Osteopontinin Fonksiyonları

1.3.3.1. Biyomineralizasyon da OPN’nin Rolü

Son yıllarda kemikte kollajen yapılı olmayan birçok protein izole ve karakterize edilmiĢtir. Bu proteinlerden biri olan osteopontin, hidroksiapatit yapıya çok sıkı Ģekilde bağlanan bir proteindir ve osteoklast ile osteoblastlar tarafından sentezlenmektedir. Kemik dokusunun tüm kısımlarında bulunmaktadır. Ġçerdiği asidik aminoasitler ve fosfor sayesinde hidroksi apatit yapıya sıkı bir Ģekilde bağlanmaktadır. OPN varlığının normal kemik oluĢumu ve geliĢiminin parçası olan osteoklast farklılaĢmasında çok önemli bir rolü olmadığı düĢünülürken patolojik durumlarda ise osteoklast sayısının ve aktivitesinin artmasında osteopontinin önemli role sahip olduğu gözlenmiĢtir. OPN sentezi kalsitrol tarafından stimüle

22 edilmektedir. Osteopontinin, osteoklastların kemik yüzeyine bağlanmasına yardımcı olduğu düĢünülmektedir (Reinholt ve ark 1990, Standal ve ark 2004).

Mineralize dokularda osteopontin hem osteoblastlardan hem de osteoklastlardan sekrete edilebilmektedir. Osteopontin, yoğun Ģekilde önceden var olan veya yeni oluĢan kemik kısımlarında (sement kısmında) ve hücrelerle temas halindeki lamina limitans katmanında, kemik yüzeyinde bulunmaktadır. Lamina limitanstaki osteopontin, osteoklastların kemiğe bağlanmasına aracılık etmektedir (Standal ve ark 2004).

Kemik matriksinde, inorganik yapıları içeren hidroksiapatit (HA- [Ca10( PO4)6(OH)2]) ile protein ve proteoglikanları içeren organik kısımlardan oluĢmaktadır. Osteopontin, kemikteki kollajen olmayan büyük proteinlerden biridir. Osteopontindeki elektronegatif karakterli glutamik ve aspartik asit kalıntıları, kalsiyumun bağlanmasında olduğu gibi hidroksiapatite sıkı Ģekilde bağlanmasını sağlar. Osteopontin, potansiyel bir mineralizasyon sürecini engeller. Bu da osteopontinin hidroksiapatite bağlanması böylelikle de hidroksiapatit kristallerinin geliĢiminin engellenmesi Ģeklinde gerçekleĢir (Standal ve ark 2004).

Farelerde OPN ile yapılan birkaç çalıĢma göstermiĢtir ki biyomineralizasyonun kontrolünde OPN‟nin major fizyolojik fonksiyonu vardır. OPN, farelerde mekaniksel veya parotroit hormon uyarısına cevaben trabeküler kemiklerde artmıĢtır ve OPN bu kemiklerde rezorbsiyonu yönlendirmektedir (Ishijima ve ark 2002, Kitahara ve Ishijima 2003). Farelerde yapılan çalıĢmalarda OPN apatitkristallerinin büyümesi ve geliĢmesinde regülatör bir rol oynar (Boskey ve ark 1993). Bunlara ilaveten OPN‟nin osteoklast hücrelerinin diferansiyasyonunu modüle ettiği de görülmüĢtür (Chellaiah ve Hruska 2003).

1.3.3.2. İnflamasyonda OPN’nin Rolü

Osteopontin dolaĢan monositlerden salgılanmaz fakat makrofajlarca salgılanan çoğu hayati proteinlerden ve makrofaj–kemotaktik güçlü uyaranlardan biridir. OPN, inflamatuvar yanıt süresince makrofaj infiltrasyonunu düzenlediği gösterilmiĢtir (Weber ve Cantor 1996, Crawford ve ark 1998). Farelerde OPN‟nin fonksiyonel inhibisyonu ve genetik ablazyonu makrofajların düzenlenmesini önemli derecede bozmuĢtur. OPN antibody (antikor) ile nötralize edilmiĢ, kresentirik

23 glomerülonefritli bir modelde makrofaj infiltrasyonun önemli düzeyde azaldığı gösterilmiĢtir (Yu ve ark 1998). Benzer bir Ģekilde antikor ile nötralize edilmiĢ OPN‟li bir çalıĢmada bakteriyal kemotaktik peptide cevaben makrofaj infiltrasyonunun da bloke olduğu gösterilmiĢtir (Ophascharoensuk ve ark 1999). OPN‟nin akut inflamatuvar süreçte lökositlerin ve diğer hücre tiplerinin infiltrasyonun da da yüksek düzeylerde salgılandığı, farelerde yapılan yara iyileĢmesi çalıĢmaların da gösterilmiĢtir. Bir indirekt mekanizma olmasına rağmen OPN düzeyinin stromal (yapısal) ve fibriler kollejenlerin organizasyonunda önemli rolünün olduğunu tüm bu sonuçlar desteklemektedir (Liaw ve ark 1998). Aynı zamanda bu veriler OPN‟nin fagositik hücrelerin aktivitelerini destekledikleri sonucuna da varılabilir. Kemik hasarının iyileĢmelerinde ve mikrogliya hücrelerin beyinde geliĢiminde OPN‟nin fagositik aktiviteyi pozitif yönde düzenlediğini diğer çalıĢmalar da desteklemektedir. Böylece OPN‟nin sadece inflamatuvar hücrelerin düzenlenmesinde değil aynı zamanda aktivasyon süreçlerinin düzenlenmesinde de rol aldığını gösterir (Choi ve ark 2004, McKee ve Nanci 1996).

OPN inflamatuvar reaksiyonların akut fazını düzenlediği gibi kronik inflamatuvar süreçlerce de uyarılabilir. Kronik inflamasyonla karakterize yaralanmalar ve hastalıklarda makrofajların infiltrasyonlarını sağlar. Ateroskleroz, granülomatuar hastalıklar, anti tip II kollajen ile iliĢkili artiritler ve biyomateryal implantasyonlarında makrofajların birikmesini OPN‟nin desteklediği farelerde yapılan çeĢitli çalıĢmalarda gösterilmiĢtir. Tüm bu veriler, OPN‟nin kronik inflamasyon sürecinde makrofajların yığılmasını (toplanmasında) uyardığını desteklemektedir (Scatena ve ark 2007).

OPN makrofaj üzerindeki rolü açıktır. Ancak OPN lenfositleride etkilemektedir. Aktive CD4 hücreleri OPN‟ni yüksek düzeyde salgıladıkları bilinmektedir (Weber ve Cantor 1996). Sarkoidoz ile iliĢkili hastalıklarda lenfositlerce OPN salgılatıldığı tespit edilmiĢtir ve OPN‟nin salgılanması granülomun matrasyonu ile de uyumludur. OPN; T hücrelerinin kemotaksisini azaltır, adezyonunu destekler ve proliferasyonunda yardımcı uyarandır (O‟Regan ve ark 1999). OPN aynı zamanda insan T hücrelerinde IFN (interferon)–gama ve CD40 ligand (CD40L) salınımını azaltmaktadır ve CD-3 stimülasyonu ile beraberce üretilen IFN gama bağımlı IL-12 (interlökin-12) üretimini de azaltmaktadır. Bu bulgular OPN‟nin erken dönem TH1 (T-helper1) cevabında fonksiyonel bir rolünün

24 olduğunu desteklemektedir. Yani IL-12 üretimi ile bağımlı T hücrelerinin düzenlenmesini sağlar (O‟Regan ve ark 2000, O‟Regan ve ark 2000). Son dönemde ki çalıĢmalar, CD8 ve CD4 T hücrelerinin hayati rol oynadığı otoimmün ensefalopati ve multiple sklerozlu deneysel çalıĢmalarda (farelerde multiple skleroz ve otoimmün ensefalopati geliĢtirilmiĢ deney modellerinde) OPN‟nin bu otoimmün hastalıkların ilerlemesine neden olduğunu desteklemektedir. Ancak tüm bu verilere rağmen günümüzde hala OPN‟nin tipleri, reseptörleri ve uyarı yollarının ne gibi prosesler içerdiği bilinmemektedir (Hur ve ark 2007).

1.3.3.3. Kardiyovasküler Sistemde OPN’nin Rolü

Osteopontin sağlıklı kalp kası dokusundan salgılanmaz. OPN‟nin kalp kası dokusundan salınımını hipoksi ve basınç/volüm değiĢiklikleri gibi mekaniksel uyarılar arttırır. Buna ilaveten OPN‟nin salınımı sıçan kardiyak fibroblastlarındaki anjiotensin II (AII) tarafından da arttırılır. OPN kardiyak fibroblastlarda MMP-2 (matrix metalloproteinaz) ve MMP-9‟un aktivasyonu ile stimüle olan IL-1β‟ı inhibe eder (Okamoto 2007).

OPN esas olarak miyokard infarktüsünün 1-3. günlerinde oluĢan intersisyel dokulardaki makrofajlar gibi infiltratif hücrelerce üretilir (Okamoto 2007). Suezawa ve arkadaĢları yapmıĢ oldukları çalıĢmada akut miyokard infarktüsünün baĢlangıçından sonraki iki hafta boyunca serum OPN düzeyinin yüksek seyrettiğini buldular. BaĢka bir ifadeyle serum OPN düzeyi ile akut miyokard infarktüsü arasında önemli bir iliĢki vardır. Koroner arter hastalığının ciddiyeti ile serum OPN düzeyi arasında da kolerasyon olduğu yapılan çalıĢmalarla tespit edildi. Ayrıca, anjina pektorisli hastalarla yapılan bir çalıĢmada serum OPN düzeyinin yüksek olduğunu gösterdiler (Suezawa ve ark 2005). Tüm bu bulgular serum OPN düzeyinin iskemik kalp hastalığının, aterosklerozun ciddiyetinin ve kalp yetmezliğinin tanısında kullanılabileceğini iĢaret etmektedir.

OPN düzeyi azaltılmıĢ farelerde yapılan çalıĢmada yara iyileĢmesinde büyümenin normal olduğu ancak kollajenlerin yara sahasında depolanmalarının anormal olduğu gösterilmiĢtir (Liaw ve ark 1998). OPN düzeyi azaltılmıĢ farelerde oluĢturulan miyokardial infarktüs modellerinde yapılan çalıĢmada fibrosise kollajen

25 depolanmasının eĢlik etmediği ve ventriküler dilatasyon oluĢtuğu gösterilmiĢtir. Özellikle de Tip I kollejen ile iliĢkili kollejen depolanmasının oluĢmadığı tespit edilmiĢtir (Trueblood ve ark 2001). Yukarıdaki tüm bu bulgular OPN‟nin inflamasyonu takiben doku iyileĢmesi sürecinde, miyokardial fibrosis ve remodelingde etkili ve önemli olduğu hipotezini desteklemektedir. Fibrosis kalp kasının yapısal bütünlüğünü korumak amacıyla hasarlı kalp kası tarafından aktivite edilir ve miyokardiyal remodeling sistemininde temelini oluĢturur. AII tarafından düzenlenen miyokardial remodeling ve fibrosis sürecinde OPN‟nin aĢırı salgılandığı ve OPN düzeyinin azaldığı durumda ise kontraktilitenin ve fibrosis sisteminin bozulduğu sonucuna varılmıĢtır (Okamoto 2007). OPN salınımını optimize ederek miyokardial remodelingi kontrol edebilmeyi tedavi stratejesi olarak kullanabiliriz.

Stawowy ve ark (2002), dilate kardiyomiyopatili on kalp hastasından aldıkları miyokardiyal biyopsilerde miyokardiyal hücrelerden OPN salgılandığını ve bunun ejeksiyon fraksiyonun (EF) artıĢını ve Sol Ventriküler (LV) dilatasyonunu azalttığını tespit ettiler. Satoh ve ark (2005), Dilate Kardiyomiyopatili (DKM) 51 hastadan aldıkları biyopsilerle yaptıkları çalıĢmada da sadece miyokardiyal hücrelerden OPN salgılandığını ve bununda Tip I kollejen değiĢiklikleri, LV dilatasyonu ve EF ile iliĢkili olduğunu tespit ettiler.

26