İskelet Kası Fizyolojisi
Erişkin iskelet kasının mekanik ünitesi kas lifidir. Kas lifleri gelişim döneminde kas öncülü hücrelerinin füzyonu ile oluşmuş, yüzlerce çekirdeğe sahip ileri derecede özelleşmiş yapılardır. Bol damarlı ve sinirli bir yapıya sahip iskelet kası, demetler halinde ve bir kılıfla sarılmış olarak bulunur. Bu kılıflar, bulundukları yerlere göre adlandırılırlar. Kalın kas demetleri ya da kütleleri en dıştan epimisyum, daha küçükleri perimisyum ve her bir kas lifi de endomisyum olarak adlandırılan bağ dokusu kılıfıyla çevrilir Bütün iskelet kasları çapları 10-80 mikrometre arasında değişen çok sayıda liften oluşmuştur. Bu lifler sayıları birkaç yüz ile birkaç bin arasında değişen, miyofibril olarak adlandırılan daha küçük alt birimlerden meydana gelir. Çoğu kasta bu lifler bütün kası bir uçtan diğerine kesintisiz kat ederler; çok küçük bir kısmı dışında, her bir lif orta bölgesinde sonlanan tek bir sinir ucu tarafından inerve edilir. Kas lifi plazma zarı denilen gerçek hücre zarı ile birçok ince kollajen fibril içeren ve bir polisakkarit tabakasından meydana gelen dış kılıfın bulunduğu sarkolemma olarak adlandırılan bir zarla çevrilidir. Kas lifinin ucunda, sarkolemmanın bu yüzey tabakası bir tendon lifiyle devamlılık gösterir. Daha distalde tendon lifleri kas tendonunu oluşturmak üzere demetler halinde birleşir ve kemiğe yapışır.
Miyofibriller kas lifinde sarkoplazma denilen hücre içi maddelerden oluşan bir matris içinde asılıdır. Kas lifini oluşturan bu miyofibriller kas kasılmasından sorumlu olan ve paralel olarak uzanan polimerleşmiş miyozin ve aktin filamentleri içerirler. İskelet kasının uzunlamasına kesitleri ışık mikroskobunda incelendiğinde bu aktin ve miyozin filamentlerinin dizilimine bağlı olarak yapıda bir takım çizgilenmelerin olduğu görülür. Aktin ve miyozin filamentleri arasındaki ilişki titin adı verilen çok sayıda esnek filamentöz mole kasılma işleminde gerekli olan enerjiyi (ATP) sağlayan, çok sayıda mitokondri bulunur. Sarkoplazma içerisinde yaygın olarak bulunan endoplazmik retikuluma sarkoplazmik retikulum denir ve sarkoplazmik retikulum kas kasılmasında kalsiyumu depolayarak aktif rol oynar
Osteoartrit Etyoloji ve Epidemiyolojisi
Etyoloji ve Epidemiyoloji
Osteoartrit (OA) insanoğlunu binlerce yıldır etkileyen bir hastalıktır. Neolitik döneme kadar varan eski tarihlere ait iskelet kalıntılarında dahi OA bulgularına rastlanmıştır. Osteoartrit insanlarla sınırlı olmayıp özellikle köpekler ve atlar olmak üzere evcil hayvanlarda da birçok probleme yol açar (3). Dejeneratif eklem hastalığı olarak da anılan OA, eklem kıkırdağında progresif kayıp ve subkondral kemikte, eklemlerin kenarlarında reaktif değişiklikler ile karakterize romatizmal bir hastalıktır
Osteoartritin ekleme etki eden bir dizi farklı etken veya hastalığın son ürünü olduğu düşünülmektedir. Bütün eklemleri etkileyebilmesine rağmen en fazla etkilenen eklemler dizler, distal interfalangeal eklemler, başparmağın kökü, kalça ve omurganın faset eklemleridir. Kalça hariç bütün eklemlerde OA, kadınlarda erkeklere oranla daha sık görülür. Kalçada oran her iki cinsiyette de aynıdır
Osteoartritin Sınıflandırılması
Halen çok iyi bir sınıflandırma sistemi olmamasına rağmen osteoartrit, çoğunlukla aşağıdaki şekilde sınıflandırılmaktadır.
• Tutulan eklem sayısı (örn. monoartiküler veya poliartiküler)
• Etiyoloji:
1. primer- saptanmış bir neden yok
2. sekonder- konjenital anomali veya travma öyküsü
• Klinik ve radyografik tablo (örn. İnflamatuar, eroziv, kristal depolanması ve diğerleri)
Osteoartritin bir dizi sık görülen tablosu vardır. En sık görülenlerden biri orta-ileri yaşta bayanlarda diz ve ellerde görülen şeklidir. Heberden nodülleri ile
karakterize nodal OA, distal interfalangeal eklemlerde (DİP) görülür ve toplumda sıklığı en yüksek OA çeşididir. Genç erkeklerde sıklıkla kalçada görülen ve çoğunlukla displazi (düzensiz büyüme) ile ilişkili olan tek eklem osteoartriti görülür. Orta yaştaki erkeklerde ise daha çok diz osteoartriti görülür. Özellikle yaşlı hasta bayanlarda başta omuzlar, dizler ve kalçalar olmak üzere çok sayıda eklemi tutan şiddetli bir formu da görülebilir. Bu hastalar önemli derecede ağrı çekebilirler ve eklemlerinde sıklıkla apatit kristalleri içeren büyük efüzyonlar gelişebilir. Bu durum eklem etrafında kemik harabiyetinin yanında yumuşak doku hasarı ve kıkırdak kaybına da yol açabilir
Osteoartrit Neden ve Nasıl Gelişir?
Belirli eklemlerde osteoartrit gelişimi ile ilgili bazı risk faktörleri bilinmektedir, ancak birçok hastalıkta olduğu gibi risk faktörlerinin olması mutlaka OA gelişmesini gerektirmez. Aksine görünürde herhangi bir risk faktörü olmayan kişilerde de hastalık oluşabilir. OA’e genetik yatkınlığı olduğu düşünülen bazı bireylerde ekleme aşırı yük binmesi gibi tetikleyici faktörler OA gelişmesine neden olabilir
Herhangi bir birey için osteoartrit gelişme riski, bireyin kişisel yatkınlığı ve lokal mekanik risk faktörlerinin çok faktörlü karışımından ibarettir. Özellikle bayanlarda nodal el osteoartritin gelişmesinde kuvvetli bir genetik etkinin söz konusu olduğu uzun yıllardır bilinmektedir. Toplumdaki “yaygın OA” için genetik etkinin varlığı ancak son zamanlarda saptanmıştır. Bu bulgu diz, kalça, omurga ve elde OA gelişiminde kuvvetli bir genetik etkinin olduğunu düşündürmektedir. Kesin genler bilinmemekle birlikte ilk planda klinikle olan ilişki çok kuvvetli bir risk faktörü olarak pozitif aile hikayesinin (anne, baba veya kardeşlerde) saptanmasıdır (2).
Osteoartritin Patofizyolojisi
Uzun yıllar boyunca osteoartrit, ilerleyen yaş ile birlikte eklem yüzeylerinin kaçınılmaz harabiyeti sonucu gelişen saf bir dejeneratif lezyon-kullanma ve aşınma hastalığı olarak kabul edildi. Fakat günümüzde, kıkırdaktaki bozulmayı rejenerasyonun izlediği dinamik bir durum olarak kabul edilmektedir. Normal eklemde hasardan çok tamir gerçekleşmektedir
Başlangıçta, eklem kıkırdağında bozulma ve yıkım olayları gerçekleşir. Proteoglikan matrikste değişiklikler sonucu, su içeriğinde ve kondrosit aktivitesinde artma neticesi ile kıkırdak fibrilasyona uğrar. Bu bölgenin darbeye karşı direnci azalır, kıkırdak yüzeyi pürüzlü ve düzensiz hale gelir. Sonra sürtünme artar ve kıkırdak büyük olasılıkla kemik yüzeye kadar yırtılır. Eklem vaskülariteyi arttırarak ve yüzeyi yeniden şekillendirerek kendisini onarmaya çalışır. Eklem bölgesinin kıkırdak ve kemik kenarlarında kondrositler ve osteofitler oluşmaya başlar. Bu eklemin artikülasyon için uygun alanı arttırma ve belki de eklem stabilitesini sağlama çabası olabilir. Eklemi çevreleyen kemikte deskleroze alanlar ve kemik kistleri gibi değişiklikler ortaya çıkar. Varolan kemiksi trabeküler yapıyı güçlendirmek için yeni kemik dokusunun oluşmasıyla skleroz ortaya çıkar. Eklem kıkırdağının olmadığı yerlerde intra-artiküler basıncın artması sonucu kemik kistleri oluşur. Artan intra-artiküler basınç bu şekilde eklemi çevreleyen kemiğin iliğine iletilir. Basınç eşitlenene kadar kistler genişlemeye devam eder
Rejeneratif değişiklikler ortaya çıkarken kıkırdağın yıkım ürünlerinden oluşan debris, kemik hidroksiapatit kristalleri gibi materyallerle birlikte eklem aralığında depolanır. Parçalı sinovit alanları ve sinoviyal sıvı viskozitesinin artması ile kendini gösteren, patolojik ve klinik olarak enflamatuar bir yanıta neden olabilir. Bu enflamatuar yanıt daha fazla doku yıkımına neden olabilir, sonuçta eklemde effüzyon gelişerek intra-artiküler basıncın yükselmesine neden olur. Bunun sonucu olarak eklem kapsülünde gerginlik ve kalınlaşma ortaya çıkar.
Sinoviyal sıvının OA patofizyolojisinde henüz çok iyi tanımlanmamış olsa da rolü vardır. Sinoviyal sıvı basit bir sıvı ya da yağ değildir. Biyolojik bir rolü vardır ve bütün besin maddelerinin taşınması için ortam görevi görür, sinoviyal membranla birlikte hormonal ve mesajcı işlevleri olabilir. Majör bileşeni, polimerize glikozaminoglikan olan hiyaluronandır. Normal bir eklemde moleküler ağırlığı fazladır. Bu moleküller sinoviyal sıvıya şok abzorbe edici ve lubrikan olarak rol oynamasını sağlayan bazı biyolojik özelliklerini verirler
Osteoartritte Rol Oynayan Genetik Faktörler
Her ne kadar osteoartritin oluşumundaki çeşitli faktörler çok iyi tanımlansa da genetik faktörlerin bu hastalığın ortaya çıkmasında daha kuvvetli belirleyiciler oldukları bulunmuştur. OA’de rol oynayan genetik etkilere farklı kaynaklarda değinilmiş ve aile hikayesine dayanan epidemiyolojik çalışmalar, akraba ve ikiz çalışmaları, nadir genetik hastalıkların araştırılması esnasında farklı bulgular elde edilmiştir
Aile Çalışmaları
Etyolojisi tamamen değerlendirilebilen OA, ilk olarak Stecher tarafından parmaklarda Heberden nodları bulunan ailelerde çalışılmıştır. Kellgren tarafından İngiltere’de yapılan epidemiyolojik çalışmada ve Amerika’da yapılan bir diğer çalışmada, aile gruplarında el ve diz OA’i doğrulanmıştır. Düşük prevelansından dolayı kalça osteoartritini aile topluluklarında çalışmak çok zordur. Bu nedenle son zamanlarda toplumsal tabanlı çalışmalarda kalça osteoartritine ait veriler yoktur. Buna rağmen hastalığın prevelansını araştırmak için çeşitli çalışmalar kurulmuş, total eklem değişikliği gerçekleşmiş hasta bireyin kardeşinin kontrole göre 2-3 kat daha fazla OA’e yakalanma riski taşıdığı belirtilmiştir. Lanyon ve arkadaşları tarafından yapılan bir diğer çalışmada ise bu riskin 4.7 kat olduğu tespit edilmiştir
Polimeraz Zincir Reaksiyonu
Restriksiyon Parça Uzunluk Polimorfizmi (PCR/RFLP)
PCR/RFLP yöntemi ile mutasyonun araştırılacağı gen bölgesi, mutasyonu içine alacak şekilde çoğaltılır. Uzunluğunu bildiğimiz genomik DNA parçası, bakılacak mutasyona özgü olan restriksiyon endonukleaz enzimi yardımıyla kesilir. Kesilen genomik DNA, parçalarının büyüklüğüne göre agaroz ya da poliakrilamid jelde elektroforez işlemi ile yürütülür. Jel tercih edilen yönteme bağlı olarak, hazırlanmadan önce veya elektroforezden sonra etidyum bromür ile boyanıp ardından ultra viyole (UV) ışıkta görüntülenir. Kesim noktalarına göre
uzunlukları önceden bilinen parçalar değerlendirilerek mutasyonların varlığı ya da yokluğuna karar verilir.
Değerlendirme şu şekilde yapılır; hedef gen bölgesindeki nokta mutasyon, çoğaltılan DNA’da seçilen restriksiyon enziminin tanıma bölgesine özgülse mutasyonlu üründe kesim gerçekleşirken normal üründe kesim gerçekleşmez. Böylece kesilen ürünlere sahip bireyler mutasyonlu diğerleri normaldir. Tam tersine restriksiyon enziminin tanıma bölgesi mutasyona özgül değil de normal olan ürüne özgül ise kesim normallerde gerçekleşir, mutasyon olanlarda kesim gerçekleşmez. Değerlendirme, kesim olan ürünlere sahip bireyler normal, olmayanlar ise mutasyonludur şeklinde yapılır (25).
DNA Dizi Analizi
DNA dizi analizi DNA'nin nükleotid dizilerinin saptanması anlamına gelmektedir. Nükleotid dizilerinin
belirlenmesinde iki temel teknik geliştirilmiştir. Bunlar Maxam-Gilbert kimyasal degradasyon yöntemi ile Sanger'in dideoksi enzimatik yöntemidir. Her iki yöntemin de dizi analizi yapılacak DNA'nın hazırlanması, reaksiyonlar ve yüksek voltaj jel elektroforezi olmak üzere üç ana aşaması bulunmaktadır.
a. Maxam-Gilbert Yöntemi: DNA parçası bir ucundan P32 ile işaretlenir. Bu işaretlenen DNA parçası dört örnek olarak bölünür. Her örneğe, DNA'daki bazlardan birisini tahrip edecek sekilde bir kimyasal madde eklenir. Daha sonra, piperidine kullanılarak, hasarlanmış nükleotidlerin bulunduğu yerlerden DNA yapısı fosfodiester bağlarından kırılır. Böylece P32 ile işaretlenmiş kısalı-uzunlu parçalar elde edilmiş olur. Daha sonra elektroforez ve otoradyografi ile sonuç alınır.
b. Sanger DNA dizi analiz yöntemi: En sık kullanılan Sanger'in yöntemi olup, asimetrik amplifikasyon ile elde edilmiş tek iplikçikli DNA; DNA Polimeraz enzimi ile ddNTP ve biri radyoaktif olarak işaretlenmiş dNTP kullanılır. Ortama radyoaktif P32, S35 veya P33 eklenir. İşaretleme primerlere yapılabileceği gibi, ortama eklenen dNTP'lerden birisinin radyoaktif olması yeterlidir. Burada en önemli nokta Dideoksinükleotidlerin (ddTTP, ddCTP, ddGTP, ddATP) eklenmesidir. 2',3' Dideoksinukleosidtrifosfat’ ların (ddTTP, ddCTP, ddGTP, ddATP), klasik dNTP'lerden farklılığı deoksiribozun 3' noktasında hidroksil grubunun bulunmamasıdır. Büyüyen/sentezlenen DNA zincirine, DNA polimerazlar aracılığı ile bağlanabilirler. Bu bağlanma 5' trifosfat grupları aracılığı ile olur. Fakat, 3' hidroksil grubunun olmaması nedeniyle, ardından gelen dNTP'ler ile fosfodiester bağının oluşması engellenir. Doğal olarak DNA zincirinin daha fazla uzaması imkansız hale gelir. ddNTP ile klasik dört dNTP bir reaksiyon karışımının içine konduğunda, DNA zincir uzaması için aralarında bir yarış olur, seyrek fakat spesifik sonlanmalar oluşur. Bu reaksiyon sonucunda, primer sonundan başlayıp; prematüre sonlanmaların olduğu bölgeler kadar uzunluktaki DNA parçaları ortaya çıkar. Dört farklı enzimatik reaksiyonda, dört farklı ddNTP kullanılarak (A,C,G,T için) birer reaksiyon elde edilir.
DNA dizi analizi süreci, tek iplikçikli DNA parçalarının hazırlanması; DNA dizi analizi tekniğinin uygulanması; DNA dizilerinin okunması-değerlendirilmesi ve ispatlayıcı tekrarlar biçimindedir. Eger dikkatli yapılırsa hata oranı %0.1'in altındadır. Bu hata oranına ulaşmak için; hedef DNA'nın her iki zincirine dizi analizi yapmak gereklidir
