Transient reseptör potansiyel vanilloid 1 (TRPV1)- pozitif sensoriyal sinirlerin kardiyovasküler fonksiyonlar, kan basıncı ve vücut ağırlığı üzerinde önemli rol oynadığı gösterilmiştir
1-7. Kalp dokusunda eksprese edilen TRPV1'in aktivasyonu, kalsitonin geni ilişkili peptid (CGRP) ve substans P (SP) salınımı yoluyla
8 kalbi iskemi/ reperfüzyon hasarından korur ve bu TRPV1 aktivasyonu CGRP salınımına bağlı gelişen vazodilatasyona bağlı olarak sistemik kan basıncında düşmeyle sonuçlanır
9-13. TRPV1'i ve/ veya TRPV1'in alt yolaklarını aktive eden ilaçların böbrekleri
14 ve akciğerleri
15 iskemi aracılı hasarlanmadan koruduğu tanımlanmıştır. Son dönemlerde TRPV1 kanalları endotel hücrelerinde saptanmış ve bunların kan basıncı regülasyonu ve doku kan akımında önemli işlevler yerine getirdiği ortaya konmuştur. Diyetle alınan kapsaisinle kronik olarak aktive edilen TRPV1'in endotele bağlı vazodilatasyonu iyileştirdiği ve hipertansiyonu önlediği saptanmıştır
16. Endotelyal TRPV4 kanalları, endotele elementer kalsiyum akışını sağlayan iyon kanalları olarak fonksiyon görür ve damarsal fonksiyonları düzenler
17. TRPV1 ve 4 birçok sistemik vasküler yatakta eksprese edilse de renal vasküler yapılardaki göreceli ve bölgesel dağılımı tam olarak bilinmemektedir
18,19. Bu kanalların sağlık ve hastalık durumlarındaki fonksiyonlarını netleştirmek için biyolojik özelliklerinive endojenmodülatörler tarafından regülasyonlarını anlamak büyük önem taşır. TRPV kanalları, multimerler oluşturarak iletim ve kapı özelliklerinde özgünlük sağlayan fonksiyonel çeşitlilikler gösterebilmektedirler
20,21. TRPV1 agonist ve antagonistleri çeşitli koşullarda analjezik ilaçlar olarak denenmektedir.
TRPV1 ve 4 Kanallarının Elektrofizyolojik Özellikleri
Transient Reseptör Potansiyel Vanilloid kanalları, tıpkı TRP ailesinin öteki üyeleri gibi 6 transmembran parçası ve intraselüler C ve N terminalleri olan peptidlerdir. Bu polipeptidler fonksiyonel kanallar oluşturmak üzere beşerli olarak bir araya gelirler. TRP kanalları esasen seçici olmayan katyon kanallarıdır. TRPV kanalları ise sodyuma göre, kalsiyum ve magnezyum için oldukça seçicidir. TRPV1 için Ca+/ Na+ seçiciliği 4-10:1 ve TRPV4 için ise 6:1 gibi hafif düzeydedir22-24.
Nativ TRPV1 kanalları daha çok dorsal kök gangliyonları ile gangliyon trigeminale ve nodosum'da çalışılmıştır. Nativ TRPV1'in akım- voltaj ilişkisi, dışa doğru olan akım şeklindedir ve tersine çevirme potansiyeli ise fizyolojik çözeltilerde 0 mV'a yakındır. Tek kanal kondüktansı ise yaklaşık 80 pS'dir25. Bu kanallar sıcak ve asit gibi potansiyel tehlikeli koşulları algılayabilmektedirler. Buna göre TRPV1 kanalları 43ºC üzeri ısı ve 5.9 altı pH'da aktive olurlar. TRPV1 kanallarının elektrofizyoljik özelliklerinin çoğunun saptanmasında, eksojen TRPV1 aktivatörü olan ve acı biberden elde edilen kapsaisin ve endojen aktivatör olarak da anandamid ve N- araşidonoil- dopamin kullanılmıştır24,25.
Nativ TRPV4 kanallarıysa ağırlıklı olarak böbrek, karaciğer, akciğer, kalp, damarsal yapılar, yağ dokusu ve duyusal gangliyonlarda çalışılmıştır26. TRPV4 kanalları ısıyla ve mekanik olarak aktive olan kanallardır. Bu kanalların sistemik osmotik basınç ayarlanmasında etkili olduğu gösterilmiştir27-30.
Farklı TRPV kanal alt tipleri arasında birçok farklı heteromultimer oluşabildiği düşünülmektedir.
TRPV1'in Endojen Modülatörleri
Transient Reseptör Potansiyel Vanilloid 1 Kanalları, TRP kanalları arasında en iyi bilinenidir çünkü biberin (chilli pepper) acı ve ısı oluşturan bileşeni olan kapsaisinin hedef molekülü olarak keşfedilmiştir. Ağrı tedavisinde kapsaisinin hem geleneksel halk tıbbında ve hem de deneysel ağrı araştırmalarında uzun bir geçmişi vardır. Caterina ve arkadaşları TRPV1'i kapsaisinin hedef molekülü olarak keşfetmiş ve TRPV1'in asidik pH gibi kimyasal ve 43 ºC üzerindeki ısılar gibi fiziksel uyaranları bütünleştiren polimodal bir katyon kanalı olduğunu ortaya koymuşlardır25.
Organizmanın sıcaklığının algılanması ve beden ısısının düzenlenmesinde önemli fonksiyonları olan TRPV1 birçok nöronda saptanmıştır.
Bu bilgiler ışığında, TRPV1'i aktive eden ligandlar organizma tarafından sıcak ve ağrılı olarak algılanır. Chilli pepper yanında TRPV1 kanallarını aktive eden birçok bitkisel bileşenler dışında son yıllarda örümcek, akrep ve tarantula zehirleri de TRPV1 ligandı olarak tanımlanmıştır. Endojen TRPV1 iyon kanal aktivatörleri 'endovanilloidler' olarak adlandırılmakta olup, bunlar araşidonik asit metabolizması ürünleridirler ve 5-, 12-, 20- lipooksijenaz ürünleri ve N- açil dopamin konjügatlarını kapsamaktadırlar. Fakat hem eksojen ve hem de endojen bu aktivatörlerin fizyolojik rolleri ve moleküler etki yolakları henüz tam olarak anlaşılmamıştır31.
TRPV1 ve PI3K
Fosfatidilinositid 3- kinaz (PI3K) yolağının akut ve kronik böbrek hasarında rol oynadığı bilinmektedir32-37. Fosfatidilinositid 3- fosfat (PIP3), sınıf 1 PI3K lipid kinazlar ailesi tarafından oluşturulan membrana bağlı bir ikincil mesajcıdır. PIP3 ve alt bileşenleri, reseptör tirozin kinazlarının büyüme faktörü reseptör ailesine ait hücre yüzey reseptörleri ve/ veya G- protein- çiftli (eşli) reseptörlerinin kontrolü altındadır. PI3K ve TRPV1 arasındaki etkileşim sonucunda sinir büyüme faktörünün (NGF) plazma membranındaki kanalların sayısını artırdığı düşünülmektedir38. TRPV1'in plazma membranındaki yeniden dağiılımına PI3K yanında insülin ve IGF-1 gibi öteki bazı stimulusların da neden olduğu gösterilmiştir39,40. Ġnsülin ve IGF-1'in kanalı fosforile ederek reseptör duyarlılığını artırdığı41 ve PI3K yolağına benzer şekilde TRPV1 mRNA veya protein düzeyleini artırdığı42,43 da düşünülmektedir.
TRPV1 ve Böbrek Fizyolojisi
Ġn vivo olarak ya da izole edilmiş perfüze böbreklerde TRPV1'in aktivasyonu glomerüler filtrasyon hızını ve renal sodyum ve su ekskresyonunu artırır44. TRPV1'in renal etkilerinde olasılıkla purinerjik P2Y2 reseptör aktivasyonu rol oynamaktadır45.
Transient reseptör potansiyel vanilloid 1 kanalları renal korteks ve medullada tübüllerde eksprese edilir46,47. Ayrıca renal pelvis, pelviüreterik bileşke ve üreteri innerve eden TRPV1 pozitif sensoriyal sinirler de tanımlanmıştır48,49. TRPV1'in renal pelviste düşük basınç baroreseptörü olarak işlev gördüğü ve mekanik uyarılara yanıt olarak primer renal afferent C liflerinden nöropeptid salınımını regüle ettiği gösterilmiştir50. Bir taraf renal pelvisinde eksprese edilen TRPV1'in aktivasyonu aynı taraf afferent renal sinir aktivitesi (ARNA)'nde artış, karşı tarafta diürez, natriürez ve renal pelvisten SP ve CGRP salınımına neden olur51,52. Aksine TRPV1 agonisti kapsaisin tarafından ARNA stimülasyonu, sempatoinhibitör sistemin kuvvetle etki etmesine neden olur ve bu, merkezi sempatik akım(out- flow) üzerine olan elektriksel afferent etkilerden ziyade nörokinin 1 reseptör yolağı üzerinden etki eden nörokinin salınımı üzerinden olmaktadır53. Tüm bilgiler TRPV1'in renal filtrasyon fonksiyonunun ve sodyum ve homeostazının sağlanmasında yaşamsal rolü olduğunu ortaya koymaktadır4. Bu nedenle TRPV1 disfonksiyonunun renal ekskresyon fonksiyonunun ve hemodinamik homeostazın bozulmasına neden olabileceği söylenebilir54. Ġlaveten, böbrekle ilgili olabilecek şekilde TRPV1'in endotel hücreleri üzerinde de olası rolü mevcuttur55.
KBY'de TRPV1
Kronik böbrek yetmezligi (KBY)'de TRPV1 ile ilgili bilinenler oldukça sınırlıdır. Güncel bilgiler, TRPV1 aktivasyonunun renal fibrozis üzerine yararlı etkileri olabileceği yönündedir. Dört hafta boyunca deoksikor tikosteron asetat (DOKA) tuzu verilmiş olan, tek taraflı nefrektomi yapılmış farelerde TRPV1 aktivasyonunun kronik renal fibrozise karşı koruyucu olduğu gözlenmiştir56. Öte yandan, (DOKA) tuzu ile hipertansiyon sağlanmış olan TRPV1 knockout farelerde renal inflamatuar yanıtların şiddetlendiği görülmüştür57.
ABY'de TRPV1
Vanilloid reseptör agonistleri olasılıkla akut iskemik böbrek hasarında renoprotektif rol oynamaktadır. TRPV1 endotelyal vazorelaksasyonda da önemli rol oynamaktadır. Ueda ve arkadaşları ratlarda iskemik ABY'de kapsaisinin (iskemiden 30 dakika önce, oral uygulama) etkilerini incelemişlerdir58. Ġskemik ABY, tek taraflı nefrektomiden 2 hafta sonra 45 dakika boyunca sol renal arter ve venin oklüde edilip, sonrasında da reperfüze edilmesiyle sağlanmıştır. Kapsaisin, doza bağımlı olarak iskemi/ reperfüzyona bağlı renal disfonksiyonu azaltmıştır. Ayrıca kapsaisin tedavisiyle iskemi/ reperfüzyon aracılı nötrofil infiltrasyonu, renal süperoksit üretimi ve renal tümör nekrozis faktör (TNF) alfa mRNA ekspresyonu azalmıştır. Öte yandan kapsaisin, renal interlökin (IL)- 10 mRNA ekspresyonu ve IL- 10 plazma düzeylerini artırmıştır. Benzer etkiler bir başka TRPV1 agonisti olan resiniferatoksinin subkutan uygulamasıyla da gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, TRPV1 agonistlerinin iskemi/ reperfüzyon hasarına karşı böbrek üzerinde koruyucu etkileri olduğunu ortaya koymaktadır. Ueda ve arkadaşları58 TRPV1 tarafından inflamatuar yanıtın inhibisyonunun renoprotektif etki açısından önemli olduğunu göstermişlerdir. Takip eden diğer bir çalışmada, benzer etkiler bir başka oral TRPV1 agonisti olan SA13353 (1-(2-(1- adamantil)etil)-1- pentil- 3-(3-(4- piridil)propil)üre) uygulamasıyla da görülmüştür59.
Transient reseptör potansiyel vanilloid 1 kanallarının iskemik ABY'deki rolünün değerlendirildiği bir başka çalışmada farelerde TRPV1 aktivatörü olarak sentetik N- oktanoil- dopamin (NOD) kullanmışlardır60. Öteki böbreği çıkartılmış farelerde, intravenöz NOD verildikten 1 saat sonra renal arter 45 dakika boyunca klampe edilmiştir. Klempin açılmasından hemen önce hayvanlara 2. Doz NOD verilmiş ve renal fonksiyonlar 0, 1, 3, 5. günlerde değerlendirilmiştir. Birçok doku yanında böbrekleri de innerve eden dorsal kök gangliyonlarında NOD, TRPV1 kanallarını aktive etmiştir. Dopamin ve salin alan gruplara kıyasla NOD, renal fonksiyonlar ve renal epitelyum hasarını düzeltmiştir. Bu bilgiler, ABY sonrası bozulan renal fonksiyonların, TRPV1'in NOD ile aktivasyonu sonrası hafiflediğini ortaya koymaktadır.
Duysal nöronların aktivasyonu iskemi/ reperfüzyon aracılı ABY'nin patolojik gelişim sürecinde önemli rol oynamaktadır61. Duysal nöronların aktivasyonu başlıca endotelyal PGI2 üretimini artırmak yoluyla inflamatuar yanıtı zayıflatır ve akut renal hasarı azaltır.
Deneysel modellerde TRPV1 aktivasyonunun, adipogenez ve obesiteyi önlediği62, endotel aracılı vazorelaksasyonu düzeltip, hipertansiyonu önlediği55 vasküler lipid birikimini önleyip, aterosklerozu azalttığı63,64 gösterilmiş olmasına karşın, konuyla ilgili kapsamlı klinik çalışmalar yeterli değildir.
TRPV1 kanalları modülatörlerinin yan etkilerinin termogenez üzerine olduğu düşünülmektedir65. TRPV1'in kapsaisin tarafından aktivasyonu, vücut ısısında geçici düşmelere sebep olurken, TRPV1 antagonistleri ise artmış vücut sıcaklığına neden olur.
Sonuç olarak; TRPV1 disfonksiyonu ile renal ıtrah fonksiyonu ve hemodinamik homeostaz bozulmaktadır. TRPV1 aktivasyonu KBY sürecinde fibrozise karşı koruyucu etkiler göstermektedir. ABY'de TRPV1 aktivasyonu iskemi/ reperfüzyona bağlı renal disfonksiyonu azaltmasının yanında, inflamatuar yanıtın baskılanması sonucu da renoprotektif etkiler göstermektedir. Yine TRPV1 aktivasyonu endotel aracılı vazorelaksasyonu düzeltip, hipertansiyonu önlemekte, vasküler lipid birikimini önleyerek de aterosklerozu azaltmaktadır.