İNFLAMATUVAR BARSAK HASTALIKLARINDA RADİKAL BİR GÖRÜŞ Oksidatif Stres ve İnflamatuvar Barsak Hastalıkları Öğretim Görevlisi:Prof.Dr.Pelin ARIBAL AYRAL.

... konulu sunumlar: "İNFLAMATUVAR BARSAK HASTALIKLARINDA RADİKAL BİR GÖRÜŞ Oksidatif Stres ve İnflamatuvar Barsak Hastalıkları Öğretim Görevlisi:Prof.Dr.Pelin ARIBAL AYRAL."— Sunum transkripti:

1 İNFLAMATUVAR BARSAK HASTALIKLARINDA RADİKAL BİR GÖRÜŞ Oksidatif Stres ve İnflamatuvar Barsak Hastalıkları Öğretim Görevlisi:Prof.Dr.Pelin ARIBAL AYRAL Çeviren ve Sunan:Opr.Dr.Rasim Levent KILIÇASLAN Literatür Sunumu Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyopatoloji Bilim Dalı

2 İnflamatuar barsak hastalıklarındaki etiyoloji halen bilinmese de patojenezi aşama aşama açığa çıkarılmaktadır. Serbest radikaller hem inflamasyonun hem de kanserin patojenezine katkıda bulunabilirler. Bu derleme inflamatuar barsak hastalıklarında anormal oksidatif metabolizmanın önemini incelemektedir.

3 Sadece serbest radikaller ve reaktif oksijen metabolitleri değil sitokinlerde inflamatuar proseslere katılmaktadırlar. Ancak reaktif oksijen metabolitleri transkripsiyon faktörü olan NF-kb (nüklear faktör kappa beta) aktivasyonu ile akut faz cevabı immün ve inflamatuar yollarla gen ekspresyonu kontrolünün etkisinde sağlarlar.

4 SERBEST RADİKAL KİMYASI Yörüngesinde bir veya daha fazla çift oluşturmamış tek elektron içeren tek başına bulunabilen türevlere serbest radikaller denilir. Elektronlar çift yaptıkları zaman daha kararlı oluduklarından; radikaller bu nedenle daha reaktifdirler. Elektronlar çift yaptıkları zaman daha kararlı oluduklarından; radikaller bu nedenle daha reaktifdirler. Radikaller çift yapmamış elektronlarını vererek ya da bu elektronlarını diğer bir molekülle birleşirken yitirerek reaksiyon gösterirler.

5 Tüm bu reaksiyonlar bir zincir reaksiyona sebep olan diğer bir radikalin oluşması ile sonuçlanırlar. Bu reaksiyonlar zincir kıran antioksidant moleküllerin (Vitamin E) ya da antioksidant enzimatik savunmanın (superoksit dismutaz, katalaz, glutatyon peroksidaz) etkisi yoluyla sonlandırılabilir. Oksijen aerobik organizmalarda enerjinin oluşturulabilmesi için ön şarttır. Bunun yanısıra diatomik oksijen molekülleri (Diradikaller) serbest radikal kimyasının öncüleridir.

6 Oksijen okside ettiği atom veya molekülden elektronları alan iyi bir oksidan ajandır; Oksijen okside ettiği atom veya molekülden elektronları alan iyi bir oksidan ajandır; Bir elektron kaybı ile süper okside, İki elektron kaybı ile perokside, Üç elektron kaybı ile hidroksil radikallerine ve Dört elektron kaybı ile suya dönüştürülür. Demir gibi transizyon (geçiş) metalleri serbest radikal reaksiyonlarının önemli öncüllerindendir. Fenton reaksiyonu ile reaktif hidroksil radikallerini oluşturur. Demir gibi transizyon (geçiş) metalleri serbest radikal reaksiyonlarının önemli öncüllerindendir. Fenton reaksiyonu ile reaktif hidroksil radikallerini oluşturur.

7

8 Superoksit ve hidrojen peroksit mukozal ve vasküler permabiliteyi (geçirgenliği) arttırır, nötrofillerin aktivasyonunu sağlar. Fenton yoluyla hidroksi radikallerinin, nötrofillerden salınan mielo peroksidaz ile hipokloridin öncülüdürler. Hidroksil radikali canlı hücrelerde bulunan her moleküle (lipidler, karbonhidratlar, proteinler ve DNA) saldırıp zarar verirler. Hipoklorid membranla direkt reaksiyona giren kuvvetli antioksidanttır. Membrandan difüzyonla geçip sitozolik komponentlere saldırır. Ne hidrojen peroksit ne de hipoklorid serbest radikaller gibi çift oluşturmamış tek elektrona sahiptirler. Bu nedenle reaktif oksijen metabolitleri tanımının da ötesindedirler.

9

10 İNFLAMATUAR BARSAK HASTALIKLARINDA REAKTİF OKSİJEN TÜREVLERİ ROM’ un (reaktif oksijen türevlerinin) ölçülmesi hızlı reaksiyonları, kendi aralarında dönüşmeleri nedeniyle zordur. ROM’ un (reaktif oksijen türevlerinin) ölçülmesi hızlı reaksiyonları, kendi aralarında dönüşmeleri nedeniyle zordur. İnflamatuar barsak hastalıklarında serbest radikallere ilişkin çoğu deney reaktif oksijen türevlerine yoğunlaşmıştır. Ancak nitrojen, karbon ve sülfür odaklı radikallerde önemli olabilirler. İnflamatuar barsak hastalıklarında serbest radikallere ilişkin çoğu deney reaktif oksijen türevlerine yoğunlaşmıştır. Ancak nitrojen, karbon ve sülfür odaklı radikallerde önemli olabilirler. Son olarak eikosanoid gibi diğer mediyatörlerinde inflamatuar barsak hastalıklarına etkisi söz konusudur. Son olarak eikosanoid gibi diğer mediyatörlerinde inflamatuar barsak hastalıklarına etkisi söz konusudur.

11 İNFLAMASYON ALANINDA ROM’ un SAPTANMASI Artmış mukozal ROM üretimine bağlı hastalık aktivitesi kolorektal biyopsi spesimenlerinde ve inflamatuar barsak hastalığı olan hastaların stimüle mukozal fagozitlerinde kontrol deneklerle karşılaşma yapılarak gösterilmiştir. Artmış mukozal ROM üretimine bağlı hastalık aktivitesi kolorektal biyopsi spesimenlerinde ve inflamatuar barsak hastalığı olan hastaların stimüle mukozal fagozitlerinde kontrol deneklerle karşılaşma yapılarak gösterilmiştir. ROM metabolitleri aktif ülseratif kolitli hastaların rektal biyopsi spesimenlerinde mukozal hasar yaptığı artmış lipid peroksit düzeyleri ile gösterilmiştir. ROM metabolitleri aktif ülseratif kolitli hastaların rektal biyopsi spesimenlerinde mukozal hasar yaptığı artmış lipid peroksit düzeyleri ile gösterilmiştir. Düşük mukozal tripsin inhibitörü, süperoksit dismutaz, metalotionein, glutatyon, dolaşan süperoksit dismutaz düzeyleri düşüklüğü ile dolaşan lökosit elastaz aktivitesi artışı ve kolorektal mukozal kollojenaz aktif inflamatuar barsak hastalığı olan hastalarda ROM un aktivitesini yansıtırlar. Düşük mukozal tripsin inhibitörü, süperoksit dismutaz, metalotionein, glutatyon, dolaşan süperoksit dismutaz düzeyleri düşüklüğü ile dolaşan lökosit elastaz aktivitesi artışı ve kolorektal mukozal kollojenaz aktif inflamatuar barsak hastalığı olan hastalarda ROM un aktivitesini yansıtırlar.

12 Barsaklarda ROM üretiminin iki kaynağı vardır. Aktif inflamatuar barsak hastalığı olan hastaların barsak mukozasında fagositler hakimdirler ve gerek oksidatif metabolizma ile gerekse prostaglandin ile lökotrien matabolizması ile reaktif oksijen türevlerini üretebilirler. İkinci yol ksantinoksidazdır. İskemi sırasında ksantindehidrojinazdan süperoksit üretir. Bu yolun patojenezine multifokal gastrointestinal infaktüs katılmamışsa Crohn hastalığında reaktif oksijen türevlerinin üretim yolu olduğu düşünülmektedir.

13 Ksantindehidrogenazın ksantinoksidaza dönüştürülmesi aynı zamanda çeşitli proinflamatuar maddelerin varlığında da gözlenmektedir. Bunlar formil-lökosil-metionil- fenilalenin (FMLP), TNF Alfadır. Aktive nötrofiller tarafından indüklenmektedirler. Süperoksit ve hidrojenperoksit sadece zararlı ürünlerin öncül maddeleri değil aynı zamanda mukozal geçirgenliği arttıran ve daha başka nötrofillerin aktive olarak inflamasyonun kısır döngüsüne katılmasını ve doku hasarını yaratan etkenlerdir.

14 REAKTİF OKSİJEN TÜREVLERİ (ROM) İLE MUKOZAL HASARIN OLUŞUMU İnvitro ortamda stimüle edilmiş nötrofiller hücrelere sitotoksiktirler. İnvitro ortamda stimüle edilmiş nötrofiller hücrelere sitotoksiktirler. Hidrojenperoksit endoskoplar için bir temizlik malzemesidir ve barsak duvarına uygulandığında mukozal hasara yol açar. Hidrojenperoksit enteriti akut ülseratif, iskemik, psedomembronöz koliti taklit edebilir. Bu kolit sessiz bir süreçten akut toksik fulminant kolite kadar hatta perforasyon ile ölüme kadar değişik bir spektrumda gelişebilir. Hidrojenperoksit endoskoplar için bir temizlik malzemesidir ve barsak duvarına uygulandığında mukozal hasara yol açar. Hidrojenperoksit enteriti akut ülseratif, iskemik, psedomembronöz koliti taklit edebilir. Bu kolit sessiz bir süreçten akut toksik fulminant kolite kadar hatta perforasyon ile ölüme kadar değişik bir spektrumda gelişebilir.

15 İltihabi barsak hastalığının demir takviyesi ile alevlenmesinin sebebi fenton reaksiyonu ile hidroksil radikalleri üretimidir. İltihabi barsak hastalığının demir takviyesi ile alevlenmesinin sebebi fenton reaksiyonu ile hidroksil radikalleri üretimidir. Sabit oksidantların (Hidrojenperoksit, OCL, Monokloramil) doza bağımlı olarak mukozal geçirgenlikte artış ve barsak epitel hücrelerine toksik etki gösterdiği hayvan modellerinde gösterilmiştir. Sabit oksidantların (Hidrojenperoksit, OCL, Monokloramil) doza bağımlı olarak mukozal geçirgenlikte artış ve barsak epitel hücrelerine toksik etki gösterdiği hayvan modellerinde gösterilmiştir. İnvivo koşullarda ROM konsentrasyonlarının iltihabi barsak hastalıklarındaki mukozal etkisi açık değildir. İnvivo koşullarda ROM konsentrasyonlarının iltihabi barsak hastalıklarındaki mukozal etkisi açık değildir.

16 Buna karşın hayvan modellemelerinde kolit yakın zamanda serbest radikal başlatıcıları (2-2 azobis, 2 amidinopropan hidroklorid ve trinitrobenzen sülfonik asit gibi) kullanılarak oluşturulmuştur. Bunların fare kolon homojenatlarında ve izole kolonositlerinde süperoksit ve hidrojen peroksit ile metabolize edildiği de gösterilmiştir. Oksidatif stres ve kanser gelişimi arasında ciddiye alınabilir bir ilişki vardır. ROM; oksidatif DNA hasarına yol açan baz değişiklikleri, zincir kırılmaları, artmış proonkojen espresyonları oluşturabilir ki hücre kültüründe oksidatif stres altında malign transformasyon indüklenebilir.

17 Malinite gelişimi invivo koşullarda daha karmaşık olup; hasarın derecesine, antioksidant savunmaya, DNA tamir mekanizmalarına ve inisiyasyon- promosyon-progresyon gibi kanser gelişimi için gerekli olan basamaklara bağımlıdır. DNA tamirine katılan indüklenmiş Adenozin Difosfat Ribozil Transferazın sürekli oksidan indüklenmiş aktivitesi iltihabi barsak hastalığı olan ve kolon kanseri olanlarda azalmıştır. Bu indirgenmiş glutatyon redoks siklusunu tanımlayan faktörlerin genetik varyasyonunun bir sonucu olabilir ve iltihabi barsak hastalığı olan hastaların kolon mukozasında bulunan düşük glutatyon düzeyleriyle de bağıntılıdır.

18 Her ne kadar oksidatif DNA hasarının bulunması aşırı ROM üretimi ile iltihabi barsak hastalığı olan hastalardaki kanser ile olan ilişkisini kurmakta uzak olsa da olası bağıntılar için ileri araştırmaların gerekliliğini işaret etmektedir.

19 REAKTİF OKSİJEN TÜREVLERİ (ROM) ETKİLERİNİN BLOKAJI YA DA SALINIMININ ENGELLENMESİNi SAĞLAYAN MADDELER İLE MUKOZAL HASARIN ÖNLENMESİ YA DA ORTADAN KALDIRILMASI Ksantin oksidaz inhibitörleri, süperoksit dismutaz (WR2721), katalaz, glutatyon peroksidaz (PZ51), dimetilsülfoksit, desferrioksamin gibi ROM etkilerini ya da salınımını bloke eden ajanların tamamı hayvanlarda ya da kolitis modeli oluşturan barsak hücre kültürlerinde iltihabı azaltırlar.

20 Ön çalışmalar poşitizde alloprinolün; alloprinol ve DMSO nun ülseratif kolitte kullanılmasının yine refrakter dönemdeki Crohn hastalığında süperoksit dizmutaz enjeksiyonlarının umut verici olduğunu göstermektedir. Aminosalislatlar inflamatuar barsak hastalıklarında tedavi edici etkilere sahiptirler. Aminosalislatlar düşük dozlarda invitro ve invivo ROM u yakalayıp ortamdan uzaklaştırırlar. Aynı zamanda miyeloperoksidazı inhibe edip düşük konsantrasyonlarda demir ile şelat yapmaktadırlar.

21 Ağızdan 5-ASA prepatları alan hastaların plazma konsantrasyonları ile demir şelatı yapan konsantrasyonu aynı olup; Siklooksijenaz ve Lipoksijenazı inhibe etmek ya da nötrofillerdeki FMLP’i bağlamak için gerekli olan ya da hastaların kolon lümeninde bulunan değerinin altındadır. Ağızdan 5-ASA prepatları alan hastaların plazma konsantrasyonları ile demir şelatı yapan konsantrasyonu aynı olup; Siklooksijenaz ve Lipoksijenazı inhibe etmek ya da nötrofillerdeki FMLP’i bağlamak için gerekli olan ya da hastaların kolon lümeninde bulunan değerinin altındadır. 5-ASA metabolitlerinin hidroksil radikalleri ile 5- ASA nın etkileşimi sonucunda bulunan değerleri sülfosalazin ile tedavi edilen iltihabi barsak hastalıkları olan hastaların gaita atıkları değerleri ile aynı olup; aynı ilacı kullanan romatoid artritli hastaların değerlerinden farklıdır. Bu da bize ROM un yakalanıp ortamdan uzaklaştırılmasının inflamatuar barsak hastalıklarındaki mekanizmanın etkisinin klinik önemini göstermektedir.

22 Reaktif oksijen türevlerinin yakalanıp ortamdan uzaklaştırılmasının önemine karşı iddialardan biri de klinik olarak etkin olmasına karşın; 5-ASA ya göre ROM un yakalanıp ortamdan uzaklaştırılmasında daha az etkin olan 4-ASA hakkındadır. Reaktif oksijen türevlerinin yakalanıp ortamdan uzaklaştırılmasının önemine karşı iddialardan biri de klinik olarak etkin olmasına karşın; 5-ASA ya göre ROM un yakalanıp ortamdan uzaklaştırılmasında daha az etkin olan 4-ASA hakkındadır. Hem 4-ASA hem de 5-ASA düşük konsantrasyonlarda hipokloriti yakalayıp ortamdan uzaklaştırıp miyeloperoksitazı inhibe edebilir. Aslında hidroksil radikalinin yakalanıp ortamdan uzaklaştırılması invivo olarak beklenen bir model değildir. Çünkü ilaçlar dokularda invivo koşullarda hidroksil radikallerinin oluşumu gibi biyolojik moleküllerle yarışmaya yetecek yüksek konsantrasyonlarda hiçbir zaman bulunamazlar. Hem 4-ASA hem de 5-ASA düşük konsantrasyonlarda hipokloriti yakalayıp ortamdan uzaklaştırıp miyeloperoksitazı inhibe edebilir. Aslında hidroksil radikalinin yakalanıp ortamdan uzaklaştırılması invivo olarak beklenen bir model değildir. Çünkü ilaçlar dokularda invivo koşullarda hidroksil radikallerinin oluşumu gibi biyolojik moleküllerle yarışmaya yetecek yüksek konsantrasyonlarda hiçbir zaman bulunamazlar. Buna karşın bağlanmamış serbest demirin yeteneği ve hidroksil radikal oluşumunu engelleyiciliği önemlidir. Buna karşın bağlanmamış serbest demirin yeteneği ve hidroksil radikal oluşumunu engelleyiciliği önemlidir.

23 SONUÇ SONUÇ Şu açıktır ki reaktif oksijen türevleri aktif iltihabi barsak hastalığı olanlarda aşırı miktarda üretilir. Deneysel kolitisde özgün anti oksidantların antioksidan antiinflamatuar etkileri daha tam açığa çıkarılmamıştır. Buna karşılık aminosalisilatların antioksidant etkileri ROM un iltihabi barsak hastalıkları patojenezinde ana rolü oynadığı savıyla uyumludur. Oksidatif metabolizma ile etkileşen daha spesifik ajanlarla hastalarda kontrol deneyleri yapılması ile hipotezin kanıtlanması için beklenmektedir.

24 Bu tedavi sadece inflamatuar cevabın ortadan kaldırılmasının kanıtlanması için değerli olmayıp aynı zamanda kronik ülseratif kolitte ve hatta kolon kanserinin önlenmesinde de yer bulabilir. Bir yüzyıl önce Samuel Butler’in açıkladığı gibi az radikaller iyi sindirimlere sebeptir. Biz bu aksiyomun bugüne uyarlamasının fazla radikallerin kötü sindirimlere neden olacağı şeklinde güncelliyoruz.