T.C.
EGE ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ
İÇ HASTALIKLARI ANABİLİM DALI
SIÇANLARDA GENTAMİSİN İLİŞKİLİ AKUT BÖBREK
HASARLANMASINDA D VİTAMİNİN ETKİSİ
UZMANLIK TEZİ
Dr. Alev Garip
DANIŞMAN:
Prof. Dr. Soner Duman
İZMİR 2014
Deneysel çalışma Ege Üniversitesi İç Hastalıkları laboratuarında yapılmıştır. Serum ve idrar örnekleri Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalında, böbrek dokuları Patoloji Anabilim Dalında çalışılmıştır. Bu çalışma Ege Üniversitesi Proje Araştırma ve Destekleme Fonu (Proje No: 2011-TIP-061 ) tarafından desteklenmiştir.
ÖNSÖZ
E.Ü Tıp Fakültesi İç hastalıkları Anabilim Dalındaki uzmanlık eğitimim sırasında bilgi ve deneyimleri ile yetişmeme büyük katkıda bulunan değerli hocam; Ana Bilim Dalı Başkanımız Prof. Dr. Fehmi Akçiçek’e; tez konumun seçiminde ve tezimin her aşamasında bana yol gösteren, tecrübelerini benimle paylaşan değerli hocam ve tez danışmanım Prof. Dr. Soner Duman’a; patolojik değerlendirme ve fotoğraf çekimlerindeki katkılarından dolayı Prof. Dr. Sait Şen’e, idrar ve kan analizlerini büyük bir titizlikle gerçekleştiren Prof. Dr. Eser Yıldırım Sözmen’e, kan ve doku örneklerinin alınması, enjeksiyonların yapılması aşamasındaki ve asistanlık sürecimin her dönemindeki katkılarından dolayı Uzm. Dr. Ender Hür, Dr. Asuman Çamyar, Dr. Melih Özışık, Dr. Sibel Çavdar, Dr. Zehra Narlı Özdemir, Biyolog Sena Tuna’ya, uzmanlık eğitimimin her aşamasında içten ilgi ve yardımlarını esirgemeyen İç Hastalıkları Anabilim Dalı’nın tüm çalışanlarına ve insanı seven, insana değer veren bir birey olarak yetişmemi sağlayan, varoluşumdan bugüne kadar sevgilerini ve desteklerini her zaman yanımda hissettiğim canım aileme teşekkür ederim.
Dr.Alev Garip
KISALTMALAR
ABY : Akut böbrek yetmezliği
ADEİ : Anjiyotensin dönüştürücü enzim inhibitörü ADH : Antidiüretik hormon
ADQI : Acute dialysis quality initiative group AKIN : Acute kidney injury network
ARB : Anjiyotensin reseptör blokeri ATN : Akut tübüler nekroz
AVP : Arjinin vazopressin BUN : Kan üre nitrojen BW : Vücut ağırlığı CYP 24 : 24 hidroksilaz
DBP : Diyastolik kan basıncı DM : Diyabetes mellitus ET-1 : Endotelin
FENa : Fraksiyone sodyum ekskresyonu FGF-23 : Fibroblast growth faktör-23 GBM : Glomerüler bazal membran GFH : Glomerüler filtrasyon hızı GH : Growth hormon
GSH : Glutatyon
GGT : Gamma glutamil transferaz H2O2 : Hidrojen peroksid
IFNα : İnterferon alfa IL1β : İnterlökin-1 beta IL2 : İnterlökin-2 IL6 : İnterlökin-6
KIM-1 : Kidnet injury molecule-1 MC : Mikrokalsifikasyon MED : Minimal eritemal doz
NGAL : Neutrophil gelatinase associated lipocalin NOD : Non-obez diyabetik
NSAİİ : Nonsteroid antiinflamatuar ilaç PAMP : Patojenle ilişkili membran örnekleri PRL : Prolaktin
RAS : Renin-anjiyotensin-aldosteron sistemi SBP : Sistolik kan basıncı
SOD : Süperoksid dismutaz
TBARS : Thiobarbituric acid reactive substances TD : Tübüler dejenerasyon
TGFβ : Transforming growth faktör-beta THS : Total histolojik skor
TIN : Tübülointerstisyel nefrit TLR : Toll like reseptör TN : Tübüler nekroz
TNFα : Tümör nekroz faktör-alfa TR : Tübüler rejenerasyon TX : Tromboksan
UV : Ultraviyole
VDBP : Vitamin D binding protein VDR : Vitamin D reseptör
VEGF : Vasküler endotelyal growth faktör YBÜ : Yoğun bakım ünitesi
Ş
EKİLLER
Şekil-1: Nefronun şematik görünümü ... 2
Şekil-2: Glomerül ve jukstaglomerüler aparatın şematik görünümü ... 3
Şekil-3: Henle kulbu çıkan kalın kol – elektrolit transportu ... 5
Şekil-4: Nefronda NaCl ve su transportu ... 5
Şekil-5: Renin salınımı ... 7
Şekil-6: Vazopressin Etki Mekanizması ... 8
Şekil-7: Nefronda major transport mekanizmaları ... 8
Şekil-8: D vitamini sentezi ve hedef organları ... 27
Şekil-9: Kontrol grubu - böbreğin ışık mikroskobik görünümü ... 37
Şekil-10: ABY grubu - böbreğin ışık mikroskobik görünümü ... 38
Şekil-11: Progresyon grubu - böbreğin ışık mikroskobik görünümü ... 40
Şekil-12: Regresyon grubu – böbreğin ışık mikroskobik görünümü ... 42
TABLOLAR
Tablo-1: Prerenal akut böbrek yetmezliği nedenleri ... 15
Tablo-2: Renal akut böbrek yetmezliği nedenleri ... 20
Tablo-3: Postrenal akut böbrek yetmezliği nedenleri ... 21
Tablo-4: RIFLE sınıflaması ... 23
Tablo-5: AKIN sınıflaması ... 24
Tablo-6: D vitamini kaynakları ... 25
Tablo-7: Kontrol grubu patoloji bulguları ... 36
Tablo-8: ABY grubu patoloji bulguları ... 38
Tablo-9: Progresyon grubu patoloji bulguları ... 40
Tablo-10: Regresyon grubu patoloji bulguları ... 41
Tablo-11: D vitamini grubu patoloji bulguları ... 43
Tablo-12: Klinik bulgular ... 44
Tablo-13: Doku bulguları ... 44
Tablo-14: Serum bulguları ... 45
Tablo-15: İdrar bulguları ... 45
GRAFİKLER
Grafik-1: Üre değerleri ... 46
Grafik-2: Kreatinin değerleri ... 46
Grafik-3: Kan basıncı sonuçları ... 47
Grafik-4: Proteinüri düzeyleri ... 47
Grafik-5: Neutrophil gelatinase associated lipocalin düzeyleri ... 47
Grafik-6: Glutatyon düzeyleri ... 48
Grafik-7: Kidney injury molecule-1 düzeyleri ... 48
İ
ÇİNDEKİLER
1. GİRİŞ VE AMAÇ ... 1
2. GENEL BİLGİLER ... 2
2.1. Böbrek anatomisi ve fizyolojisi ... 2
2.2. Böbrek kan dolaşımı ... 9
2.3. Böbrek işlevinin değerlendirilmesi ... 9
2.3.1. Renal klirens çalışmaları ... 10
2.3.2. Ozmolalite çalışmaları ... 12
2.4. Akut böbrek yetmezliği ... 13
2.4.1. Akut Böbrek Yetmezliği Patofizyolojisi ve Nedenleri... 13
2.4.2. Prerenal Akut Böbrek Yetmezliği ... 14
2.4.3. Renal Akut Böbrek Yetmezliği ... 16
2.4.3.1. İskemik Akut Tübüler Nekroz ... 16
2.4.3.2. Toksik Akut Tübüler Nekroz ... 16
2.4.3.3. Aminoglikozidlere Bağlı Akut Böbrek Yetmezliği ... 18
2.4.3.4. Renal Akut Böbrek Yetmezliğinin Diğer Nedenleri ... 19
2.4.4. Postrenal Akut Böbrek Yetmezliği ... 21
2.4.5. Akut Böbrek Yetmezliği Sınıflaması ... 22
2.5. D vitamini ... 24
2.5.1. D Vitamini Fizyolojisi ... 24
2.5.2. D Vitamini ve Kalsiyum Hemostazı ... 26
2.5.3. D Vitamini, Kas Gücü ve Düşmeler ... 28
2.5.4. D Vitamini ve Enfeksiyon Hastalıkları ... 29
2.5.5. D Vitamini ve Otoimmunite ... 30
2.5.6. D Vitamini ve Diyabetes Mellitus ... 30
2.5.7. D Vitamini ve Renin-Anjiyotensin-Aldosteron Sistemi ... 31
3. GEREÇ VE YÖNTEM ... 32 3.1. Deney hayvanı ... 32 3.2. Deney protokolü ... 32 3.3. Histopatolojik değerlendirme ... 34 3.4. İstatistiksel değerlendirme ... 35 4. BULGULAR ... 36 5. TARTIŞMA ... 49 6. SONUÇ ... 53 7. KAYNAKLAR ... 54
ÖZET
Giriş: Akut böbrek hasarlanması (AKI) gerek yoğun bakım gerekse de diğer hasta gruplarında sıklıkla karşılaşılan yüksek ölüm riskiyle giden bir hastalıktır. AKI görülme sıklığı %5-20 arasında değişmekte ve ölüm olasılığı %5-90 arasında geniş bir dalgalanma göstermektedir. AKI patogenezinde inflamatuar yanıtın ve sitokin salınımının etkili olduğu bilinmektedir.
Gentamisin kullanan hastaların %30 unda nefrotoksisite bulguları görülmekte, sonuçta bu hastaların %10-20 sinde akut böbrek yetmezliği gelişmektedir.
D vitamininin renin ekspresyonu, inflamatuar yanıt, oksidatif stres, apoptozis ve aterosklerozis üzerine etkileri olduğu kanıtlanmıştır.
Amaç: Bu çalışmada, deneysel AKI sıçan modelinde D vitaminin etkisini araştırmayı amaçladık.
Yöntem: Elli adet 180-220 gram ağırlığında non-üremik wistar albino sıçan 5 gruba ayrıldı. Grup 1 (Kontrol), günlük 1 ml izotonik im; grup 2 (Genta), gentamisin 100 mg/kg/gün dozunda 8 gün boyunca im uygulandı. Grup 3 (Genta+D vit) gentamisin 100 mg/kg/gün ilave olarak D vitamini (1α,25(OH)2D3) 0.4 mcg/kg/gün sc, grup 4 (Genta+D vit. 3.gün) gentamisin 100mg/kg/gün ilave olarak 3. günden itibaren D vitamini 0.4 mcg/kg/gün sc, grup 5 (D vit. Kontrol) D vitamini 0.4 mcg/kg/gün sc olarak uygulandı.
Çalışma başında ve sonunda tüm ratların kan basınçları ve vücut ağırlıkları ölçüldü ve çalışma sonunda 24 saatlik idrar toplandı. Serum üre, kreatinin, kalsiyum, fosfor, sodyum, potasyum, albumin düzeyleri, idrarda NGAL, GGT, GSH, KIM-1, total protein ve kreatinin düzeyleri, dokuda TBARS, katalaz, protein, TGFβ, IL6, TNFα düzeyleri ölçüldü. Histolojik değerlendirme aynı patolog tarafından gruplardan habersiz olarak semi-kantitatif olarak yapıldı. Istatistiki değerlendirmede nonparametrik testler (Kruskall Wallis, Man Witney U testi) kullanıldı. P< 0.05 anlamlı kabul edildi.
Kontrol, N=10 Genta, N=10 Genta+D vit., N=10 Genta+D vit.3.gün N=10 D vit.N=7 SBP (mmHg) 120±6 125±10 112±13a 100±4a 126±9 DBP (mmHg) 68±4 75±7 74±8 65±6 92±7a
İdrar volümü (cc) 3±0.5 2.4±0.4 3.4±0.5a 5.5±0.5abc 11±3.5abc
Üre (mg/dl) 91±5.7 137±5.5a 149±5a 145±4a 124±24 Kreatinin (mg/dl) 0.74±0.03 1.1±0.07a 1.6±0.25a 2.3±0.3ab 0.76±0.12b NGAL (ng/ml) 49.5±7 390±143a 247±112 293±136a 225±148 GSH (nmol/ml) 0.4±0.13 0.26±0.04 0.55±0.08b 0.39±0.05 0.37±0.07 GGT (U/L) 1.3±0.35 38±37 59±19a 119±35a 9.5±4 KIM (ng/ml) 0.64±0.05 4.7±0.6a 5.6±0.5a 6.4±0.09ab 3±0.8a TD 0.9±0.1 2a 2.3±0.2a 2.3±0.2a 2a TN 0 1.3±0.2a 1.2±0.2a 1.8±0.25a 0b TIN 0.4±0.2 1.4±0.2a 2±0.1ab 2.2±0.13ab 1.4±0.5a THS 0.75±0.15 3.4±0.4a 6.3±0.7ab 7.5±0.7ab 4.4±0.7a
(SBP: sistolik kan basıncı, DBP: diyastolik kan basıncı, NGAL: neutrophil gelatinase associated lipocalin, GSH: glutatyon, KIM: kidney injury molecule, TD: tübüler
dejenerasyon, TN: tübüler nekroz, TIN: tübülointerstisyel nefrit, THS: total histolojik skor, a:grup v kontrol, b:grup v genta, c:grup v progresyon)
Tartışma: Gentamisin ile akut böbrek yetmezliği geliştiği, D vitaminin progresyona ve regresyona etkili olmadığı görüldü.
ABSTRACT
The Effects of Vitamin D on Gentamicin Induced Acute Kidney Injury in Rats
Introduction: Acute kidney injury (AKI) is frequently encountered in both groups of patients in intensive care as well as a high risk of death to other disease. The incidence of AKI varies between 5-20% and 5-90% chance of death shows a wide fluctuation. AKI is known to be effective in the pathogenesis of inflammation and cytokine release.
Findings of gentamicin nephrotoxicity seen in 30% of the patients, 10-20% of these patients eventually develop acute renal failure
Vitamin D has proven to be effective on renin expression, inflammatory response, oxidative stress, apoptosis and atherosclerosis.
Objective: This study aimed to investigate the effect of vitamin D in an experimental rat model of AKI.
Methods: Fifty non-uremic Wistar albino rats weighing 180-220 g were divided into 5 groups. Group 1 (Control), 1 ml saline im daily, group 2 (Genta), gentamicin 100 mg / kg / day dose administered im for 8 days. Group 3 (Genta and vitamin D), gentamicin 100 mg / kg / day in addition to vitamin D (1α, 25 (OH) 2D3) 0.4 mcg / kg / day, group 4 (Genta and vitamin D), gentamicin 100 mg / kg / day in addition to vitamin D (1α, 25 (OH) 2D3) 0.4 mcg / kg / day begining from 3. day, group 5 (vitamin D), vitamin D (1α, 25 (OH) 2D3) 0.4 mcg / kg / day administered by sc route.
Blood pressures and body weight were measured in all rats at the begining and end of the study, and 24-hour urine was collected. Serum urea, creatinine, calcium, phosphorus, sodium, potassium and albumin levels, urine NGAL, GGT, GSH, KIM1, creatinine, protein levels, tissue TBARS, catalase, protein, TGFβ, IL6, TNFα levels were measured. Semi-quantitative assessment was carried out by the same pathologist who was unaware of the groups. Nonparametric tests (Kruskal Wallis, Man Whitney U test) were performed as statistical evaluation, P <0.05 was considered as significant.
Kontrol, N=10 Genta, N=10 Genta+D vit., N=10 Genta+D vit.3.gün N=10 D vit.N=7 SBP (mmHg) 120±6 125±10 112±13a 100±4a 126±9 DBP (mmHg) 68±4 75±7 74±8 65±6 92±7a
İdrar volümü (cc) 3±0.5 2.4±0.4 3.4±0.5a 5.5±0.5abc 11±3.5abc
Üre (mg/dl) 91±5.7 137±5.5a 149±5a 145±4a 124±24 Kreatinin (mg/dl) 0.74±0.03 1.1±0.07a 1.6±0.25a 2.3±0.3ab 0.76±0.12b NGAL (ng/ml) 49.5±7 390±143a 247±112 293±136a 225±148 GSH (nmol/ml) 0.4±0.13 0.26±0.04 0.55±0.08b 0.39±0.05 0.37±0.07 GGT (U/L) 1.3±0.35 38±37 59±19a 119±35a 9.5±4 KIM (ng/ml) 0.64±0.05 4.7±0.6a 5.6±0.5a 6.4±0.09ab 3±0.8a TD 0.9±0.1 2a 2.3±0.2a 2.3±0.2a 2a TN 0 1.3±0.2a 1.2±0.2a 1.8±0.25a 0b TIN 0.4±0.2 1.4±0.2a 2±0.1ab 2.2±0.13ab 1.4±0.5a THS 0.75±0.15 3.4±0.4a 6.3±0.7ab 7.5±0.7ab 4.4±0.7a
(SBP: systolic blood pressure, DBP: diastolic blood pressure, NGAL: neutrophil gelatinase associated lipocalin, GSH: glutathione, KIM: kidney injury molecule, TD: tubular degeneration, TN: tubular necrosis, TIN: tubulointerstitial nephritis, THS: total histological score a: Group vs control, b: Group vs genta, c: Group vs progression)
Conclusions: It’s found that Gentamicin caused development of acute renal failure and the vitamin D had no effect on disease progression and regression.
1.GİRİŞ VE AMAÇ
Akut böbrek yetmezliği (ABY) patogenezi oldukça karmaşıktır. ABY’nin farklı pekçok nedeni olmakla birlikte, iskemi ve toksinler en sık nedenidir. Bu hasarların ortaya çıkmasında benzer yolaklar kullanılıyor olabilir. Bu nedenle deneysel ABY modelleri oluşturulurken farklı metotlar denenmiştir.
Gentamisin, Micromonospora purpurea isimli, toprakta ve suda yaşayan gram-pozitif bakteriden izole edilmiş, aerobik gram-negatif bakteri enfeksiyonlarında kullanılan aminoglikozid grubu antibiyotiktir. Gentamisinin proksimal renal tübüler hücrelerde birikmesi ile fırçamsı kenar hasarına bağlı nefrotoksisite oluşabilir [1]. Ayrıca böbrekte serbest oksijen radikali oluşumu ve birikimi, antioksidan savunma mekanizmalarının tüketimi, glomerüler konjesyon ve akut tübüler nekroz sonucu kreatinin klirensinde azalma ve renal disfonksiyon oluşabilir [2-5]. Patolojik mekanizmalar, endotelin-1, transforming growth faktör-β (TGF-β) artışı, renal korteks ve medullaya monosit/makrofaj infiltrasyonu, artmış oksidatif stres, apoptozis ve nekrozu içerir [6-9].
D vitamini (1-25(OH)2D3) hidrofobik olan, steroid hormonlardan biridir. Primer etki bölgeleri barsak, kemik ve böbreklerdir (klasik etki). Diğer pek çok organ ve sistem üzerine klasik etkilerinin dışında da etkileri mevcuttur [10]. Pek çok çalışma ile D vitamini ve analoglarının proteinüriyi azaltıcı etkisi gösterilmiştir [11-13]. Plasebo kontrollü randomize klinik bir çalışmada, renin-anjiyotensin-aldosteron (RAS) inhibitörü kullanan diyabetik nefropatili hastalarda parikalsitolün albuminüriyi ve kan basıncını azalttığı gösterilmiştir [14]. Bu klinik çalışmalar ışığında D vitamini analoglarının proteinüriyi azaltmada tamamlayıcı tedavi olarak kullanılabileceği görüşü ortaya çıkmıştır. Podositlerin glomerüler filtrasyonu düzenleyici etkisi tanımlandığında D vitamininin antiproteinürik etkisini podositler üzerinden oluşturabileceği düşünülmüştür [15].
ABY patofizyolojisinde inflamasyon ve reaktif oksijen radikalleri önemli bir rol oynar. D vitaminin antiinflamatuar ve immunmodulatuar etkileri de bilinen bir gerçektir. Bugüne kadar D vitamininin ABY üzerine koruyucu mekanizmaları tanımlanmamıştır. Bu bilgiler ışığında biz çalışmamızda, sıçanlarda gentamisin ilişkili akut böbrek yetmezliği modelinde D vitamininin akut böbrek yetmezliği gelişimini engelleyip engellemeyeceğini, akut böbrek yetmezliği gelişen sıçanlarda regresyona katkısı olup olamayacağını araştırmayı amaçladık.
2.GENEL BİLGİLER
2.1.Böbrek Anatomisi ve Fizyolojisi
Böbrekler vücut sağlığının devamı için gerekli pek çok işlevin düzenli gerçekleşmesini sağlayan organlardır. Sıvı ve elektrolit dengesinin sağlanması ve metabolizma artıkları ile toksik maddelerin atılması başlıca görevidir. Ayrıca elektrolit atılımının düzenlenmesinde ve kırmızı kan hücrelerinin oluşmasında rol oynayan bazı madde ve hormonların sentezini üstlenir [16].
Şekil-1: Nefronun şematik görünümü – Compherensive Clinical Nephrology
1.Renal korpuskül 7.Makula densa 2-3.Proksimal tübül 9.Bağlayıcı kanal 4-5.Henle kulbu 10-11-12.Kollektör kanal 6-8.Distal tübül
Böbrekler, nefron adı verilen bölümlerden oluşur ve her bir böbrekte 1.3 milyon nefron mevcuttur. Nefronlar maddelerin filtrasyon, sekresyon ve reabzorpsiyonunda rol oynarlar. Her nefron, kan akımını sağlayan glomerül, filtrasyonun başladığı bowman kapsülü, sekresyon ve reabzorpsiyonun oluştuğu proksimal ve distal tübülüsler, bu tüpleri birleştiren henle kulbu ve idrarı üretere ulaştıran toplayıcı kanallardan oluşur (Şekil-1) [16, 17].
Glomerül 200µm çapındadır ve kapiller kümelerinin bowman kapsülü içine girmesi ile oluşur. Bowman kapsülünde kan ve glomerüler filtrat 2 ayrı hücre tabakası ile birbirinden ayrılır: kapiller endotel ve tübülüs epiteli (podositler). İki tabaka arasında ise glomerüler bazal membran (GBM) yer alır. Bazal membran ile endotel hücreleri arasında glomerülün destek yapısını ve hücresel matriksini oluşturan mezenşim hücreleri bulunur (Şekil-2) [18].
Şekil-2: Glomerül ve jukstaglomerüler aparatın şematik görünümü – Compherensive Clinical Nephrology
AA: Afferent arteriyol PE: Pariyetal epitel MD: Makula densa PO: Podosit EGM: Ekstraglomerüler mezangiyum M: Mezanşiyum EA: Efferent arteriyol E: Endotel
N: Sempatik sinir uçları F: Ayaksı çıkıntılar
GC: Granüler hücreler GBM: Glomerüler bazal membran SMC: Vasküler düz kas hücreleri US: Üriner boşluk
Glomerüler mezenşim mukopolisakkaridler ve glikoproteinlerden oluşmuş bir matriks içine yerleşmiş mezenşiyel hücrelerden oluşur. GBM mezenşiyumun glomerüler kan akımı ile en yakın temas halinde olduğu noktadadır. Burada glomerüler dolaşım mezenşiyumdan 100 nm gözenekler içeren tek bir fenestre endotel tabakası ile ayrılır. Bu sayede:
1. Plazma mezenşiyel bölgeye akabilir.
2. Mezenşiyel ve endoteliyal hücrelerin pozisyonu hücrelerden birisinden salıverilen maddelerin diğer hücreler ile parakrin etkileşimine izin verecek biçimdedir [19].
Mezenşiyel hücreler çeşitli vazoaktif peptidlerin (anjiotensin Π, endotelin-1 (ET-1), tromboksan (TX) ve arjinin vazopressin (AVP)) reseptörleri, aktin ve miyozin içerirler. Glomerülün hiler bölgesinde jukstaglomerüler aygıt, afferent ve efferent arteriyollerin lümene bakan tarafı ile temas etmektedir. Bu anatomik pozisyon nedeniyle mezenşiyel hücrelerin kasılma ve gevşemeleri mezenşiyumdan plazma akımı, glomerüler kan akımı ve filtrasyon hızını düzenler [18, 20, 21].
İdrar oluşumunun 3 aşaması vardır: filtrasyon, reabzorpsiyon ve sekresyon. Filtrasyon
glomerülde gerçekleşir. GBM glomerüler kapillerlerin geçirgenliğini düzenler ve 4 nm’den daha küçük çaptaki nötral maddelerin difüzyonuna izin verir. Bu nedenle albümin ve albüminden daha büyük maddeler idrara geçemez. Düşük moleküler ağırlıklı maddeler ise kapiller duvarı, GBM’ı ve Bowman kapsülünü geçerler. Bu işlem yüksek kan basıncının etkisi ile dolaşımdaki elektrolitlerin ve diğer küçük moleküllerin membrandan geçişinin sağlandığı bir pasif diffüzyon olayı olup enerji gerektirmez [16].
Sıvı proksimal tüplere geçince ilk reabzorpsiyon olayı gerçekleşir. Proksimal tüplerin duvarı apikal yüzde tight junction’lar ile birleşen tek sıralı bir hücre tabakasından oluşmuştur. Lümene bakan yüzünde ise çok sayıda mikrovillusun bir araya gelmesi ile oluşan fırçamsı kenar yer alır [17]. Glomerüllerden süzülen sıvının yaklaşık üçte ikisi Na+’un aktif transportu ile tübüler sıvının ozmolalitesini değiştirmeden geri emilir. Yani, bu bölgedeki sıvının geri emilimi izoozmotiktir. Na+ geri emilimine HCO3- ve Cl- emilimi de eşlik eder. Proksimal tüplerin başlangıç kısmındaki HCO3- geri emilimi fırçamsı kenar membranındaki Na+/H+ değiştirici mekanizması ile gerçekleşir ve karbonik anhidraz enzimine bağımlıdır. Glukoz, aminoasidler ve diğer bazı organik maddeler de Na+’a bağımlı kotransport işlemi ile geri emilirler. Su ise pasif olarak geri emilir. HCO3-’ın %85’i, NaCl’ün %40’ı, suyun %60’ı, organik maddelerin ise tamamına yakını proksimal tüplerde geri emilir (Şekil-7). Böbrekler tarafından 170-190 L sıvı filtre edilmesine rağmen ancak 1-2 L’si idrarla vücuttan atılır [22].
Şekil-3: Henle kulbu çıkan kalın kol
– elektrolit transportu - Compherensive Clinical Nephrology
Şekil-4: Nefronda NaCl ve su
transportu - Compherensive Clinical Nephrology
Proksimal ve distal tübülüsler arasında Henle kulbu vardır. Henle kulbu inen ve çıkan kollardan oluşur. Çıkan kolun ince ve kalın segmentleri vardır. İnen kolda su ozmotik güçlerin etkisi ile pasif olarak emilirken çıkan kol suya çok az geçirgendir. Çıkan kolun kalın segmentinde NaCl’ün aktif olarak geri emilmesi tübüler sıvının ozmolalitesinin azalmasına neden olur. Dolayısıyla bu bölge ‘dilüsyon segmenti’ olarak bilinir. Sekresyon işlemi de Henle kulbunda başlar. Cl- iyonları ve bir miktar Na+ kan dolaşımından tübülüs içine aktif transportla taşınır. Henle kulbundan geçiş esnasında tübüler sıvı hacmi %5 oranında azalır ve plazmaya göre hipotonik hale gelir (Şekil-3) (Şekil-4) [17].
Distal tübülüslerde sekresyon ön plana çıkarken reabzorpsiyon az da olsa devam eder. H+ ve K+ tübüler sekresyona uğrarken düşük miktarda Na+ (filtre edilen miktarın %10’u) ise yeniden geri emilir. Asid-baz dengesini düzenleyen sistemin bir parçası olarak amonyak sekresyonu da burada gerçekleşir. NaCl geri emilimi ise Na+ ve Cl- kotransportu şeklindedir. Yine lümenin bu kısmında yer alan apikal Ca+2 kanalları ve Na+/Ca+2 değiştirici sistemi ile Ca+2 geri emilir. Bu işlem paratiroid hormon tarafından düzenlenir. Su reabzorpsiyonu antidiüretik hormon (ADH), NaCl geri emilimi ise aldosteron etkisine bağımlıdır (Şekil-7) [16, 22].
Distal tübülüsler toplayıcı tüplere (kollektör kanal), bunlar da bir araya gelerek toplayıcı kanallara boşalırlar. İdrardaki son NaCl konsantrasyonunu nefronun bu bölümü belirler. Kollektör kanallarda Na+ reabsorbe eden ve K+ sekrete eden ana hücreler ve H+ iyonu sekresyonundan sorumlu olan interkale hücreler olmak üzere iki ayrı hücre tipi yer alır. Na+ geri emiliminden sorumlu olan ana hücrelerin apikal membranı, diğer tübülüs segmentlerinden farklı olarak kotransport sistemi yerine, Na+ ve K+ için özgül iyon kanalları içerir. Nefronun bu bölümü sıkı epitelle döşeli olup iyonlara ve suya karşı geçirgenlikleri oldukça azdır. Bu nedenle bu segmentte iyon ve su hareketleri birbirinden bağımsız olarak ADH ve aldosteron gibi hormonların etkisi altında düzenlenir (Şekil-7) [17].
Aldosteron Na+ reabzorpsiyonunu arttırırken K+ salınmasını uyarır. Aldosteronun Na+ reabzorpsiyonu üzerindeki etkisi 3 aşamalıdır:
1) Membrandaki aldosteron reseptörleri üzerinden Na+/H+ pompasını uyararak hızlı bir etki oluşturur.
2) Hücre içi reseptörlere bağlanarak apikal membrandaki Na+ kanallarını aktive eden proteinin sentezini sağlar ve Na+’un hücre içine geçişini sağlar.
3) Bazolateral Na+ pompalarının sayısını arttırarak uzun süreli etkiler doğurur [17]. Aldosteron salınması distal tübülüsteki sıvının bileşimine duyarlı olan jukstaglomerüler aygıt tarafından düzenlenir. NaCl konsantrasyonundaki azalma distal tüplerde yer alan macula densa hücreleri tarafından algılanır ve renin salınması uyarılır. Sonuç anjiotensin Ι, ardından anjiotensin Π oluşumu ve adrenal korteksten aldosteron sentez ve salınmasıdır (Şekil-5) [17].
Şekil-5: Renin salınımı– Compherensive Clinical Nephrology
Makula densa hücrelerinde hem siklooksijenaz 2 (COX-2) hem de nöronal nitrik oksid sentaz (nNOS) enzim sistemleri bulunmaktadır. NaCl artınca Na-K-2Cl kotransportu ile hücre içine alınır. Adenosin artışı ile vazokonstrüksiyon gerçekleşir. COX-2 ve nNOS inhibe olur. COX-2 aktivasyonu ile prostaglandin E2 (PGE2)
artar ve renin salınır.
ADH hipofiz bezinin arka lobundan salgılanır, kollektör kanallarda membranın suya karşı geçirgenliğini arttırarak suyun pasif diffüzyonunu sağlar. Salgılanması serum ozmolalitesi ve hacmi tarafından düzenlenir. V1 ve V2 olmak üzere iki tip ADH reseptörü vardır. V2 reseptörleri ADH’ın böbrekler üzerindeki etkilerinden, V1 reseptörleri diğer sistemler üzerindeki (örn. Kardiyovasküler sistem) etkilerinden sorumludur. V2 reseptörleri adenilat siklaza kenetlidir. V1 reseptörleri (V1a ve V1b) ise inozitolfosfat üzerinden etki gösterirler ve damar düz kasının kasılması, platelet agregasyon ve degranülasyonu, hidrokortizon salıverilmesi gibi işlevlerde rol alırlar. ADH böbrekte kollektör kanallar ve distal tübülüs hücrelerinin bazolateral membranında bulunan V2 reseptörlerine bağlanır. Böylelikle apikal membrandaki su kanallarının sayısında ve membranın suya geçirgenliğinde artış olur (Şekil-6) [17, 22].
Vazopressin kollektör kanallarda yer alan esas hücrelerin bazolateral membranında bulunan V2 reseptörlerine
bağlanır. İntrasellüler siklik adenozin monofosfat üretimi protein kinaz A aracılığıyla aquaporin 2 kanallarının apikal membrana hareketini sağlar. Apikal membranda bulunan aquaporin 2 ve bazolateral membranda bulunan aquaporin 3 ve 4 kanalları ile suyun transsellüler geçişi sağlanır.
AC: Adenilat siklaz
Şekil-6: Vazopressin Etki Mekanizması - Compherensive Clinical Nephrology
2.2 Böbreklerin Kan Dolaşımı
Böbrekler vücut ağırlığının sadece %0.4’ünü oluşturmalarına rağmen ortalama olarak kalp debisinin %20’sini alırlar. Böbrekler tüm vücuttaki organlar arasında gram doku başına en fazla kanlanan dokudur. Böbreklerin kan dolaşımı aortadan ayrılan renal arterler ile sağlanır. Renal arter hilusta dorsal ve ventral dallara ayrılır. Bu ana dallar daha sonra kortikomedüller alana doğru uzanan çok sayıda interlober dalları oluşturur. Bu noktada arkuat arterler oluşur ve bunlardan da çok sayıda interlobüler arter köken alır. İnterlobüler arterler korteksten geçerken afferent arteriyolleri oluştururlar. Bu arteriyoller böbrekte filtrasyon işlevini gerçekleştiren glomerüllerin kan akımını sağlarlar. Afferent arteriyoller düz kas hücrelerine ek olarak miyoepitelyal hücreler de içerirler. Bu hücreler afferent arteriyolün distal kısmında yer alır ve makula densa ile devamlılık gösterirler. Afferent arteriyoller glomerül içinde dallanarak kapiller ağları, kapiller ağlar ise birleşerek efferent arteriyolü oluştururlar. Afferent arteriyol, efferent arteriyol ve glomerüle komşuluk eden distal tübülüs segmenti biraraya gelerek jukstaglomerüler aygıtı oluşturur. Bu bölgede yer alan afferent arteriyol ve tübülüs segmentleri makula densa adı verilen özgül hücreler içerirler. Tübüler sıvının akım hızı ve bileşimindeki değişikliklere göre afferent arteriyoldeki renin içeren granüler hücrelerden renin salınması düzenlenir. Jukstaglomerüler aygıt bu özellikleri ile nefronun kan akımı ve dolayısıyla glomerüler filtrasyon hızının (GFH) düzenlenmesinde önemli rol alır. Efferent arteriyoller papiller bölgenin uç kısmında venöz vaza rektaya dökülürler [17].
Böbreklerin arteriyel basınçtan bağımsız olarak kan dolaşımlarını belirli bir aralıkta sabit tutma yeteneğine otoregülasyon adı verilir. Ortalama perfüzyon basıncının 80-180 mm Hg arasında değişkenlik gösterdiği durumlarda, birinci derecede renin ve endojen prostaglandinler gibi intrensek hümoral faktörler ile otoregülasyonun devamlılığı sağlanır.
2.3. Böbrek İşlevinin Değerlendirilmesi
Böbreğin 3 temel işlevi vardır:
1) Metabolizma sırasında oluşan veya doğrudan alınan toksik maddelerin atılması 2) Vücut sıvı dengesinin düzenlenmesi
3) Hormonların üretimi
Böbreklerde akut veya kronik yetmezlik söz konusu olduğunda vücutta nitrojen metabolizmasının son ürünleri birikir ve non-protein nitrojenlerin düzeyi yükselir. Böylelikle kan üre-nitrojen (BUN) ve serum kreatinin düzeyleri yükselir, azotemi gelişir. Bu durum ise
böbreklerin metabolizma artıklarını atabilme yeteneklerini kaybettiği üremi ile sonuçlanır. Böbreklerin hücredeki metabolik işlevlerini maksimum etkinlikte gerçekleştirebilmesi için hücre içi sıvı bileşiminin dar bir aralıkta tutulması gerekir. İntraselüler sıvı extraselüler sıvının içeriğinden büyük oranda etkilenir. Extraselüler sıvı içeriği de böbrekler ve solunum sistemi tarafından düzenlenir. Akciğerler, parsiyel basınçları ve asid-baz sisteminin solunumsal komponentini oluşturan kan gazlarının konsantrasyonlarını ayarlarken, böbrekler uçucu olmayan maddelerin konsantrasyonlarını denetlerler. Bu nedenle organizmanın su dengesi, elektrolit konsantrasyonları ve asid-baz dengesi, böbrek fonksiyonlarının sağlıklı bir şekilde yürütülüp yürütülmediğini, olası bozuklukları yansıtmak açısından önemlidir [23].
Böbreklerin ayrıca 1,25-(OH)2 kolekalsiferol (D3 vit.) oluşumu ve eritropoetin sentezi gibi endokrin fonksiyonları mevcuttur. Kalsiyum ve fosfor düzeylerindeki veya eritrosit kitlesindeki anormallikler böbreklerle ilgili bozuklukları gösterebilir.
Böbrek fonksiyonunun değerlendirilmesinde ilk yapılması gereken ve en ekonomik uygulama tam idrar tetkikidir, sonrasında kreatinin, üre, nitrojen düzeyleri gibi tetkikler de yapılır. Söz konusu maddelerin serum ve idrarda eş zamanlı ölçümleri ile (örn. Kreatinin klirensi) klinik olarak bulgu vermeyen bazı bozukluklar dahi saptanabilir. Glomerüler filtrasyon hızında belirgin bir düşüşün olduğu durumlarda elektrolit ve asid-baz dengesi ile ilgili ölçümlere ihtiyaç vardır. Hipokaleminin düz, çizgili kaslar ve kalp kasında kontraktilite azalması, elektrokardiyogram değişiklikleri (ST depresyonu, uzamış QT, küçük T dalgaları) ve adinamik ileus gibi ciddi sonuçlar yaratabilmesi nedeniyle serum potasyum düzeylerinin ölçümü oldukça önemlidir [23].
2.3.1. Renal Klirens Çalışmaları
İdrar ve kan tetkikleri böbrek fonksiyonunu değerlendirmede ilk başvurulan yöntemler
olmakla birlikte bazı durumlarda yetersiz kalabilir. Böbrek fonksiyonunun normal olarak sürdürülmesi için 4 fizyolojik kriterin varlığı gereklidir:
1. Böbreğin kan akımı normal olmalıdır. 2. Glomerüler filtrasyon normal olmalıdır. 3. Renal tübüler fonksiyon normal olmalıdır.
4. İdrar çıkışını engelleyecek bir obstrüksiyon olmamalıdır.
Endojen kreatinin gibi bazı maddelerin idrardaki miktarını (Uc), belirli bir sürede çıkarılan idrar hacmini (V) ve bu maddenin serumdaki konsantrasyonunu (Sc) saptayarak söz konusu maddenin birim zamanda idrarla atılan miktarını saptamak olasıdır. Bu hacim ml/dk cinsinden
ifade edilir ve ‘renal klirens’ olarak bilinir. Renal klirensi hesaplamada aşağıdaki formül kullanılır:
Uc (mg/dl)
Renal klirens (ml/dk) = × V (ml/dk) Sc (mg/dl)
GFH’nı saptamada kullanılacak eksojen bir madde ise aşağıdaki özellikleri taşımalıdır: 1. Renal tübülüslerde geri emilmeye ve itraha uğramamalıdır.
2. Proteinlere bağlanmamalıdır.
3. Serum ve idrarda kolayca ölçülmeli ve toksik olmamalıdır.
4. Moleküler ağırlığı glomerülden filtre olabilecek kadar düşük olmalıdır.
İnülin sayılan özellikleri tama yakın taşımasına rağmen ekzojen olması ve sürekli infüzyonla
uygulamayı gerektirmesi nedeniyle klinikte rutin olarak kullanılamamaktadır [24].
GFH’nın hesaplanmasında en sık kullanılan madde kreatinindir. Kreatinin kreatin’in yıkım ürünüdür ve kreatin fosfatın temel depo yeri olan kasta üretilir. Kreatinin üretim ve atılımı kas kitlesi ile doğrudan orantılıdır. Dolayısıyla erkeklerde ve özellikle atletik yapılı kişilerde, kadın, çocuk ve yaşlılara göre daha yüksek miktarda üretilir. Kreatinin, glomerüllerden serbest olarak filtre edilir ve bir miktar aktif tübüler sekresyona uğrar. Dolayısıyla GFH’nın hesaplanmasında inülin klirensi kadar hassas sonuçlar vermez. Fakat uygulamadaki kolaylık nedeniyle rutin kullanımda tercih edilir. Kreatinin klirensi hesaplamasında genellikle 24 saatlik idrar örneği toplanır. GFH’nın diürnal varyasyon gösterdiği unutulmamalıdır [23].
Bir maddenin klirensi GFH’na paralel ise filtrasyondaki azalma sonucunda bu maddenin serum konsantrasyonunun artması beklenir. Üretim hızının rölatif olarak sabit olduğu varsayılırsa söz konusu maddenin dolaşımdaki miktarının saptanması da GFH’nı belirlemede yararlıdır. Dolayısıyla böbrek yetmezliği mevcutsa serum kreatinin ve üre düzeyi ölçümlerine sıkça başvurulur [23, 24].
Üre protein metabolizmasının son ürünüdür ve atılan nitrojenin yaklaşık %80’ini oluşturur. Üre, filtrasyonun yanı sıra geri emilime de uğraması ve üretiminin dışarıdan alınan miktar, katabolizma ve gastrointestinal sistemden protein kaybı gibi nedenlere bağlı olarak değişebilmesi nedeniyle inülinin belirtilen özelliklerini taşımaz ve üre klirensi böbrek fonksiyonunu değerlendirmede güvenilir bir yöntem değildir.
Üre’nin metabolizmasında ve böbreklerdeki tutulumunda oluşabilecek değişiklikler nedeniyle BUN her zaman renal parankimal fonksiyonla uyumlu değildir. Ayrıca, kan üre
düzeyi prerenal, renal ve postrenal nedenlere bağlı olarak değişebilir. Üre düzeylerinin aşırı üretime bağlı olarak yükseldiği durumlarda BUN 40 mg/dl’yi nadiren geçer. Daha yüksek düzeydeki BUN değerleri ise renal hasar, idrar yollarında tıkanıklık veya böbrek kan akımında azalma gibi patolojileri akla getirmelidir.
Serum kreatinin konsantrasyonu ölçümü glomerüler fonksiyonu değerlendirmede üre düzeyi ölçümlerine kıyasla diyetten, pre- ve postrenal faktörlerden daha az etkilendiği için daha kıymetlidir. Ancak yaşlanma ile GFH azalırken aynı zamanda kas kitlesi de azalır. 50-80 yaş arası hastalarda kreatinin klirensi belirgin olarak azalsa dahi serum kreatinin düzeyleri normal bulunabilir. Hiperkatabolik durumlar, miyozit, kas travması, aşırı egzersiz ve uzamış motor nöbetler de serum kreatinin konsantrasyonlarını arttırabilir [24].
Renal fonksiyonu değerlendirmede serum kreatinin düzeyleri ölçümü üre düzeylerine yeğlenmekte ise de her 2 kriterin birlikte değerlendirilmesi ile birinde olabilecek bir hata diğeri ile ekarte edilebilir. BUN/serum kreatinin oranı ile bozukluğun etiyolojisi hakkında bilgi edinilebilir.
BUN/serum kreatinin oranı normalde 10:1 ile 12:1 arasında olmalıdır. Parankimal hasar olduğunda her ikisi de azalacağından oran değişmez. Gastrointestinal sistemden aşırı kanama, steroidler ve tetrasiklinler gibi protein yıkımını arttırıcı ilaçların kullanımı, karaciğer hastalıkları ve idrar akımının azalması gibi aşırı üre üretiminin olduğu durumlarda bu oran yükselir. İdrar akım hızının azalması, kreatinin sekresyonunu doğru orantılı olarak arttırmadan üre reabzorpsiyonunu arttırır. Bu duruma dehidratasyon, konjestif kalp yetmezliği, hepatorenal sendrom veya üriner sistem obstrüksiyonu gibi patolojilerde rastlanır. BUN/kreatinin oranının azalması genellikle düşük proteinli diyetle beslenme sonucu gelişmekle birlikte, ürenin kreatinine göre hemodiyalizle daha fazla atılmasına bağlı olarak da görülebilir.
2.3.2. Ozmolalite Çalışmaları
Serum veya plazmanın hiperozmolaritesi su replasmanının uygun ve yeterli olduğu durumlarda vücuttan aşırı bir su kaybını düşündürür. Hipoozmolalite ise primer polidipsi, psikojenik polidipsi veya ilaçla indüklenmiş polidipside olduğu gibi artmış su alımına veya artmış solüt yüküne bağlıdır.
Böbrek fonksiyonlarının değerlendirilmesinde idrar/serum (plazma) ozmolaritesi önemlidir. Normalde bu oran 1-3 arasındadır. Akut böbrek hasarı durumunda ve kronik böbrek yetmezliğinde bu oran 1.2’nin altına düşerken idrar Na+’u 20 mEq/lt’nin üzerinde bulunur. GFH’nın primer olarak bozulduğu durumlarda (Örn. Konjestif kalp yetmezliği, akut obstrüktif üropatiler, akut glomerulonefrit v.b) U/S oranı 1.2’nin üzerinde iken idrar Na+ düzeyi 20 mEq/lt’nin altında saptanır [23].
Prerenal ve renal böbrek yetmezliği ayrımı yapmada fraksiyonel sodyum atılımının daha net sonuçlar verdiği saptanmıştır:
FENa = idrar Na+ × plazma Cr / idrar Cr × plazma Na+
1’in altında FENa prerenal yetmezliği gösterirken 2’nin üzerindeki değerler akut tübüler nekrozu düşündürür.
2.4. Akut Böbrek Yetmezliği
Akut böbrek yetmezliği (ABY), böbrek fonksiyonlarının saatler ya da günler içinde bozulması sonucu üre ve kreatinin gibi nitrojen artık ürünlerinin vücutta birikmesidir. Böbrek fonksiyonundaki kaybın şiddetine ve süresine göre hücre dışı alandaki sıvı miktarında, elektrolit ve asid-baz dengesinde, diğer organ fonksiyonlarında bozulmalar ortaya çıkabilir [25, 26]. ABY’ye genellikle idrar çıkışında azalma eşlik eder fakat tanı için mutlaka olması gerekmez. ABY hastanede çoğunlukla da yoğun bakım ünitesinde (YBÜ) yatan hastalarda önemli bir problemdir. YBÜ’de yatan hastaların %36-67’sinde, hastanede yatan hastaların %7-18’inde ABY görülmekte ve hastaneye yatan tüm hastaların %5’ine renal replasman tedavisi uygulanmaktadır [27-32]. ABY’nin, uzak organ hasarı ve kronik böbrek yetmezliği gelişim riski nedeniyle hastane mortalitesini arttırdığı bilinmektedir. Özellikle bazal kreatinin seviyeleri yüksek olan hastalarda gelişen ABY, son dönem böbrek yetmezliği gelişimi açısından önemli bir risk faktörüdür [33-35].
2.4.1. Akut Böbrek Yetmezliği Patofiyolojisi ve Nedenleri
Akut böbrek yetmezliği, neden olan faktörler ve patofizyolojisine göre prerenal, renal ve postrenal olmak üzere üçe ayrılır. Bu sınıflama aynı zamanda ABY’nin tanı ve tedavisi için de önemlidir.
2.4.2. Prerenal ABY (Prerenal Azotemi)
ABY’nin en sık nedeni prerenal azotemidir. Böbrekte hipoperfüzyona neden olan durumlar prerenal ABY’ye neden olabilir. Prerenal ABY’de böbrek parankiminde henüz hasar yoktur fakat hipoperfüzyonun süresi ve şiddeti arttıkça hasarlanma başlar ve renal ABY oluşur [36].
Vücuttan herhangi bir şekilde volüm kaybı olduğunda, sistemik arter basıncındaki düşüşe fizyolojik yanıt olarak arteryel ağaçtaki ve kalpteki baroreseptörler aktive olur. Uyarılan bu baroreseptörler arteryel kan basıncını yeniden düzenlemek için humoral (renin-anjiyotensin-aldosteron sistemi (RAS), arjinin vazopressin (AVP)) ve nöral (sempatik sinir sistemi) mekanizmaları harekete geçirir. Norepinefrin, anjiyotensin Π ve AVP salınımı ile muskulokutanöz ve splanknik dolaşıma ait vasküler yataklarda vazokonstrüksiyon oluşur, ter ile kaybedilen tuz miktarı azalır, böbrekte su ve tuz tutulumunda artış, susamanın uyarılması ile de su alımında artış gerçekleşir. Eş zamanlı böbrekte afferent arteriyoldeki gerilme reseptörleri, düşük perfüzyon basıncı sonucunda uyarılarak lokal myojenik refleks ile afferent arteriyollerde dilatasyona neden olur (otoregülasyon mekanizması). Afferent arteriyollerde vazodilatasyona yol açan diğer bir etken prostaglandin E2, prostasiklin gibi vazodilatatör prostaglandinlerin biyosentezinin arttırılmasıdır. Ek olarak anjiotensin Π efferent arteriyollerde vazokonstrüksiyona yol açar ve böylelikle glomerül içi basınç ve GFH korunur. Fakat ciddi hipoperfüzyon olması durumunda fizyolojik mekanizmalar yetersiz kalır ve prerenal azotemi gelişir. Renal otoregülasyon mekanizması ortalama arter kan basıncı 80-180 mmHg arasında düzgün çalışırken, 80 mmHg’nın altında tam çalışamaz ve GFH azalmaya başlar. Renal hipoperfüzyon esnasında non-steroid antiinflamatuar ilaçlar (NSAİİ) gibi afferent arteriyoldeki dilatasyonu azaltan ya da anjiyotensin dönüştürücü enzim inhibitörü (ADEİ), anjiyotensin reseptör blokeri (ARB) gibi efferent vazokonstrüksiyonu azaltan ilaçlar ABY gelişimine zemin hazırlarlar. Yaşlı ve kronik böbrek yetmezliği olan kişilerde de otoregülasyonun tam çalışmaması nedeniyle böbrek hasarı gelişimi daha kolaydır [25, 36, 37]. Böbrek hipoperfüzyonu olması için hipovolemi olması şart değildir. Hipervolemi ile seyreden renal perfüzyon bozuklukları da ABY ile sonuçlanabilir. Kalp yetmezliğinde extrasellüler sıvıda artışla birlikte kardiyak debideki azalma renal hipoperfüzyondan sorumludur. Sepsis ve siroz gibi durumlarda da hipervolemi olmasına rağmen sistemik vazodilatasyon nedeniyle renal perfüzyonda azalma oluşur [26, 36].
Ozmotik olarak aktif olan mannitol, dekstran, protein gibi maddelere bağlı gelişen hiperozmolarite nedeniyle de ABY oluşabilir. Bu maddeler glomerüler kapiller ozmotik basınçta artışa neden olurlar ve şayet glomerüler kapiller ozmotik basınç, glomerüler kapiller hidrostatik basınca göre daha yüksek düzeylere ulaşırsa glomerüler filtrasyon durur ve anürik ABY oluşur (Tablo-1) [36].
2.4.3. Renal Akut Böbrek Yetmezliği
İskemi ve/veya nefrotoksik ajanlara bağlı gelişen akut tübüler nekroz (ATN) renal
ABY’nin en yaygın nedenidir. Bunun dışında renal ABY’nin pekçok nedeni vardır (Tablo-2). Hastanede gelişen ABY’nin en sık nedeni ATN’dir. YBÜ’de yatan hastalarda gelişen ABY’nin üçte ikisi bozulmuş renal perfüzyon, sepsis ve nefrotoksik ajanların kombine etkisi sonucudur [36, 38]. Bu nedenle genellikle ATN ile renal ABY birbirinin yerine kullanılmaktadır.
2.4.3.1. İskemik Akut Tübüler Nekroz
İskemik akut tübüler nekroz da prerenal ABY de böbrek perfüzyonundaki azalmaya
bağlı gelişir. İskemik akut tübüler nekrozda farklı olarak özellikle tübüler epitelyumun katıldığı böbrek parankiminde iskemik hasar mevcuttur. En sık, ciddi kanamalar, ciddi volüm kayıpları, ciddi travmalar ve yanıklarda, majör kardiyovasküler cerrahi geçiren hastalarda görülür [25].
İskemik ABY gelişiminde hemodinamik faktörler, endotel ve tübül hücreleri ile ilişkili
faktörler ve inflamatuar faktörler rol almaktadır [36, 38].
2.4.3.2. Toksik Akut Tübüler Nekroz
Nefrotoksik ajanlar, hipovolemi durumlarında, başka toksik ajanların birlikteliğinde, yaşlı ve kronik böbrek hasarı olan kişilerde böbrek hasarına daha fazla neden olurlar [39]. Kontrast maddelerin yaşlı, beraberinde kronik böbrek yetmezliği, diabetes mellitus, hipertansiyon, konjestif kalp yetmezliği, hipovolemi ya da multiple myelom gibi hastalıkları bulunan, yüksek doz kontrast verilen, kardiyak cerrahi operasyon geçiren, NSAİİ kullanan, hipovolemi ya da anemisi olan hastalarda daha fazla ABY’ye neden olduğu bilinmektedir [39]. Kontrast nefropatisi, kontrast maruziyetinden 24-48 saat sonra başlar, 4-5 günde pik yapar ve genellikle 7-10 gün içinde düzelir [36]. Kontrast maddeye bağlı gelişen ABY genellikle doz ile bağlantılıdır. Patogenezinde medüller hipoksi ve doğrudan tübüler epitel hücre hasarı sorumlu tutulmuştur. Kontrast madde maruziyeti sonrası oluşan vazodilatasyonu takiben uzun süreli vazokonstrüksiyon oluşur. Ayrıca ozmotik diürez etkisiyle Henlenin çıkan kalın kısmına daha çok sodyum ulaşır. Daha çok sodyumun emilmesi için daha çok oksijene
gereksinim vardır. Bu da medüller hipoksiyle sonuçlanarak var olan hasarı daha da
şiddetlendirir. ABY gelişim riski osmolalitesi yüksek olan kontrast maddeler ile daha sıkken,
düşük osmolaliteli ve non iyonik kontrast maddelerle daha azdır [36, 39].
Takrolimus ve siklosporin (kalsinörin inhibitörleri) ABY yapan ajanlardandır. İlaç kullanmaya başladıktan birkaç gün sonra oligürik/anürik ABY gelişebileceği gibi sadece serum kreatinin düzeyinde artışla da seyredebilir. Doz azaltımı ile dramatik bir şekilde geriler. Bu ilaçlar birkaç yolla ABY gelişimine neden olur:
i) Afferent arteriyollerde vazokonstrüksiyon ile böbrek kan akımında ve glomerüler filtrasyonda azalmaya neden olurlar.
ii) Mezengial hücrelerde kontraksiyona ve sonuç olarak glomerüler geçirgenlikte bozulmaya neden olurlar.
iii) Tübüler hücreleri etkilemek suretiyle sodyum retansiyonu, potasyum ve ürik asid atılımının azalması, magnezyum tübüler sekresyonunun artması ve hiperkloremik metabolik asidoza neden olurlar [40].
Epitel hücrelerine doğrudan hasar vererek ve/veya intratübüler alanda tıkanıklığa yol açarak ABY gelişimine neden olan diğer ajanlar aminoglikozidler, amfoterisin B, asiklovir, foskarnet gibi antibiyotikler, sisplatin, karboplatin, ifosfamid gibi kemoterapötik ilaçlardır. Aminoglikozidler terapötik dozda kullanıldığında bile %10-30 oranında ABY gelişebilir. Amfoterisin B doz ilişkili olarak intrarenal vazokonstrüksiyon ve doğrudan proksimal tübül epiteline toksik etki ile ABY’ye neden olur. Sisplatin ve karboplatin de proksimal tübül hücrelerinde birikir. Maruziyetten 7-10 gün sonra mitokondriyal hasar ve buna sekonder ATP’ase inhibisyonu ile toksik hasar oluşturur [25, 36].
Nonsteroid anti-inflamatuar ilaçlar böbrek hemodinamisini bozar ve glomerül filtrasyon hızında azalmaya neden olur. Aterosklerotik kalp hastalığı olan yaşlı hastalarda, kronik böbrek yetmezliği olanlarda, diüretik kullanan, hiponatremi, hipotansiyonu olan hastalarda daha nefrotoksiktir. Nadiren ATN, papiller nekroz ya da tübüler interstisyel nefrite neden olabilirler [36, 41].
Anjiotensin dönüştürücü enzim inhibitörleri ya da ARB’ler ise efferent arteriyolerde vazokonstrüksiyonu inhibe ederek renal hasar oluştururlar [36].
2.4.3.3. Aminoglikozidlere Bağlı Akut Böbrek Yetmezliği
Aminoglikozidler 500 Dalton ağırlığında, polar, katyonik moleküllerdir. Polar olmaları nedeniyle yağda az çözünürler ve biyolojik membranları geçme yetenekleri zayıftır. Plazma proteinlerine çok az bağlanırlar. Eliminasyon yarı ömürleri yaklaşık 2 saattir ve böbreklerden değişmeden atılırlar. Değişikliğe uğramayan aminoglikozidlerin renal klirensi inülin klirensinden hafifçe düşük olup hemodiyalizle yeterli derecede itrah edilebilirler [42]. Gentamisin en sık kullanılan aminoglikozid antibiyotiklerdendir.
Gram (-) enfeksiyonların aminoglikozidlerle tedavisi esnasında nefrotoksisite sık rastlanan bir durumdur. Hücre hasarı aminoglikozidlerin doğrudan tübüler etkisine bağlı olup esas olarak proksimal tüplerde görülür.
Sıçanda, mikroponksiyon ve mikroenjeksiyon çalışmalarına göre aminoglikozidler fırçamsı kenar membranında anyonik fosfolipidlere bağlandıktan sonra vakuolizasyon ile proksimal tübülüs hücrelerine alınmaktadır [43]. Hücreye girdikten sonra lizozomlara taşınırlar. Hücre içine sürekli bir geçiş olması lizozomal disfonksiyona ve dejenerasyona neden olur. Sonuç olarak lizozomal enzimler açığa çıkar ve diğer hücre organelleri üzerine etkir [24]. Aminoglikozidler lizozomal fosfolipazları inhibe ederek fosfolipidlerin belirgin bir
şekilde birikimine neden olur ve bu durum fosfolipidozla sonuçlanır [44]. Işık ve elektron
mikroskopisinde membranöz ‘whorled’ myeloid cisimcikler şeklinde izlenir [45]. Bu morfolojik değişiklikler birkaç aminoglikozid dozundan sonra, glomerüler filtrasyon hızı normalken dahi görülebilir. Aminoglikozid-lizozom etkileşiminin sonucu olarak lizozomal membranlar ozmotik olarak aktif moleküllere daha az geçirgen hale gelir, rüptür ve hücre nekrozu izlenir [46]. Fırçamsı kenar ve lizozomal enzimler lümene salınır, glikozüri, aminoasidüri ve tübüler proteinüri gelişir [24].
Aminoglikozidler aynı zamanda mitokondriyal oksidatif fosforilasyonla etkileşir. Bu etkiler belirgin hücre nekrozu oluşumundan önce izlenir. Bu da hücre enerji mekanizmalarındaki bozukluğun, hücre ölümü ile sonlanan hücre membranı aktivitesindeki anormalliklerin patogenezinde önemli olabileceğini düşündürmektedir [47]. Aminoglikozidlerin tek bir yüksek dozu bile membrana bağlı Na+-K+ ATP’az’ da azalma oluşturabilir [48]. Ancak aminoglikozid ile indüklenen invivo hasarın zamana bağlı gelişimi, hücre membranındaki transport enzimlerindeki değişikliklerin hücredeki ölümcül değişiklerin sonucu geliştiğini düşündürmektedir.
Potasyum ve magnezyum gibi intrasellüler katyonların proksimal tübüler kaybının izlenmesi, aminoglikozidlerin proksimal tübülüslerde doğrudan toksik etkili olduğunu göstermektedir [45]. Her ne kadar tübüler hücre nekrozu ve glomerüler filtrasyon hızı arasındaki bağlantı tartışmalı olsa da, eldeki bulgular intratübüler obstrüksiyonun böbrek disfonksiyonunun oluşmasında önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir [46].
Aminoglikozid kullanan hastaların %10-20’sinde ilaç düzeyleri terapötik sınırlar içinde olmasına rağmen nefrotoksisite geliştiği bildirilmiştir [49]. Bu yüksek oran aminoglikozidlerin hasar yaptıkları intrasellüler bölgelere plazma düzeyinden bağımsız olarak taşındığını düşündürmektedir. Aminoglikozid nefrotoksisitesi genellikle ilaca başlandıktan sonraki 7-10 gün içinde meydana gelir. İdrar miktarının normal olması aminoglikozid nefrotoksisitesinin karakteristik özelliğidir [42]. Glomerüler filtrasyon hızı azalmadan önce poliüri ve idrarı konsantre etme yeteneğinde azalma olabilir. İdrar sedimentinde silendirler, tübülüs hücreleri ve myeloid hücreler izlenir. Glomerüler filtrasyon hızının belirgin olarak düşmediği durumlarda bile enzimüri görülür [42]. Na+ ve K+ fraksiyonel itrahı artar. Şiddetli K+ ve Mg+ kaybına bağlı olarak hipokalsemi görülebilir. Renal biyopsilerde yamalı tübüler nekroz karakteristiktir [50]. Böbrek disfonksiyonu ilaç bırakıldıktan 7-10 gün sonrasına kadar devam edebilir. Bazen diyaliz desteği gerekebilmekte fakat çoğu olguda GFR kendiliğinden düzelmektedir.
2.4.3.4. Renal Akut Böbrek Yetmezliğinin Diğer Nedenleri:
Glomerulonefritler renal ABY nedenlerinden biridir. Primer olarak böbrekten kaynaklanabileceği gibi, sistemik lupus eritematozis, Good Pasture sendromu ve vaskülitler gibi sistemik hastalıklara sekonder de oluşabilir. Glomerulonefritler, skarla sonuçlanmayan, iyileşebilen glomeruler inflamasyonla birlikte olabileceği gibi hızlı inflamatuvar reaksiyon ve glomeruler nekroz ile ABY’ye ya da yavaş ve ilerleyici glomerulosklerozis ve tubulointerstisyal fibrozisle seyrederek kronik böbrek yetmezliğine neden olabilir [51].
İleri derecede aterosklerozu olan kişilerin, aort veya renal arterlerine yönelik yapılan
cerrahi ya da anjiografik girişimsel işlemler sırasında ya da nadiren travma sonrasında spontan olarak gelişen emboliler ateroembolik ABY gelişimiyle sonuçlanabilir. Kolesterol kristalleri ise dev hücreleri ve fibrotik aktiviteyi uyararak damarlarda daralmalara ve tıkanmalara neden olarak geri dönüşümsüz böbrek hasarı oluşturabilir.
Ayrıca penisilin, sefalosporin, trimetoprim, sülfonamid, rifampisin gibi ilaçlara bağlı granülosit, makrofaj ve/veya lenfositlerin tübülointerstisyel infiltrasyonu ve interstisyel ödem ile karakterize tübüler interstisyel nefrit gelişebilir [25, 36].
2.4.4. Postrenal Akut Böbrek Yetmezliği
Akut böbrek yetmezliği olan her hastada mutlaka postrenal ABY ekarte edilmelidir. Böbreğin ana toplayıcı sistemlerinden üretranın distaline kadar herhangi bir bölgede olan mekanik tıkanıklıklar sonucu meydana gelir. Çabuk müdahale edildiği taktirde çok hızlı düzelmesine rağmen geç kalındığında parankimal hasara yol açarak kalıcı böbrek yetmezliğiyle sonuçlanabilir (Tablo-3) [36, 52].
2.4.5. Akut Böbrek Yetmezliği Sınıflaması
Ciddi mortalite oranına sahip olan ABY için son yıllarda birçok tanımlama geliştirilmiştir. Ancak bu tanımlama yöntemlerindeki farklılıklar nedeniyle ABY hastaları üzerinde yapılan çalışmaların birbirleriyle karşılaştırılmasında, ABY hakkında net verilerin elde edilmesinde zorluklar yaşanmıştır. Daha sonraları 2004 yılında Acute Dialysis Quality Initiative Group (ADQI ) tarafından ABY için yeni bir tanımlama ve sınıflandırma sistemi olan RIFLE tanımlaması geliştirilmiş ve kullanımı yaygın olarak kabul görmüştür [53-55]. Bu tanımlamada ABY’nin ciddiyetine göre risk (Risk), hasar (Injury), yetmezlik (Failure) olarak üç farklı derecelendirme ile klinik sonuca göre, fonksiyon kaybı (Loss of kidney function), son dönem böbrek yetmezliği (End stage kidney disease) olarak iki farklı derecelendirme yapılarak toplam beş grup oluşturulmuştur. RIFLE sınıflaması hastaların serum kreatinin (sKr) düzeyindeki artış miktarı, GFH’deki azalma ve idrar çıkışına göre yapılmaktadır. Serum kreatinin düzeyindeki artış ise hastanın bazal kreatinin düzeyi referans alınarak hesaplanmaktadır. Bu nedenle RIFLE sınıflandırması için hastaların bazal sKr değerlerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu sınıflamaya göre sKr düzeyinin bazal kreatinin düzeyine göre 1,5 kat artışı ya da idrar çıkışının 6 saat süreyle 0,5ml/kg/saat altında seyretmesi ya da GFH’de %25’den fazla azalma olması risk, sKr düzeyinin 2 kat artışı ya da idrar çıkışının 12 saat süreyle 0,5ml/kg/saat altında olması, ya da GFH’de %50’den fazla azalma olması hasar (injury), sKr düzeyinin 3 kat artışı ya da sKr düzeyinin 4mg/dl’den fazla olması ve bununla birlikte sKr düzeyinde 0,5 mg/dl ani artış ya da idrar çıkışının 24 saat boyunca 0,3 ml/kg/saat altında seyretmesi ya da 12 saat süreyle anüri olması ya da GFH’de %75’den fazla azalma olması yetmezlik (failure) olarak sınıflandırılmaktadır (Tablo-4). Klinik sonuca dayanan kayıp (loss) ve son dönem (end stage) tanımlaması için hastaların daha uzun süreli takiplerine ihtiyaç vardır. Buna göre 4 haftadan uzun süren renal fonksiyonun tam kaybı kayıp (loss), 3 aydan fazla süren renal fonksiyonun tam kaybı son dönem (end stage) olarak sınıflandırılmaktadır [53].
Tablo-4: RIFLE sınıflaması
Akut böbrek yetmezliği ile ilgili yapılan çalışmalarda sKr düzeyinde 0,3 mg/dl’lik artışın bile mortaliteyi belirgin arttırdığı gösterilmiştir [56]. Buna göre RIFLE tanımlama sisteminin duyarlılığını arttırmak amacıyla daha sonraları Acute Kidney Injury Network (AKIN) tarafından yeni bir tanımlama sistemi geliştirilmiştir (Tablo-5). Bu sınıflandırmaya göre ABY hastaları 3 evreye ayrılmıştır ve RIFLE’da klinik sonuca göre düzenlenen Loss ve End Stage sınıflandırmaları kaldırılmıştır. AKIN sınıflandırmasında hastaların bazal kreatinin düzeylerine de ihtiyaç olmayıp 48 saatlik periyodlar içindeki sKr düzeylerindeki ani artış ya da idrar miktarındaki ani azalmalara göre evreleme yapılmaktadır. Aynı zamanda sKr düzeyindeki 0,3mg/dl’lik ani artışlar da ABY olarak tanımlanmıştır. Buna göre 48 saatlik periyod içinde sKr düzeyinde 0,3 mg/dl’den fazla artış olması ya da sKr düzeyinin %150-%200’den fazla artması ya da idrar çıkışının 6 saatlik süreyle 0,5 ml/kg/saat altına düşmesi evre 1, sKr düzeyinin %200-%300’den fazla artması ya da idrar çıkışının 12 saat süreyle 0,5 ml/kg/saat altına düşmesi evre 2, sKr düzeyinin %300’den fazla artması ya da sKr düzeyinin 4 mg/dl’den fazla olmasıyla birlikte sKr düzeyinde 0,5 mg/dl’den fazla ani artış olması ya da renal replasman ihtiyacı olması, idrar miktarına göre ise idrar çıkışının 24 saat boyunca 0,3 ml/kg/saat altında olması ya da 12 saat süreyle anüri olması evre 3 olarak tanımlanmaktadır [56].
Tablo-5: AKIN sınıflaması
2.5. D Vitamini
D vitamini (1,25-(OH)2 D3) hidrofobik olan, steroid hormonlardan biridir [57].
2.5.1. D Vitamini Fizyolojisi
D vitamini doğada vitamin D3 (kolekalsiferol) ve vitamin D2 (ergokalsiferol) olmak üzere iki formda bulunur. Vitamin D3 deride UV-B radyasyonun etkisiyle 7-dehidrokolesterolden sentezlenir, insanlar için ana kaynaktır. Sentezi özellikle ilkbahar, yaz ve sonbahar aylarında gündüz saat 10:00 ile 15:00 arasında cildin doğrudan güneş ışınlarına maruz kalması sonucu gerçekleşir. Deniz kıyafeti giyen bir erişkinin bir minimal eritemal doz (MED) UV radyasyona maruz kalması sonrası ciltte sentezlenen D vitamini miktarı oral olarak alınan 10 000-25 000 IU D vitaminine eş değerdir. Dolaşımda kalma süresi eksojen olarak alınanın yaklaşık iki katıdır.
Bunun dışında az miktarda bazı doğal hayvansal kaynaklarla D3 formunda ve ihmal edilebilecek kadar da bitkisel kaynaklarla D2 formunda bulunmaktadır. Bu eksojen kaynaklar arasında somon, uskumru gibi bazı yağlı balıklar, doğu Asya’da yetişen bir tür mantar ve yumurta sarısı vardır (Tablo-6). Ayrıca Amerika ve Kanada ile bazı Avrupa ülkelerinde süt, yoğurt, peynir, bazı tahıllar, bazı ekmek çeşitleri ve portakal suları D vitamini ile zenginleştirilmiş olarak satılmaktadır [57-59]. Vitamin D2 ve D3’ün metabolizmaları
benzerdir. Ancak literatürde vitamin D3’ün D2’ye göre kan 25 OH vitamin D seviyelerini yükseltmede ve idame ettirmede %87 daha potent olduğunu belirten yayınlar mevcuttur [60].
Kanda taşınan vitamin D2 ve D3, önce karaciğerde 25 hidroksilasyon ile 25 OH vitamin D’ye ve sonra da 25(OH)D3 böbrekte mitokondriyal CYP27B1 hidroksilaz (1α hidroksilaz enzimi) ile aktif hormon olan 1,25(OH)2D3’e( Kalsitriol), gıdalarla alınan vitamin D2 (ergosterol) 1,25(OH)2D2’ye ( Kalsidiol) dönüşür [57]. Karaciğerdeki 25 hidroksilasyon reaksiyonu çok hızlı ve kontrolsüzdür ve dolayısıyla endojen yolla sentezlenen veya eksojen yolla alınan D vitamininin tamamını yansıtır. Bu nedenle laboratuvarda vücuttaki D3 vitamini seviyesini göstermek için kullanılan parametredir. Böbrekteki CYP27B1 hidroksilaz enzim düzeyi, PTH tarafında kontrol edilir. PTH’nin sentezi serumdaki Ca ve P ile regüle edilir, ayrıca büyüme hormonu (GH), prolaktin (PRL) tarafından da bu enzim uyarılır. Osteositlerden kemikte salgılanan fibroblast büyüme faktörü-23 (FGF-23), Ca mobilizasyonunu sağlamak üzere artmış olan PTH ve CYP27B1 hidroksilaz gen ekspresyonunu azaltarak 1,25(OH)2D3 sentezini baskılar. Serumdaki 25(OH) vitamin D konsantrasyonu, 1,25(OH)2 vitamin D konsantrasyonuna göre 500 kat daha fazladır [57, 61].
Sentezlenen aktif D vitamini, kanda Vitamin D Binding Protein (VDBP) ile taşınır ve hedef organlarda Vitamin D Reseptörlerine (VDR) bağlanarak etkilerini gösterir. En iyi bilinen hedef organlar olan böbrek, bağırsaklar ve kemiğe ilaveten son yıllarda yapılan çalışmalarla immun sistem hücrelerinde, iskelet kası, düz kas, kalp kası, tiroid ve paratiroid bezleri, beyin, akciğer, karaciğer, kolon, prostat, deri ve gonadlarda da VDR gösterilmiştir (Şekil-8). VDR, dokularda hücre membranlarında bulunduğu gibi nükleusta da bulunmaktadır. Hücre membranında bulunan VDR üzerinden non-genomik hızlı etkiler açığa çıkarken, nükleusta bulunan VDR üzerinden de de-novo protein sentezi yoluyla yavaş etkiler meydana gelmektedir [61]. Son yıllarda yapılan çalışmalarda genomik ve non-genomik yolların benzersiz bir entegrasyon gösterdiği ve non-genomik yolların genomik etkilerin ortaya çıkmasında görev alan sinyalizasyon yolaklarının yapımında rol aldığı bulunmuştur [62].
Hem 25(OH)D3 hem de 1,25(OH)2D3, 25 ve 24 hidroksilaz (CYP 24) enzimiyle, biyolojik olarak inaktif olan 24,25(OH)2D3’e dönüştürülür, suda eriyen kalsitroik asite katabolize edilir. FGF-23, CYP24 ekspresyonunu artırır. Dolaşımdaki 24,25(OH)2D3 düzeyleri, dolaşımdaki 25(OH)D3 düzeyleri ile yakından ilgilidir. Dolaşımdaki 25(OH)D3 düzeyleri, serum 24,25(OH)2D3 düzeylerinin 10 misli daha fazla ve ortalama serum kalsitriol düzeylerinden 500-1000 defa daha yüksektir. Vitamin D3 ile vitamin D2’nin metabolizmaları benzerdir. Oral vitamin D3 alımı aynı miktardaki vitamin D2’ye göre %70 daha yüksek 25(OH)D3 serum düzeyleri yaratır [63].
2.5.2 D Vitamini ve Kalsiyum Hemostazı
D vitamininin en iyi bilinen etkisi Ca+2 metabolizması üzerinedir. D vitamini, oral olarak alınan Ca+2’un intestinal absorpsiyonunu artırarak ve renal Ca+2 atılımını azaltarak, kan Ca+2 seviyesini arttırır. Osteoblastik aktiviteyi uyarır, kemik matriksin kalsifikasyonunu indükler. Dolaşımda yeterli miktarda bulunan aktif D vitamini ve Ca+2 negatif feedback yoluyla PTH üretimini baskılarlar (Şekil-8) [58-62].
Şekil-8: D vitamini sentezi ve hedef organları
D vitamini eksikliğinde kan Ca+2 konsantrasyonu düşer, buna bağlı sekonder hiperparatiroidizm gelişir. Kemiklerde osteoklastik aktivite artar, dolayısıyla kemik mineral dansitesinde düşüklük, osteopeni ve osteoporoz meydana gelir. Yapılan çalışmalar D vitamini eksikliğinde vertebral ve non-vertebral kırık riskinin arttığını göstermektedir. Ayrıca yine sekonder hiperparatiroidi üzerinden artan fosfatüri sonucu serum fosfor seviyesi düşer. Kan Ca+2 ve fosfor dengesindeki bu bozulma sonucu kemik mineralizasyonu aksar ve çocuklarda raşitizm, erişkinlerde osteomalazi gelişir [58, 64, 65].
2.5.3. D Vitamini, Kas Gücü ve Düşmeler
İlk olarak 1985’te fare miyoblast kültüründe VDR’nün saptanmasıyla kas hücrelerinin
D vitamini için hedef organlardan biri olduğu fark edilmiştir [66]. Yakın zamanda da iskelet kası hücrelerinden VDR izole edilmiştir. D vitamini kas hücresinde;
• Sarkolemma ve sarkoplazmik retikulum üzerindeki Ca+2 pompa aktivitesi aracılığıyla hücre içine Ca+2 alımını ve intraselüler Ca+2 seviyelerini düzenler. Bu sayede kas kasılma ve gevşemesi üzerine etkilidir.
• ATP sentezinde kullanılan ve bu yolla enerji metabolizmasında rol alan P-’un hücre içine alımını ve depolanmasını sağlar.
• Diferensiasyon ve proliferasyonu uyarır [57].
Ayrıca kastaki VDR ekspresyonunun yaşlanmayla azaldığı gösterilmiş ve yaşla ortaya çıkan kas kuvvetindeki azalmanın VDR ekspresyonundaki bu azalmanın bir sonucu olabileceği fikri ortaya atılmıştır [67]. Yine VDR polimorfizmi olarak adlandırılan VDR geninin DNA sekansındaki bazı dizilim farklılıklarının da kişiler arası kas kuvveti farkında rol oynadığı bulunmuştur [68].
D vitamini eksikliğinde kasta osteomalazik miyopati denilen tablo oluşur. Kaslarda yaygın ağrı, proksimal kaslarda kuvvetsizlik, sandalyeden kalkma ve merdiven çıkmada güçlük, düşme sıklığında artış olur. Duyu ve derin tendon refleksleri korunmuştur. Kas biyopsilerinde tip 2 liflerde atrofi, yağ infiltrasyonu ve fibrozis görülür [61]. Düşme sıklığındaki artış ani denge kayıplarında hızlı cevap oluşumunu sağlayan tip 2 liflerdeki dejenerasyona bağlanabileceği gibi, ayrıca D vitamini eksikliğinin diğer bir sonucu olan vestibüler disfonksiyonun da bu tabloda rolü olabileceği düşünülmektedir [61, 69].
D Vitaminin İskelet Sistemi Dışı Etkileri
Son yıllarda birçok hücrede D vitamini olduğu saptanmıştır. Bunlar arasında; bağırsak hücreleri, kolon enterositleri, karaciğer hücreleri, osteoblastlar, kondrositler, prostat, plasenta, meme, over, hipofiz, pankreas, kas, distal renal hücreler, deri fibroblast ve keratinositleri, epidermal hücreler, aortik endotel hücreleri, dolaşımdaki immün hücreler (monositler, transforme olmuş B hücreleri, aktive olmuş T hücreleri gibi) nöronlar ve beyin sayılabilir. Ayrıca, bazı doku ve hücreler 25(OH)2D3 1-αhidroksilaz enzimini eksprese ederler. Doğrudan veya dolaylı olarak 1,25(OH)2D3 , 200’den fazla geni kontrol eder ki, bu genler arasında hücre
proliferasyonunu, diferansiyasyonunu, apoptozisi ve anjiyogenezisi kontrol eden genler de mevcuttur. D vitamini hücre proliferasyonunu normal ve kanser hücrelerinde azaltır ve terminal değişimlerini sağlar (Şekil-8). Psöriyaziste 1,25(OH)2D3 ’ün kullanılması bu gerçeklere dayanmaktadır.
2.5.4. D Vitamini ve Enfeksiyon Hastalıkları
1,25(OH)2D3 güçlü bir immünmodülatördür. Yakın zamanlı insan araştırmaları D vitamininin monosit-makrofaj sisteminden sitokinlerin ve antimikrobiyal peptidlerin oluşumunda gerekli olan bir ara madde olduğu olasılığını gündeme getirmiştir [70]. İnsan monosit-makrofajlarındaki deneylerle bugün, insan monosit-makrofaj Toll like reseptör (TLR) yolağının, patojenle ilişkili membran örneklerinin (PAMP) aktivasyonu, Mycobacterium tuberculosis’teki gibi mikrobik ajanlarla dökülmesi, bu hücrelerde CYP27 B1 hidroksilaz ve VDR genlerinin ekspresyonunu başlatır [71]. D vitamininin immünmodülatör etkisi ile ilgili ilk deliller düşük 25(OH)D3 düzeyleri olanların M. Tuberculosis infeksiyonuna daha hassas ve hastalığı daha ağır geçiriyor olmalarının fark edilmesiyle gündeme gelmiştir [72].Başka bazı araştırmalarda belli VDR polimorfizmi olanların tüberküloz infeksiyonuna daha hassas oldukları bulunmuştur. Serum 25(OH)D3 düzeyleri, 20 ng/mL altına indiğinde monosit ve makrofajlar immün yanıtı başlatamazlar.
Diğer mikrobiyal hastalıklarda da 25(OH)D3 düzeylerinin etkileri araştırılmıştır. Örneğin; üst solunum yolu infeksiyonlarının yılın hangi mevsimi olursa olsun serum 25(OH)D3 düştüğünde veya 25(OH)D3 düzeylerinin daha fazla düştüğü kış aylarında en sık görüldüğü gösterilmiştir [73].
