Bikuninin Böbrek Taşı Tedavisi
Makromoleküller ve taş kristalleri arasındaki etkileşimin kristalleşme ve taş oluşumu üzerinde nasıl bir etkiye sahip olduğunu anlamak amacıyla pek çok teknik denenmiştir (8). Bunlar arasında; canlı dışı çalışmalarda makromoleküllerin varlığı ve yokluğunda kristallerin incelenmesi, hayvan modeller üzerinde deneysel olarak taş geliştirilmesi, canlı dışı ortamda taş ve renal epiteller arasındaki ilişkinin araştırılması, böbrek taşlarının ışık ve elektron mikroskopları yardımıyla incelenmesi ile taş ve kristallerin biyokimyasal analizleri gibi çeşitli yaklaşımlar sayılabilir.
Proteinler idrarda en yaygın bulunan moleküller ve taş matriksinin önemli bileşenleridir. Böbrek taşlarının organik matriksinde yirmiden fazla farklı protein bulunmaktadır. Bu proteinlerin biyo-mineralizasyondaki gerçek rolleri hakkındaki bilgi henüz yeterli değildir.
İdrar içerisinde kristallerin epitel hücrelere tutunmasını azaltan makromoleküller de mevcuttur. Bunlardan dört proteinin öncelikli olarak taş hastalığının önlenmesinde rol oynadığı gözlenmiştir. Bunlar bikunin, osteopontin, protrombin fragment 1 ve Tamm-Horsfall glikoproteinidir. Bu proteinler asidik amino asitlere sahip anyonik moleküller olup fosforilasyon, glikolizasyon gibi translasyon sonrası işlemlerden geçmişlerdir Etkilerini CaOx’ın yüzeyine bağlanarak göstermektedirler.
İnter-α-önleyici glikoprotein ailesine dahil proteinler taş oluşumu üzerinde önemli rollere sahiptirler). Bikunin CaOx kristalleşmesini engelleyen bir moleküldür (10). Bikuninin rolünü anlayabilmek amacıyla normal ve deneysel olarak taş oluşturulmuş sıçanlarda IαI dağılımı ve bikunin gen ifadesi çalışılmıştır. Yapılan bağışıklık cevabı çalışmalarında bikunin proteini, normal sıçanlarda proksimal tübüllerde gözlenirken taş geliştirilmiş sıçanlarda proksimal tübüllere ek olarak kortikomedüller birleşme yerinde de gözlenmiştir (10). Alfa1-mikroglobulin/bikunin öncüsüne ait mRNA’nın karaciğer ve böbrekte yüksek miktarlarda, beyin ve testiste ise düşük miktarlarda sentezlendiği ortaya çıkarılmıştır (10). Bikuninin çeşitli dokularda sentezleniyor oluşu farklı fizyolojik rollere sahip olduğunu göstermektedir.
Normal sıçanlara nazaran taş geliştirilmiş sıçanlarda bikunin gen ifadesinde (transkripsiyon) artış görülmüştür. Bu durum böbreğin bikunini CaOx’a cevap olarak sentezlediğini, hiperokzaloürinin bikunin gen ifadesini tetiklediğini ortaya koymaktadır.
İçme sularına etilen glikol katılarak taş oluşturulmuş sıçanlarla yapılan RT-PCR çalışmaları sonucunda da bikunin gen ifadesinde artış gözlenmiştir.
Serbest haldeki bikunin hem plazmada ve hem de idrarda bulunur. İdrardaki bikunin glomerular filtrasyonla salınmaktadır. Ancak; deneysel olarak kalsiyum okzalat taşı geliştirilmiş sıçanların, böbrek ve karaciğerlerinde, gen ifadesindeki değişimlerin kıyaslamalı olarak izlendiği bir çalışmada, normal sıçanlar ile taş oluşturulmuş sıçanların karaciğerdeki bikunin sentezleri arasında önemli bir farklılık olmadığı ortaya çıkarılmıştır. Bu durum bikuninin üriner salınımdaki artışın karaciğerdeki üretimin artışından kaynaklanmadığına işaret etmektedir. O halde hiperokzaloürinin artışı ile bikuninin böbrekteki sentezinin artışı arasında ilişki vardır. Kalsiyum okzalata maruz kalan renal epitel hücreler bikunini artan kristal deişimine cevap olarak sentezlemektedirler.
İdrarda iki farklı bikuninin bulunduğu düşünülmektedir (36). Bunların kristalleşmeyi önleyici etkinlikleri ve moleküler ağırlıkları birbirinden farklıdır (36). İki bikunin arasındaki farklılık köken aldıkları dokudan kaynaklanmaktadır (36). Bu düşünceye göre; idrarda bulunan bikuninlerden biri karaciğer, diğeri böbrek kaynaklıdır (36). Aynı zamanda CaOx taşların matriksinde IαI ailesine ait H1 ve H2’ye de rastlanmıştır (36). Bu demek olur ki; normal koşullarda glomerular filtrasyonla idrara geçebilen IαI-ilişkili proteinler, böbrek tarafından da sentezlenip idrara salınabilmektedir.
Bikunin CaOx kristalleşmesini derişimine bağlı bir davranışla kuvvetle engeller (1). Bikunin derişimi sağlıklı bireylerle taş hastaları arasında dikkate değer bir farklılık göstermektedir (1). Proteinin derişimi üretilen miktarına bağlı olarak değişir. Taş hastalarında bikunin derişiminin normal bireylere oranla düşük olduğu tespit edilmiştir
Sağlıklı bireylerde bikunin ve beraber sentezlendiği A1M’in üriner salınımında doğrusal bir ilişki vardır (1). Ancak taş hastalarında bu ilişki gözlenememektedir. Bikunin ve A1M’in üriner derişimlerindeki doğrusal ilişkinin ortadan kaybolma nedeni ve önemi net olarak bilinememektedir.
Farklı bir çalışmada; canlı dışı ortamda okzalata maruz bırakılan renal epitel hücrelerde bikunin sentezinin arttığı görülmüştür (6). Artmış bir sentez ile üretilen bikunin, okzalat değişiminin zararlı etkilerine karşı verilmiş, renal epitel hücrelerin koruyucu bir cevabıdır. Fakat bu cevabın nasıl bir mekanizmayla oluştuğu hakkında bilgi yoktur
Bikunin karbonhidrat zincirlere sahip bir moleküldür. Ancak bikuninin CaOx taş oluşumunu önleyici etkinliği üzerinde karbonhidrat zincirlerin etkisinin olmadığı düşünülmektedir. Bilindiği gibi bikunin iki Kunitz tip bölgeye sahiptir. Bunlardan Kunitz bölge 2’nin (HI-8) varlığının CaOx kristallerini önlemede gerekli ve yeterli olduğuna inanılmaktadır.
Bikuninin CaOx’a bağlanarak kristalleşmenin önüne nasıl geçtiği hakkında farklı görüşler vardır. Bu etkiyi açıklayan birinci olası modele göre; bikunin Kunitz bölge 2 içinde pozitif yüklü bir gruba sahiptir ve elektrostatik bir etkiyle kalsiyumun kristallere bağlanmasını engellemektedir. Proteinin bağlanışı kristallerin etrafındaki elektrostatik yüzeyi değiştirmektedir. Protein molekülünün pozitif yüzeyi katyonları itmekte ve düşük Ca iyon derişimine neden olmaktadır. İkinci olası modele göre ise; bir önleyici proteinin CaOx kristallerine bağlanması kristalleri ve kristal matriks proteinlerini yapısal değişime sürüklemekte, böylece kalsiyumun bağlanma enerjisinde değişikliğe neden olmaktadır (15). Yani bikunin Ca iyonlarıyla etkileşime girerek kendi aralarındaki olası etkileşimin önüne geçmektedir. Sonuç olarak; kristallerin renal hücrelere tutunması engellenmiş olmaktadır.
Taş oluşumunun hastalık şeklinde gelişimi diğer patolojik mineralizasyon olaylarında olduğu gibi inflamasyonun önemli role sahip olduğu bir işleyiş olabilir (9). İnter-alfa-önleyici, TSG-6 (tumour necrosis factor-stimulated gene-6) tarafından etkin hale getirilen bir anti-inflamatuar ajandır (37). Tümör nekrozis faktör ve interlökin 1 gibi pro-inflamatuar sitokinlerin düzenlemesiyle çeşitli hücre tiplerinden sentezlenen TSG-6, 35 kDa ağırlıklı bir proteindir (37). Tahriş olmuş doku; hyaluronan, TSG-6 ve IαI’nın katılımıyla onarılır (37). Hyaluronan molekülleri hücre yüzey reseptörü CD44’e bağlı veya serbest halde bulunurlar (Şekil 5) (37). İnter-α-önleyiciye dahil ağır zincirler bu hyaluronan moleküllerine bağlanır (Şekil 5) (37). TSG-6 türü bilinmeyen bir bağla ağır zincirlere bağlanır (37). Hyaluronan ve TSG-6 kovalent olmayan bir etkileşimle bir arada tutulmaktadırlar (37). Ağır zincirlerin hyaluronan molekülüne bağlanması ile bikunin serbest kalmaktadır.
Böbrek taşına sahip bireyler ile sağlıklı kontrollerden alınan idrarlar üzerinde yapılan deneyler; taş hastalarının idrarlarındaki bikunin proteininin kontrollere oranla daha düşük önleyici etkinlik gösterdiğini ortaya çıkarmıştır (4). Etkinlikteki bu azalma, bikunin geni üzerinde meydana gelmiş ve protein yapısını etkilemiş olan bir değişmeden kaynaklanabilir (4). Bunun yanı sıra taş hastalarının idrarlarında normal bireylerdekinden daha düşük derişimde bikunin varlığı gözlenmiştir.