Discussion

Atriyal fibrilasyon, sıklıkla paroksismal formundan daha inatçı ve kalıcı formuna progresif olarak ilerler. Wijffels ve ark.[11] keçi modeli aracılığıyla yaptıkları araştırmanın sonucunda “Atriyal fibrilasyon, atriyal fibrilasyonu doğurur” tezini ortaya atmışlardır. Hastalığın zamanla oluşan bu değerlendirmesi, yapısal kalp hastalığının progresyonunun, AF’nin devamına izin vermesine bağlı olarak meydana gelen atriyal yeniden biçimlenmeyle (remodeling) açıklanabilir. Elektriksel, yapısal ve kontraktil olmak üzere üç çeşit atriyal yeniden biçimlenme olduğu öne sürülmüştür.[12] Atriyal fibrilasyon ile oluşan atriyal yeniden biçimlenme sırasında, farklı zaman dilimlerinde farklı moleküler patolojik değişiklikler ortaya çıkmaktadır. Bu zaman dilimlerinden saniyelerle dakikalar arasında olan ‘kısa dönemde; iyon konsantrasyonu, pompa aktivitesi ve fosforilasyon gibi metabolik değişimler görülmektedir. Saatlerle günler arasında gerçekleşen ‘orta dönem’, gen ekspresyon değişimleri ve kalsiyum down regülasyonu ile karakterizedir. Haftalardan aylara kadar süren ‘uzun dönemin etkileri de-diferansiyasyon ve miyolizis gibi hücresel değişimleri içerir. Son olarak da kalıcı AF’nin dahil olduğu ‘çok uzun dönem’ aylardan yıllara kadar sürer; fibrozis, yağ dejenerasyonu ve hücre ölümü gibi histolojik değişimlerin olduğu geri dönüşümsüz doku hasarı gözlenir.[11-13] Deneysel izole AF çalışmalarında, fibrilasyonun indüklenmesi sonucunda hücresel volüm artışı, miyolizis, glikojen birikimi, mitokondriyal değişiklik ve kromatin redistribüsyonunu içeren atriyal de-diferansiyasyon bulguları tespit edilmiştir.[14] Ayrıca yapılan son çalışmalarda atriyal dokuda fibrozisin bulgusu olarak kabul edilen belirteçlerin ameliyat sonrası AF eğilimini artırdığına dair bulgular saptanmıştır.[15] Bir başka ifadeyle atriyal fibrozisin AF eğilimine neden olduğu tespit edilmiştir. Bu bilgilerden hareketle apoptozisi araştırdığımız çalışma grubunu kalıcı AF’li hastalardan oluşturduk.

Apoptozis, regüle edilebileceği değişik basamakları olan çok adımlı bir hücre ölümü prosesidir. Özellikle Bcl-2 gen ailesi tarafından pro- veya anti-apoptotik protein ekspresyonlarının çeşitli nedenlerle artması/ azalmasına göre apoptozis regüle edilir.[16] Bu durum, tam diferansiye olmuş kardiyomiyositlerin geri dönüşümsüz hücre hasarına yanıt olarak, miyokardiyuma daha çok zarar veren nekrozisin yerine apoptozise yönlendirilebilmesi veya kurtarılabilir hücrelerin gereksiz ölümünün engellenmesi açısından önemli bir özelliktir. Apoptozisin uyarımı veya inhibisyonu; kanser, nörodejeneratif ve kardiyovasküler hastalıklar gibi çeşitli hücresel hasarların olduğu patolojilerin önlenmesi ve tedavisi için yeni ve önemli bir hedef olacaktır.

Kardiyovasküler sistemin normal embriyonik gelişimi sırasında apoptozis yoğun olarak meydana gelirken erişkinlerde apoptozis mekanizmaları, kalpte inaktif halde bulunur.[1,2] Bunun yanında çeşitli kardiyak ve vasküler hastalıklarda apoptozis mekanizmalarında değişiklikler olduğu gösterilmiştir. Tip-A aort diseksiyonlu hastaların vasküler düz kas hücrelerinde proapoptotik Bak proteini ekspresyonunun ve DNA fragmantasyonunun kontrol örneklerine oranla fazla olduğu çalışma grubumuz tarafınca gösterilmiştir.[17] Afrika’da familyal olarak rastlanan progresif kalp bloğunda, Brink Sendromu’nda, Brugada Sendromu’nda ve uzun QT sendromunda sinüs düğümü ve atriyoventriküler düğümde selektif apoptozise bağlı destrüksiyon olduğu gösterilmiştir.[5-9] Öte yandan kardiyovasküler hastalıklarda AF ile apoptozis arasındaki ilişki irdelenmiştir. Ak ve ark.ları[18] koroner bypass ameliyatına alınan hastalarda sağ atriyal dokudaki apoptozisin ameliyat sonrası AF gelişiminde bağımsız bir risk faktörü olduğunu göstermişlerdir. İnsan kalp dokusunda yapılan araştırmalar sonucunda apoptozisin, idiyopatik dilate kardiyomiyopati, iskemik kardiyomiyopati, aritmojenik sağ ventrikül displazisi ve hipertrofik kardiyomiyopati gibi durumlarla ilişkisi olduğu saptanmıştır.[19,20] Bu gibi hastalıklarda apoptozis düşük yoğunlukta gerçekleşmesine rağmen, kalp yetmezliğinin son dönemlerinde genel olarak kardiyomiyosit kaybının apoptozisle gerçekleştiği düşünülmektedir. Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada, kalp yetmezliğinin düzeyi ile pro-apoptotik Bax seviyesi arasında bir ilişki olduğu gösterilmiştir.[21] Elimizdeki bulgular apoptozisin kalp yetersizliğinde etyolojik bir neden mi yoksa sonuç mu olduğunu tam aydınlatamamaktadır. Ancak, etyolojisi ne olursa olsun tüm kalp yetersizliklerinde apoptozis süreci tetiklenmiştir.[22] Çalışmamızda kalp yetmezliği belirteci olarak kullanılabilecek sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonları (çalışma grubu; 51.1±10.4, kontrol grubu; 52.1±10.1, p=0.79) açısından farklılık izlenmedi. Öte yandan hastaların NYHA fonksiyonel kapasiteleri (çalışma grubu; 2.5±0.5, kontrol grubu; 3.2±0.4, p=0.49), sol ventrikül diyastol sonu çapları (çalışma grubu; 51.1±8.4, kontrol grubu; 49.1±8.6, p=0.53) ve sol ventrikül sistol sonu çapları (çalışma grubu; 32.8±7.6, kontrol grubu; 32.6±9.7, p=0.96) arasında istatistiksel farklılık kaydedilmedi. Bir başka ifadeyle apoptotik son noktada, elde edilen sonuçları etkileme potansiyeli olan kalp yetmezliği faktörü açısından gruplar arasında farklılık yoktur.

Apoptotik sürece müdahale etmeyi amaçlayan farmakolojik çalışmaların, özellikle kalp yetmezliği ve apoptozis arasındaki ilişkiyi irdelediği gözlenmektedir. Bu çalışmalarda en çok, kalp yetersizliğinde progresif sol ventrikül disfonksiyonunun devam eden kardiyomiyosit kaybına bağlı olduğu hipotezi üzerinde durulmaktadır. Deneysel olarak hipoksi, renin-anjiyotensin sisteminin aktivatörleri (Anjiyotensin-II), serbest oksijen radikalleri, hücrede artmış kalsiyum yükü ve norepinefrinin miyositlerde apoptozisi tetiklediği gösterilmiştir.[22] Buna göre Anjiyotensin-II blokerleri ya da ACE (Anjiotensin converting enzyme) inhibitörü kullanımının apoptozis çalışmalarında gruplar arasında farklı düzeyde olması, elde edilecek sonuçları etkileme potansiyelindedir. Bu bakış açısından hareketle, çalışma ve kontrol grubu arasında ACE/Anjiyotensin-II blokeri kullanımı açısından farklılık kaydedilmedi (çalışma grubunda 8 hasta, kontrol grubunda 10 hasta, p=0.442). Öte yandan beta-blokerlerin de iskemiyi takiben reperfüzyon öncesinde uygulandıklarında apoptozisi azalttıkları gösterilmiştir.[20] Beta-bloker, alfa-1 bloker ve antioksidan etkileri olan karvedilol apoptozisi %77 oranında azaltırken non-selektif beta bloker olan propranololde bu oran %39 olarak saptanmıştır.[20] Bu durumda betabloker kullanımının da elde edilen sonuçları etkileme potansiyeli vardır. Çalışmamızda hastaların beta-bloker kullanımı açısından da gruplar arasında farklılık olmadığı tespit edildi (çalışma grubunda yedi hasta, kontrol grubunda 14 hasta, p=0.69).

Hücre fizyolojisi ve patolojisindeki temel rolü son yıllarda ortaya çıkan apoptozisin moleküler düzeyde anlaşılması tedavi yaklaşımlarına yeni boyutlar getirecektir. Apoptozisin uyarımı ve inhibisyonu, belirli kardiyovasküler hastalıkların tedavisinde ve önlenmesinde ideal bir yöntem gibi görülmektedir. Ancak klinikte apoptozisten yararlanabilmek için selektif dokularda bu sürecin nasıl başlatılabileceği ve nasıl sonlandırılabileceğine yönelik yoğun çalışmalara gereksinim vardır. Çalışmadan elde ettiğimiz sonuçlarla AF patogenezinde apoptozisin rolü olduğu düşünülebilir. Bu bilginin üzerinde yapılacak ileri çalışmalar ile sonuçları açısından önemli olan bu ritim bozukluğunun tedavisinde yeni bakış açıları geliştirme potansiyeli gündeme gelebilecektir. Çalışma grubumuzun atriyal fibrilasyonun moleküler temellerini araştırmaya yönelik, hasta ile kontrol gruplarının daha iyi homojenize edildiği ve yüksek işlem hacimli moleküler tekniklerin kullanıldığı araştırmaları devam etmektedir. Devam eden ileri araştırmalarımız, 108S375 proje numarasıyla TÜBİTAK tarafından desteklenmektedir.

Çalışmanın sınırlamaları
İlerleyen bilimsel süreç içerisinde hastalıkların patogenezlerinin tanımlanmasında moleküler mekanizmalar ve ultra strüktürel araştırmalar önem kazanmaktadır. Bu çalışmada AF ile apoptozis arasındaki ilişki irdelendi. Çalışmamızda, AF’li olgularda, sağ atriyal kardiyomiyositlerde pro-apoptotik protein ifadelerinde artış eğilimi ve apoptozisin terminal belirteci olan DNA fragmantasyonunda istatistiksel olarak anlamlı artış tespit edildi. Ancak bu çalışma ile apoptozisin AF’ye yol açtığı sonucuna ulaşılamamaktadır. Atriyal fibrilasyonda ortaya çıkan kronik basınç ve volüm yükünün, sağ atriyal dokuda apoptotik süreci harekete geçirmesi olasılığı vardır. Bir başka ifadeyle bu çalışma AF’li hastaların sağ atriyal dokularında apoptozisin varlığını göstermekle beraber, apoptozis fenomeninin AF’nin altında yatan etyolojik nedenlerle mi yoksa AF sürecinden sonra mı geliştiğinin yanıtını verememektedir. Bu soruya yanıt bulabilmek amacıyla deneysel hayvan modellerine gereksinim vardır. Çalışmanın bir diğer kısıtlaması, doku örneklerinin sağ atriyal dokudan alınmasıdır. Atriyal fibrilasyon, birincil olarak sol atriyumu etkileyen ritim sorunudur. Ancak ilerleyen süreç içerisinde artan volüm ve basınç yükü nedeniyle sağ atriyum da patolojik sürece katılmaktadır. Sol atriyal doku örneklemesi ve özellikle posteriyor sol atriyal duvardan alınacak biyopsiler ile elde edilecek verilerin ideal olduğu yadsınamaz. Ancak, çalışmamızda sol atriyal örneklemeler sadece sol atriyal orijinli tromboembolizmi önlemek amacıyla sol atriyal apendajın bağlanma endikasyonu olan hastalarda gerçekleştirildi. Sol atriyal biyopsileri tüm çalışma grubunda gerçekleştirmek etik nedenlerle mümkün olamamıştır. Sol atriyal örnekleme, KPB sırasında düşük de olsa hava embolisi ve/veya sol atriyal apendajda yerleşmiş trombüsün yerinden oynatılarak tromboemboli riskini artırmaktadır. Bu nedenlerle teknik olarak sol atriyal örneklemeler ancak KPB’ye girildikten sonra alınabilmektedir. Kardiyopulmoner bypass’a girildikten sonra alınan sol atriyal doku örneklerinde de, KPB’ye bağlı olarak ortaya çıkan inflamatuvar yanıtın AF üzerine etkileri nedeniyle apoptozise ait bulguları gölgeleme ihtimali vardır. Bu nedenle sol atriyal örnekler üzerinden apoptotik süreç değerlendirilmedi. Sonuç olarak, hastalar arasındaki eşitliği bozmamak amacıyla, apoptozis araştırması tüm hastalarda sağ atriyal doku örneklerinde çalışıldı. Sağ atriyal basınç yükünün indirekt belirteci olan pulmoner arter basıncı açısından çalışma ve kontrol grupları arasında fark bulunmadığı görüldü. Bu nedenle apoptozis son noktası açısından sağ atriyal doku örneklemesi elde edilen sonuçları etkilememektedir.

Teşekkür
Araştırma, Ankara Üniversitesi Biyoteknoloji Enstitüsü ve Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi araştırma fonlarından sağlanan bütçeler ile gerçekleştirilmiştir. Araştırma grubu olarak, apoptozis konusundaki bilimsel yorum ve yönlendirileri nedeniyle Doç. Dr. K. Can Akçalı’ya ve Doç. Dr. Hilal Özdağ’a, çalışmanın istatistiki değerlendirme ve yorumlarından dolayı Prof. Dr. Mustafa Kılıçkap’a, doku örneklerinin toplanmasındaki yardımlarından dolayı Kalp ve Damar Cerrahisi ameliyathane hemşirelerine teşekkürlerimizi sunarız.

References

1) Feinberg WM, Blackshear JL, Laupacis A, Kronmal R, Hart RG. Prevalence, age distribution, and gender of patients with atrial fibrillation. Analysis and implications. Arch Intern Med 1995;155:469-73.

2) Wolf PA, Abbott RD, Kannel WB. Atrial fibrillation as an independent risk factor for stroke: the Framingham Study. Stroke 1991;22:983-8.

3) Rodgers M, McKenna C, Palmer S, Chambers D, Van Hout S, Golder S, et al. Curative catheter ablation in atrial fibrillation and typical atrial flutter: systematic review and economic evaluation. Health Technol Assess 2008;12:iii-iv, xi-xiii, 1-198.

4) Kerr JF, Wyllie AH, Currie AR. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972;26:239-57.

5) Brink AJ, Torrington M. Progressive familial heart blocktwo types. S Afr Med J 19779;52:53-9.

6) Brugada J, Brugada R, Brugada P. Right bundle-branch block and ST-segment elevation in leads V1 through V3: a marker for sudden death in patients without demonstrable structural heart disease. Circulation 1998;97:457-60.

7) James TN. Apoptosis in cardiac disease. Am J Med 1999; 107:606-20.

8) James TN, St Martin E, Willis PW 3rd, Lohr TO. Apoptosis as a possible cause of gradual development of complete heart block and fatal arrhythmias associated with absence of the AV node, sinus node, and internodal pathways. Circulation 1996;93:1424-38.

9) James TN, Terasaki F, Pavlovich ER, Vikhert AM. Apoptosis and pleomorphic micromitochondriosis in the sinus nodes surgically excised from five patients with the long QT syndrome. J Lab Clin Med 1993;122:309-23.

10) Akcali KC, Sahiner M, Sahiner T. The role of bcl-2 family of genes during kindling. Epilepsia 2005;46:217-23.

11) Wijffels MC, Kirchhof CJ, Dorland R, Allessie MA. Atrial fibrillation begets atrial fibrillation. A study in awake chronically instrumented goats. Circulation 1995;92:1954-68.

12) Schotten U, Duytschaever M, Ausma J, Eijsbouts S, Neuberger HR, Allessie M. Electrical and contractile remodeling during the first days of atrial fibrillation go hand in hand. Circulation 2003;107:1433-9.

13) Allessie MA, Boyden PA, Camm AJ, Kléber AG, Lab MJ, Legato MJ, et al. Pathophysiology and prevention of atrial fibrillation. Circulation 2001;103:769-77.

14) Thijssen VL, Ausma J, Borgers M. Structural remodelling during chronic atrial fibrillation: act of programmed cell survival. Cardiovasc Res 2001;52:14-24.

15) Sezai A, Hata M, Niino T, Kasamaki Y, Nakai T, Hirayama A, et al. Study of the factors related to atrial fibrillation after coronary artery bypass grafting: a search for a marker to predict the occurrence of atrial fibrillation before surgical intervention. J Thorac Cardiovasc Surg 2009;137:895-900.

16) Opferman JT, Letai A, Beard C, Sorcinelli MD, Ong CC, Korsmeyer SJ. Development and maintenance of B and T lymphocytes requires antiapoptotic MCL-1. Nature 2003; 426:671-6.

17) Akar AR AC, Durdu S, Aydin IT, Civril F, Tasoz R et al. Aortic vascular smooth muscle cell apoptosis in patients with type-A aortic dissection. Turkish J Vascular Surg 2005;14:25-30.

18) Ak K, Akgun S, Tecimer T, Isbir CS, Civelek A, Tekeli A, et al. Determination of histopathologic risk factors for postoperative atrial fibrillation in cardiac surgery. Ann Thorac Surg 2005;79:1970-5.

19) Guerra PG, Thibault B, Dubuc M, Talajic M, Roy D, Crépeau J, et al. Identification of atrial tissue in pulmonary veins using intravascular ultrasound. J Am Soc Echocardiogr 2003;16:982-7.

20) Haunstetter A, Izumo S. Future perspectives and potential implications of cardiac myocyte apoptosis. Cardiovasc Res 2000;45:795-801.

21) Akyürek O, Akyürek N, Sayin T, Dinçer I, Berkalp B, Akyol G, et al. Association between the severity of heart failure and the susceptibility of myocytes to apoptosis in patients with idiopathic dilated cardiomyopathy. Int J Cardiol 2001;80:29-36.

22) Sabbah HN. Apoptotic cell death in heart failure. Cardiovasc Res 2000;45:704-12.