Transient Reseptor Potential (TRP) kanalları; nosiseptif duyusal sinir sonlanmalarında konumlanan ve rahatsız edici potansiyeli olan termal, mekanik veya kimyasal uyaranlarla aktive olan, seçici olmayan özel bir katyon kanalı ailesidir
1. TRP kanalları katyonlara karşı seçici olmamakla birlikte kalsiyum (Ca
+2)'a karşı duyarlılığı oldukça yüksektir. TRP kanalları ya direkt olarak plazma zarlarındaki Ca
+2 giriş kanalları gibi davranmakta ya da Ca
+2 giriş kanallarının modülasyonunu sağlayacak olan zar potansiyelini değiştiren sitozolik serbest Ca
+2 kanalları üzerinde etkili olmaktadır. TRP üst ailesinin, her biri kendi içinde alt gruplara ayrılan altı üyesi bulunmaktadır. TRP conancial (TRPC) yedi alt aileden, TRP vanilloid (TRPV) altı alt aileden, TRP melastatin (TRPM) sekiz alt aileden, TRP polisistein (TRPP) üç alt aileden, TRP mukolipin (TRPML) üç alt aileden ve TRP ankrin (TRPA) bir alt aileden oluşmaktadır
2,3. Tüm bu TRP katyon kanallarının çok sayıda hastalığın fizyopatolojisinde önemli rollere sahip oldukları bilinmekte ve bu kanallara olan ilgi artmaktadır. TRPV1, bu kanallar içinde ağrı modülasyonu ile ilgili olarak ilgiyi en fazla çeken kanal olmuştur.
Kapsaisin (CAP) veya CAP benzeri etki oluşturabilen resinoferatoksin (RTX), ısı, asit, oksidatif stres ürünleri ve endokanabnoidler gibi etkenler vanilloidler olarak adlandırılır4,5. TRPV1, vanilloidlerle aktive olan bir iyon kanal reseptörüdür ve esas olarak duysal iletimde rol alır. TRPV1'in ağrı duyusunun taşınması ve belirlenmesinde rol alan duysal nöronları uyarmasındaki rolü çok sayıda çalışmada ele alınmış ve bu kanalların nosiseptif ve inflamatuar ağrıda önemli düzenleyiciler olduğu gösterilmiştir4,6,7. Ayrıca TRPV1'in termoregülasyon, osmoregülasyon, aşırı aktif mesane ve öksürük refleksi ile ilgili olduğu da bildirilmiştir8. Bu kanalların varlığı insan, sıçan, tavşan, fare, kobay ve zebra balığında belirlenmiştir.
Fizyolojik koşullarda TRPV1 katyon kanalları inaktif iken; rahatsız edici kimyasal ve termal uyarıların varlığında aktive olurlar. CAP, allisin, RTX gibi eksojen ajanlar kanalı aktive ederken, aynı zamanda yüksek sıcaklık, ekstrasellüler ve intrasellüler pH dengesizlikleri ve anandamid gibi endojen uyaranlar da kanalın aktive olmasını sağlarlar6,9. TRPV1 kanallarının iyonize olmayan elektromanyetik radyasyon (EMR) etkisiyle de aktive olduğu ve Ca+2 geçişine aracılık ederek hücre içi kaspaz yollarının aktivasyonuna ve hücre ölümüne neden olduğu rapor edilmiştir9-11. TRPV1'in aktivasyonunda bir diğer önemli yol ise kanalın prostaglandinler, bradikinin, endojen lipit türevleri gibi inflamatuar medyatörlerle allosterik olarak düzenlenmesidir12.
Spesifik TRPV1 antagonistlerinin geliştirilmesi ve genetiği değiştirilmiş farelerle yapılan çalışmalar bu kanalların lokasyonları ve fonksiyonlarının araştırılmasında büyük katkılar sağlamıştır. TRPV1 kanallarının, arka kök gangliyon nöronları (DRG), trigeminal gangliyon ve vagal gangliyonlarda; ayrıca bu gangliyonların bipolar duysal nöronlarının periferik ve santral uzantıları üzerinde yoğun olarak eksprese edildiği bildirilmiştir. Primer duyusal nöronlar nosiseptif ve nosiseptif olmayan bilgiyi periferden medullaspinalise taşırlar. Primer duyusal afferent liflerin periferik uçları (nosiseptör) deri, subkutan doku, periost, eklem kapsülü, kas (çizgili kas ve düz kas), adventisya, plevra ve peritonda lokalize miyelinsiz sinir uçlarıdır. Santral uçları medullaspinalis arka boynuzunda spinal nöronlarla sinaps yapar. TRPV1 eksprese eden bu nöronlar, C ve Aδ olarak sınıflandırılan miyelinsiz veya ince miyelinli sinir lifleridir13,14. Rodentlerde TRPV1 eksprese eden nöronların tüm duysal nöronların % 30-50'sini oluşturduğu rapor edilmiştir15. CAP duyarlı bu sinir lifleri substans P (SP) ve kalsitonin geni-ilişkili peptid (CGRP) içerirler ve bu lifler üzerindeki TRPV1 kanallarının uyarılması bu nöropeptidlerin salınımına neden olur16. Nöropeptidler damar düz kas ve endotel hücreleri ile inflamatuar hücrelerin aktive olmasına ve çok sayıda medyatör salgılanmasına neden olur. Bu medyatörler de TRPV1 kanallarında kovalent modifikasyonla sensitizasyona yol açar. (Şekil 1).
Büyütmek İçin Tıklayın |
Şekil 1: İnflamasyon ve doku hasarı ile nosiseptörlerin sensitizasyonu.
*Rahatsız edici kimyasal veya fiziksel uyaranlarla aktive olan primer afferent nosiseptörler bu uyarıyı spinalkord'ta bulunan sekonder nöronlara iletir ve oradan beynin ilgili alanlarına ulaştırılarak, rahatsız edici bir duyu veya ağrı oluşumuna neden olur. Nösiseptörlerden salınan SP ve CGRP gibi nöropeptidlerin etkisiyle lökositlerden ve kan damarından inflamatuarsitokinlerin salgılanması sonucu nörojenik inflamasyon oluşur. İnflamasyon etkisiyle TRPV1 kanalının sensitizasyonu, nösiseptör terminalde fiziksel ve kimyasal uyarılara karşı duyarlılığı arttırır. Bu durum doku hasarı sonrası gelişen ağrı hipersensitivitesini ve hiperaljeziyi açıklar.
Kısaltmalar: SP: substans P; CGRP: kalsitonin geni-ilişkili peptid. |
TRPV1'in nervus vagus'un jugular (nervus vagus'un superior gangliyonu) ve nodos (nervus vagus'un inferior gangliyonu) ganglionları üzerinde de çok sayıda bulunduğu belirlenmiştir17. Bu iki gangliyona, iç organlardan (kalp, larinks, akciğerler, gastrointestinal bölgesi) ve kafa bölgesinden vagus sinirinin duysal iletilerini alan afferent lifler gelir ve oradan nucleus solitarius'a uzanır. Kanalın agonist ve antagonistleri kullanılarak yapılan çok sayıda çalışmada elde edilen fizyolojik ve elektrofizyolojik bulgular beynin çok sayıda çekirdeğinde ve farklı bölgelerinde TRPV1 ekspresyonunun bulunduğunu göstermiştir (9,14). TRPV1 kanallarının periakuaduktal gri cevher nöronları (PAG), amigdala, anterior, cingulate ve insular korteks gibi beynin ağrı iletimi ve düzenlenmesi ile ilgili alanlarında eksprese edildiği ve ağrıyı santralden de module ettiği belirlenmiştir18. TRPV1'in öğrenme, bellek ve sinaptik plastisite gibi beynin diğer önemli işlevleri üzerinde etkili olduğu, ayrıca anksiyete, stres, depresyon gibi patolojilerde rol aldığı düşünülmekte ve bu etkileri araştırılmaktadır.
Çeşitli fizyolojik sistemlerde yapılan çalışmalarda, TRPV1 ekspresyonu gastrointestinal sistemde; primer ve vagal duysal nöronların uçları ve miyenterik pleksuslardaki nöronlarda, ayrıca nöronlar olmayan ince barsak villusları ve gastrik epitelyum hücrelerinde de gösterilmiştir19-22. Mast hücreleri, derideki keratinositler ve idrar kesesi epitel hücreleri gibi nöron içermeyen çeşitli hücrelerde de TRPV1 eksprese edildiği belirlenmiştir.23,24.
TRPV1 proteinlerinin ekspresyonu, nöronal büyüme faktörü (NGF), beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) ve glial hücre kaynaklı nörotrofik faktör (GDNF) gibi nöronal büyüme faktörleri ile düzenlenir. Ayrıca insülin benzeri büyüme faktörü-I (IGF-I), östradiol ve tümör büyüme faktörleri gibi faktörler de kanal proteinleri ekspresyonunun düzenlenmesine katılabilmektedir8.
TRPV1 Kanalının Yapısı
Bütün TRP kanalları yapısal olarak, 6 trans membran segment (S1-S6) içeren voltaj kapılı katyon kanalları ailesinin üyeleridir. Kanalın S5 ile S6 segmentleri arasında bulunan bir ara bölge etrafında homo veya heterotetromerik olarak düzenlemişlerdir. S6 segmentinin C terminal kısmı tüm TRP alt üyelerinde ortak olan “TRP alanı” içerir. Bu temel ortak özellikleri dışında her bir alt üyenin kanalın N ve C terminallerinde kanalı özel kılan yapıları vardır. TRPV1 reseptörlerinin, N terminalleri 6 adet ankrin tekrarı içerirken; C terminalinde bulunan PIP2 bölgesi, kanal desentizasyon bölgesidir. Ayrıca N ve C terminal bölgelerde bulunan Ca+2- kalmodilin (CaM) bağlanma bölgesi de kanalın desentizasyon bölgeleridir. TRPV1 kanalları üzerinde kanal agonistleri için bağlanma bölgeleri ve kanalın allosterik düzenleyicileri olan kinaz enzimleri için çok sayıda fosforilasyon bölgesi vardır3,25. S5 ve S6 segmentleri arasında bulunan aminoasit rezidüelleri kanalın iyon seçiciliğini kontrol eder ve bu bölge aynı zamanda kanalın esas aktif bölgesidir8. Kanalın agonistleri olan CAP, RTX ve kanal antagonisti kapsazepinin transmembran segment 3 ve 4 (S3-S4) arasındaki özel bölgelere bağlandığı, ayrıca CAP ve RTX için çok sayıda başka bağlanma bölgeleri de olduğu rapor edilmiştir26,27 (Şekil 2).
Büyütmek İçin Tıklayın |
Şekil 2: TRPV1’in kanal yapısı ve önemli aktivasyon bölgeleri.
*Şekilde TRPV1’in her bir agonistinin bağlanabildiği aktivasyon bölgeleri ve kinaz enzimleri için fosforilasyon bölgeleri gösterilmektedir. TRP alanı, tüm TRP üst ailesinde bulunan ve PIP2 aktivasyonu içen gerekli olan alandır. CaM bağlayıcı bölgeler kanalın desentizasyonunun gerçekleştiği bölgelerdir.
Kısaltmalar: CAP: kapsaisin; RTX: resiniferatoksin; PIP2: phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate. |
Araştırmacılar spesifik nokta mutasyonları oluşturarak TRPV1 kanalı üzerindeki ısı-duyarlı bölgelerin belirlenmesine katkıda bulunmuşlardır. Bu çalışmalar ışığında TRPV1 kanalların ara bölgesi (S5-S6) ve S6 segmenti ile C ve N terminal uzantıların belirli bölgelerinin sıcaklık algılaması ile ilgili olduğu belirlenmiştir28-31.
Fizyolojik koşullarda kanal ara bölgesi kapalıdır. TRPV1'in her bir aktivatörü, kanalın farklı bölgesine bağlanarak aktivasyon kapısını açar veya kanalın düzenleyicileri olan çeşitli aracılar ve düzenleyiciler allosterik düzenleme ile kanalda yapısaldeğişiklik oluşturur ve yine sonuç olarak aktivasyon kapısını açarlar. Kanal aktive olduğunda başta Ca+2 olmak üzere mono ve çift değerli katyonların hücre içine geçişi gerçekleşir. İlk olarak oluşan aksiyon potansiyeli ağrı duyusu oluşumuna ve iletimine neden olur. Ancak henüz tam anlaşılamayan bir mekanizma sayesinde kanalda desentizasyon (duyarsızlık) oluşabilir ve kanal artık yeni uyarılara yanıt vermez duruma gelebilir32.
TRPV1 Kanalının Aktivasyonu
TRPV1 kanalları hücre dışı proton, CAP, RTX, anandamid ve bazı peptit yapıda toksinlerle direkt aktive olabilir veya bradikinin, ATP, NGF gibi pozitif allosterik modülatörlerle dolaylı olarak aktive olabilir.
1. TRPV1 Kanallarının Direkt Aktivasyonu
• Kanalın Eksojen ve Endojen Aktivatörleri
TRPV1 kanallarının vanilloidler olarak adlandırılan proaljezik özellikte çok sayıda endojen ve eksojenagonisti vardır. CAP, RTX, zararlı ısı (>43 0C), düşük pH (<5), voltaj ve çeşitli endojen lipitler kanalı aktive eden agonistlerdir. Bu agonistler kanal üzerinde spesifik bağlanma bölgelerine bağlanarak kanalı aktive ederler ve Ca+2 iyonlarının hücre içine geçişini sağlarlar25,32-34. CAP acı kırmızıbiberde bulunan keskin kokulu bir bileşiktir ve preklinik çalışmalarda en yaygın kullanılan kanal agonistidir35. Euphorbia resinifera'dan izole edilen RTX ve soğan-sarımsak gibi bitkilerde bulunan allisin de diğer agonistlerdir. TRPV1 aktivasyonu yapan bitki kaynaklı toksinler dışında tarantula toksini de direkt olarak kanal aktivasyonu yapan bir vanillotoksindir36.
1.2. Isı
TRP kanalları zararlı sıcak veya soğuk durumlarda biyolojik termosensörler olarak görev alırlar. TRP kanallarının ısı ile aktive olan alt tipleri termo-TRP olarak adlandırılmaktadır. Bunlardan TRPV1 sıcak-duyarlı (>43ºC) ve TRPM8 soğuk-duyarlıdır (<30ºC)29. Termo-TRP ailesinin diğer üyeleri olan TRPV2, daha yüksek ısıda (>52°C) aktive olurken; TRPV3 ve TRPV4, vücut ısısında (35°C ile 37°C arasında) aktive olabilmektedir28. TRPV1 kanalları, inflamatuar medyatörler veya nosiseptif uyarı ile aktive olarak ısıya bağlı hiperaljezi oluşturmaları nedeniyle en çok ilgi gören termo-TRP kanalıdır. TRPV1 rahatsız edici ısının algılanmasını ve ısı regülasyonu sağlar. TRPV1 geni bulunmayan farelerin rahatsız edici ısıyı algılama yeteneklerinin kaybolduğu belirlenmiştir4. Zararlı ısı TRPV1 kanallarını direkt olarak aktive edebilir veya kanal üzerinde allosterik düzenleme yaparak kanalın voltaj, proton, CAP gibi kanal aktivatörlerine duyarlılığını arttırabilir.
1.3. Asit
Protonlar [H.], TRPV1 üzerinde iki yolla etkili olur. İlk etkisi ısı eşiğini düşürmesidir. Normal şartlarda bu kanallar 43 ºC üzerindeki ısı ile açılırken ekstrasellüler proton artışında bu eşik değer düşer, kanalın duyarlılığı artmış olur. İkinci etki yolu ise düşük ekstrasellüler veya yüksek intrasellüler pH'ın kanal kapısını direkt olarak açmasıdır (32). Patolojik durumların birçoğunda görülen asidite, duysal nöronlar üzerindeki TRPV1 kanallarının aktive olmasına neden olur ve ağrı duyarlılığını arttırır. Bu kanalların aktive olmasıyla hücre içine Ca+2 girişinde artış olur, kanser ve apoptozis ile sonuçlanan patolojik süreçlerin gelişimine katkıda bulunur10. Bu nedenlerden dolayı TRPV1'in bloke edilmesi, etkili bir tedavi hedefi olarak tavsiye edilebilir37.
TRPV1 kanalları membrandepolarizasyonuyla da direkt aktive olabilir. Kanalı aktive eden ek bir uyarı olmadığında kanalın açılması için normal zar potansiyelinin çok üstünde pozitif bir potansiyel gereklidir. Oysa yüksek ısı veya bir kanal agonisti varlığında daha negatif bir potansiyelde kanal aktive olabilir8.
1.4. Endokanabnoidler
İlk bulunan endokanabnoid anandamid'tir. Ayrıca lipooksijenaz (LO) yolunda üretilen birçok lipit türevi TRPV1 endojen agonisti olarak rol oynar 12- ve 15-(S)- hydroperoxy- eicosatetraenoic acids (HPETE), 5- ve 15-(S)-hydroxyeicosatetraenoic acids (HETE) ve lökotrien B4 bunlardandır. TRPV1'in bu endojen agonistleri kanalı aktive ederek inflamatuar ağrıda roloynarlar38. Ayrıca N-arachidonoyl-dopamine beyinde bulunan güçlü bir agonisttir ve TRPV1 bağımlı termal hiperaljezide DRG nöronlarında nörotransmitter salınımında rol oynar39. Nosiseptif nöronlarda kanabnoid reseptörleri (CB) ile TRPV1 reseptörlerinin ko-lokalize bulunduğu gösterilmiştir. DRG nöronlarında yapılan immün boyamalarda TRPV1 reseptörlerine % 98 oranında CB reseptörlerinin eşlik ettiği bulunmuştur40. Duysal nöronlarda TRPV1 ile CB reseptörleri zıt etkilidir. Selektif CB reseptör agonisti HU210, CAP'ın oluşturduğu iyon durumunu değiştirmiştir32. Yapılan çalışmalar anandamidin TRPV1 üzerindeki etkisiyle nosiseptif yanıtı arttırdığı; CB reseptörleri üzerindeki etkisiyle ise inhibe ettiği rapor edilmiştir32.
2. TRPV1 Kanallarının Allosterik Düzenlenmesi
2.1. Kanalın Sensitizasyonu
TRPV1 kanallarının termal ve inflamatuar hiperaljezi oluşumunda önemli olduğu yapılan çok sayıda çalışmada gösterilmiştir. TRPV1 kanallarının anahtar noktalarının birçoğunun fosforilasyonu kanalın aktivasyonunda düzenleyici rol oynar. Çeşitli inflamatuar medyatörler, kanal üzerindeki birçok noktada fosforilasyon yaparak TRPV1 kanallarının duyarlılığını arttırırlar. Kanalın duyarlılığının artması, kanalın agonistlerinin daha düşük dozlarda kanalı açmasına ve kanalın ısı, asit, voltaj gibi diğer uyaranlara karşı uyarı eşiklerinin düşmesine neden olur41,42, böylece inflamasyon veya nosisepsiyon varlığında hiperaljezi oluşur43. Hiperaljeziye TRPV1 kanallarının uyarılması sonucu SP ve CGRP gibi nöropeptidlerin salınımı da ciddi düzeyde katkıda bulunur16.
2.1.1. Kanalın Kısa Fakat Hızlı Düzenlenme Mekanizması
TRPV1 kanalının aminoasit rezidüelleri üzerinde çok sayıda fosforilasyon bölgesi vardır. Bu bölgeler yoğunlukla kanalın intrasellüler bölümünde bulunan N terminal ve C terminal uzantılarında yer alırken, transmembran bölgelerde de fosforilasyon noktaları mevcuttur. Protein Kinaz A (PKA) ve Protein Kinaz C (PKC) tarafından spesifik aminoasit rezidüellerin fosforilasyonu inflamatuar medyatörlerin kanalı aktive ettiği yoldur43,44. Çeşitli inflamatuar medyatörler kendi reseptörlerine bağlanıp hücre içine geçer ve ikinci haberci sistemlerini aktive ederek, kanalın fosforilasyonunu sağlarlar. Fosfolipaz C (PLC) ile hidroliz olmadığı sürece PIP2, kanalın negatif düzenleyicisidir33,39,45.
NGF, insulin ve IGF-I, Phosphoinositide 3-kinase (PI3K)'yi aktive ederek PKC aktivitesini arttırır. Ayrıca PI3K kaskadının çalışması kalsiyum/ kalmodulin-bağımlı protein kinaz II (CaMK II) üzerinden de PKC aktivasyonunu sağlar. PKC aktivasyonu ise kanalın spesifik aminoasit rezidüellerinin fosforilasyonuna neden olur. Bradikinin, histamin, ATP gibi medyatörler membranda bulunan kendi reseptörlerine bağlanarak PLC aktivasyonuna neden olurlar ve bu enzimin aktivasyonu hem PIP2 hidrolizine hem de PKC yolunun aktive olmasına yol açar43,46. C terminal bölgede bulunan PIP2, TRPV1 kanalının inaktif durumda olmasını sağlar. Ancak hücre içi zincirleme olayların aktivitesi, PLC enzimini aktive edince PIP2 hidroliz olur ve kanalı inhibe edici etkisi ortadan kalkar. Prostaglandinler kendi reseptörlerine bağlanmalarının ardından c-AMP bağımlı yolla PKA üzerinden özel bölge fosforilasyonu sağlarlar. Tüm bu fosforilasyon yolakları TRPV1 kanallarının aktivasyon eşiğinin düşmesine ve aktivasyon süresinin uzamasına neden olur.
2.1.2. Tirozin Kinaz Reseptörleri Üzerinden Orta Vadeli Düzenleme
Hücre içindeki veziküller üzerinde bulunan kanal proteinleri, bu kanallar için hücre içi depo görevi görmektedir. NGF, insulin ve IGF-I gibi büyüme faktörlerinin tirozinkinaz (TRK) reseptörlerine bağlanması PI3K, PKC ve Src (non-reseptör tirozinkinaz) ikinci haberci yolaklarını tetikleyerek vezikül membranlarında bulunan TRPV1 kanalları üzerindeki spesifik bölgelerde fosforilasyon sağlar ve bu veziküllerin membranla bütünleşip membrana yeni TRPV1 kanallarının taşınmasına yol açar. Membranda TRPV1 kanal sayısının artışı nosiseptif ve inflamatuar ağrı duyarlılığını arttırır25.
2.1.3. Büyüme Faktörleri İle Uzun Vadeli Düzenleme
Kanalın uzun vadeli düzenlenmesi, TRPV1 kanal proteininin gen transkripsiyonunda artış ile yapılır ve bu yolla TRPV1'in uzun süreli sensitizasyonu sağlanmış olur. Kronik nörojenik ve inflamatuar ağrıların fizyopatolojisinde bu sensitizasyonun rolü önemlidir42. Büyüme faktörleri TRK reseptörüne bağlanır ve MAP kinaz yolunu aktive ederek TRPV1 gen ekspresyonunu arttırır. Sentezlenen TRPV1 proteinleri hücre yüzeyine taşınır ve kanal sayısı artmış olur. MAP kinaz yolunu aktive eden bir diğer etken ise reaktif oksijen türleri (ROS) üretiminin artışıdır47. NGF, BDNF ve GDNF gibi nöronal büyüme faktörleri TRPV1 ekspresyonunu arttırır. Ayrıca tümör büyüme faktörleri, östradiol, insulin, IGF-I gibi faktörler de ekspresyon artışına neden olabilen büyüme faktörleridir8,48. NGF duysal nöronların gelişiminde önemli bir medyatördür. İnflamatuar durumlarda sinir uçlarından salınan CGRP ve SP gibi nöropeptidler NGF ve diğer nöron büyüme faktörlerinin düzeylerini arttırır. (Şekil 3)
Büyütmek İçin Tıklayın |
Şekil 3: TRPV1'in sensitizasyonu ve desensitizasyonu*İnflamatuar medyatörler G protein kenetli reseptörlerine (GPCR) bağlanarak PKA ve PLC ikinci haberci sistemlerini aktive eder. Ayrıca hücre içi serbest Ca+2 artışı CaMKII enzimini aktiflerken büyüme faktörleri de TRK reseptörlerini aktive eder. Bu enzimlerin, kanal üzerindeki spesifik noktaları fosforillemesi ya da PIP2'yi hidrolize etmesi kanal aktivasyonuna ve sensitizasyonuna neden olur. Hücre içi serbest Ca+2 artışı kalsinörini aktive eder, bu enzim defosforilasyonla kanalı inaktive eder. Hücre içi serbest Ca+2 aşırı artışında ise CaM kanal üzerinde belirli bölgelere bağlanarak kanalı yine inaktive eder.
Kısaltmalar: PKA: Protein kinaz A; PKC: Protein kinaz C; PLC: Fosfolipaz C; AC: Adenilatsiklaz; CaM: Ca+2-kalmodulin; CaMK II: Kalsiyum-kalmodilin bağımlı kinaz II; PIP2: phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate; TRK: Tirozinkinaz. |
2.2. TRPV1 Kanalının Desentizasyonu
TRPV1 kanallarının spesifik bölgelerinin bir çoğunun fosforilasyonu kanalın aktivasyonunda düzenleyici rol oynar. Fosforilasyon kanal aktivasyonunu sağlarken, defosforilasyon kanalın desentizasyonuna neden olur ve kanal artık yeni uyarılara yanıt veremez32. Desentize olan kanalın agonistlerine karşı yanıtının azaldığı, bildirilmiştir49. TRPV1'in inaktivasyonu ve desentizasyonunun kalsiyum aracılığıyla gerçekleştiği bildirilmektedir. TRPV1 bir kaç yolla desentize olur:
(i). Açık TRPV1 kanallarından çok miktarda Ca+2 hücre içine geçer, kalsinörini (Ca+2 - kalmodulin-bağımlı fosfataz) aktive eder ve bu enzim defosforilasyon yaparak kanalı desentize eder.
(ii). CaM'ın TRPV1 kanalının N ve C terminalinde bulunan kendi spesifik bölgelerine bağlanarak kanalı inaktive etmesi ikinci bir kalsiyum bağımlı desentizasyon yoludur45,50.
(iii). TRPV1'in CAP gibi kanal agonistleri tarafından desentizasyonu ise, agonistlerin konsantrasyonuna bağlı olarak kanalın bu agonist için affinitesinin azalması ile ilişkili olabilir.
TRPV1 Kanallarının Fizyolojik Etkileri
Nosiseptif Sinyal İletiminin Düzenlenmesi ve Ağrı
Nosiseptifsinaptik iletimin düzenlenmesi, patolojik ağrı durumlarının çoğunun gelişiminde ve onarımında, büyük önem arz etmektedir. Nosiseptörlerle periferden algılanan bilgiyi medulla spinalise taşıyan primer duyusal nöronların santral uçları medulla spinalis arka boynuzunda spinal nöronlarla sinaps yapar. Bu sinapslar ve bu alanda salgılanan nörotransmitterler ağrının modülasyonunu sağlamaktadır. Periakuaduktal gri madde (PAG), formasyoretikülaris ve lokusseruleus gibi supraspinal inen kontrol mekanizmaları, medullaspinalis düzeyinde primer afferentleri baskılayıp kontrol altında tutar. TRPV1 kanallarının PAG nöronları, amigdala, anterior, cingulat ve insular korteks gibi beynin ağrı iletimi ve düzenlenmesi ile ilgili alanlarında eksprese edildiğinin belirlenmesi51,52 ve ayrıca ağrının inen yollarında glutamaterjik, glisinerjik, serotonerjik ve noradrenerjik iletimin modülasyonunda da rol aldığının rapor edilmesi53,54 bu kanalların ağrı ile ilgili son araştırmalarda en çok ilgi gören hedeflerden biri olmasını sağlamıştır18. TRPV1 kanalların aktivasyonu hiperaljeziye neden olurken, desentizasyonu ağrı yanıtının azalmasına neden olmaktadır.
TRPV1 reseptörlerinin aktivasyonunun nosiseptif sinyalin düzenlenmesinde oldukça önemli olduğu yapılan çok sayıda çalışma ile gösterilmiştir55. İnflamatuar durumlarda, artan inflamatuar medyatörlerin TRPV1 kanallarını fosforilasyonu sonucu kanalın duyarlılığının ve kanal ekspresyonunun arttığı belirlenmiştir47. Kanal duyarlılığın artmasıyla hiperaljezi oluşur. Deneysel inflamatuar ağrı modellerinde Freund'sadjuvant (CFA), tümör nekroz faktör-alfa (TNF-a) gibi maddelerin periferal olarak uygulanması termal hiperaljeziye neden olmuştur30. Ayrıca TRPV1 geni olmayan farelerde termal hiperaljezi ve ödemin daha az olduğu belirlenmiştir30,56. Benzer şekilde HEK-293 hücrelerinde kültür ortamına ATP uygulanması TRPV1 reseptörlerinin ısı eşiğini 43 0C'den vücut ısısı düzeylerine düşürerek uyarılabilirliliğini arttırmıştır57. Kronik inflamatuar patolojilerde kanalların allosterik düzenlemeyle uzun süreli duyarlılaşması ve salgılanan çeşitli büyüme faktörlerinin etkisiyle TRPV1 kanal ekspresyonunun artması inflamatuar ağrının süregelmesine katkı sağlamaktadır.
TRPV1, inflamasyona bağlı asidite durumlarında SP ve CGRP gibi inflamatuar nöropeptidlerin salınımını ve ekspresyonunu indükleyerek inflamasyonu ve ağrıyı arttırır58. İnflamatuar ağrı modeli oluşturulan farelerde DRG nöronlarında CGRP mRNA ekspresyonu artmış ve farelerin nosiseptif bir davranış olan arka pence hareketi sergiledikleri görülmüştür. Ayrıca farelerde spesifik TRPV1 antagonisti olan 5′-iodoresiniferatoxin (I-RTX) uygulanması inflamasyona bağlı asitin neden olduğu CGRP ekspresyonu ve salınımı azalmıştır. Asit uygulanmış farelerde ise TRPV1 ‘den yoksun primer DRG hücrelerinde CGRP salınımında artış olmadığı gözlenmiştir58.
Preklinik kanser modellerinde TRPV1 ekspresyonu araştırılmış, kemik kanserinde ipsi-lateral DRG nöronlarında ekspresyonun arttığı belirlenmiştir. TRPV1 geni olmayan farelerde ve TRPV1 antagonisti ile tedavi edilmiş farelerde kansere bağlı ağrının azaldığı gösterilmiştir59. Benzer bir başka araştırmada kemik kanserinde TRPV1 antagonistinin morfinin analjezik etkisini güçlendirdiği belirlenmiştir60.
Zayıflatılmış arı zehiri (ZAZ), ağrı ve inflamasyona neden olan güçlü bir nosiseptördür. Nöropatik ağrı modeli oluşturulan sıçanlarda, perinöral ZAZ uygulaması yapılmış ve bu sıçanlarda TRPV1 kanallarının desentizasyonu yoluyla nöropatik ağrı azalmıştır61. TRPV1 reseptör antagonisti SB366791 uygulaması periferal sinir hasarı sonrası gelişen nöropatik ağrıyı azaltmıştır59. CAP'ın PAG bölgesine mikroenjeksiyonu, TRPV1 reseptörlerinin desentizasyonuna yol açarak antinosiseptif etki oluşturmuştur. Ayrıca PAG üzerindeki TRPV1 reseptörlerinin stimule olması, antinosisepsiyonu indüklemiştir. CAP'ın sıçan Intra-periakuaduktalgrey bölgesine mikroenjeksiyonu, plantar testte nosiseptifreaksiyon süresinin gecikmesine neden olmuştur ve bu etki TRPV1 antagonisti kapsazepinle bozulmuştur62. CAP'ın bu antinosiseptif etkisi supraspinal inen kontrol yollarında TRPV1'in, glutamat metabotropik reseptörlerini aktive ederek glutamat salınımını arttırmasına bağlı olabilir62.
TRPV1 Kanallarının Diğer Etkileri
TRPV1 kanallarının birincil işlevlerinin nosiseptif duysal iletimin düzenlenmesi ve ağrının modülasyonu olduğu bilinmektedir. Ancak bu kanalların duysal gangliyon ve nöronlar dışındaki farklı hücrelerde de ekspresyonlarının olduğu belirlenmiş ve etkileri çok sayıda araştırmacı tarafından incelenmiştir.
TRPV1'in fizyolojik vücut ısının sürdürülmesindeki düzenleyici rolleri önemlidir. TRPV1, rahatsız edici ısının algılanmasını sağlayan reseptörler olmalarının yanında, ısının modülasyonuna önemli katkılar sağladığı, bu genden yoksun farelerle yapılan çalışmalarla gösterilmiştir30,34,63. TRPV1'in santral sinir sisteminde özellikle hipotalamusun preoptik bölgesinde eksprese edilmesi, ısı regülasyonu ile ilgili olduğuna dair kanıt oluşturmaktadır29,34. Ayrıca TRPV1 antagonistlerinin, en önemli yan etkilerinin hipertermi olması bu kanalların ısı regülasyonu ile ilgili olduğunun başka bir kanıtıdır64. TRPV1'in supraopticnucleus (SON) ve organum vasculos umlamina terminalis (OVLT) nöronlarında eksprese edildiği ve serebrospinal sıvı osmolaritesini düzenlemede rol aldığı belirlenmiştir. TRPV1 geni OVLT nöronlarında hipertonisiteye bağlı olarak kodlandığı ve TRPV1 geni olmayan farelerde, hipertonisitenin OVLT nöronlarında eksitasyona neden olmadığı gösterilmiştir65.
TRPV1 kanalları non-iyonize elektromanyetik radyasyon (EMR) etkisiyle aktive olur ve Ca+2 geçişine aracılık ederek hücre içi kaspaz yollarının aktivasyonuna ve hücre ölümüne neden olur. Ghazizadeh ve Naziroglu (2014), sıçanlarda deneysel epilepsinin ve Wi-Fi maruziyetinin etkilerini araştırmış ve her iki durumun da hipokampus ve DRG hücrelerinde hücre içi serbest Ca+2 düzeyini, oksidan ürünleri ve apoptozisi arttırdığını göstermişlerdir. TRPV1 antagonisti kapsazepin uygulandığında ise tüm bu değerlerde azalma olduğunu belirlemişlerdir9. Yine başka bir deneysel epilepsi modelinde, TRPV1 ekspresyonunun ve aktivitesinin temporal korteks ve hipokampusta arttığı gösterilmiştir66. İnsan göğüs kanseri hücrelerinde (MCF-7) yapılan bir çalışmada EMR'nin TRPV1 aktivasyonu aracılığıyla oksidatif stres ve apoptozisi arttırdığını rapor etmişlerdir10.
Hava yollarındaki duysal nöronlarda eksprese edilen TRPV1 kanalları öksürük oluşumunda rol alır ve günümüzde bu kanalların antagonistleri öksürük kesici olarak denenmektedir. Astım ve diğer kronik obstrük tifpulmoner hastalıkların patogenezinde TRPV1'in kompleks rolü tanımlanmıştır. TRPV1 hem havayolu epitel hücrelerinde hem de duysal sinirsonlanmalarında eksprese edildiği bulunmuştur67. SP ve CGRP, TRPV1 eksprese eden sinir sonlanmalarında salınır ve bronkokonstrüksiyon, immün hücre birikimi ve mukus salgısının artışına neden olmaktadır. Ayrıca epitel hasarı ve inflamasyon nedeniyle artan NGF salınımının TRPV1 kanalları üzerindeki uzun süreli etkisi kanal sayısının gen regülasyonu yoluyla artışıdır. Gerek inflamatuar medyatörlerin TRPV1 aktivasyonunu tetiklemesi, gerekse hücre zarlarındaki kanal sayısının artması; Ca+2 hücre içi akışını arttırır, bunun sonucu membran depolarizasyonu ve efferent kolinerjik refleksin meydana gelmesidir. TRPV1'in solunum yollarındaki varlığı ve etkisi CAP uygulaması sonrasında artan öksürük refleksiyle de gösterilmiştir67 (Tablo 1).
TRPV1 antagonistleri de, araştırmacılar tarafından denenmekte ve yeni tedavi yaklaşımı olarak kullanılması önerilmektedir74. Preklinik çalışmalarda TRPV1 antagonistleri inflamasyon, osteoartrit ve kansere bağlı ağrılarda antihiperaljezik olarak denenmiş ve çoğunlukla olumlu sonuçlara ulaşılmıştır. Agonist ve antagonistlerle klinik deneyler de yapılmaya başlanmıştır. Antagonistler ayrıca başta diş ağrısı olmak üzere migren, rektal ağrı ve hiperaktif mesane tedavilerinde oral olarak denenmektedir.
Klinikte denenen bu ilaçlar çoğunlukla faz II veya faz III aşamasındadır. Tüm bu klinik modellerde ağrı skorlarında büyük çoğunlukla düşüş görülmüştür, ancak antagonistlerin hipertermi oluşturmak gibi önemli bir yan etkileri bulunmaktadır ve kullanımlarını kısıtlamaktadır (47,64,75).