Duvar kayma gerilimi değişikliklerine endotel hücrelerinin yanıtı: eritrosit agregasyonunun etkisi

Abstract

Endotel hücreleri kan akımından kaynaklanan kayma gerilimine maruzkalırlar. Endotel hücrelerinde kayma geriliminin etkisiyle otokrin ve parakrinfaktörlerin üretimi akut ve kronik olarak düzenlenir. Kayma geriliminin pek çok geninekspresyonunu düzenlediği ve damar duvarının patofizyolojisinde önemli rolleriolduğu çok iyi bilinmektedir.Endotel hücreler üzerinde in vivo etki gösteren mekanik kuvvetler, buhücreler üzerindeki kan akımından kaynaklanır ve duvar kayma gerilimi olarak ifadeedilirler: duvar kayma geriliminin büyüklüğü, damar duvarına komşu sıvının hızı(duvar kayma hızı) ile bu alandaki sıvının vizkositesinin çarpımı ile belirlenir. Çeşitliçalışmalarda, hemodinamik koşullarda ve duvar kayma gerilimindeki değişikliklerindamar endotelinde NO sentezleyen mekanizmaları etkileyebileceği gösterilmiştir.Kanın akışkanlık özellikleri duvar kayma gerilimini etkileyen en önemli faktörlerdenbiridir. Sıçanlarda artmış eritrosit agregasyonunun iskelet kası küçük arterlerindeendotelyal nitrik oksit sentaz (eNOS) ekspresyonunu ve fonksiyonunu azalttığı vekan basıncını arttırdığı gösterilmiştir. Potansiyel kayma gerilimi reseptörü olaneNOS'un, endotel hücrelerinde kayma gerilimi değişikliklerinin algılanmasında roloynadığı bildirilmiştir. Bu çalışmada; cam kapiller tüplerin içine yerleştirilen endotelhücrelerinde eritrosit agregasyonunun arttırılmasıyla azalan duvar kayma geriliminecevaben NO bağımlı mekanizmalardaki değişiklikler incelenmiştir.Çalışmada cam kapiller tüpler içine özel bir teknikle insan göbek kordonukaynaklı venöz endotel hücreleri yerleştirilmiştir. Cam tüpler içinde kültür edilmişendotel hücreleri sabit basınç koşullarında farklı karakterde kan örnekleriyle perfüzeedilmiştir. Endotel hücreleriyle kaplanmış kapillerin perfüzyonu; normal insan kanı,plazma kapsamı değiştirilerek eritrosit agregasyonu arttırılmış kan (dextran grubu)ve eritrosit yüzey özellikleri değiştirilerek agregasyonu modifiye edilmiş (F98 grubu)eritrosit süspansiyonları kullanılarak yapılmıştır. Endotel hücreleriyle kaplı kapillerborular yukarıda belirtilen deney gruplarına uyumlu eritrosit süspansiyonlarıyla 30dakika veya 6 saat boyunca perfüze edilmişlerdir. Perfüzyon sonrası endotelhücrelerinde eNOS protein ve mRNA ekspresyonları tayin edilmiştir. Ayrıca endotelhücrelerinde nitrit-nitrat düzeyleri ölçülmüştür.Cam kapiller tüpler içinde kültür edilmiş endotel hücrelerinde akıma cevabenNO üretiminin ve eNOS serin 1177 ekpresyonunun arttığı bulunmuştur. Kapillertüplerin, eritrosit agregasyonu arttırılmış kan örnekleriyle perfüzyonu NO üretimini veeNOS serin 1177 ekspresyonunu azaltmıştır.Bu deneysel veriler eritrosit agregasyonunun değiştirilmesiyle meydanagelen duvar kayma gerilimi değişikliklerinin, NO bağımlı mekanizmalarlaizlenebileceğini göstermiştir.Anahtar kelimeler: Duvar kayma gerilimi, endotelyal nitrik oksit sentaz, nitrikoksit

Vascular endothelial cells are the primary cell types exposed to shear stressoriginating from blood flow. They regulate the production of autocrine and paracrinevasoactive factors both acutely and chronically in relation with the effect of shearstress. It is well known that shear stress selectively regulates the expression ofmany different genes and contributes the pathophysiology of vascular wall.Mechanical forces which have in vivo effects on endothelial cells areoriginated from blood flow and they are called wall shear stress: magnitude of wallshear stress is determined by multiplying the velocity of fluid adjacent to vessel wall(wall shear stress) with viscosity of the fluid. In several studies it was shown thatalterations on hemodynamic conditions or wall shear stress may have effects onNO-synthesizing mechanisms of vessel endothelium. Fluidity of blood is a majordeterminant of wall shear stress. In rats, increased erythrocyte aggregation reducesthe expression and function of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) while itincreases the blood pressure. It has been shown that eNOS which is a potentialreceptor of the l shear stress, plays a role in sensing of the alterations in shearstress by endothelial cells. In the present study we wanted to investigate thealterations of NO-dependent mechanisms in endothelial cells that are settled incapillary tubes, in response to a reduction in wall shear stress resulting from anincrease in erythrocyte aggregation.In this study, we have located human umbilical cord originated venousendothelial cells into glass capillary tubes with a special technique. Endothelial cellscultured in glass capillary tubes were perfused with blood samples of differentcharacteristics in constant pressure. Perfusion of capillaries covered with endothelialcells is realized by use of following three samples; normal human blood, blood whichhas increased erythrocyte aggregation due to changed plasma content (dextrangroup), and blood which has modified aggregation due to changed erythrocytesurface attributes (F98 group). Capillary tubes of study groups filled with endothelialcells were perfused for 30 minutes or 6 hours with appropriate erythrocytesuspensions. After the perfusion, eNOS protein levels and mRNA expression weremeasured in endothelium cells. Nitrite-nitrate levels of endothelial cells were alsomeasured.It is observed that both NO production and eNOS serin 1177 expressionincreased in the cultured endothelial cells inside glass capillary tubes in response toflow. Perfusion of capillary tubes with blood samples whose erythrocyte aggregationwas increased, decreased the NO production and eNOS serin 1177 expression.This experimental data show that alterations in wall shear stress caused bymodification in erythrocyte aggregation can be monitored with NO-dependentmechanisms.Key words: Wall shear stres, endothelial nitric oxide synthase, nitric oxide