Nitrik oksit`in eritrosit mekanik özelliklerin düzenlenmesindeki rolü

Abstract

ÖZET Nitrik oksitin (NO) damar düz kasında gevşeme oluşturmak suretiyle kalp-dolaşım sisteminin fonksiyonlarının düzenlenmesinde önemli bir role sahip olduğu bilinmektedir. Bununla beraber, endotel hücrelerince üretilen nitrik oksit, sadece düz kasa etkiyerek vazodilatasyona sebep olmakla kalmaz, aynı zamanda lümene de difüze olur. Kanda lökositler ve trombositler üzerindeki iyi bilinen etkilerine ek olarak NO, eritrositlerde direk olarak Hb'le reaksiyona girerek metabolize olur. Eritrositte endotelyal NOS (eNOS, NOS3), indüklenebilir NOS (iNOS, NOS2), eriyebilir guanilat siklaz (sGC) ve fosfodiesteraz (PDE) enzimlerinin varlığı gösterilmiştir. Böylece eritrositler kendileri de NO sentezleyebilirler ve hem eritrositte üretilen, hem de dışarıdan gelen NO eritrosite etki edebilir. NO'in eritrosit deformabilitesi üzerinde doz-bağımlı bir düzenleyici etkisi olduğu ileri sürülmüştür. Bu çalışmanın amacı NO'in eritrosit mekanik özellikleri üzerindeki etkisini in vitro bir çalışmayla incelemek ve bu olası etkilerin kullandığı hücre içi yolakları ve etki mekanizmalarını aydınlatmaktır. Sağlıklı, genç, gönüllü erkeklerin ön kol venlerinden alınan heparinize kan örnekleri, iki ayrı nitrik oksit donörü Sodyum nitroprussit (SNP) ve Dietilenetriaamine NONOate (DETA NONOate), NO prekürsörü olan L-arjinin, NOS inhibitörleri N-omega-nitro-L- arjinin metil ester (L-NAME) ve S-metil-izotioüre (SMT), eriyebilir guanilat siklaz inhibitörü 1H-[1,2,4] Oxadiazolo-[4,3-a] quinoxalin-1-one (ODQ) ve bir potasyum kanal blokörü Tetraetilamonyum klorür (TEA) ile oda ısısında 1 saat inkübe edilmiştir. Eritrosit deformabilitesi bir ektasitometre kullanılarak farklı kayma kuvvetlerinde ölçülmüştür. Farklı bir deney serisinde de eritrosit sitozolik kalsiyum konsantrasyonu ve eritrosit membranında Na+-K+-ATPaz ve Ca++-ATPaz enzim aktiviteleri tayin edilmiştir. NOS inhibitörleri L-NAME ve SMT ile bir saatlik inkübasyonun, eritrosit elongasyon indeksinde azalmaya sebep olduğu, NO donörleri ve potasyum kanal blokörünün ise NOS inhibitörlerinin bu etkisini geri çevirdiği tespit edilmiştir. Deneyler eriyebilir guanilat siklaz inhibitörü ODQ ile de tekrarlanmış, bu ajan da eritrosit elongasyon indeksinde benzer bir azalmaya neden olmuş ve NO donörleri yine doz-bağımlı bir şekilde bu azalmayı geri çevirmişlerdir. L-Arjininle ile bir saatlik inkübasyon da NOS inhibitörleri ve eriyebilir guanilat siklaz inhibitörünün eritrosit deformabilitesi üzerindeki etkilerini önlemiştir. Kullanılan ajanların hiç biri eritrosit sitozolik kalsiyum konsantrasyonu, eritrosit membranında Na+-K+-ATPaz ve Ca++-ATPaz enzim aktiviteleri ve eritrosit şekil ve boyutlarını değiştirmemiştir. Bu çalışmanın sonuçları NO'in eritrosit deformabilitesini belirgin şekilde etkilediğini ve normal eritrosit deformabilitesinin sağlanması ve korunmasında NO'in düzenleyici bir rolü olduğunu açıkça göstermektedir. Anahtar kelimeler: Hemoreoloji, hemodinami, düzenlenme, cGMP. iv

ABSTRACT Nitric oxide (NO) plays a major role in cardiovascular regulation with its action mainly attributed to the effects on vascular smooth muscle cells. However, it has also been shown that NO synthesized in endothelial cells not only diffuses to the adjacent smooth muscle cells, but also to the vascular lumen. Human red blood cells (RBC) are positive for both inducible (NOS2, iNOS) and constitutive (NOS3, eNOS) forms of nitric oxide synthase (NOS), as well as particulate and soluble guanylate cyclase and phosphodiesterases (PDEs). It has been suggested that NO may have a regulatory effect on RBC deformability in a concentration dependent manner The present study was designed to provide further insight into the effects of NO on the Theological behavior of human RBC. Human RBC in autologous plasma were incubated at room temperature for 1 hour with nitric oxide synthase inhibitors (L-NAME, SMT) or NO donors (SNP, DETA NONOate), a NO precursor (L-arginine), a soluble guanylate cyclase inhibitor (ODQ), and a potassium channel blocker (TEA). Following incubation, RBC deformability at various shear stresses was determined by ektacytometry. Cytosolic calcium concentrations and RBC membrane Na+-K+-ATPase and Ca++-ATPase enzyme activities were also determined in a seperate series of experiments. Both NOS inhibitors significantly reduced RBC deformability above a threshold concentration, whereas the NO donors increased deformability at optimal concentrations. NO donors, as well as the NO precursor L-arginine and the potassium blocker TEA, were able to reverse the effects of NOS inhibitors. Guanylate cyclase inhibition by ODQ reduced RBC deformation, with both SNP and DETA NONOate able to reverse this effect. None of the agents used affected intracellular calcium concentration and RBC membrane enzyme activities. At the concentrations used herein, neither RBC volume nor shape were affected by the NO donors, NOS inhibitors or the soluble guanylate cyclase inhibitor. These results thus indicate the importance of NO as a determinant of RBC mechanical behavior, and suggest its role as regulatory `vis-a-vis` normal cell deformability. Keywords: Hemorheology, hemodynamics, regulation, cyclic GMP.