Bu çalışmada, ilk hedefimiz doku hasarında ADR ile ilişkili DRP1 aktivitesi arasındaki bağlantıyı ve azalmış DRP1 ekspresyonları ile ALA'nın koruyucu etkileri arasındaki ilişkiyi göstermekti. Ayrıca, böbrekte ADR’nin neden olduğu doku hasarı ile birlikte bu hasara karşı ALA’nın iyileştirici etkisi histopatolojik değerlendirmelerle ve moleküler analizlerle ortaya koyuldu.
Kinin içeren antrasiklin grubu bir antibiyotik olan ADR, 1969'dan beri kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Yüksek antitümör etkinliğine rağmen, ADR'nin kemoterapide kullanımı kardiyak, renal, pulmoner, testiküler ve hematolojik toksisiteleri nedeniyle büyük ölçüde sınırlandırılmıştır
1,2,19,20 ADR ile indüklenen nefrotoksisitenin kesin mekanizması bilinmemekle birlikte, toksisitenin serbest radikal oluşumu, biyolojik makromoleküllerin demire bağlı oksidatif hasarı, membran lipit peroksidasyonu (LPO) ve aşırı miktarlarda üretilen ROS aracılığıyla olabileceğine inanılmaktadır
21. Ayla ve arkadaşlarının
3 yaptıkları çalışmada sıçan böbreklerinde 20 mg / kg tek doz ADR enjeksiyonu ile meydana gelen değişikliklerin artmış bowman boşluğu ve glomerüler kapillerlerde genişleme, tübüllerde dejenerasyon ve vakuolizasyon ile birlikte mikrovillus kaybını içeren bulgular olduğu belirtilmiştir. Diğer çalışmalarda da yine ADR’nin böbrekte glomerüler kapiller permeabilitesinde artışa, tübüler atrofiye, intertisyel lenfositik infiltrasyona, glomerüllerde mezengial genişlemeye ve lümende hiyalin birikimine yol açtığı ifade edilmiştir
19,22,23. Biz de yaptığımız çalışmada 15 mg/kg i.p ADR uygulamasının böbrek dokusunda tübül epitellerinde dejenerasyon, intertisyel infiltrasyon, geniş intertübüler kanama alanları, glomerüler atrofi, tübülerde dejenerasyon ve vakuolizasyon, bowman boşluğunda genişleme gibi histopatolojik bulgulara neden olduğunu saptadık. Çalışmamızın sonuçları, ADR grubunda önemli renal hasarlar olduğunu ortaya koydu.
ADR, serbest oksijen radikalleri ve antioksidanlar arasında bir dengesizliğe yol açarak endojen antioksidanların tükenmesine ve doku hasarlarının meydana gelmesine neden olur 24. Bu amaçla antioksidanların koruyucu ajanlar olarak kullanılması, ADR kaynaklı nefrotoksisite için potansiyel bir çözüm olabilir. Enerji üretiminde görev alan, pirüvat dehidrojenaz ve α-ketoglutarat dehidrojenaz kompleksleri gibi çeşitli mitokondriyal enzimler için kofaktör olan ALA güçlü bir antioksidandır 15. ALA, serbest radikal hasarını başlatan molekülleri temizleme kabiliyetleri ve LPO’yu önlemesi nedenleriyle oldukça fazla araştırılmış ve yüksek singlet oksijen söndürme sabiti olması nedeniyle de evrensel antioksidan olarak kabul edilmiştir 25. Malarkodi ve arkadaşlarının 26 yaptıkları çalışmada 7.5 mg / kg tek doz ADR uygulaması ile LPO göstergesi olan malondialdehit seviyelerinin arttığı, katalaz, süperoksit dismutaz ve glutatyon peroksidaz antioksidan enzim aktivitelerinin ise azaldığı, ALA ile yapılan ön tedavinin ise lipit peroksitlerdeki artışı önleyerek ve antioksidan enzim seviyelerini arttırarak ADR’nin neden olduğu nefrotoksisitede etkili bir şekilde iyileşme sağladığı gösterilmiştir. Yapılan başka bir çalışmada ALA ile 7 ve 14 günlük ön tedavinin ADR kaynaklı böbrek dokusunda gözlenen histopatolojik bulguları hafiflettiği bildirilmiştir 19. Çalışmamızda ise ADR uygulandıktan sonra tedavi amacıyla kullanılan ALA’nın diğer araştırma sonuçlarına benzer şekilde ADR ile artan histopatolojik bulgularda azalmaya yol açarak koruma sağladığını tespit ettik.
Mitokondri, dokudaki ADR'nin neden olduğu hücre hasarındaki hedeflerden biri olarak tanımlanmıştır 1,2,7. Mitokondrinin birçok işlevi, füzyon ve fisyon arasında hassas bir denge olan morfolojileriyle yakından bağlantılıdır 9. Hem mitokondriyal füzyon hem de fisyon, mitokondriyal fonksiyonun sürdürülmesine ve optimizasyonuna katkıda bulunur 27. DRP1, mitokondriyal fisyonun önemli bir düzenleyicisidir 13. Kültürlenmiş kas hücrelerinde, mitokondriyal fisyon inhibisyonun palmitatla indüklenen mitokondriyal disfonksiyona karşı koruma sağladığı bildirilmiştir 28. Bununla birlikte mitokondriyal fisyonun podosit hasarına yol açan önemli bir faktör olduğu gösterilmiştir 29. Yapılan bir çalışmada, mitokondriyal fisyon proteini DRP1 inhibisyonunun aldosteron kaynaklı mitokondriyal disfonksiyonu ve podosit hasarını baskıladığını bulmuştur 30. Bunun yanı sıra, ADR’nin çeşitli kanser hücrelerinde mitokondriyal fisyonu arttırarak mitokondriyal parçalanmaya yol açtığı, bunun altında yatan mekanizmanın ise yüksek miktarda üretilen ROS, serbest radikaller ve peroksinitrit gibi diğer toksik maddelerin olduğu bildirilmiştir 13,14,31. Mitokondriyal fisyonun apoptotik süreçlerde de rol oynadığı bilinmektedir 32. DRP1'in hücre stresörlerine maruz kalması üzerine mitokondriyal membran fragmantasyonunu başlatmak için sitozolden mitokondriye yer değiştirdiği, DRP1'in mitokondride birikerek sitokrom c'nin sitozole salınmasını daha da teşvik ettiği ve sonuçta apoptoza yol açtığı gösterilmiştir 13,33. Disfonksiyonel mitokondri, fragmantasyon ve membran depolarizasyonu sergiler, büyük miktarlarda ROS üretir ve sonunda mitokondriyal hücre ölüm yolunu aktive eden ADR gibi stresörlere yanıt olarak apoptotik proteinleri (örneğin kaspaz-3) serbest bırakır 34. Mitokondriyal disfonksiyonun ve apoptozun mitokondriyal fisyonu baskılayarak bloke edilmesi böbrek hasarları için potansiyel tedavinin anahtarı olabilir. Bu nedenle biz de çalışmamızda ALA ‘nın mitokondriyal fisyon üzerindeki etkisini test ettik. ALA ‘nın ADR ile artan DRP1 ekspresyonlarını azaltarak mitokondriyal fisyon inhibisyonu yoluyla mitokondriyal dinamikleri düzenlemede iyileştirici rol oynayabileceği kanısındayız. Ayrıca ADR grubunda böbrek dokularında apoptozda rol oynayan proapoptotik belirteçlerden olan CASP3 ve BAX mRNA ekspresyonundaki artış, apoptotik hücrelerdeki artışı destekleyen bir bulguydu. Bununla birlikte, ADR grubunda artan DRP1 ekspresyonları ile CASP3 ve BAX mRNA düzeylerindeki artışın paralellik göstermesi DRP1’in yukarıda bahsedilen apoptozu indükleyen ajan olduğu bilgilerini doğrular nitelikte olmuştur. Su ve arkadaşları 35 ADR uygulamasıyla böbrek dokusundaki hücre hasarlarını, bozulan böbrek fonksiyonunu ve histolojisini CASP3 artışına ve CASP3’ü aktive eden ve programlanmış hücre ölümünü başlatan oksidatif stresin indüksiyonuna atfetmişlerdir. Çalışmamızdaki bulgular ADR kaynaklı böbrek dokularında gözlenen histopatolojik bulgular ile artan CASP3 ve BAX ekspresyon düzeyleri arasındaki bağlantı açısından daha önceki araştırmaların verileri ile uyumludur. Ayrıca, ALA tedavisiyle apoptotik CASP3 ve BAX mRNA seviyelerindeki azalma gözlendi. ALA uygulamasıyla histopatolojik bulgularda gözlenen iyileşmenin azalan CASP3, BAX ve DRP1 ekspresyon seviyelerinden kaynaklanabileceği kanısındayız.
Sonuç olarak, moleküler ve histopatolojik bulgularımıza göre ADR, DRP1, CASP3 ve BAX ekspresyonlarını arttırarak böbrek dokusunda ciddi doku harabiyetine neden olmuş ve ALA, mitokondriyal fisyon inhibisyonunda rol oynayarak ve antapoptotik özellikleri sayesinde güçlü bir serbest radikal süpürücü olarak ADR kaynaklı böbrek dokusu hasarını azaltmıştır. ALA’nın renal koruyucu etkisini, ADR grubundaki histopatolojik bulguların, DRP1 aktivitesinin ve apoptotik belirteçlerin restorasyonunu sağlayarak gerçekleştirdiği, bu sonuçlarımıza dayanarak da ALA uygulamasının terapötik etkinliği arttırmak ve klinik kemoterapide ADR'nin toksik yan etkilerini azaltmak için etkili bir rejim olabileceği kanısındayız. Bununla birlikte, sonuçlarımızı doğrulamak için daha fazla deneysel ve klinik çalışmalara ihtiyaç vardır.
Finansman
Bu çalışma Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü, Elazığ, Türkiye [Proje numarası MAÜ. BAP. 18.SYO.010] tarafından desteklenmiştir.
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)