Diyabetin Kronik Komplikasyonları

• Diyabetik retinopati

• Diyabetik nefropati

• Diyabetik nöropati

Makrovasküler komplikasyonlar: Diyabetli hastalarda morbidite ve mortalitenin en önemli nedeni kardiyovasküler hastalıklardır.

• Koroner arter hastalığı

• Serebrovasküler hastalıklar

• Periferik arter hastalığı

5 2.2. DĐYABETĐK AYAK

Diyabetik ayak; yaşam kalitesinin bozulmasına, morbidite artışına, yüksek tedavi maliyetlerine ve alt ekstremite amputasyonlarına yol açması nedeniyle diyabetin önemli komplikasyonları arasında yer almaktadır (3).

2.2.1. Epidemiyoloji

Diyabetli hastaların % 15’i yaşamlarının bir döneminde diyabetik ayak ülseriyle karşılaşmakta olup; yıllık insidansın % 1-4, prevalansın ise % 5-10 arasında olduğu belirtilmektedir (2,15). Diyabetik ayak, travmatik olmayan alt ekstremite amputasyonlarının en sık nedenidir ve amputasyonu izleyen ilk yıl için mortalite oranının % 13-40, üç yıl için % 35-65, beş yıl için % 39-80 olduğu bildirilmektedir (4,15).

2.2.2. Diyabetik Ayak Ülserlerinin Sınıflandırılması

Diyabetik ayak ülserleri için günümüzde kullanılmakta olan sınıflandırmalardan biri de Wagner (16) tarafından tasarlanmıştır. Bu sınıflamaya ayak ülseri olmayan ancak risk faktörü taşıyan olgular da dahil edilmekte, mevcut ülserler enfeksiyon ve/veya gangrenin varlığına göre 1’den 5’e kadar derecelendirilmektedir.

0. derece: Yüksek riskli grup, ayakta ülser yok 1. derece: Epidermise sınırlı yüzeyel ülser varlığı

2. derece: Dermis, kas, tendon ve ligamentlere kadar ulaşabilen enfeksiyon mevcut, osteomyelit bulgusu yok

3. derece: Derin yumuşak doku enfeksiyonu ve osteomyelit varlığı 4. derece: Ayağın distalinde lokalize gangren

5. derece: Geniş gangren

2.2.3. Etiyoloji ve Patogenez (Şekil 1) (4)

Diyabetik ayak oluşumundan başlıca; periferik nöropati, periferik vasküler hastalık ve travmalar sorumlu tutulmaktadır (3).

Nöropati: Diyabette özellikle alt ekstremitelerde simetrik yerleşim gösteren duyusal nöropati, ayağı travmalara karşı koruyan duyuların kaybına neden olmakta ve tekrarlayan travmaların fark edilmesini engelleyerek ülser gelişimine zemin hazırlamaktadır (2).

Motor nöropati sonucu ayağın intrensek kaslarında oluşan zayıflık, fleksör ve ekstensör kaslar arasında dengesizlik oluşturmakta; bu değişiklikler ayak parmaklarında pençeleşme ve plantar metatars başlarında belirginleşmeyle

6

sonuçlanmaktadır (4). Vücut ağırlığının, anatomik özellikleri yük taşımaya uygun olmayan başta metatars başları olmak üzere bu yeni ağırlık noktalarına kayması, basınca maruz kalan bu bölgelerde kallus oluşumunu kolaylaştırmakta ve kallus tabakasının altında kalan sağlam dokuda bası sonucu nekroz gelişebilmektedir (2).

Alt ekstremitenin sempatik innervasyonunda bozukluk; terlemede azalma, deride kuruluk ve sonuçta ayakta fissür oluşumuna neden olarak mikroorganizmaların girişini ve enfeksiyon gelişimini kolaylaştırmaktadır (4).

Şekil 1. Etiyoloji ve Patogenez

Sempatik innervasyon bozukluğu sonucu oluşan arteriyovenöz şantlar, kan akımının kapiller yatağa ulaşmasını engelleyerek dokunun oksijen ve besin desteğini azaltmakta; ayrıca ayak kemiklerinde osteopeni gelişimini tetikleyerek hafif bir travma ile kolayca kırık gelişimine neden olmaktadır. Tekrarlayan kırıklar ayağın yapısını daha da bozarak tarsal kemiklerde destrüksiyon, eklemlerde sublüksasyon ve sonuçta ülser gelişimi için büyük risk taşıyan Charcot ayağı olarak da adlandırılan diyabetik

Kas atrofisi Terleme kaybı

Kuru deri

7

Periferik vasküler hastalık (PVH): Hem makrovasküler (ateroskleroz) hem de mikrovasküler hastalık (bazal membran kalınlaşması, otonom nöropati) dokuda iskemiye neden olmaktadır (2).

Diyabetik hastalarda ateroskleroz daha sık gözlenmekte, daha genç yaşta ortaya çıkmakta ve daha hızlı progresyon göstermektedir (3). Daha ziyade diz altındaki damarlarda (tibial ve peroneal) segmental tutulum gösterirken, ayak damarları sıklıkla korunmaktadır (17). Ülser varlığında PVH; yara iyileşmesinde gecikmeye, enfeksiyonu tedavi etmeye yönelik girişimlerin başarısız olmasına ve amputasyon riskinde artışa neden olmaktadır (4).

2.3. OKSĐDATĐF STRES VE DĐYABETĐN KRONĐK KOMPLĐKASYONLARI Organizmada serbest radikallerin oluşum hızı ile ortadan kaldırılma hızı bir denge içerisindedir. Bu dengenin serbest radikal oluşumunda artma ve/veya ortadan kaldırılma hızında azalma sonucu bozulması oksidatif stres olarak tanımlanır (18).

Literatürde oksijen radikallerini ve radikal olmayan diğer türleri tanımlamak için farklı terminolojiler bulunmakla birlikte, reaktif oksijen türleri (ROS), sadece oksijen radikallerini değil aynı zamanda oksijenin radikal olmayan türevlerini de içeren ortak bir tanımlayıcı olması nedeniyle daha çok kullanılmaktadır (Tablo 1) (19).

Tablo 1. Reaktif Oksijen Türleri

Radikal türevler Radikal olmayan türevler Süperoksit (O2˙)

Nitrik oksit (NO˙) ve nitrojen dioksit (NO₂˙) ise reaktif nitrojen türleri (RNS) içinde yer almaktadır (19).

Hücrelerde üretilen O₂˙ ve H₂O₂’den, Fe/Cu gibi metallerin varlığında Fenton ve Haber-Weiss reaksiyonlarıyla HO˙; O₂˙ ve NO’dan, ONOO¯ gibi çok daha toksik oksidanlar oluşabilmektedir (20).

Oksidatif stres, diyabet ve diyabetle ilişkili komplikasyonların patogenezinde önemli rol oynamaktadır (21).

8

Đnsülin eksikliği ve/veya insülin direnci nedeniyle, yağ ve kas dokusu gibi insüline bağımlı dokular tarafından hücre içine glukoz girişinin sağlanamaması, kan glukoz düzeyinin yüksek kalmasına neden olur (22). Glukoz girişi insüline bağımlı olmayan hücrelerde, artmış glukoz oksidasyonu sonucu oluşan redükte nikotinamid adenin dinükleotid (NADH) ve flavin adenin dinükleotid (FADH2), elektronlarını elektron transport zinciri (ETZ)’ne aktarır. Elektronların enerjisi, mitokondriyal matriksten membranlar arası boşluğa proton pompalamak ve böylece voltaj farkı oluşturmak için kullanılır. Voltaj farkı kritik bir düzeye ulaşıncaya kadar artmaya devam eder, ancak bir noktadan sonra artık kompleks III’e elektron transferi gerçekleşemez ve koenzim Q’ya geri dönen elektronlar, moleküler oksijen (O2)’e aktarılarak O2˙ ve takiben diğer ROS’ların oluşumunda artışa neden olur (Şekil 2) (23).

Şekil 2. ETZ’de Hiperglisemi Aracılı Artmış Süperoksit Oluşumu

Hipergliseminin neden olduğu artmış mitokondriyal ROS, DNA’da hasar oluşturarak poli (ADP-riboz) polimeraz (PARP)’ı aktive eder. PARP, ADP-riboz polimerleri oluşturarak, gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz (GAPDH)’ın inhibisyonuna neden olur (24). Bu enzimin inhibisyonu; diyabetik komplikasyonların gelişiminden sorumlu olan; ileri glikasyon son ürünleri (advanced glycation end-products; AGE)’nin oluşumuna, polyol yol, protein kinaz-C (PKC) ve heksozamin yolun aktivasyonuna öncülük eder (Şekil 3) (22).

Hipergliseminin makrovasküler hastalık için temel belirleyici olmadığı, HbA_1C’nin % 5.5’tan % 9.5’a çıkışının mikrovasküler hastalık riskini on kat artırırken, makrovasküler hastalık riskini sadece iki kat artırdığı; insülin direncinin, arteriyal endotelyal hücrelerde serbest yağ asitlerinin oksidasyonunda ve sonuçta mitokondriyal ROS üretimininde artışa neden olduğu gösterilmiştir (24).

O2 + O2H2

9

Şekil 3. Hiperglisemi Aracılı Oksidatif Stresin Mekanizması

Polyol yol: Bu yolda aldoz redüktaz, toksik aldehitlerin inaktif alkollere indirgenmesini katalizler. Normal şartlarda aldoz redüktazın glukoza ilgisi düşüktür (Km’i yüksek) ve glukozun çoğu hekzokinaz tarafından glukoz 6-fosfata fosforillenirken, çok az bir kısmı glukoz metabolizmasında alternatif bir yol olarak bilinen polyol yola girer (22,25). Fakat hücre içi glukoz konsantrasyonu arttığında, aldoz redüktaz, kofaktör olarak redükte nikotinamid adenin dinükletid fosfat (NADPH)’ı kullanarak glukozu sorbitole indirger. Sorbitol, sorbitol dehidrogenaz ile fruktoza okside olurken, nikotinamid adenin dinükleotid (NAD⁺) ise NADH’a indirgenir (22,24). Okside glutatyonun redükte glutatyona dönüşümü ve NO sentezi için NADPH gereklidir. Polyol yolun aktive olması ve sonuçta NADPH’ın tüketilmesi antioksidan kapasitenin sınırlanması anlamına gelmektedir. Diyabette göz, böbrek ve sinir gibi glukoz alımı için insüline gerek duymayan dokularda oluşan sorbitol, hücre membranından kolaylıkla diffüze olamaz ve hücre içinde birikir. Sorbitol birikimi hücrede sinir iletimi için önemli olan miyoinozitol düzeylerinde azalmayla sonuçlanır (22).

Đleri glikasyon son ürünleri: Hiperglisemi varlığında, glukoz ile proteinlerin N- terminal veya serbest amino grupları arasında enzimatik olmayan glikozilasyon

GAPDH

1,3 Bifosfogliserat Poli (ADP-riboz) polimeraz

SOD Metilglioksal

10

(glikasyon) reaksiyonları sonucu önce Schiff bazları, daha sonra yeniden düzenlenmeyle Amadori ürünleri oluşur. Amadori ürünleri daha ileri reaksiyonlarla irreversibl AGE (pentozidin ve karboksimetillizin)’ye dönüştürülür (26).

Glukozun otooksidasyonu sonucu oluşan glioksalın, proteinlerle reaksiyonu AGE oluşumuna neden olan diğer bir yoldur (22).

Reaktif dikarboniller (α-oxoaldehitler; metilglioksal, glioksal, 3-deoksiglutazon), sadece glukozun otooksidasyonundan değil, aynı zamanda GAPDH inhibisyonu sonucu artan gliseraldehit 3-fosfattan, polyol yolda oluşan fruktozdan ve lipid peroksidasyonundan kaynaklanabilir. Reaktif dikarboniller daha sonra enzimatik olmayan glikasyon reaksiyonlarına katılarak AGE oluşumuna katkıda bulunurlar (Şekil 4) (22).

Şekil 4. AGE Oluşumuna Neden Olan Yollar

Metilglioksal, esas olarak gliseraldehit 3-fosfat ve dihidroksi aseton fosfattan oluşur, redükte glutatyon varlığında glioksalaz I ve II ile detoksifiye edilir (26).

AGE, ekstraselüler matriks proteinlerinin yapısında değişikliklere, özellikle tip I kollajende anormal çapraz bağlanmaya neden olarak vasküler elastikiyeti azaltır ve vasküler tonusu bozar (25). Glomerüler bazal membranda, heparan sülfat proteoglikanlarının kaybına, dolayısıyla negatif yükün azalmasına ve sonuçta proteinüriye yol açar (27). Böbrek, hedef organ olarak gösterilmekle birlikte retina ve aterosklerotik plaklarda da AGE birikiminden söz edilmektedir. Böbrek aynı zamanda AGE’nin klirensinde önemli rol oynamakta ve diyabette artan AGE düzeylerine

Laktat

11

katkıda bulunmaktadır. Periferik arter hastalığı olanlarda pentozidin düzeylerinde artma gözlenmiştir (28).

Reseptör (RAGE)-AGE etkileşimi, PKC ve aynı zamanda proenflamatuvar nükleer faktör kappa beta (NF-^KB)’yı aktive ederek ilgili genlerin (sitokinler, adezyon molekülleri, protrombotik ve vazokonstriktif maddeler) ekspresyonunda artışa neden olur (26,28).

Diğer etkileri ROS oluşumunu artırması, enzimleri inaktive etmesi, proteinlerin yapı ve fonksiyonlarını değiştirmesidir (21).

Protein kinaz-C aktivasyonu: Hiperglisemi sonucu artmış gliseraldehit 3-fosfattan sentezlenen diaçil gliserol, birçok vasküler fonksiyonu düzenleyen ve hücre içi sinyal molekül olan PKC’yi aktive eder (23,29). Bu aktivasyon vasküler kontraktilite ve permeabiliteyi artırarak retinal ve renal kan akımında değişikliklere neden olur (27).

PKC, ilgili genlerin ekspresyonunu etkileyerek; endotelin-1 (ET-1), transforming growth faktör-β₁ (TGF-β₁), plazminojen aktivatör inhibitör-1 (PAI-1) ve vasküler endotelyal growth faktör (VEGF)’ün artmasına, endotelyal nitrik oksit sentaz (eNOS)’ın ise azalmasına neden olur. Ayrıca mitokondriyal NAD(P)H oksidazın sentezini uyararak O2˙ oluşumunu artırır (Şekil 5) (24). Sadece yüksek glukoz düzeyleri değil aynı zamanda obezite ya da insülin direnci varlığında yüksek plazma yağ asit konsantrasyonları da, PKC yoluyla NAD(P)H oksidazı aktive ederek ROS üretiminde artışa neden olur (29).

Kan akımında Vasküler geçirgenlik Kapiller Vasküler Proenflamatuvar ROS anormallik Anjiogenez oklüzyon oklüzyon gen ekspresyonu

Şekil 5. PKC Aktivasyonu ve Sonuçları

Artmış heksozamin yol aktivitesi: Hiperglisemi bu yolu, hız kısıtlayıcı enzim olan glutamin: fruktoz 6-fosfat amidotransferaz (GFAT) için daha fazla fruktoz 6-fosfat

Hiperglisemi

DAG PKC

eNOS ET-1 VEGF TGF-β1

Kollajen Fibronektin

PAI-1 NF-KB NADPH oksidaz

Fibrinoliz

12

sağlayarak aktive eder. GFAT, fruktoz 6-fosfatı glukozamin 6-fosfata dönüştürür ve sonuçta UDP-N-asetil glukozamin oluşur (22). Transkripsiyon faktörlerinin serin ve treonin kalıntılarına, N-asetil glukozamin eklenmesiyle O-bağlı glikozilasyon artar.

Transkripsiyon faktör Sp 1’in modifikasyonu, TGF-β1 ve PAI-1’in ekspresyonunda artışa neden olur (24).

Bu yolda üretilen glukozamin 6-fosfat, glukoz 6-fosfat dehidrogenaz (G6PDH) aktivitesini inhibe eder. G6PDH aktivitesi NADP⁺’nin NADPH’a redüksiyonuyla eşlendiğinden, heksozamin yolun aktivasyonu NADPH/NADP⁺ oranını azaltır.

G6PDH’ın inhibisyonu ya da NADPH oksidazın stimülasyonu sonucu azalmış NADPH/NADP⁺ oranı oksidatif stresi artırır (22).

2.4. ANTĐOKSĐDAN SAVUNMA SĐSTEMLERĐ

Biyolojik sistemler, ROS oluşumunu ve ROS kaynaklı hasarı önlemek için

"antioksidan savunma sistemleri" olarak da bilinen bazı korunma mekanizmaları geliştirmişlerdir. Antioksidanlar endojen ve ekzojen kaynaklı olup, oksidan moleküllerin neden olduğu hasarı, hem hücre içi hem de hücre dışı savunmayla etkisiz hale getirirler (30).

2.4.1. Süperoksit Dismutaz (E.C.1.15.1.1)

Süperoksit dismutaz (SOD); iki O2˙ radikalinin, O2 ve H2O2’ye dismutasyonunu katalizleyen, O2˙ ve sekonder ROS oluşumuna karşı savunmada ilk ve en önemli basamakta fonksiyon gören antioksidan bir enzimdir (20,31).

O2 ˙+ O2˙ O2 + H2O2

2H⁺

Şimdiye kadar tanımlanmış üç izoenzimi bulunmaktadır (32).

• SOD 1 (CuZn-SOD): Katalitik merkezinde Cu ve Zn atomlarını içerir, hücrede sitozol ve nükleusta bulunur.

• SOD 2 (Mn-SOD): Kofaktör olarak manganezi kullanır ve mitokondride yer alır.

• SOD 3: Ekstraselüler süperoksit dismutaz (EC-SOD) olarak adlandırılır.

SOD

13 2.4.1.1. Ekstraselüler Süperoksit Dismutaz

Đlk olarak 1982’de tanımlanmış olup; plazma, lenf ve sinoviyal sıvılarda yüksek konsantrasyonda bulunduğu tespit edildiğinden, EC-SOD olarak adlandırılmıştır (33).

Biyokimyasal ve moleküler özellikleri: Çoğu türde, birbirine disülfit köprüsüyle bağlı iki dimerden oluşan bir tetramer olarak bulunur. Her alt ünitesinde enzimatik aktivite için gerekli bir Zn ve bir de Cu atomu içerir. Propeptid olarak sentezlenen 240 amino asit içeren her alt üniteden, 18 amino asit (sinyal peptid)’in ayrılmasıyla matür protein oluşur. Matür bir proteinin alt ünitesinde üç fonksiyonel bölge bulunmaktadır (Şekil 6) (31,34).

1-Glikozilasyon bölgesi: Enzimin çözünürlüğüne katkıda bulunur.

2-Aktif bölge

3-Heparin bağlayan bölge: C-terminalde üç lizin ve altı arjinin olmak üzere pozitif yüklü dokuz amino asit içerir.

NH2 Şekil 6. EC-SOD’un Yapısı

Doku dağılımı türler arasında farklılık göstermekle birlikte ekstraselüler sıvılar dışında genellikle vasküler duvar, akciğer ve böbrekte yüksek konsantrasyonda bulunur.

Dokularda esas olarak hücre yüzeyine ve ekstraselüler matriksteki heparan sülfat proteoglikanlarına bağlanır. Vasküler duvarda düz kas hücreleri tarafından üretilen EC-SOD’un, dolaşımdaki konsantrasyonu oldukça az olmakla birlikte, plazma ile doku düzeyi arasında bir denge söz konusudur (34). Enzim, heparin/heparan sülfat proteoglikanlarına bağlanma ilgisi yönünden farklılık gösterir. Tip A, B ve C olmak üzere tanımlanan üç tipten en yüksek bağlanma özelliğine sahip olan tip C’dir. Bu tipin tüm alt üniteleri heparin bağlama bölgesine sahiptir (31,32).

Heparinin intravenöz enjeksiyonunun, EC-SOD’un endotel hücrelerinden ayrılmasına ve plazma konsantrasyonunun artmasına neden olduğu belirtilmektedir (31).

EC-SOD polimorfizmi: Japon, Đsveç ve Avusturalya popülasyonunun % 3-6’sında plazma EC-SOD konsantrasyonunun yüksek olması, enzimin heparin bağlayan bölgesinin 213. pozisyonunda bulunan arjininin glisinle yer değiştirmesi sonucu oluşan polimorfizme bağlanmıştır (32). Bu polimorfizm, EC-SOD’un tripsin benzeri

COOH

14

proteinazlara duyarlılığını azaltmakta ve endotel yüzeyine bağlanmasını bozmaktadır.

Bu polimorfizme sahip olup hemodiyalize giren diyabetik hastalarda, kardiyovasküler ve serebrovasküler hastalık riskinin arttığı gösterilmiştir (34).

2.4.1.2. Diyabet ve Ekstraselüler Süperoksit Dismutaz

Yüksek kan glukoz konsantrasyonu, EC-SOD’un heparin bağlayan bölgesinin glikasyonuna ve enzimin heparan sülfat proteoglikanlarına bağlanma yeteneğinin azalmasına neden olur. Bu durum arter duvarında, EC-SOD konsantrasyonunun azalması ve dolaşımda glike SOD düzeyinin artmasıyla sonuçlanır (Şekil 7) (31).

Şekil 7. Diyabette EC-SOD Glikasyonunun Sonuçları 2.4.2. Paraoksonaz 1

Đnsanlarda, 7. kromozomun uzun kolunda q 21.3 ile q 22.1 bölgesinde lokalize birbirine komşu üç ayrı paraoksonaz (PON) geni bulunmaktadır. PON proteinlerinin amino asit sekansları arasında % 60 benzerlik olduğu bildirilmektedir (35). Hem arilesteraz (E.C.3.1.1.2) hem de PON (arildialkil fosfataz; organofosfat hidrolaz;

paraokson hidrolaz; E.C.3.1.8.1) aktivitesine sahip bir ester hidrolaz olan PON1;

karaciğer, böbrek, kalp, ince bağırsak ve plazmada bulunmaktadır (35,36).

Kimyasal yapısı: PON1; 43 kDa ağırlığında, 354 amino asitten oluşan bir glikoproteindir. Ağırlığının % 15.8’ini oluşturan karbohidrat üniteleri 4 farklı konumda proteine bağlı olarak bulunur. Lösin içeriği yüksek olup; 42, 284 ve 353.

pozisyonlarda yer alan sistein artıkları PON1’in yapısal ve fonksiyonel özelliklerine katkıda bulunur (36,37). Protein yapısındaki tek disülfid bağı (Cys 42-353) polipeptid zincirinin siklik yapıda olmasını sağlar (Şekil 8) (37).

DĐYABET ^DĐYABET

Endotel

Düz kas hücreleri

15 Şekil 8. Paraoksonazın Yapısı

Karaciğerde sentezlenen ve dolaşıma verilen PON1’in yüksek dansiteli lipoprotein (HDL) yapısında yer aldığı bilinmektedir. Hidrofobik N-terminal bölgesi aracılığıyla HDL lipidlerine kolayca bağlanabilmekte; PON1’i bağlayan HDL alt birimleri, apolipoprotein A1 (apo A1) ve apo J’yi içerdiğinden, bağlanmada bu apolipoproteinlerin de rol oynadığı düşünülmektedir (38).

Fonksiyonları: PON1’in en iyi bilinen fonksiyonu; insektisid olarak kullanılan organofosfatları, sinir gazlarını ve aromatik karboksilik asit esterlerini hidroliz etme yeteneğidir (39). Organofosfatlardan paratiyonun aktif metaboliti olan paraokson (o,o-dietil-o-p-nitrofenil fosfat), sinaps ve nöromüsküler kavşakta bulunan kolinesterazları (psödokolinesteraz, asetilkolinesteraz) irreversibl olarak inhibe eder. Dolaşıma giren organofosfatların nörotoksik etkisi, paraoksonun PON1 ile hidrolizi sonucu engellenebilmektedir (40). Enzime adını da veren paraokson, PON1 aktivite tayininde sıklıkla kullanılmaktadır (41).

PON1’in ikinci önemli fonksiyonu, HDL ve düşük dansiteli lipoprotein (LDL)’in oksidasyonunu engelleyerek antioksidan özellik göstermesidir. Bu etkisini lipoprotein yapılarında oluşan (fosfo)lipid peroksitleri ve kolesteril linoleat hidroperoksitleri hidroliz ederek gerçekleştirir. Ayrıca peroksidaz aktivitesine de sahip olduğu bilinmekte ve yapısında 284. pozisyonda bulunan sisteinin LDL’yi oksidasyona karşı korumada önemli olduğu ifade edilmektedir (40,42).

HDL’nin oksidasyonu; periferal dokulardan karaciğere kolesterol taşıma fonksiyonunda (ters kolesterol taşıma) bozulmaya neden olmaktadır. LDL’yi

Lizin

16

oksidasyona karşı koruyan PON1’in aynı zamanda HDL oksidasyonunu da önleyici etkisi, ters kolesterol taşıma fonksiyonunun devamı açısından önemlidir (42).

PON1, endotel fonksiyonları üzerine koruyucu etkiye sahiptir. Semptomatik periferal arter hastalığı olan olgularda, düşük PON1 aktivitesinin endotel disfonksiyonu ile ilişkili olduğu bildirilmiştir. Yine bu hastalarda düşük PON1 aktivitesinin, HDL’nin LDL oksidasyonunu önleme yeteneğini azalttığı ve sonuçta yüksek okside LDL (oxLDL) düzeylerinin, NO’yu azaltarak endotel bağımlı relaksasyonun bozulmasına neden olduğu belirtilmektedir (43).

Tip 2 diyabet ve metabolik sendromda, C-reaktif protein (CRP) ve serum amiloid A (SAA) gibi enflamatuvar belirteçlerin artışı, HDL yapısında değişikliklere neden olmaktadır (Şekil 9) (44). Bu akut faz reaktanları HDL’nin antioksidan enzimleri PON1 ve platelet aktive edici faktör asetil hidrolaz (PAF-AH ) ile yer değiştirmekte ve sonuçta HDL yapısında SAA içeriği artarken; apo A1, PON1, PAF-AH azalmaktadır.

HDL, LDL’yi oksidasyona karşı korumada yetersiz kalmakta ve ateroprotektif özelliğini kaybederek proenflamatuvar bir moleküle dönüşmektedir (44,45).

Şekil 9. Tip 2 Diyabette HDL’nin Antioksidan Fonksiyonunun Kaybı

HDL yapısında meydana gelen değişiklikler, PON1’in bu lipoproteine bağlanma afinitesi ve stabilitesini etkileyebilir (35). Akut enflamatuvar olay nedeniyle PON1 aktivitesinde görülen akut düşüş LDL oksidasyonunu şiddetlendirir (40).

PON1 polimorfizmi: mRNA yapısında 55. pozisyonda metiyonin (M) veya lösin (L);

192. pozisyonda ise glutamin (Q) veya arjinin (R) bulunması sık görülen iki

17

192. pozisyonda arjinin bulunan homozigot bireylerde paraoksona karşı hidrolitik aktivitenin yüksek, glutamin bulunan homozigotlarda ise bu aktivitenin düşük olduğu belirlenmiştir (39). LDL’yi oksidasyona karşı koruma (peroksidaz aktivitesi) yönünden PON1’in Q izoziminin R’ye göre daha etkin olduğu belirtilmektedir (40).

2.5. LĐPĐD PEROKSĐDASYONU

Lipid peroksidasyonu, doymamış yağ asitlerinin oksidasyonunu içeren; başlama, yayılma ve sonlanma olmak üzere üç aşamada gerçekleşen reaksiyonlar dizisidir.

Başlama aşamasında, HO˙baştaolmak üzere ROS, doymamış yağ asitlerinin metilen (-CH2) grubundan bir hidrojen atomu kopararak karbon merkezli lipid radikali (R˙) oluşturur. Bu lipid radikalinden moleküler yeniden düzenlenmeyle oluşan konjuge dien, O₂ ile reaksiyona girerek lipid peroksil radikali (ROO˙)’ne dönüşür (46,47).

ROO˙, başka bir doymamış yağ asidinden H atomunu uzaklaştırarak yeni lipid radikallerinin oluşumuna yol açmak suretiyle zincirleme reaksiyonların yayılarak devam etmesine neden olur ve kendisi de açığa çıkan H atomlarını alarak lipid hidroperoksit (ROOH)’lere dönüşür (47). Bu zincir reaksiyonları, iki radikal üründen nonradikal bir ürün oluşuncaya (ROO˙+ ROO˙ ROOR + O2 / ROO˙+ R˙

ROOR gibi) veya bu radikaller antioksidanlarla ortadan kaldırılıncaya kadar devam eder (Şekil 10) (46,48).

Şekil 10. Lipid Peroksidasyonu Zincir Reaksiyonları

RO·

18 2.5.1. Malondialdehit

Üç veya daha fazla çift bağ içeren yağ asitlerinin peroksidasyonu sonucu oluşan malondialdehit (MDA), membran bileşenlerinin çapraz bağlanmasına ve polimerizasyonuna neden olarak; membranın iyon transportu, enzim aktivitesi, akışkanlık ve permeabilite gibi özelliklerini değiştirebilir; ayrıca nükleer membrandan geçerek DNA’nın yapısında oluşturduğu değişiklikler sonucu mutajenik, genotoksik ve karsinojenik etki gösterebilir (49).

2.5.2. Okside LDL

LDL’de bulunan yağ asitlerinin yaklaşık yarısı çoklu doymamış yağ asitleri olup, çoğunluğunu linoleik asit, az bir kısmını da araşidonik ve dokosahexaenoik asid oluşturur. Esas olarak α-tokoferol olmak üzere γ-tokoferol, karotenoidler ve ubikinol-10 gibi antioksidanlar, çoklu doymamış yağ asitlerinin okside olmasını engellerler.

Antioksidan ve çoklu doymamış yağ asidi içeriğinin kişiler arasında farklılık göstermesi, LDL’nin oksidasyona karşı duyarlılığını etkileyebilir. Lipoksijenaz, miyeloperoksidaz, RNS ve metal iyonları; LDL oksidasyonuna neden olan mekanizmalardır (Şekil 11) (50).

2-LDL’de lipid peroksidasyonu -HOCl

3-Reaktif aldehitlerin oluşumu -Kloramin

-Tirozil radikalleri yayılma ve ayrışma (malondialdehit, 4-hidroksinonenal gibi reaktif aldehitlerin

19

oluşumu) olmak üzere üç aşamada gerçekleşir (50). Aldehitler (malondialdehit), apo B’nin pozitif yüklü lizil kalıntılarının ε-amino gruplarıyla reaksiyona girerek, LDL’nin biyolojik özelliklerini ve elektroforetik mobilitesini değiştirirler. Apo B’nin MDA aracılı modifikasyonu, LDL’nin kendi reseptörü tarafından tanınma özelliğinde kayba neden olurken, scavenger reseptörlerine olan ilgiyi artırır. In vitro gerçekleşen metal iyonlarının aracı olduğu oksidasyonun, in vivo LDL oksidasyonu için temel mekanizma olmadığı belirtilmektedir (51).

Lipoksijenaz: Çoklu doymamış yağ asitlerini lipid hidroperoksitlere dönüştürerek LDL’yi okside eder (52).

Miyeloperoksidaz: Aktif fagositlerden salınan miyeloperoksidaz kaynaklı oksidanlar, LDL’de bulunan lipid ve proteinleri okside ederler (50,52).

Reaktif nitrojen türleri: Endotelyal hücrelerden salınan NO, LDL’nin miyeloperoksidaz ve metal aracılı oksidasyonunu inhibe eder, ayrıca alkoksil ve peroksil radikallerini tutabilen bir antioksidan gibi davranır. Oksidatif stres varlığında NO, peroksinitrit oluşturmak üzere O₂˙ ile reaksiyona girer (50).

Peroksinitrit ve RNS, LDL’deki hedef yerlerinde modifikasyona neden olarak LDL’yi okside eder (Tablo 2) (52).

Tablo 2. Peroksinitrit, RNS ve LDL Oksidasyonu

Oksidan LDL’deki hedef Oluşan ürün

In vitro LDL oksidasyonu; minimal modifiye LDL ve oxLDL olmak üzere birbirinden farklı iki formun bulunduğunu göstermiştir. Minimal modifiye LDL, LDL reseptörleriyle alınırken, oxLDL scavenger reseptörleri tarafından tanınır. Bu

In vitro LDL oksidasyonu; minimal modifiye LDL ve oxLDL olmak üzere birbirinden farklı iki formun bulunduğunu göstermiştir. Minimal modifiye LDL, LDL reseptörleriyle alınırken, oxLDL scavenger reseptörleri tarafından tanınır. Bu

Belgede T.C. ERCĐYES ÜNĐVERSĐTESĐ TIP FAKÜLTESĐ BĐYOKĐMYA ANABĐLĐM DALI (sayfa 15-0)