülen mekanizmalarda, thcy in endotelyal disfonksiyona, düz kas proliferasyonuna, ekstrasellüler matriks proliferasyonuna, lipid oksidasyonuna, sitotoksisiteye veya koagulasyon ve trombositlere etkisi sonucu vasküler hasara neden olabileceği ileri sürülmüştür. (8) 2.6.3. Serebral Vasküler Hastalıklar İnme, vasküler nedenlere bağlı fokal serebral fonksiyon kaybına ait belirti ve bulguların hızla yerleşmesi ile karekterize klinik bir sendromdur. Yıllık inme insidansı, 55-64 yaş arasında binde 1.7-3.6, 65-74 yaş arası binde 4.9-8.9, 75 yaş üzerinde binde 13.5-17.9 dir. Tüm inmelerin %89 u iskemiktir. Hemorajik inmeler ise % 11-14 sıklıkta gözlenmektedir. İnme, Alzheimer hastalığı (AH) ve depresyonun da içinde bulunduğu değişik nörolojik sorunlarla serum homosistein düzeyleri arasında karşılıklı ilişkiler bildirilmektedir. (9,36) Pek çok calışmada serum homosistein düzeyleriyle serum folik asit, vitamin B 6 ve vitamin B 12 düzeyleri arasindaki ters iliski gösterilmiştir. (37) Selhub ve Jacques yaslı
23 populasyonun %40 ' ında folat eksikliği ve subnormal folat seviyesi olan hastaların % 84'ünde homosistein düzeylerinde yükselrne saptadılar. (34) Şiddetli hiperhomosisteinemili hastalarda MI, inme ve pulmoner embolizm gibi vasküler patolojiler sonucu yüksek sıklıkta erken ölümler saptanmıştır. (19) Kang ve Wong hafif ve orta hiperhomosisteinemi bulunan hastalarda %12 ile % 47 arasında koroner, serebral ve oklusif periferik arteriyel hastalik saptandığını bildirmişlerdir. (38). Tan ve Venketasubramanian Asyalı yetişkinlerde hiperhomosisteineminin iskernik inme için bağımsız risk faktorü olduğu ve büyük arter inrnelerinde hiperhomosisteineminin proaterojenik etkisi nedeniyle inme riskini artırdığı sonucuna vardılar (21). Benzer şekilde Kuzey İrlanda da yapılan vaka-kontrollü bir çalışmada yüksek homosistein düzeyleriyle inme, vasküler demans ve Alzheimer hastalığı arasındaki ilişki vurgulanmaktadır. Kelly ve ark. 1487 hastayıi içeren bir meta-analizde orta ve yuksek hiperhomosisteinemi ile iskemik inrne arasmda ilişki olduğunu bildirmişlerdir (27). Genç hastalarda orta homosisteinerni ile birlikte serebrovasküler hastalık gözlenmesinin genetik olma olasılığı fazlayken, yaşlı hastalarda homosisteinemi genellikle edinseldir. (24) Artmış plazma homosistein düzeylerinin özellikle yüksek serum kolesterol düzeyleri, yüksek kan basıncı ve sigara içimi gibi diğer kardiyovasküler risk faktörlerinin varlığında ateroskleroz icin bağımsız risk faktörü olduğu bildirilmektedir. (25) Homosisteinemili hastalardaki beyin infarktlarında büyük intrakranial darnarlarda ateromatöz oklüzyon gözlenrnektedir. (19) Bu damarlarda tipik aterosklerotik değişiklikler; fibröz plaklar, medial fibrosiz ve internal elastik larninada kesintiler gözlenmistir. (1) Vaka kontrollü çalışmalarda iskernik inmeli % 30 hastanın plazrna homosistein düzeyleri aynı yaş ve cinsiyetteki sağlıklı bireylere kıyasla en az 1.5 kat yüksek saptanmıştır (36,37,32). Malinow ve Nieto homosistein değerleriyle, karotik arter intima media kalınlığı arasında birliktelik saptadıkları calışmada, hafif yüksek homosistein düzeyleri (>10.5 µmol/l) saptanan asemptomatik yetişkinlerdeki karotik intimal kalınlığı, plazrna homosistein düzeyi < 5.88 µmol/l olan hastalara kıyasla artmış olarak saptamışlardır. (29) Aynı çalışrnada serum homosistein düzeyleri 14-16 µmol/l arasında
24 olan yaşlı hastalarda, 10 µmol/l nin altında olanlara kıyasla stroke riski 2.8 kat artmış olarak belirtilmektedir. (27) 2.6.4. Kronik Böbrek Yetmezliği Böbrek fonksiyonları plazma homosistein konsantrasyonu için önemli bir belirleyicidir ve azalan böbrek rezervi ile homosistein düzeyleri arasında yakın bir ilişki vardır. Böbrek yetmezliği gelişen hastalarda homosistein düzeyleri normal şahıslara oranla en az üç-dört kat artmakta, normal populasyonda %5-7 olan hiperhomosisteinemi prevalansı %85-90'a ulaşmaktadır. Diyaliz tedavisi ile izlenen hastalarda hiperhomosisteinemiye geniş serili bir çalışmada Bostom tarafından dikkat çekilmiş ve bu hastalarının %83'ünde hiperhomosisteineminin saptandığı gösterilmiştir. Kronik periton diyalizi ile izlenen hastalarda da total homosistein düzeylerinin hemodiyaliz hastalarına göre daha düşük düzeylerde olmakla birlikte belirgin olarak yükseldiği gösterilmiştir (22,39). Renal transplantasyon uygulanan hastalarda açlıkta ve metionin yüklemesi sonrasında hiperhomosisteineminin gelişme prevalansının %50-60 olduğu bildirilmiştir Artmış plazma homosistein konsantrasyonunun azalan renal fonksiyonlarla paralel olarak arttığı belirtilse de, bu konu henüz tam olarak aydınlatılamamıştır. Renal transplantasyon alıcılarında total homosistein ve metabolitlerinin düzeylerinin düşürülmesi ve bu yolla kardiyovasküler hastalıklardan daha etkin korunma sağlanabilmesi ve uzun dönem başarının arttırılması konusunda araştırma ve çabalar sürmektedir. (40) Kronik böbrek yetmezliğinde (KBY) hiperhomosisteineminin mekanizması tam olarak bilinmemekle birlikte değişik görüşler ileri sürülmektedir. Bunlardan biri homosisteinin tubuler geri emiliminin azalacağı ve üremik hiperhomosisteinemide tubüler hücrelerde aktif homosistein katabolizmasının bozulmasına neden olabileceğidir ancak bugüne kadar bu hipotezi destekleyecek kanıt bulunamamıştır. Tüm vücut homosistein metabolizmasındaki sistemik bir bozukluk hipotezine göre ise böbrek yetmezliğine bağlı olarak tüm vücut homosistein metabolizmasındaki sistemik bir bozukluğun, defektif homosistein remetilasyonunu ve transmetilasyonuna neden olduğunu ileri sürmektedir. Üremik toksinlerin direkt inhibitör etkileri ve üremide değişmiş folat