Oksidatif Stres ve Serbest Radikaller
Organizmada serbest radikallerin oluşum hızı ile bunların ortadan kaldırılma hızı bir denge içerisindedir ve bu durum oksidatif denge olarak adlandırılır. Oksidatif denge sağlandığı sürece organizma, serbest radikallerden etkilenmemektedir. Bu radikallerin oluşum hızında artma ya da ortadan kaldırılma hızında bir düşme bu dengenin bozulmasına neden olur. 'Oksidatif stres' olarak adlandırılan bu durum özetle: serbest radikal oluşumu ile antioksidan savunma mekanizması arasındaki ciddi dengesizliği göstermekte olup, sonuçta doku hasarına yol açmaktadır
Serbest radikaller
Serbest radikaller, dış yörüngelerinde paylaşılmamış elektron içeren kimyasal bileşiklerdir. Paylaşılmamış elektrona sahip moleküller kararsız bir haldedir. Başka bir molekülle etkileşime girerek, dış yörüngesindeki elektronu eşleme ve kararlı duruma gelme eğilimindedirler. Böylece bu moleküller herhangi bir molekül ile etkileşime girerek, elektron alırlar veya verirler. İçinde bulunduğumuz çevrede çeşitli fiziksel etkenler ve kimyasal olaylar nedeniyle devamlı bir radikal yapımı söz konusudur. Hücresel koşullarda da ciddi bir miktar ve çeşitlilikte radikaller üretilmektedir (78). Serbest radikaller 3 yolla meydana gelirler:
1. Homolitik kırılma:
Kovalent bağlı molekülde bağın ortak kullanılan elektronlardan birinin kalarak kırılması
X:Y-»X'+Y
2. Heterolitik kırılma:
Molekülden tek bir elektronun kaybı ile kırılma X:Y»* X'+ Y+
3. Elektron transferi:
Moleküle tek bir elektronun eklenmesi
A + e-—> A".
Biyolojik sistemlerde serbest radikaller en fazla elektron transferi sonucu meydana gelirler.
Serbest Oksijen Radikalleri ve Reaktif Oksijen Türleri
Oksijen havada dioksijen ya da rnoleküler oksijen olarak bilinen O2 molekülü olarak bulunur. Havada % 21 oramnda bulunmaktadır. Aerobik canlılar oksijeni yaşam için gerekli olan ısı ve kimyasal enerjiyi elde etmek için kullanırlar, bunu da karbon ve hidrojenden zengin maddeleri okside ederek yaparlar (80). Radikaller kavramından bahsedildiğinde genel olarak oksijen merkezli radikaller akla gelir. Bu kavramın başlıca gerekçeleri şunlardır:
1. Diğer atom merkezli radikaller büyük bir hızla oksijenle tepkimeye girerler ve tepkimede paylaşılmamış elektron oksijen atomu üzerine kayar, radikal özelliği oksijen atomu üzerinde devam eder.
2. Moleküîer oksijen hücrelerde devamlı olarak kullanılan bir moleküldür. Oksijeni kullanabilmek için elektron transferi ile spin kısıtlamasının aşılması gerekir. Bu nedenle de oksijen metabolizması sırasında reaktif radikal türlerinin oluşması kaçınılmazdır.
3. Elektrotllik bir atom olan oksijen, dış orbitaline elektron alarak biyomolekülleri oksitler, bu sırada kendisinin radikal türleri oluşur. Metal iyonları oksijenin bu tür oksitleyici etkilerini hızlandırır (81). Reaktif oksijen türleri rnoleküler oksijenin kısmi indirgenmesi sonucu oluşur. Ve bu oksijen kaynaklı radikaller ve nonradikalleri içeren genel bir terimdir. Hücrelerde oluşan primer serbest radikaller süperoksid (O2") ve nitrik oksittir. O2" enzimatik sistemlerin ürünü olarak ve oksijenin elektron transport sisteminde oksijenin kısmi indİrgenmesiyle oluşurken, NO nitrik oksit sentetaz tarafından oluşturulur. O2" ve NO reaktif olup hızlı bir şekilde diğer reaktif oksijen ve nitrojen türlerine dönüşürler. Böylece süperoksid hızlıca hidrojen perokside (H2O2) dönüşüp ve daha sonra katalitik geçiş elementlerinin varlığında hidroksil (OH) radikali oluştururken O2" ve NO reaksiyonu sonucunda peroksinİtrit ve daha sonra diğer reaktif nitrojen türleri oluşur
Koroner kalp hastalığı tanı yöntemleri
Elektrokardiogram (ECG veya EKG) : Kalbin kasılma ve dinlenme durumundaki
elektiriksel aktİvitesini gösteren grafik kaydıdır. Anormal kalp atışları, hasarlı bölgeler,
yetersiz kan akışı ve kalp büyümesi, kayıtlardan anlaşılabilir.
Stres testi (egzersiz EKG): Egzersiz sırasında meydana gelen değişimlerin
izlenmesidir. Fakat tek başına koroner arter hasarını göstermede yeterli değildir.
Nükleer scanning: Kalbin pompalama gücünü ve hasarlı bölgeleri görüntülemek için
uygulanır. Genellikle radyoaktif materyal kullanılır, tarayıcı kamera ile kalp kası
tarafından alınan (sağlıklı bölge) ve alınamayan (hasarlı bölge) bölgeler tayin edilir.
Koroner anjiografi: Koroner anjiografi periferik bir arterden yerleştirilen kateterlerin koroner arterlerin orijinine kadar ilerletilmesi ve kateter içerisinden verilen radyopak maddeler ile x-ray altında koroner arter lümen anatomisinin radyografîk olarak görüntülenmesi yöntemidir. Koroner anatomiyi gösteren en önemli tanı metodudur. Katater kol veya femoral arter yoluyla kalp arterlerine kadar ilerletilir. Kalp pompalama yaparken, kalp ve damarları görsel olarak değerlendirilir. Ateroskleroza bağlı darlık ve diğer koroner arterleri ilgilendiren anomaliler ile sol ventrikül fonksiyonları değerlendirilir
Singlet Oksijen Nedir
Singlet oksijen yapısında eşleşmemiş elektron içermediği için serbest radikal değildir. Bununla birlikte dönme yönlerinin farklılığından dolayı oksijenin yüksek reaktif formudur ve oksijenden daha hızlı bir biyolojik moleküldür. Aldığı enerjiyi çevreye dalga enerjisi şeklinde verip oksijene geri dönebilir. Başlıca şu mekanizmalarla vücutta oluşabilir:
a) Pigmentlerin (örneğin flavin içeren nükleotidler, retinal, biluribin) oksijenli ortamda ışığı absorblamasıyla,
b) Hidroperoksİtlerin metaller varlığındaki yıkım tepkimelerinde,
c) Kendiliğinden dismutasyon tepkimeleri sırasında (örneğin fagozom içinde),
d) Prostoglandin endoperoksit sentaz, bazı sitokrom p450 tepkimelerinde, miyelo/kloro/laktoperoksidaz enzimlerinin etkileri sırasında
Singlet oksijen diğer moleküllerle etkileştiğinde ya içerdiği enerjiyi transfer eder ya da kovalent tepkimelere girer . Hücre membramndaki polıansatüre yağ asidlerİyle doğrudan reaksiyona girerek lipid peroksitlerin oluşumuna yol açar
Hiperlipidemi Nedir
Dislipîdemi kanda anormal lipid ve lipoprotein konsantrasyonlarının olduğu bir durumdur. Deneysel ve klinik çalışmalar, aterosklerozun önde gelen nedenlerinden birinin hiperlipidemi olduğunu göstermektedir. Aterosklerozun ortaya çıkmasında en önemli basamak LDL-K'un oksidatif değişime uğramasıdır. Damar duvarına girip oksidasyona uğrayan LDL-K, sitokinlerin salınımımn stimulasyonu ve NO inhibisyonu yoluyla endotelyal hasar oluşturarak aterosklerozu hızlandırmaktadır (68). Küçük, yoğun LDL partikülleri büyük LDL partiküllerinden daha aterojeniktir ve LDL-K'nün oksidasyonunu aynı zamanda aterojenitesini arttırır (69).Yine Rueda-Clausen ve arkadaşlarının yaptığı bir çalışmada dislipideminin endotelyal fonksiyon bozukluğu ve artmış inflamatuvar markırlar ile ilişkili olduğu desteklenmektedir. Yapılan epidemiyolojik çalışmalarda total kolesterol (TK) ve LDL-K seviyeleri ile KAH sıklığı ve ilerlemesi arasındaki ilişki ortaya konmuştur. Ayrıca HDL-K ile KAH arasında kuvvetli bir ters ilişkinin olduğu 1970'li yıllardan beri ifade edilmiş, muhtelif çalışmalarda bu ilişki T-K ve LDL-K'ünkinden daha üstün bulunmuştur (67,70). Yeni çalışmalar trigliseriddeki hafif artışların koroner olayların riskini artırdığını ve özellikle yeni lezyon oluşumuna neden olduğunu göstermiştir (70), Dislipidemİ, KAH oluşumunda Önemli bir risk faktörü olup, bu risk kolesterol düşürücü tedavi ile azaltılabilmektedir. HT, sigara, diyabete ilave olarak, serum kolesterolünde yükselme serebral vasküler hastalıklar ve KAH gelişimi için bağımsız risk faktörü olarak kabul edilmektedir. Kolesterol düzeyi ile KAH mortalitesi arasında lineer bir ilişki söz konusudur. Total kolesterolde her 20 mg/dl artış, KAH mortalitesinde %12Tik bir artışa sebep olmaktadır (71). Ayrıca Framingham (72) kalp çalışması total kolesteroldeki her %1 yükselmenin KAH riskinde yaklaşık %2 artışa sebep olduğunu göstermiştir.
Toplumumuzda olumsuz lipid profilini belirleyen en önemli göstergeler yüksek T-KOL/HDL-K oranı ve düşük apoAl/apoB oranıdır. Bu oranlarda özellikle belirleyici olan HDL-K'ün diğer toplumlara göre düşüklüğünün önem taşıdığı çeşitli çalışmalarda vurgulanmıştır (14). Artmış T-KOL/HDL-K oranı genellikle artmış T-KOL ve/veya azalmış HDL-K nedeniyledir. Hipertriglİseridemi çoğunlukla prematür KAH ile ilişkilidir. Diğer yandan düşük HDL-K ileriki kardiyovasküler olaylar için ispatlanmış bağımsız bir risk faktörüdür (73). HDL nin majör protein bileşeni olan apo A-l aterosklerotik lezyonlarda makrofaj köpük hücrelerinden kolesterol akışını sağlar. Bugünkü modele göre HDL dinamik bir sistem olarak çalışır. Hücrelerden fazla kolesterolü taşır, atılım için karaciğere transfer eder ve vücuttaki bütün kolesterolün devamlılığını sağlar. HDL-K, apoB İçeren LDL-K ve VLDL-K'ün damar duvarına zarar verici etkisini azaltan koruyucu bir etkiye sahiptir. HDL-K metabolik olarak apoB içeren lipoproteinlerle ilişkilidir; düşük HDL-K seviyeleri sıklıkla artmış serum trigliserid ve VLDL-K'lü kişilerde bulunur, bu profil yüksek KAH riski taşır. Ayrıca düşük HDL-K seviyeleri trigliserid metabolizmasının anormal olduğu obezite, metabolik sendrom veya tip 2 diyabette de görülür. HDL-K aynı zamanda egzersiz ve sigaradan da etkilenir (74). HDL-K için risk eşik değeri erkekler için 35 mg/dL, kadınlar için 45 mg/dL olarak tanımlanmıştır (75). HDL-KMeki 1 mg/dL' lik artışın %2-V lük düşük KAH riski ile ilişkilidir
Lipoprotein (a) KAH için bağımsız bir risk faktörüdür, Lp (a) partikülleri 1:1 oranında apo (a) ve apo (B) içerir. Aterogeneze katılma mekanizması 3 şekildedir;
1) Vasküler duvardaki glikozaminoglikanlara ve diğer yapılara sıkı bir şekilde bağlanır,
2) Plazminojen ile yapısal benzerliğine bağlı olarak bozulmuş fıbrinolizise sebep olur ve Lp (a) plazminojen aktivatör inhibitör-1 'in sentezini düzenler,
3) Düz kas hücre proliferasyonunu uyarır.
Aterogenezde Temel Basamaklar
Endotel Disfonksiyonu
Endotelyal disfonksiyon tanım olarak endotel hücrelerinde nitrik oksitin (NO) ulaşüabilirliğindekİ bozukluk ve oksîdatif stres nedeni ile endotel hücrelerinin fonksiyonel ve geri dönüşümlü olarak değişime uğramasıdır (32). NO'un biyoyararlanımı normal vasküîer fonksiyonların devamında kritik bir faktördür. Endotelde endoteliyal nitrik oksit sentetaz (eNOS) L-arginini L-sitrülin ve NO' ya çevirir. Birçok kardiyovasküler risk faktörleri farklı mekanizmalarla NO seviyelerini negatif yönde etkilerler. Süperoksid anyonlarını içeren reaktif oksijen türleri NO ile reaksiyona girerek NO'nun biyoyararlanımmı azaltırlar, bu da endotele bağlı vazorelaksasyonu bozarak aterogenezde Önemli rol oynar (33). Ateroskîerozun en erken görülen patolojik değişikliği subintimal kalınlaşma olup, patogenezde ilk temel basamağı endotel disfonksiyonu oluşturur (34). Bu nedenle endotel disfonksiyonu, ateroskîerozun klinik bulguları ortaya çıkmadan önceki ilk öncü patolojik bulgusudur (19). Oksi-LDL, IL-1, bazı antikorlar ve birçok faktör endotel hasarına sebep olur. Hasara uğramış endotel, vazoaktif maddeleri ortama salarak inflamasyon, trombosit birikimi ve vazokonstrüksiyona sebep olarak aterosklerozu başlatır
LDL'nm Oksidasyonu
Makrofaj alımı ve kolesterolün hücresel birikimi için ön koşul, LDL-K'nün oksidatif değişimidir. Oksidatif sürecin başlayışı lipoperoksidlerin hücre içi üretimi ile uyarılır. Lipoperoksidler serbest oksijen radikallerinin LDL'ye aktarılmasıyla meydana gelir. Bunlar daha sonra lipid peroksidasyonu denilen bir seri kimyasal reaksiyonu başlatırlar. Bu kimyasal reaksiyonlar lesitinin lizolesitine membrana bağlı fosfolipaz A2 enzimi tarafından dönüştürülmesi ile devam eder. Lipid peroksidasyonu plazma membranının lipid komponentlerinin yıkımına katkıda bulunur ayrıca lipoperoksidlerin oluşumunu ve yağ asitlerinin şahmınım artırır. Lipoperoksidler yağ asitlerinde bulunan çift bağın kimyasal yapısını değiştirdiğinden dolayı plazma membranma toksiktİr. Aynı zamanda LDL-K'ün LDL reseptörüne bağlanmasını engellemek için apolipoprotein B (Apo B) ve fosfolipidler ile birleşir. LDL-K asetilasyona uğrayarak okside forma dönüşür bu da reseptörlere bağlanmasını olanaksız hale getirir. Oksi-LDL makrofajlar için potent kemoatraktan olan îizofosfotidil kolin içerir. Lizofosfotidil kolin endotel içinde bulunan interseİüler adezyon molekülü-1 gibi vasküler hücre adezyon moleküllerini artırır ve buna bağlı olarak monosit adezyonunu arttırır.Bu LDL makrofajlan çöpçü molekül olarak kullanır. Oksİ-LDL daha sonra monosit motilitesini azaltır. LDL-K'ü fagosite eden makrofajlar köpük hücre adını alır (15). OksiLDL, aterojenik olaya 4 mekanizma île katılır:
1. Oksi-LDL, makrofajlar tarafından kolesterol birikmesi sonucunda "down" regülasyona uğramayan "scavanger" reseptörler aracılığıyla alınır, böylece köpük hücre ve lezyon oluşumuna katılırlar.
2. Oksi-LDL, monositler için düz kas hücresi ve endotelden salman faktörler gibi kimyasal çekici "kemoatraktan" maddedir. Onların damar intimasma göçlerini hızlandırır.
3. Oksi-LDL, makrofajlarm intimadan plazmaya kaçışını önleyerek arter intimasındaki kalış süresini uzatır.
4. Oksi-LDL, arter duvarındaki hücreler için "sitotoksiktir". Hücresel hasar, belki de endotel hasar oluşturabilir (22). Kısaca oksi-LDL'nin gözlemlenen iki tür zararlı etkisi vardır. Birincisi endotel ve diğer hücrelere sitotoksik olmasıdır. Böylece arteriyel hücrelere direkt zarar verir. İkincisi oksi-LDL alımının regüle edilememesi ve makrofaj köpük hücre olumuna sebep olmasıdır
Koroner Arter Hastalığı
Myokard hücrelerinin beslenmesini sağlayan koroner arterleri direkt veya dolaylı olarak etkileyen nedenler sonucu ortaya çıkan kardiyovasküler sistem hastalıklarına koroner arter hastalığı (KAH) denir (13). KAH, endüstrileşmiş ülkelerde en Önemli morbidite ve mortalite nedenleri arasında yer alır (1). Türk toplumunda koroner kalp hastalığı morbidite ve mortalite nedenleri arasında ilk sırada yer almakta ve sıklığı giderek artmaktadır. Erişkin nüfusta koroner kalp hastalığı prevalansı %3.8 ile ilk sıradadır.
En sık görülen sebebi koroner arterin aterosklerozuna bağlı olarak gelişen koroner arteriyel kan akımındaki azalmadır.
Aterosklerozun patogenezi
Ateroskleroz genellikle çocuklukta başlayıp orta ve ileri yaşlarda klinik bulgu veren ilerleyici bir hastalıktır (15). Ateroskleroz, arter duvarının iç tabakası (intima) ve orta tabakasındaki (media) değişimlerin eşlik ettiği, lipidîerin ve kanın öteki yapı taşlarının ve fibröz dokunun birikiminden doğan değişikliklerin, değişken bir kombinasyonu olarak tanımlanır (16). Bu nedenle vasküler olayların temelinde suçlanan, dinamik ve progresif inflamatuvar bir patolojidir (17) ve gelişiminde endotelyal disfonksiyon ve inflamasyon anahtar rol oynar (18). 3 temel süreç sonucu meydana gelir:
1) T lenfosit ve makrofajlarla birlikte intimal düz kas hücre birikimi
2) Düz kas hücre birikimi sonucu kollajen, elastin lifleri ve proteoglikan içeren konnektif doku matriksinin oluşumu
3) Konnektif dokunun üzerine lipit birikimi Normal arter duvarı
Normal arter duvarı üç tabakadan oluşur. En içte arter lümenİnİ çepe çevre saran tabaka intimadır. Tek sıra biçiminde dizilmiş endotel hücreleri, bunları destekleyen subendotelyal matriks ve bazal membran intimayı oluşturur. Diğer memelilerden farklı olarak, insan intimasında az sayıda da olsa düz kas hücresi bulunmaktadır. İntima tabakasında bulunan endotel hücrelerinin yüzeyi dolaşımdaki kan ile sürekli temas halindedir. Arteriyel endotel hücreleri, vasküler homeostazm dengelenmesinde de büyük öneme sahiptirler. Orta tabakaya media adı verilir. Kollajen, elastik lifler ve glikozaminoglikanlardan oluşan bir matriks içinde konsantrik olarak dizilmiş düz kas hücrelerinden oluşur. En dış tabakaya ise adventisya denir. Gevşek bir bağ dokusu yapısında olan bu tabaka, kollajen lifleri, elastik lifler, fıbroblastlar, sinir lifleri ve bazı düz kas hücrelerinden oluşmaktadır
Aterogenezde Rol Alan Hücreler Endotel Hücresi
Endotel, damar iç yüzeyini döşeyen tek sıra yassı hücrelerden oluşur ve kana geçirgen değildir. Pasif bir bariyer olmayıp son derece aktif olan endotel, endokrin, parakrin, otokrin fonksiyonlara sahiptir ve hemostaz ile vasküler fonksiyonların ayarlanmasında başrolü oynamaktadır (19). Endotel kaygan, parlak yüzeyli, vazodi-latasyona eğilimli bir yapıdır. Ancak sigara, hipertansiyon, diyabet, dislipidemi, obezite gibi bilinen vasküler risk faktörleri, mekanik, hemodinamik ve kimyasal etkiler sonucu endotel yapısını bozarlar. Normal fizyolojik koşullarda, sağlıklı endotel, vazokonstrüksiyon ve vazodilatasyon arasındaki dengeyi korumakta, damar tonusunu ayarlamakta ve kan hücreleri İle damar duvarı arasındaki ilişkiyi sağlamaktadır. Bu denge bozulduğunda, endotel aktive olmakta ve proaterojenik ve proİnflamatuvar bir rolü üstlenmektedir (19). Endotel zedelenmesi, aterosklerozu tetikleyen temel mekanizmadır. Endotel hasarında salgılanan serotonin, histamin, adrenalin ve ADP damar geçirgenliğinin artmasına neden olmaktadır. ADP reseptörleri, trombosit agregasyonunda da rol almaktadır.
Düz Kas Hücreleri
Normal arter duvarının raedia tabakasında bulunan düz kas hücrelerinin esas görevi arter tonusunu sağlamaktır. Aterosklerotik plağın gelişimi sırasında mediadan İntimaya geçen bu hücreler, lezyonun fıbroproliferatif sürecinde görev alır. Bu yüzden, düz kas hücrelerinin intimada birikmesi, ilerlemiş lezyonun göstergesi olarak kabul edilir Bu nedenle vasküler düz kas hücrelerinin proliferasyonu aterosklerotik plak oluşumunda çok önemlidir (21). Ayrıca düz kas hücreleri, lİpid birikimine uğrayarak ateroskleroz lezyonlarında köpük hücre oluşumuna katkıda bulunurlar.
Makrofajlar
Dolaşımdaki monositler okside LDL'nin (oksi-LDL) uyarması ile intima tabakasına yerleşerek makrofajlara dönüşürler. Bu olay makrofaj, endotel hücresi ve düz kas hücrelerinden salınan başta makrofaj kemotaktik protein-1 (MCP-1) olmak üzere kemotaktik maddelerin etkisiyle meydana gelmektedir (23). Arteriyel duvarda monositlerin birikimi ve bunların sonra makrofajlara dönüşümü ilk başta oksi-LDL'den koruma amaçlı olmasına rağmen, makrofaj larm ilerleyici birikimi ve oksi-LDL alımları aterosklerotik lezyonların gelişimine sebep olur (24). Makrofajîar bir kez lezyona yerleştikten sonra, kendileri de pek çok biyolojik madde salgılayarak, yeni makrofajların gelmesini, düz kas hücreleri, fıbroblast ve monositlerin çoğalmasını ve bağ dokusu sentezini uyarırlar (25). Makrofajîar, aterosklerotik plaktaki temel inflamatuvar hücrelerdir. Her ne kadar daha önce belirttiğimiz gibi düz kas hücreleri de lipoproteinleri depolasa da bu olaydan asıl sorumlu hücreler makrofajlardır (23). Aterosklerotik plaktaki makrofajm ömrü kesin olarak bilinmemektedir. Fakat bu hücreleri bekleyen olası iki senaryo vardır. Ya plak içinde ölür ve diğer makrofajîar tarafından fagosite edilir, ya da plak üzerindeki endotelin sıyrılmasıyla kana karışır ve dalak ile lenf düğümleri tarafından dolaşımdan temizlenirler
