Vascular function in chronic end-organ damage: pharmacological characterization of vasomotor function in systemic vasculature
Kronik uç-organ hasarında vasküler fonksiyon: Sistemik damarlarda vazomotor fonksiyonun farmakolojik karakterizasyonu
- Tez No: 799447
- Danışmanlar: PROF. DR. ROBERT HENK HENNING
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Eczacılık ve Farmakoloji, Pharmacy and Pharmacology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Groningen (Rijksuniversiteit Groningen)
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tıbbi Farmakoloji ve Klinik Farmakoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 212
Özet
Kan damarlarının lümeni vasküler homeostazın sürekliğini sağlayabilmek için fiziksel, metabolik ve inflamatuvar durumlardaki değişiklikleri algılayarak dolaşımdaki kan hücreleri ile vasküler düz kas hücreleri (VDKH) arasındaki iletişimi mümkün kılan endotel hücreleri ile kaplıdır. Bir damar yatağındaki vasküler fonksiyonun düzenlenmesi lokal olarak üretilen endotel kaynaklı sinyaller ile VDKH'nin karşılıklı ilişkisinin bir sonucudur. Klinik ve deneysel çalışmalar, kronik organ disfonksiyonun vasküler fonksiyonu bozduğunu göstermiştir. Bu nedenle kronik uç organ yetmezliği artık izole organ hasarından ziyade, endotel ve/veya VDHK düzeyinde vasküler değişikliklerin de eşlik ettiği progresif bir durum olarak tanımlanmaktadır. Dolayısıyla vasküler disfonksiyon terimi, hem endotel hücresi hem de VDHK fonksiyonunda hastalık seyri boyunca gelişen değişiklikleri kapsamaktadır. Bu tezin 1. Kısmı' nda yer alan çalışmalarda, kronik böbrek veya kalp hastalıklarına sahip farklı hayvan modellerinde endotele bağımlı vasküler gevşeme fonksiyonu araştırılmıştır. Kronik uç organ hasarında endotele bağımlı vasküler gevşeme: a. Kronik böbrek hastalığı: Kronik böbrek hastalığındaki endotel kaynaklı değişiklikleri ortaya koymak için ilk olarak, adriamisin ile oluşturulan deneysel sıçan böbrek hastalığı modelinde vasküler fonksiyonu araştırmayı amaçladık (1. Kısım, 2. Bölüm). Bu model her ne kadar iyi tanımlanmış bir böbrek hastalığı modeli olsa da, bu çalışmada, vasküler yapıların adriamisine maruz bırakılmasının ve nefrozun, vasküler fonksiyonu farklı şekillerde etkilediğini tespit ettik. Adriamisin, nefrozdan bağımsız olarak, endotele bağımlı vasküler gevşemeyi büyük olasılıkla reseptör aracılı uyarılmış nitrik oksit (NO) salgılanmasında bir bozulmaya neden olarak azaltırken, eşlik eden renal hastalığın bu bozukluğu daha fazla artırmadığı görüldü. Diğer yandan nefroz, adriamisinin vasküler yapılar üzerine olan direkt etkilerinde bir değişikliğe yol açmadan bazal NO salgılanmasını azalttı. Bazal NO salgılanması önemli bir vasküler savunma mekanizmasıdır ve bu mekanizmanın bozulması proteinürik hastalarda arttığı belirlenen kardiyovasküler morbiditede rol oynayabilir. Bu bulgular, adriamisin ile oluşturulan deneysel böbrek hastalığı modelinde yapılan vasküler çalışmaların değerlendirilmesinde, nefrozun ve adriamisinin farklı etkileri olduğunun göz önünde bulundurulması gerektiğini düşündürmektedir. Vasküler fonksiyonun ve bunun kardiyovasküler sonuçlarının daha iyi değerlendirilebilmesi için genetik hayvan modelleri gibi farklı deneysel kronik böbrek hastalığı modellerinde yapılan çalışmalara gereksinim vardır. Bu yüzden, 3. Bölüm'de yer alan çalışmada, erken yaşta gelişen ve ilerleyen yaşlarda son dönem böbrek yetmezliğine bağlı erken ölüme neden olan hipertansiyon, proteinüri ve şiddetli glomerülosklerozun eşlik ettiği bir genetik böbrek hastalığı modeli olan Fawnhooded Hipertansif (FHH) sıçanlarda endotele bağımlı vasküler gevşeme fonksiyonunu araştırdık. Bu çalışmada, üç farklı yaştaki (böbrek hasarı olmayan veya hafif ya da şiddetli böbrek hasarı olduğu bilinen yaştaki) FHH sıçanlar kullanılarak vasküler disfonksiyon ile kronik böbrek hastalığı gelişimi arasındaki zamansal ilişki araştırılmıştır. Bulgularımız, sistemik vasküler değişikliklerin vasküler yapının bulunduğu yere bağlı olacak şekilde ya renal hasar gelişimiyle birlikte olduğunu ya da renal hasardan sonra ortaya çıktığını göstermiştir. Ayrıca sistemik vasküler disfonksiyon renal hasarın şiddeti ile ilişkili gibi göründüğü için renal hasarı sınırlayan tedavi yöntemlerinin vasküler fonksiyon üzerine de (indirekt olarak) yararlı etkileri olabileceği düşünülebilir. Vasküler (dis)fonksiyonun yukarıda tanımlanan özellikleri ışığında, vasküler disfonksiyon gelişiminde böbrek hastalığının nedensel rolünü araştırmak amacıyla, 4. Bölüm'de, FHH sıçanları ile yine proteinüri, hipertansiyon ve fokal glomerülosklerozun eşlik ettiği diğer bir genetik böbrek hastalığı modeli olan Munich Wistar Fromter (MWF) sıçanları karşılaştırdık. Benzer derecede böbrek hasarı olan bu iki farklı tür sıçan modelinde endotel fonksiyonunun ve bu fonksiyonda görev alan yolakların benzer şekilde etkileneceğini beklerken, sürpriz bir şekilde, endotel disfonksiyonu bu iki tür arasında farklılıklar gösterdi. Aorttaki endotele bağımlı gevşeme kapasitesi MWF hayvanlarda azalmışken FHH sıçanlarda korunmuştur. Çalışmalarımız, endotelden salgılanan ve VDKH'nde kasılmaya yol açan siklooksijenaz (COX) ürünlerinin sentezinin her iki sıçan türünde farklı olduğunu göstermiş ve dolayısıyla vasküler disfonksiyonun gelişimindeki farklılığı açıklaması açısından güçlü kanıtlar sağlamıştır. MWF sıçanlarda gözlenen endotel disfonksiyonu endotelden salgılanan vazodilatatör COX ürünlerinden vazokonstriktör ürünlere doğru bir değişim nedeniyle gerçekleşmiş olabilir. Bu değişimin önceki bazı çalışmalarda hipertansiyon ve metabolik sendrom gibi kronik hastalık modellerinde gösterilmesi endotel disfonksiyonun gelişimi açısından ortak bir mekanizma olduğunu düşündürmektedir. b. Kronik Kalp Hastalığı: Vasküler sistem, kronik böbrek hastalığına benzer şekilde kronik kalp hastalığında da önemli ölçüde etkilenir. Miyokard enfarktüsü sonrası gelişen kalp yetmezliği, endotel disfonksiyonu ve periferik direnç artışı ile karakterize bir periferik vasküler hastalık olarak kabul edilir. Günümüzde kalp yetmezliğinde kullanılan tedavi yöntemleri tek başına kalp fonksiyonlarını iyileştirmeden öte aynı zamanda periferik vasküler disfonksiyonu önlemeyi ve/veya geriletmeyi hedeflemektedir. Kalp hastalıklarının tedavisi için yeni geliştirilen seçeneklerden bir tanesi kalp hızının düşürülmesidir. Kalp hızındaki düşmenin kalpteki anjiogenezi artırarak yararlı olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, 1. Kısım 5. Bölüm' de detaylı olarak anlatılan çalışmamızda, miyokard enfarktüsü ile oluşturulan deneysel kalp yetmezliği modelinde, erken ya da geç dönemde başlanan selektif uzun-dönem kalp hızını düşürücü tedavilerin endotel disfonksiyonu üzerindeki rolünü araştırdık. Bu çalışmada, daha önceden de gösterdiğimiz üzere torasik aortta tespit edilen periferik endotel fonksiyonundaki azalma, temel olarak NO-bağımlı gevşemeden EDHF-bağımlı gevşemeye değişimden kaynaklanmaktaydı. Bu son bulgu, aortta NO aracılıdan EDHF aracılı gevşemeye dönüşümün, endotel disfonksiyonunun bir belirteci olarak kullanılabileceğini savunan genel görüşü desteklemektedir. Buna rağmen ne erken ne de geç dönemde kronik kalp hızı düşürülmesi miyokard enfarktüsü sonrası gelişen aortik endotel disfoksiyonunu önlememiş/azaltmamıştır. Bu çalışmadan elde edilen veriler tek başına kalp hızının düşürülmesinin kronik kalp hastalıklarındaki periferik endotel disfonksiyonu üzerinde direkt etkisi olmayabileceğini düşündürmektedir. Bununla birlikte, farklı vasküler yataklarda ve özellikle daha küçük çaptaki direnç arterlerinde yapılacak ileri çalışmalar önem taşımaktadır. Kronik uç organ hasarında vasküler kasılma fonksiyonu: Kronik hastalıklardaki endotele bağlı gevşeme fonksiyonu vasküler fonksiyonun bir göstergesi olarak yaygın olarak çalışılmışken damarların kasılma özellikleriyle ilgili sınırlı miktarda bilgi mevcuttur. Bu nedenle, 2. Kısım'da sunulan çalışmalarımızda damarların kasılma fonksiyonu üzerine de odaklandık. Önceki çalışmalarda, kronik durumlardaki vasküler remodeling, alfa1adrenoseptörlerin (α1-AR) aşırı uyarılması ile ilişkilendirilmiştir. Bu ilişkide epidermal büyüme faktörü reseptörünün (EBFR) transaktivasyonunun önemli rolü olduğu düşünülmektedir. Bu nedenle 6. Bölüm' de anlatılan çalışmamızda sağlıklı hayvanların aortlarındaki α1-AR aracılı vasküler kasılma cevabında EBFR'nin rolünü araştırdık. Sonuçlarımız, EBFR transaktivasyonunun, sıçan aortundaki α1-AR üzerinden olan kasılma cevabına fosfatidilinositol 3-kinaz (PI3K) ve hücre dışı sinyalle düzenlenen kinaz (ERK) yolaklarının aktivasyonu ile aracılık ettiğini düşündürmektedir. Bu bulgular, kronik kalp ve böbrek hastalıklarında EBFR transaktivasyonunu engellemeyi hedefleyen yeni ilaçların geliştirilmesinde önemli rol oynayabilir. 7. Bölüm'de asıl amacımız diğer bir kronik uç organ hasarı modelinde vasküler fonksiyonu araştırmaktı. Bu amaçla spontan olarak metabolik sendrom gelişen Zucker Diabetik Fatty (ZDF) sıçanlarda vasküler fonksiyonu değerlendirdik ve özellikle α1-AR aracılı vasküler kasılmada EBFR transaktivasyonunun rolünü ortaya koymaya çalıştık. İkincil amacımız ise metabolik sendrom tedavisinde kullanılan vildagliptinin (dipeptidil peptidaz-IV enzim inhibitörü) vasküler fonksiyon üzerine olan etkilerini incelemekti. Metabolik sendromlu, 25 haftalık ZDF sıçanlarda aorttaki endotelden bağımsız kasılma cevabı kısmen korunmuş gibi görünmekle birlikte, bu yaşta VDKH kasılma cevabındaki azalmanın yaşın etkisiyle maskelenmiş olabileceğini de belirtmek gerekir. İleri yaştaki ZDF sıçanlardaki α1-AR aracılı kasılma cevaplarının daha genç sıçanlarla (16 haftalık) karşılaştırıldığında azalmış olması bu düşünceyi desteklemektedir. 6. Bölüm'de yer alan sağlıklı sıçanlardaki önceki gözlemlerimizle uyumlu olacak şekilde EBFR inhibisyonu α1-AR cevabının yanı sıra anjiotensin II Tip 1 reseptör aracılı kasılmaları da azaltmıştır. Sonuçlarımız, EBFR transaktivasyonunun izole sıçan aort kasılmasına kısmen aracılık ettiğini destekler niteliktetir. Bunlara ek olarak, önceki çalışmalarla uyumlu olacak şekilde metabolik sendromlu sıçanlarda aorttaki endotele bağımlı gevşeme kapasitesi azalmıştır. Ayrıca dipeptidil peptidaz-IV inhibitörü ile kronik tedavi aorttaki vasküler disfonksiyonu önleyememiştir. Bununla birlikte, dipeptidil peptidaz-IV inhibisyonunun metabolik sendromdaki yararlı etkilerinin vasküler disfonksiyonu önlemekten bağımsız olduğu sonucuna varmadan önce bu tedavinin farklı vasküler yataklardaki etkilerini araştıran çalışmalara gereksinim vardır. Son olarak, 8. Bölüm'de böbrek iskemisi oluşturulduktan sonra kronik olarak plasebo ya da bir EBFR inhibitörü ile tedavi edilen sıçanlarda EBFR transaktivasyonunun α1-AR aracılı vasküler kasılma cevabına olan katkısını araştırmayı amaçladık. Yakın zamanda, artan EBFR sinyal iletiminin reaktif oksijen türleri oluşumuna bağımlı bir yolak aracılığıyla böbrek iskemi/reperfüzyon (I/R) hasarı sonrasında gözlemlenen onarım mekanizmasında yer aldığı gösterilmiştir. Bundan dolayı böbrek I/R hasarı sonrasında sistemik olarak EBFR aktivasyonu olabileceği düşünülmüştür. Bu nedenle çalışmamızda sıçan böbrek I/R hasarı modelinde in vivo kronik EBFR inhibisyonunun aortik vasküler kasılma fonksiyonu üzerindeki etkisini deneysel EBFR kinaz inhibitörü, PKI–166, kullanarak araştırdık. Kontrol (böbrek hasarı olmayan) sıçanlardan elde edilen veriler, 6. Bölüm'de anlatılan ve α1-AR aracılı kasılmaların azalmasına neden olan akut in vitro EBFR inhibisyonunun aksine, kronik in vivo EBFR inhibisyonunun α1-AR aracılı kasılmaları etkilemediğini gösterdi. Kronik ve akut EBFR inhibisyonunun α1-AR aracılı kasılma üzerine olan etkilerindeki bu farklılık, EBFR transaktivasyonunun kısa süreli ve hızlı bir kinetiğinin olmasıyla açıklanabilir. Bununla birlikte, EBFR'nin PKI–166 ile kronik inhibisyonu I/R uygulanan sıçanlarda fenilefrin (FE) aracılı aort kasılmasını anlamlı olarak azaltmıştır. Ek olarak, EBFR'nin AG1478 ile akut olarak da inhibisyonu I/R sonrasında uygulanan PKI–166 tedavisinin etkisini artırmıştır. Bu bulgular, böbrek I/R hasarı sonrasında kronik EBFR inhibisyonunun, FE aracılı aort kontraksiyonunun EBFR'ye bağımlı olmayan bileşenini azalttığını düşündürmektedir. Kontrol (sham) ve I/R gruplarında KCI aracılı aort kasılmaları benzer olduğu için Ca2+ duyarlılığında bir değişim olası değildir. EBFR'nin, α1-AR aracılı vasküler kasılma fonksiyonunda böbrek I/R hasarı sonrasında gözlenen artan rolünün etki mekanizması ileri çalışmalarla belirlenecektir. Sonuçlar Bu tezde kapsamlı bir şekilde tartışıldığı üzere, böbrek ve kardiyovasküler hastalıklardaki risk faktörlerinin arterlerin yapı ve fonksiyonlarını endotel ve/veya VDKH seviyesinde değiştirerek önemli etkiler gösterdikleri giderek daha çok netlik kazanmaktadır. Arterlerdeki bu tür patolojk değişiklikler uç organ disfonksiyonunun ilerlemesine neden olarak ve bunu takiben ek vasküler patolojilerin gelişmesi riskini artırarak kısırdöngü oluşturur. Bu kısırdöngünün tespit edilip kırılması son derece önemlidir. Bununla birlikte vasküler disfonksiyonun kronik organ hasarına tek başına neden mi olduğu yoksa organ hasarının bir sonucu mu olduğu henüz kesinlik kazanmamıştır. Bu sorunun cevabını bulmada kronik organ hasarının en önemli risk faktörlerinden biri olan hipertansiyon konusunda yapılacak çalışmalar yararlı olabilecektir. Önceleri, yaygın anlayış endotel disfonksiyonun kronik kan basıncı artışı sonrasında geliştigi ve dolayısıyla hipertansiyonun bir sonucu olduğu yönündeydi. Ancak yakın zamanda yapılan çalışmalarda bu görüşün aksine hipertansiyonun tedavi edilmesinin endotel fonksiyonunu iyileştirmediği gösterilmiştir. 5. Bölüm'de anlatılan kronik kalp hastalığı modelindeki çalışmamızda, bu son bahsedilen hipotezi destekler nitelikte ek bulgular elde ettik. Kalp yetmezliği olan sıçanlarda kronik metoprolol ve ivabradin tedavileri kalp hızını düşürerek kardiyak fonksiyonu başarılı bir şekilde iyileştirirken, her iki tedavi yöntemi de endotel disfonksiyonunu düzeltmedi. Son zamanlarda yapılan çalışmalar kan basıncının beta-blokörler ile düşürülmesinin endotel fonksiyonunu iyileştirmediği halde anjiotensin dönüştürücü enzim inhibitörleri ya da anjiotensin reseptör blokörleri ile yapılan tedavilerin endotel fonksiyonunu önemli ölçüde düzelttiğini göstermiştir. Bu durum renin-anjiotensin-aldosteron sistemini (RAAS) hedef alan tedavi yöntemlerinin direkt olarak vasküler fonksiyonu da iyileştirebileceği görüşünü desteklemektedir. Vasküler disfonksiyonun hipertansiyonun sebeplerinden biri olabileceği görüşünü destekleyen bir başka kanıt ise esansiyel hipertansiyonu olan hastaların normotansif çocuklarında bozulmuş endotel fonksiyonu bulunmuş olmasıdır. Benzer şekilde, bizim laboratuvarımızda elde edilen sonuçlar da böbrekteki uç organ hasarının patofizyolojisinde erken dönemde gözlenen vasküler disfonksiyonun rol oynadığını göstermiştir. Vasküler disfonksiyonun kronik organ hasarının gelişmesinde ve ilerlemesindeki nedensel etkisine bir başka örnek olarak endotel disfonksiyonunun organ rejeksiyonu sürecindeki tetikleyici rolünün gösterildiği kronik transplant rejeksiyonunu konu alan çalışmalar verilebilir. Endotel hücre hasarı, progresif graft rejeksiyonunu hızlandırdığı bilinen VDKH disfonksiyonundan daha önce gerçekleşir. Bu yüzden, yukarıda ortaya konulan kanıtlar birlikte değerlendirildiğinde, bu tez, vasküler disfonksiyonun yalnızca progresif organ hasarının değil aynı zamanda kronik uç organ hastalıklarının etyolojisinin de bir bileşeni olduğuna dair ipuçları sunmaktadır. Kronik hastalıklarda gözlenen vasküler disfonksiyonun mekanizması karmaşık bir yapıya sahiptir. Mevcut literatürde, VDKH'sini gevşeten endotel kaynaklı faktörlerden NO ve EDHF en sık olarak dikkate alınmış ve çalışılmıştır. Bu tezin sonuçları endotel kaynaklı gevşetici faktörlerin üçüncü bileşeni olan prostasiklin (PGI2) ve tromboksan A2 gibi COX ürünlerinin daha dikkatli bir şekilde değerlendirilmeyi hak ettiğini düşündürmektedir. PGI2 ve NO'nun etkileri birbirleri ile yakından ilişkilidir. PGI2, NO salgılanmasını artırırken NO ise PGI2'nin VDKH üzerindeki etkisini kuvvetlendirir. Ek olarak, 4. ve 7. Bölümler'de de belirtildiği üzere artmış vazokonstriktör COX ürünlerinin endotel disfonksiyonunun gelişiminde önemli katkıları vardır. Bulgularımızı destekler şekilde, artan endotele bağımlı kasılmalarda, endotel hücresinde artmış COX-1, prostasiklin ve tromboksan sentaz ekspresyonlarının ve tromboksan/prostaglandin endoperoksit (TP) reseptör sensitivitesinin rol oynadığı gösterilmiştir. Bu nedenle, endotele bağımlı hiperkonraktilitenin önlenmesinde selektif COX enzim inhibisyonunun ya da TP reseptör antagonizmasının etkilerini araştıracak ileri çalışmalar oldukça önemlidir. Bu tür tedavi yaklaşımlarının kronik hastalıklarda gözlenen endotelden kaynaklanan vazoaktif maddelerin salgılanmasındaki dengesizliği COX yolağını selektif olarak bloke ederek düzeltme potansiyeli olabilir. Günümüzde kronik organ hasarında gözlenen vasküler disfonksiyonun belirlenmesindeki yaklaşım neredeyse tamamen endotele bağımlı vasküler gevşeme üzerine odaklanmaktadır. Böylelikle, endotele bağımlı ve endotelden bağımsız VDKH kasılmasındaki değişiklikler ile ilgili daha az miktarda bilgi birikimi elde edilmiştir. Gerçekte, son dönem böbrek hastalığı, hipertansiyonu veya kalp yetmezliği olan hastalarda α1-adrenoseptör agonistlerine verilen cevabın arttığı gözlenmiştir. Bundan öte, kronik hastalıklardaki vasküler fonksiyon ile ilgili çalışmalar daha çok, büyük çaplı“conduit”arterlerde gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, son zamanlardaki çalışmalar VDKH fonksiyonunun periferik direnci belirleyen küçük çaplı arterlerde de değiştiğini açıkça göstermiştir. Küçük çaplı direnç arterlerindeki miyojenik tonus periferik direncin bazal seviyesini belirler. Periferik direnç artışı hipertansiyon ve kalp yetmezliği gibi kardiyovasküler hastalıkların belirleyici bir özelliğidir. Benzer şekilde, biz de sıçan mezenter arterlerinde miyojenik tonusun hem kronik kalp yetmezliği hem de hipertansiyon (Xu et al., yayınlanmamış veri) modellerinde arttığını, buna karşın 5/6 nefrektomi ile oluşturulan kronik böbrek yetmezliğimodelinde ise azaldığını gözlemledik. Bu modellerdeki artmış miyojenik kasılmada EBFR'nin katkısının olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, öncelikle, kronik hastalıklarda vasküler fonksiyonu hem gevşeme hem de kasılma fonksiyonu açısından araştıran ve her iki yöndeki tedavi girişimlerine verilen vasküler cevabı takip eden çalışmalar vasküler disfonksiyonun önlenmesi/geriletilmesinde yeni hedefler sağlayabilir. İkinci olarak, vasküler sistemin heterojen bir yapısı olduğu bilinmektedir ve büyük çaplı arterlerin fonksiyonlarının değerlendirilmesi her zaman daha küçük çaptaki arterlerin gerçek fonksiyonunu temsil etmeyebilir. Bu yüzden vasküler fonksiyonun hem büyük hem de küçük çaplı arterlerde bir bütün olarak değerlendirilmesi kronik hastalıkların tedavisinde kullanılabilecek olası vasküler hedeflerin belirlenmesinde kesinlikle yardımcı olacaktır. Bu tezin 2.Kısmı'nda sunulduğu üzere, vasküler disfonksiyon aynı zamanda arterlerin kasılma özelliklerindeki bozulmayı da içerir. VDKH kasılma disfonksiyonundaki kilit noktalardan biri EBFR'nin özellikle farklı G-proteini ile kenetli reseptörler (GPKR) tarafından transaktive edilmesi ile bu kasılma yanıtına olan katkısında saklı olabilir. Çalışmalarımızda, EBFR transaktivasyonunun PI3K ve ERK yolaklarını aktive ederek α1-AR aracılı kasılma cevabına önemli katkı sağladığını gösterdik (Bölüm 6). Dahası, yukarıda da altı çizildiği üzere EBFR transaktivasyonunun küçük çaplı arterlerde miyojenik tonusun artışında da rolü vardır. EBFR transaktivasyonu, bu tezde sunulan α1-AR'den başka anjiotensin II Tip 1, endotelin-1 Tip A, β2-adrenerjik, M1 muskarinik asetilkolin, ve serotonin reseptörleri gibi diğer GPKR'lerde de gözlenmiştir. Bugüne kadar, EBFR hedef alınarak geliştiren yeni tedavi yöntemleri başlıca kanser araştırmalarında uygulanmıştır. Bu araştırmalarda EBFR'ye özgül monoklonal antikorların (cetuximab, panitumumab) veya EBFR'nin tirozin kinaz bölgesini hedef alan inhibitörlerin (erlotinib, gefitinib, lapatinib) kullanımını içeren iki yaklaşım prensibi vardır. İleri çalışmalar ile her iki ilaç grubunun kronik organ hasarına eşlik eden vasküler disfonksiyon üzerine olan etkileri araştırılmalıdır. Bununla birlikte, monoklonal antikorların transaktive edilmiş EBFR üzerindeki etkileri halen kanıtlanmadığı için bu tür çalışmalarda ilk olarak tirozin kinaz inhibitörlerinin etkisinin araştırılması akla daha yatkın gibi görünmektedir. Bu tedavi stratejisinin başarılı olması, bu yolakta katkısı olan diğer kilit bileşenler hedeflenerek EBFR transaktivasyonunun engellenmesi sayesinde kronik hastalıklara eşlik eden vasküler patolojilerin tedavisinde kullanılacak yeni ilaç gruplarının geliştirilmesine yardımcı olabilecektir. EBFR transaktivasyonunun kronik uç organ hasarındaki vazomotor fonksiyonun düzenlenmesindeki rolünü belirlemede kronik hastalık hayvan modellerinde yapılacak çalışmalar oldukça önemlidir.
Özet (Çeviri)
The lumen of the blood vessels is lined with endothelial cells, which provide communication between circulating blood and vascular smooth muscle cells (VSMC) to maintain vascular homeostasis by translating changes in the physical, metabolic and inflammatory status. Regulation of vascular function of a given vascular bed is the result of the interplay between VSMC and locally produced endothelial signals. Both clinical and experimental studies showed that chronic organ dysfunction deteriorates vascular function. Therefore, chronic end-organ failure is no longer regarded as an isolated organ injury, but rather a progressive condition associated with vascular changes at the level of endothelium and/or VSMC. Thus, the term vascular dysfunction covers both changes in endothelial and VSMC function as a result of disease processes. The studies described in Part 1 of this thesis focus on the endothelium-dependent vascular relaxation function in animal models of chronic renal and cardiac diseases. Endothelium dependent vascular relaxation in chronic end-organ damage: a. Chronic kidney disease: To investigate the endothelium dependent changes in chronic kidney disease, in Chapter 2, first we sought to explore the vascular function in a rat model of adriamycin-induced renal disease. Although it is a well-established rat model for renal disease, in this study vascular adriamycin exposure and nephrosis affected vascular function in a distinct, and qualitatively different fashion. Adriamycin exposure per se reduced endothelium-dependent vasodilation, most likely due to impairment of receptor stimulated nitric oxide (NO) release, which was further unaffected by the renal disease. Nephrosis, on the other hand, was associated with a reduced basal NO release - without an additional effect of vascular adriamycin exposure. Constitutive NO release is an important vascular defense mechanism and its impairment might be involved in the increased cardiovascular morbidity in proteinuric patients. These findings suggest that the differential effects of nephrosis and vascular adriamycin exposure have to be accounted for in the interpretation of vascular studies in adriamycin nephrosis. Studies in different models of chronic kidney disease such as in genetic models are needed to better elucidate the vascular function, and its cardiovascular (CV) consequences. Therefore, in Chapter 3, we studied endothelium-dependent vascular relaxation function in Fawn-hooded Hypertensive (FHH) rats, a genetic model of chronic kidney disease with spontaneous hypertension, proteinuria and severe glomerulosclerosis, all of which develop at a young age, and eventually lead to end-stage renal failure-related premature death. In this study, vascular function of FHH rats was investigated at different ages, either in the absence or in the presence of mild or severe renal injury, which allowed us to assess the temporal relationships between vascular dysfunction and chronic kidney disease. Our findings indicate a heterogeneous distribution of systemic vascular changes that either lag behind or coincide with the development of renal injury. Furthermore, systemic vascular dysfunction seem to relate to the severity of renal damage, suggesting that therapeutic strategies which limit progression of renal damage may also be (indirectly) beneficial to vascular function. In the light of the features of vascular (dys)function in chronic kidney disease described above, in Chapter 4, we compared FHH rats with Munich Wistar Fromter (MWF) rats, representing another well known genetic model of spontaneous proteinuria, hypertension, focal segmental glomerulosclerosis, and renal failure to establish the robustness of involvement of renal disease in the development of vascular dysfunction. We had anticipated endothelial function and the pathways involved to be similarly affected in MWF and FHH, as both feature a similar degree of chronic kidney disease. Surprisingly, however, endothelial dysfunction dissociated between MWF and FHH rats. Whereas overall aortic endothelium-dependent relaxation capacity was impaired in MWF animals, it was preserved in FHH rats at an advance stage of renal disease. Our studies provide strong evidence for increased endothelium-derived contractile cyclooxygenase (COX) end-products to represent a major difference between both rat strains, explaining the difference in the development of vascular dysfunction. Endothelial dysfunction observed in MWF rats may be translated as a shift from vasodilatory to vasoconstrictor endothelium-derived COX products which was described previously in other animal models of chronic diseases such as hypertension and metabolic syndrome, suggesting a common mechanism for the development of endothelial dysfunction. b. Chronic cardiac disease: Similarly to chronic kidney disease, systemic vasculature is also a victim in chronic cardiac disease. Post-myocardial infarction heart failure is accepted as a peripheral vascular disease represented by endothelial dysfunction and the increase in peripheral resistance. Current treatment strategies in heart failure not only target cardiac function, but also aim to prevent/regress peripheral vascular dysfunction. One of the novel strategies in cardiac disease includes heart rate reduction which was shown to be beneficial by increasing cardiac angiogenesis. Therefore, in Chapter 5, we studied the role of early or late selective long-term heart rate reduction in the prevention or regression of endothelial dysfunction in an experimental model of postmyocardial infarction heart failure. In this study, peripheral endothelial function measured in the thoracic aorta was diminished due to a shift from a mainly NO dependent to a mainly EDHF-dependent relaxation, as found in our previous work. The latter finding is supportive for the general concept which interprets the shift from NO- to EDHF-mediated relaxation in the aorta as a marker of endothelial dysfunction. Unfortunately, however, neither early nor late chronic heart rate reduction prevented/attenuated aortic endothelial dysfunction developed after myocardial infarction. The data from this study suggested that heart rate reduction per se may not have a direct influence on peripheral endothelial dysfunction in chronic cardiac disease. Nevertheless, the heterogeneity of the vasculature is well-established; therefore future studies in different vascular beds, particularly in small resistance arteries still have a potential significance. Vascular contractile function in chronic end-organ damage: Whereas endothelium dependent relaxation function in chronic diseases has been studied commonly as a measure of vascular function, limited information on the contractile properties of vessels is available. Therefore, we also focused on vascular contractile function in our studies which are presented in Part 2. Previously, vascular remodeling in chronic conditions was linked to an excessive stimulation of alpha1-adrenoceptors (α1-AR) and thought to involve transactivation of epidermal growth factor receptor (EGFR). Therefore, in Chapter 6, we first examined the role of EGFR in α1-AR mediated vascular contractile response, by pharmacological characterization of aortic contractility in healthy animals. Our data demonstrate a significant contribution of EGFR transactivation to mediate α1-AR dependent contractile responses via activation of the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and extracellular signal-regulated kinases (ERK) pathways in rat aorta, which was endothelium independent. These findings in rat aorta may have a high potential to provide approaches for the development of novel drugs in chronic CV and renal diseases by targeting interruption of EGFR transactivation. In Chapter 7, our main objective was to investigate the vascular function in another disease animal model with chronic end-organ damage (Zucker Diabetic Fatty; ZDF rats), namely metabolic syndrome, by giving particular importance to EGFR transactivation in α1-AR mediated vascular contractility. Our secondary aim was to explore the effects on vascular function of a therapeutic intervention indicated in metabolic syndrome (dipeptidyl peptidase IV enzyme inhibition by vildagliptin). Aortic endothelium-independent contractility seemed to be relatively preserved in the presence of overt metabolic syndrome. It should however be noted that a declined VSMC contractility at the age of 25 wks in ZDF rats is most likely masked by aging, because previously an attenuated α1-AR response was found in rats of this age when compared to younger rats (at the age of 16 weeks) in this model. In accord with our previous observations in healthy rats described in Chapter 6, inhibition of EGFR attenuated not only α1-AR but also angiotensin II Type 1 receptor mediated contractions. These data further substantiated that transactivation of EGFR mediates in part contraction of isolated rat aorta rings. Furthermore, overall aortic endothelium dependent relaxation capacity was impaired in the rats with metabolic syndrome, which was in line with prior studies. Additionally, chronic treatment with a dipeptidyl peptidase-IV inhibitor did not prevent aortic vascular dysfunction. However, further studies investigating the effects of dipeptidyl peptidase-IV enzyme inhibition on additional vascular beds are needed before concluding that the beneficial effects of DPP-IV inhibition are independent of the vascular dysfunction in the metabolic syndrome. Finally in Chapter 8, we aimed to investigate the contribution of EGFR transactivation to α1-AR mediated vascular contractile responses in an ischemic insult to the kidney in rats chronically treated with placebo or an EGFR inhibitor. Since recently an upregulation in EGFR signaling was implicated in the repair mechanism after kidney ischemia/reperfusion (I/R) injury through a reactive oxygen species (ROS)-dependent pathway, a systemic activation of EGFR was hypothesized after kidney I/R injury. Therefore, we studied the effect of in vivo chronic EGFR inhibition on aortic vascular contractile function by using an experimental EGFR kinase inhibitor, PKI-166, in a rat model of kidney I/R injury. The data from the control rats (without kidney injury) showed that chronic in vivo EGFR inhibition did not influence α1-AR mediated contractions, in contrast to acute in vitro EGFR inhibition which decreases α1-AR mediated contractions (Chapter 6). The difference between the effects of chronic and acute EGFR inhibition on α1-AR mediated contractions may be explained by the transient period of EGFR transactivation and its rapid kinetics. However, in I/R rats, chronic inhibition of EGFR by PKI-166 significantly attenuated phenylephrine (PE) induced aorta contraction. Moreover, additional acute inhibition of EGFR by AG1478 further augmented the effect of PKI-166 treatment after I/R. This finding suggests that chronic inhibition of EGFR after kidney I/R injury attenuates the non-EGFR dependent component of PE induced aorta contraction. Since KCl induced aortic contractions were comparable in sham and I/R groups, an alteration in Ca2+ sensitivity is unlikely. The mechanism of this pronounced EGFR involvement in α1-ARs mediated vascular contractile function after kidney I/R injury remains to be determined in future studies. Conclusions: As extensively discussed in this thesis, it becomes more and more clear that risk factors for renal and CV disease mediate important effects by altering the structure and function of arterial blood vessels at the level of endothelium and/or VSMC. Such kind of pathological changes in arteries play a pivotal role both by promoting further dysfunction in the end-organs and increasing the risk for additional future vascular events, generating a vicious circle. Identification of the details and interruption of this circle is highly significant. However, it is not clear yet whether vascular dysfunction is merely cause or result of chronic organ damage. To address this question, studies in hypertension, being one of the most important risk factors in chronic organ damage, can be helpful. Initially, the common concept was that endothelial dysfunction follows the course of chronic blood pressure increase and was therefore a consequence of hypertension. Only later, it was shown that treatment of hypertension did not improve endothelial function, arguing against endothelial dysfunction as being solely a consequence of hypertension. In Chapter 5, we provide a further support for above mentioned hypothesis in chronic cardiac disease. While cardiac function was successfully improved both by metoprolol and ivabradine via chronic reduction of heart rate, both therapeutic interventions did not redress endothelial dysfunction in rats with heart failure. Recent studies demonstrated that lowering of blood pressure with beta-blockers did not improve endothelial function while treatment with angiotensin converting enzyme inhibitors or angiotensin receptor blockers did, supporting that intervention in the renin-angiotensin-aldosteron system (RAAS) also directly improves vascular function. Additional support for the notion that vascular dysfunction is causative of hypertension originates from the presence of impaired endothelial function in the normotensive offspring of patients with essential hypertension. Similarly, experimental data from our lab, showed the early occurrence of vascular dysfunction in the pathophysiology of end-organ damage in the kidney. Another example for the causative effect of vascular dysfunction in the development and progression of chronic organ injury could be drived from chronic transplant rejection studies in which the triggering role of endothelial cell dysfunction was shown in the rejection process. Injury to endothelial cells precedes VSMC dysfunction, which in turn then accelerates the progressive graft rejection. Therefore, taken all together, this thesis provides clues that vascular dysfunction is not only a feature of progressive organ damage, but also a part of the etiology of chronic end-organ diseases. The mechanism of vascular dysfunction observed in chronic conditions is complex. Most frequently, the endothelial relaxing factors NO and EDHF are considered and studied. Results from this thesis suggest that the contribution of the third component of this function, endothelium-derived COX products, including prostacyclin (PGI2) and thromboxane A2, deserves renewed consideration. This is even more warranted as the effect of PGI2 is tightly related to NO effects, since PGI2 potentiates NO release and in turn NO potentiates the effect of PGI2 on VSMC. Further, as mentioned both in Chapter 4 and Chapter 7, a significant contribution of increased vasoconstrictor COX products was causative in the development of endothelial dysfunction. Supportive to our findings, increased expressions of endothelial COX-1, prostacyclin synthase, thromboxane synthase and enhanced thromboxane/prostaglandin endoperoxide (TP) receptor sensitivity were all shown to be involved in enhanced endotheliumdependent contractions. Therefore, it is highly important that prospective studies explore the effects of selective COX enzyme inhibition or TP receptor antagonism in prevention of endothelium-dependent hypercontractility. Such therapeutic approach may have the potential to correct the imbalance in release of endothelium-derived vasoactive substances observed in chronic diseases by selective interruption of the COX pathway. The current approach for the determination of vascular dysfunction in chronic organ damage focuses nearly exclusively on the endothelium-dependent vascular relaxation. Consequently, less insight is gained into the endotheliumdependent and -independent changes in VSMC contractility. In fact, enhanced responsiveness to α1-adrenoceptor agonists was observed in patients with endstage renal disease, hypertension, and heart failure. Moreover, studies reporting vascular function in chronic diseases have been performed commonly in large conduit arteries. However, recent reports clearly show that VSMC function is also altered in small arteries that determine peripheral resistance. Myogenic tone in small resistance arteries sets the basal level of peripheral resistance and an increase in the peripheral resistance is a hallmark of CV diseases such as hypertension and heart failure. Accordingly, we observed increased myogenic tone of mesenteric artery in rats with chronic heart failure or with hypertension, while a decrease was found in the model of 5/6 nephrectomy in our lab. In particular, in the increased myogenic constriction of these models, involvement of EGFR has been implicated. Therefore, first, studies investigating vascular function not only in terms of relaxation but also in terms of contractile function and monitoring the vascular responses to therapeutic interventions in both dimensions may provide new targets in the prevention/regression of vascular dysfunction in chronic conditions. Second, since heterogeneity of the vascular bed is well-established, extrapolation of the function of large conduit arteries may not always represent actual function in the arteries with smaller diameter. Thus, a complete exploration of vascular function in both large and small arteries would definitely help to identify the possible vascular targets in the management of chronic diseases. As described in Part 2, vascular dysfunction also includes the impairment of contractile properties of arteries. One of the key features of VSMC contractile dysfunction may be hidden in the contribution of the EGFR herein, in particular through its transactivation by various G-protein coupled receptors (GPCRs). In our studies we demonstrate a significant contribution of EGFR transactivation to mediate α1-AR dependent contractile responses via activation of the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and extracellular signal-regulated kinases (ERK) pathways (Chapter 6). Moreover, as outlined above, the transactivation of EGFR has also been implicated in enhanced myogenic tone in small arteries.19 In addition to α1-AR described in this thesis, transactivation of EGFR has been observed for various GPCRs including angiotensin II Type 1, endothelin-1 Type A, β2-adrenergic, M1 muscarinic acetylcholine and serotonin receptors. To date, interference with the EGFR as a novel therapeutic strategy has been applied mainly in cancer research. Generally, two approaches are taken, i.e. monoclonal antibodies against the EGFR (cetuximab, panitumumab), or the use of inhibitors of its tyrosine kinase domain (erlotinib, gefitinib, lapatinib). Future studies should explore the action of both classes of drugs in vascular dysfunction accompanying chronic organ damage. However, as the action of monoclonal antibodies on transactivated EGFR is still undocumented, it appears more rational to initially explore the potential of tyrosine kinase domain inhibitors. Should this treatment be successful, the interruption of the EGFR transactivation by targeting additional key components of the pathway may help to ultimately identify novel classes of drugs to treat vascular pathologies in chronic diseases. To this aim, interventional studies in animal models of chronic disease have a high potential to address the role of EGFR transactivation in the regulation of vasomotor function in chronic end-organ damage.
Benzer Tezler
- Kronik böbrek yetmezliği olan hastalarda antimikrobiyal profilaksinin oral dokulardaki etkinliği
Başlık çevirisi yok
TAYLAN AKÇA
Doktora
Türkçe
2009
Diş HekimliğiBaşkent ÜniversitesiAğız, Diş, Çene Hastalıkları ve Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. SİNA UÇKAN
- İntravitreal bevacizumab enjeksiyonun konjonktival kalınlığa etkisi
Intravitreal bevacizumab injection's effect on conjunctival thickness
MEHMET OĞUZHAN KUNCI
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
Göz HastalıklarıÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiGöz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL ERŞAN
- Renal replasman tedavisi almayan geriatrik kronik böbrek hastalarında vasküler kalsifikasyon bulguları ile endotel disfonksiyonu belirteçlerinin belirlenmesi
Evaluation of endothelial dysfunction markers and vascular calcification signs in geriatric chronic kidney patients not receiving renal replacement therapy
IRMAK TAŞKIRAN UYAR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
NefrolojiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER ALP
- Hemodiyaliz hastalarında ACE gen ve trombofilik faktörler gen polimorfizmi ile AV fistül fonksiyon kaybı arasındaki ilişki
Association between polymorphism of ACE gene and thrombophilic factors gene and loss of function of AV fistula among patients undergoing hemodialysis
YAHYA GÜNGÖR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2009
GenetikCumhuriyet Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MANSUR KAYATAŞ
- Sıçanlarda hareket kısıtlama stresinin torasik aortanın yapı ve işlevlerinde oluşturduğu glikasyon/lipoksidasyon-temelli değişiklikler üzerine doksisiklinin dozla ilişkili etkileri
Dose related effects of doxycycline on the glycation/lipoxydation-based structural and functional changes in thoracic aorta induced by restraint stress in rats
ULYA KESKİN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2014
Eczacılık ve FarmakolojiBaşkent ÜniversitesiDahili Tıp Bilimleri Bölümü
PROF. DR. ŞABAN REMZİ ERDEM