Bolum 090

k›s›m
XVI
Prostat
bölüm
90
Geliflme, Moleküler Biyoloji
ve Prostat Fizyolojisi
David M. Berman, MD
Robert W. Veltri, PhD
Çeviri: Dr. Ferhat K›l›nç
l
l
Ronald Rodriguez, MD, PhD
l
Dr. Tahsin Turunç
Geliflimsel Biyoloji ve Hücre Biyolojisi
Prostat Büyümesinin Endokrin Kontrolü
Steroidler ve Protein Büyüme Faktörleri
Arac›l›¤›yla Prostat Büyümesinin Regülasyonu
Prostatik Sekresyonlar›n Belirgin, Peptid
Olmayan Bileflenleri
Prostatik Salg› Proteinleri
Semen Koagülasyonu ve Likefaksiyonu
Moleküler Düzeyde Prostat Büyümesinin
Regülasyonu: Steroid Reseptörleri
Prostat Salg›lar› ve ‹laç Transportu
u bölümde erkeklik aksesuar seks bezleri olan ve seminal s›v›ya katk›da bulunan; prostat ve seminal veziküllerin geliflimi, anatomisi, histolojisi ve fizyolojisi üzerinde durulmufltur. Bu roller anatomik ve fizyolojik
gözlemlere dayan›larak belirlenebilmektedir fakat erkek
infertilitesi nadiren bu organlar›n hastal›klar›na ba¤l› geliflmektedir. Bu nedenle, onlar›n üremedeki fizyolojik rolleri ya önemsizdir ya da yazarlar›n da inand›¤› gibi bu organlar fonksiyonel bozukluklara karfl› afl›r› dirençli olduklar›ndan üreme ile ilgi problemler ç›karmamaktad›rlar.
Spesifik olarak prostat› ele ald›¤›m›zda, di¤er hastal›klara
karfl› olan belirgin hassasiyeti (Patolojik prostat büyümesi erkeklerde morbidite ve mortalitenin önemli bir nedeni
olarak karfl›m›za ç›kar) onun üremedeki fizyolojik görevini gölgede b›rak›r. Çünkü eriflkinlerdeki patolojik prostat
büyümesi: Fizyolojik büyüme ile embriyonik ve perinatal
geliflmeyi taklit eden farkl›laflma yolaklar›n›n reaktivasyonunu içerir (Marker 2008, Schaeffer ve ark., 2008, Pritchard ve ark., 2009). Bu olaylar›n düzenlenmesi önemli bir
bilimsel ve klinik soru olup, bu bölümün ana tart›flma konusunu oluflturmaktad›r. Bizim prostat büyümesi kontrolü üzerine bilgilerimiz: Androjen reseptör (AR) sinyalizasyon ekseni etkilenen genetik hastal›kl› insanlar›n fenotipik de¤erlendirmelerine ve deney hayvanlar›n›n analizine
veya genetik, cerrahi veya farmakolojik manüplasyonlara
maruz kalan kültür hücrelerinin de¤erlendirilmelerine dayanmaktad›r. Prostat büyümesi kontrolü hakk›ndaki en
genifl ve en derin bilgiler deneysel verilerden elde edilmektedir ve bu konudaki tart›flman›n ana kayna¤›n› oluflturmaktad›r. Prostat›n hücresel bileflenlerinin olas› fizyolojik
rolleri bu bölümün son k›sm›nda aç›klanm›flt›r ve bu tart›flma prostat biyobelirteçleri üzerine çal›flan ö¤renciler
için yararl› olabilir.
lar› olufltururlar. Tüm bu bezlerin üremede rolleri vard›r
fakat seminal veziküller prostat ile birlikte çal›fl›rlar ve
onun biyolojisi ve patolojik süreçleri üzerine önemli bir
kontrpuan sa¤larlar. Seminal veziküller, vas deferensler
ile birleflerek prostat›n kraniodorsal k›sm›na boflalan ejakulatuvar kanallar› oluflturan iki çift sakküler bezdir.
Prostat ve seminal veziküller birlikte, sperm hücrelerini
besleyen, koruyan ve memeli üremesi için sperm transportunu kolaylaflt›ran seminal s›v›y› üretirler. ‹ki bez aras›ndaki ifl bölümü flafl›rt›c› derecede de¤iflkendir. Spektrumun
sonunda, seminal veziküllerin olmad›¤› ve bu nedenle
prostat›n di¤er türlerde iki bez aras›ndaki bölünmüfl ifllevleri tek bafl›na yürütmek zorunda kald›¤› köpekler yer al›r.
‹nsan, s›çan ve farelerin de dahil oldu¤u ço¤u memeliler,
spektrumun di¤er ucunu olufltururlar. Bu grupta seminal
veziküller seminal s›v›n›n ço¤unu üretirlerken, prostat küçük bir rol oynar. Her iki bezi olan türlerde, bezler aras›ndaki fizyolojik düzeyde olan iflbirli¤i moleküler düzeyde
de belirgindir. Örne¤in, seminal veziküllerin ana sekretuar protein ürünü seminogelindir. Bu 52-kD protein, prostat spesifik antijen (PSA) de dahil olmak üzere prostat taraf›ndan üretilen proteolitik enzimlere substrat olarak hizmet vermektedir. Seminogelin proteolizi, insanlarda üreme ve antimikrobiyal ifllevlere hizmet etti¤ine inan›lan çeflitli peptid yan ürünlerinin oluflumuna neden olur (Curry
ve Atherton, 1990). Fare ve s›çanlarda, seminal vezikül ve
prostat ürünleri ejakulat›n koagüle olup, çiftleflme s›ras›nda vajina içinde s›k› bir kopulatuvar pla¤a dönüflmesinde
iflbirli¤i yaparlar. Bu plak, diflinin tekrar çiftleflmesini engellemek için geçici bir bariyer görevi görür, böylece rakip
erkek taraf›ndan hamile kalmas› önlenir.
B
GEL‹fi‹MSEL B‹YOLOJ‹ VE HÜCRE B‹YOLOJ‹S‹
Seminal Veziküller
Epididim, ampüllalar, seminal veziküller, prostat, Cowper
(bulbourethral) bezi ve Littre bezleri seks aksesuar doku-
Seminal Veziküllerin Embriyonik Geliflimi
Seminal veziküller, prostat geliflimi bafllamadan k›sa süre
önce mesonefrik (Wolf) kanallar›ndan geliflirler. Seminal
vezikül geliflimi ligand testosteron (Wilson ve ark., 1981
y›l›nda gözden geçirilmifltir) da dahil olmak üzere sa¤lam
bir AR sinyalizasyon yola¤›na ba¤›ml›d›r. Bu ba¤›ml›l›k
(Daha sonra anlat›lacak), sa¤lam bir AR yoluna ek olarak
2533
2534
KISIM XVI
l
Prostat
testosteronun daha güçlü bir formu olan 5_-redükte androjen dihidrotestosteron (DHT) haline dönüfltürülmesini
gerektiren, insan prostat gelifliminin tersidir (Andersson
ve ark., 1991, Mahendroo ve Russell 1999). Bas›k kolumnar-küboidal bir epiteli çevreleyen kal›n düz kas tabakalar›, seminal veziküllerin muskuler stromas›n› oluflturur.
Epitel, nükleer boyut ve biçimleri al›fl›lmad›k flekilde de¤iflken olan (Bu durum prostat kanserinde de bulunan bir
özelliktir) farkl› bazal ve luminal katmanlara sahiptir
(Epstein ve Netto, 2007). Seminal vezikül epitelinin bir
baflka önemli özelli¤i de neredeyse de¤iflmez bir karakteristi¤i olan alt›n renkli intrasitoplazmik pigment görünümüdür. Bu özellik prostat kanserinde genellikle yoktur ve
iki taraf aras›nda herhangi bir kar›fl›kl›k durumunda ay›r›c› tan›da kullan›l›r. Seminal vezikal pigmentlerin, seminal vezikal epitel taraf›ndan yutulan cans›z sperm hücrelerinin sindirimi s›ras›nda (spermatofaji) oluflan yan
ürünler olduklar› düflünülmektedir.
Seminal veziküller hastal›klara karfl› son derece dirençlidir. Prostata yak›nl›klar›, ortak ifllevleri ve benzer
endokrin gereksinimleri dikkate al›nd›¤›nda, insanlarda
seminal vezikül hastal›klar›n›n yok denecek kadar az olmas› dikkat çekicidir. Tersine prostat hastal›¤›, en az›ndan
bat› kültürlerinde; yafll›l›kta birbirine geçen evrensel bir ritüel gibidir (Benign prostat hiperplazisi ve prostat kanseri
hakk›ndaki sonraki bölümlerde okunabilir). Seminal veziküller ve prostat aras›ndaki bu z›t gen ekspresyonu, prostat kanseri riskinin moleküler temelini keflfetmek için
stratejik amaçl› kullan›lm›flt›r (Thompson ve ark., 2008).
Prostat
Alt Üriner Sistemin Bölgesel Farkl›laflmas›
Prostat, primitif endodermin (barsak tüpünün) bir türevidir. Primitif ba¤›rsak tüpü, bölgesel farkl›laflma ile foregut,
midgut ve hindgut fleklinde bölümlere ayr›l›r. Bunu kaudal sonunda geliflen bir flifllik ile kloaka oluflumu izler
(bkz. Bölüm 111). Kloaka, anlam› “kanalizasyon” olan
Latince bir terimdir. Kufllar, sürüngenler, amfibiler, keseliler ve monotrenlerdekine benzer flekilde hem idrar hem
ba¤›rsak yollar›n›n at›klar›n› al›r. Ancak, plasental memelilerde kloaka embriyogenez s›ras›nda ayr› idrar ve sindirim ç›k›fllar› oluflturmak için urorektal septum taraf›ndan
bölünür. Ventral üriner bölmesi, primitif ürogenital sinüs
olarak adland›r›l›r. Ürogenital sinüsün kranial bölümü
mesaneyi, kaudal sonlan›m› da üretray› oluflturur.
Prostat Tomurcuklanmas›
Erkeklerde, prostat ürogenital sinüs epitelinden d›flar›
uzanan epitelyal tomurcuklar›n proliferasyonu yoluyla
mesane boynunun hemen kaudal k›sm›nda geliflir. Prostat
tomurcuklar› kal›plaflm›fl yerleri iflgal ederler. Bu durum
geliflecek prostat›n, kemirgenlerdeki farkl› loplar›n›n ve
insanlardaki farkl› zonlar›n›n oluflumunda rol oynar. Bu
bölgeler “mezenkimal yo¤unlaflma” denilen ürogenital sinüs mezenkimal hücrelerinin (stromal elemanlara farkl›laflacak olan gevflek ba¤ dokusu içeren hücreler) beraberce
paketlenmifl hale geldi¤i bir süreç ile epitelyal tomurcu¤un
invazyonu için haz›rlan›r (Thomson, derleme 2008). Bu
yo¤unlaflma hem erkeklerde hem kad›nlarda görülür ve
bu nedenle androjen ba¤›ms›zd›r. Tersine, epitel tomurcuklanma kesinlikle androjen ba¤›ml›d›r ve prostat gelifliminde ›fl›k mikroskobik düzeyde saptanabilen ilk aflamay› temsil eder. Prostat tomurcuklanmas› karmafl›k epitelyal-mezenkimal etkileflimleri gerektirir (fiekil 90-1). ‹nsanlarda, prostat tomurcuklanmas› gebeli¤in 10. haftas›nda oluflur. Farelerde, prostat tomurcuklanmas› do¤umundan 2 gün önce yani 17. gestasyonel günde oluflur. Önemle belirtilmelidir ki, androjen maruziyeti prostat farkl›laflmas›n›n sürmesi ve embriyonun geliflimi için sadece ge-
rekli de¤il, ayn› zamanda tek bafl›na yeterlidir. Bu gerçek,
deney hayvanlar›nda androjen düzeylerini kolayca manipüle edebildi¤imizden dolay›; epitel hücrelerinin kaderlerini belirlemeye yönelik yap›lan çal›flmalarda prostat› özellikle çekici bir konu haline getirmektedir (Cunha ve ark.,
1987, Schaeffer ve ark., 2008). Prostat tomurcuklar› bafllang›çta sa¤lam epitelyal kordonlar gibi büyür daha sonra
sofistike dallanma morfolojisi programlar›n›n bir parças›
olarak dallan›rlar ve kanalize (Farelerde postnatal 1 ile 14.
günler aras›) olurlar (Sugimura ve ark., 1986).
Sitodiferansiyon
Farelerde ürogenital sinüs epiteli, ayr› bazal (stromaya bitiflik) ve luminal katmanlara farkl›laflan (farelerde do¤umdan sonra) homojen bir hücre kompartman› olarak bafllar
(Wang ve ark., 2001). Bazal ve lüminal hücrelerin özelliklerine sahip olan “Ara hücreler” olarak adland›r›lan arac›
epitel hücreleri de bulunmaktad›r. Dördüncü bir hücre tipi
olan nöroendokrin hücreler prostat epitel tomurcuklanmas› bafllamadan önce çok say›da bulunur ve embriyonik geliflim s›ras›nda azal›r (Aumüller ve ark., 2001). Fare embriyogenezisi döneminde bu hücre tipinin geliflimi iyi karakterize edilememifltir ve bu hücrelerin kaynaklar›n›n nöral krest veya ürogenital endodermal sinüs oldu¤u öne sürülmüfltür (Goldstein ve ark., 2008, Aumüller ve ark.,
2001). Bu da prostat epitelinin kökeniyle ba¤lant›l› olaylar›n daha ayr›nt›l› tan›mlanmas›n›n gereklili¤ini göstermektedir.
Prostat Gelifliminin Moleküler Özellikleri
Prostat Tomurcuklanmas›n›n ‹ndüksiyonu. Dihidrotestosteron arac›l›kl› AR sinyalizasyonu prostat gelifliminin
arkas›ndaki temel itici güç olmas›na ra¤men; bu durum
olaylar›n sadece zamanlamas›n› belirtir, konumunu de¤il.
AR sinyal makinesi alt genitoüriner sistem boyunca yag›n
olarak bulunmaktad›r (Berman ve ark., 1995, Takeda ve
ark., 1985). Prostat epitelyal tomurcuklar› anlafl›lamayan
mekanizmalar arac›l›¤›yla kesin lokalizasyonlarda oluflurlar. Bu mekansal kontrol, genitoüriner yol da dahil olmak
üzere çeflitli dokular içinde kraniokaudal (bafl-kuyruk) ve
proximodistal (örn., omuzdan parma¤a) eksenler boyunca
diferansiyel gen ekspresyonunu düzenleyen transkripsiyonel regülatörler olan paralog homeobox (Hox) genlerini
içerebilir (Derlemeler Beck ve ark., 2000, Kmita ve Duboule 2003). Omurgal›larda, paralog Hox genler dört benzer
küme halinde (Küme A, B, C ve D) mevcuttur. Her biri ayr› bir kromozom üzerinde bulunur ve embriyodaki ekspresyon paternlerini yans›tan, kromozomal konumlar› 3’
ile 5’ olan genleri kodlar. Paralog genler, ayn› zamanda
DNA-ba¤lay›c› homeobox motifleri de içeren di¤er daha
uzaktan iliflkili transkripsiyon faktörü ailelerinden farkl›d›rlar. Üyeleri çok daha farkl› ve organ-spesifik bir flekilde eksprese olan Nk ailesi buna örnektir (Nkx3.1 bak›n›z). Paralag Hox genleri s›ras›yla 1 ile 13’e kadar numaraland›r›lm›flt›r. 5’ pozisyonunda daha fazla say›da olmak
üzere en distal veya kaudal ekspresyon paternleri gösterirler. Hoxa13, Hoxb13 ve Hoxd13 s›ras›yla kromozom 7,
17, ve 2 ile paralogturlar; bu nedenle distal genitoüriner
sistem gelifliminde örtüflen ekspresyon paternlerine ve
fonksiyonlar›na sahiptirler. Hoxb13 regülatör elementleri,
genitoüriner ve sindirim sistemi kaudal ucuna kadar kendi ifllevlerini k›s›tlamakla karakterize edilmifltir. Bunlar
androjenden ba¤›ms›z prostat ekspresyonu ile ilgili genlerin mühendisli¤inde kullan›labilirler (McMullin ve ark.,
2009). Bireysel Hox genlerindeki homozigot mutasyon,
prostatik dallanma paternlerinde ince de¤iflikliklerle (Podlasek ve ark., 1997) ve/veya bozuk epitel matürasyonu ile
(Economides ve Capecchi 2003) sonuçlan›r. Bu genlerden
birden fazlas›n› içeren mutasyonlar, Hoxd13/Hoxb13 bileflik mutant farelerdeki belirgin prostat hipoplazisi veya
BÖLÜM 90
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2535
IGF-1 IGF-2
(Circulation)
IGFBP
PSA
Lumen
Serotonin
TSH
Calcitonin
Secretory
Epithelial
IGF-1, IGF-2
+
–
+
+
Epithelium
Neuroendocrine
EGF/TGF-α
T
?
+
DHT
+
Basal
+
ECM
Extracellular matrix
(Neurotransmitter,
acetylcholine)
Smooth muscle
+
DHT
FGF-7/KGF
+
Nerve
NO
Stroma
Fibroblast
(Steroids, nutrients,
fluids, gases)
5α RII
T
+
FGF-2/BFGF
–
TGF-β1
Androgens
(Cytokines)
IGF-2
Estrogens
Immune cell
+
Endothelial
IGFBP
fiekil 90-1. Stromal-epitelyal etkileflimler. Prostat içerisindeki regülasyon ve bilgi transferini sa¤layan stromal-epitelyal etkileflim çeflitlerinin flemas› gösterilmektedir. Testosteron ve büyüme faktörleri stroma ve epitel hücrelerini ve aralar›ndaki bölgeyi etkilerler. Büyüme
faktörlerinin üretimi androjenler taraf›ndan uyar›l›r veya inhibe edilir. Büyüme faktörleri ayn› hücrelere (otokrin) veya uzak hücrelere (parakrin) etkiyebilirler. Nitrik oksit (NO) sinir hücreleri, endotelyal hücreler veya makrofajlar taraf›ndan oluflturulmaktad›r ve düz kas kas›lmas›n› etkiler (ayr›nt›lar için metne bak›n›z). Bu flemadaki önemli özellikler: (1) Prostat epitel hücrelerinin üç tipi; nöroendokrin, sekretuvar ve bazal 2) Befl önemli prostatik stroma hücresi: Düz kas, fibroblast, ba¤›fl›kl›k hücreleri, endotel hücreleri ve sinir hücreleri (3)
Testosteron stromal bölümde 5α-redüktaz taraf›ndan dihidrotestosterona (DHT) dönüfltürülür (4) NO’nun prostat içindeki üretiminin üç
kayna¤›: Sinir, ba¤›fl›kl›k hücreleri (örne¤in, makrofajlar) ve endotel hücreleri ve (5) Çeflitli büyüme faktörleri arac›l›¤› ile gerçekleflen stromal-epitelyal etkileflimler (Bkz. Metin). ECM, ekstraselüler matriks.
Hoxa13/Hoxd13 bileflik mutantlarda oluflturulan üriner ve
gastrointestinal sistem ç›k›fllar›n›n ayr›lamamas› gibi; belirgin ölçüde daha a¤›r ürogenital fenotipler ile sonuçlan›r
(Kondo ve ark., 1997, Warot ve ark., 1997). Bu multigen
deneyler teknik olarak iddial› sonuçlar vermekle birlikte,
henüz Hox geninin fonksiyonunun tamamen kayb›n›n
prostat üzerine etkilerini aç›kl›¤a kavuflturamam›flt›rlar.
Mezenkimal yo¤unlaflma, erkekler ve kad›nlar›n her
ikisinde de görülür. Bu da prostat geliflimi için gerekli oldu¤unu, ancak geliflimin devaml›l›¤› için yeterli olmad›¤›n› göstermektedir. Kemik morfogenetik protein (KMP) ligandlar›n›n reseptörlerine ba¤lanmas›n› antagonize eden
Noggin (Prostat gelifliminde Noggin’in rolleri hakk›nda
daha fazla tart›flma için sonraki TGF-β ailesi bölümüne
bak›n›z) için gen eksikli¤i olan farelerde ventral mezenkimal pedin yo¤unlaflmas› bozulur (Cook ve ark., 2007). Bu
gözlem, KMP sinyalinin, ya mezenkim üzerine direkt etkiyle ya da bu süreçte önemli olan epitel kaynakl› faktörlerin düzenlenmesi yoluyla mezenkimal yo¤unlaflmay›
artt›rd›¤›n› düflündürür. Yo¤un mezenkim, epitelyal tomurcuk büyümesi için gerekli olan fibroblast büyüme faktörlerinin ekspresyonunu (FBF) için zenginlefltirilmifltir.
Örne¤in, gen mühendisli¤i ile mezenkim spesifik büyüme
faktörü Fgf10 gen mutasyonuna u¤rat›lm›fl farelerde; küçük prematüre epitel tomurcuklar› üretilir ve prostat geliflimi yetersizdir (Donjacour ark. 2003).
Epitelyal Tomurcuklanma. Nk homeobox transkripsiyon
aile üyesi Nkx3’in epitelyal ekspresyonu moleküler düzeyde prostat gelifliminin en erken göstergesidir. Bu transkripsiyon faktörü bir tümör süpresor gibi davranabildi¤i
olgun fare prostat›ndaki dallanma derecesini etkiler (Bha-
tia-Gaur ve ark., 1999, Abate-Shen ve ark., 2008, Bieberich ve ark., 1996). Nkx3.1 (Bhatia-Gaur ve ark., 1999),
Sox9 (Lupien ve ark., 2008, Schaeffer ve ark., 2008,
Thomsen ve ark., 2008) ve sonik hedgehog (Podlasek ve
ark., 1999) geliflmekte olan prostat tomurcuklar›nda eksprese olurlar; fakat prostat tomurcuklar› bu faktörlerin
yoklu¤unda da ortaya ç›kabilir (Daha sonra bak›n›z).
Prostat Epitelyal Tomurcuklanmas› ‹çin Gerekli Genler.
Transkripsiyonel düzenleyici p63’teki (TD63) (Signoretti
ve ark., 2000) veya AR sinyal eksenindeki (Cunha ve ark.,
1987 derleme) mutasyonlar, prostat indüksiyonunu tamamen ortadan kald›rabilmektedirler. Noggin mutasyonlar›
selektif olarak prostat ventral lobu tomurcuklanmas›n› bozarken; anterior ve dorsolateral tomurcuklanmay› bozulmadan b›rak›r (Cook ve ark., 2007). Ancak bir bütün olarak de¤erlendirdi¤imizde, prostat duktal morfogenezindeki
(Özellikle dallanma morfogenezi olmak üzere) gelecekteki
ad›mlar› etkileyen çeflitli genetik mutasyonlar›n varl›¤›nda
bile devam eden prostat epitel tomurcuklanmas›, bu sürecin sa¤lam bir süreç oldu¤unu gösterir. TP63’ün epitelde
kök/progenitör hücre fonksiyonlar›n› ve farkl›laflmay› dengeleyen transkripsiyonel repressör ve aktivatör faaliyetleri
vard›r (McKeon 2004). Prostat epitel hücrelerinde TP63’ün
transkripsiyonel hedeflerinin araflt›r›lmas›na halen ihtiyaç
duyulmaktad›r (Grisanzio ve Signoretti 2008).
Andromedinler. Prostat epitelyal tomurcuklanma indüksiyonunun en çarp›c› yönlerinden biri Cunha ve Lung
(1978) taraf›ndan saptanan; AR sinyalizasyonunun mezenkim için gerekli fakat epitelde vazgeçilebilir oldu¤u
bulgusudur. Dolay›s›yla bu süreçte androjenlerin rolü indirekt olarak görünmektedir. Bu durum, mezenkimal hüc-
2536
KISIM XVI
l
Prostat
relerin androjenlere cevap olarak “andromedinler” (Yan ve
ark., 1992) ad› verilen endüktif faktörler salg›lad›klar› hipotezinin oluflturulmas›na neden olmufltur. Andromedinlerin bir sorular yuma¤› oldu¤u kan›tlanm›flt›r. Gerçekten
de, androjenlerce regüle edilen mezenkimal faktörleri belirlemek, fonksiyonlar›n› karakterize etmekten çok daha
kolay olmufltur (Thomson 2008, derleme). Bu durum,
prostat epitelyal tomurcuklanmas›n›n indüksiyonunu inhibe eden çözünebilir faktörlerin (Tenniswood 1986) ya
da düz kas hücre bariyerlerinin (Thomson ve ark., 2002)
androjen-arac›l› bask›lanmas› gibi alternatif hipotezlere
yol açm›flt›r. Prostat büyümesini AR’›n indirekt olarak indükleyebildi¤i mekanizmay› çözmeye yönelik çal›flmalar
halen devam etmekte olup, hem fizyolojik hem patolojik
prostat büyümesinin esas temellerine ›fl›k tutacak önemli
ipuçlar› vermeleri muhtemeldir.
Dallanma Morfogenezinin Moleküler Kontrolü. Bir kez
harekete geçtikten sonra, prostat büyümesi ve homeostaz› yaflam boyunca androjenleri talep etmeye devam etmektedir. Bu androjen talebi, mezenkimal veya stromal
AR sinyalizasyonu arac›l›¤›yla indirekt olarak sa¤lan›yor
görünmekte. Epitelyal dallanma morfogenezisi, uzayan
epitelyal tomurcu¤un uzun ekseni boyunca daha fazla büyümesini inhibe ederken, uç k›sm›ndaki lateral büyümeyi
uyaran sinyalizasyon kaskadlar› yoluyla gerçekleflir (Hogan 1999). Transgenik farelerde gen mühendisli¤i yoluyla genlerin silinmesi ile klasik morfogenetik yollara ait çeflitli bireysel genlerin ve bileflenlerin dallanma morfogenezisi için gerekli oldu¤u gösterilmifltir. Gerçekten de, hücresel yola¤›n kesilmesi ile görülen morfolojik anomaliler belki de bu yola¤›n prostat büyümesinin düzenlenmesindeki
rolünün en hassas göstergesidir. Çok çeflitli genler ve yolaklar prostat dallanma morfogenezinde etkili olmaktad›r,
burada bunlardan sadece bir kaç› ele al›nm›flt›r. Daha kapsaml› bir bak›fl aç›s› için, okuyucuya Notch ve Forkhead
proteinleri merkezli ilave yolaklar›n da ele al›nd›¤› yeni incelemeleri okumalar› önerilir (Matusik ve ark., 2008, Leong ve Gao 2008).
Transkripsiyon faktörü Nkx3.1 (bak›n›z önceki sayfalar) Gen mühendisli¤i yoluyla Nkx3.1 delesyonu yap›lan
farelerde kanal uçlar› say›lar›nda azalma gösterilmifltir
(Bhatia-Gaur ark. 1999). Bu bulgu bizlere Nkx3.1’in prostat›n dallanma paternini belirlememize yard›mc› olaca¤›n›
gösterir. Nkx3.1-mutant prostatlarda, olgun sekretuar
proteinlerin üretim yetene¤inde dramatik bir düflüfl oldu¤u gösterilmifltir; bu da nispeten basit bu fenotipik de¤iflimin önemli olabilece¤ini düflündürmektedir (Bhatia-Gaur
ve ark., 1999). Prostat indüksiyonunun erken dönemlerinde Nkx3.1 ekspresyonunu teflvik edici regülatör mekanizma; prostat epitel hücrelerindeki di¤er genleri özellikle
inaktive etmekte kullan›lan Cre Rekombinaz ekspresyonunu sürdürmek için kullan›lm›flt›r (Lin ve ark., 2007,
Thomsen ve ark., 2008, Zhang ve ark., 2008).
Nkx3.1-cre-arac›l› delesyon, fare prostat› ventral lobu
geliflimi için cinsiyet-belirleyen bölge Y-box 9 (Sox9)
transkripsiyon faktörünün gerekli oldu¤unu göstermek
için kullan›lm›flt›r. Ventral lob tomurcuklar› normal embriyonik yaflta ortaya ç›kar fakat d›fla büyüme ve dallanma
olmaz. Ventral lobun bu proliferatif defekt özgüllü¤ü, di¤er loblardan farkl› olarak, ya Sox9‘un loba özgü rolüne
yada di¤er prostat loblar›nda da olan Cre-arac›l› Sox9 eksizyonundaki gecikmeye ba¤l› olabilir. Bu ikinci ihtimal
duktal filizlenmedeki protein için geçici gereklilik durumu
ile tutarl› olabilir (Thomsen ve ark., 2008).
Fibroblast Büyüme Faktörleri
Fibroblast büyüme faktörü (FGF) ailesi ile iliflkili salg›lanan peptidler; al›c› hücrelerde hücre yüzeyi reseptörlerine
ba¤lanarak, hücre içi ikincil haberci kaskadlar› aktive ederek büyümeyi teflvik ederler. Epitel dallanma morfogenezi
(Bu durum akci¤er tükrük bezi, meme bezi veya prostatta
olur) devam etmek için böyle sinyalleri gerektirir. FGF’lerden FGF-7 (keratinosit büyüme faktörü) ve FGF-10’un
prostat geliflimindeki rolleri yayg›n olarak incelenmifltir.
Bu ligandlar›n her ikisi de di¤er üç aile üyelerinden çok
(FGFR 1, 3, ve 4) tercihen FGFR-2 üzerine ba¤lan›rlar
(Thomson, 2001, 2008; derleme). Ligand ba¤lama, intrasellüler mikrotübül iliflkili protein kinaz (M‹PK) yola¤›n›
aktive eder; böylece proliferasyonu artt›ran ve büyümeyi
teflvik eden transkripsiyon faktörlerinin aktivitelerinin
artmas›na yol açar.
FGFR-2, koreseptörü Frs-2α ile etkileflime girebilece¤i;
geliflmekte olan prostat epitel hücrelerinde eksprese olur.
Tersine FGF-7 ve FGF-10 prostat mezenkimi taraf›ndan
salg›lan›r. Bu ligandlara maruz kalan prostat organ kültürlerinde gözlemlenen androjen ba¤›ms›z büyüme, bunlar›n andromedinler gibi hareket ettikleri önermesine yol
açm›flt›r (Lu ve ark., 1999, Yan ve ark., 1992). Bununla
birlikte, Thomson ve ark. (2002) FGF-7 ve FGF-10 ekspresyon paternlerinin difli ve erkek kemirgen embriyolarda eflde¤er oldu¤unu; bu nedenle mezenkimden epitele giden AR sinyalizasyonuna arac›l›k etmelerinin mümkün
olamayaca¤› fleklinde bunun tam tersi zorlay›c› bir argüman ortaya att›lar. Araflt›rmac›lara göre FGF sinyali, henüz tan›mlanamayan prostat endüktif olaylar› arac›l›¤›yla
epitel büyümesini artt›r›c› kritik bir role sahip gibi görünüyor. Bu rol, FGF-10 eksikli¤i olan farelerdeki prostat gelifliminin hemen hemen olmad›¤›n›n saptanmas› ile dramatik bir flekilde gösterildi (Donjacour ve ark., 2003). Bu durum daha sonralar› FGFR-2 veya Frs 2_ kodlayan genlerin
prostat hedefli delesyona u¤rad›¤› farelerde; prostat hipoplazisi ve epitelyal dallanmada azalman›n saptanmas›
ile de desteklenmifltir.
Hedgehog (Hh) Sinyalizasyon Yola¤›. Organlar›n çeflitlili¤i karfl›s›nda, epitel hücreleri taraf›ndan salg›lanan hedgehog ligandlar›n haz›rlanmas› (Sonic hedgehog, Hint
hedgehog, ve Çöl hedgehog) ve bitiflik mezenkim taraf›ndan kabul edilmesi; Gli ailesinin proteinlerinin, hedgehog
yola¤› hedef genlerini düzenleyen faaliyetlerini koordine
eder. Geliflen prostat mezenkimi içinde sitokin Cxcl14,
faktör ba¤lay›c› insülin-benzeri büyüme protein Igfbp3 ve
delta/çentik benzeri bir epidermal büyüme faktörü reseptörü ile iliflkili Dner dahil olmak üzere birçok Hh hedef geni tespit edilmifltir (Yu ve ark., 2009). Prostat gelifliminde
özellikle bu genlerin rolleri henüz saptanamad› fakat bir
bütün olarak ele al›nd›¤›nda, Hh yola¤› hedef genleri prostat epitel tomurcuklar›n›n yerlefltirilmesi ve ard›ndan gelen
duktal dallanma ve büyümeden sorumlu tutulmufltur.
Özellikle prostat içinde bask›n olan Hh ligand›n›n yoklu¤unda tomurcuklar oluflur (Berman ve ark., 2004). Fakat
yola¤› afla¤› yönde etkileyen faktörlerde (Gli proteinler gibi) mutasyonlar› olan, farelerin prostatlar›nda hatal› lokalize olurlar (Doles ve ark., 2006). Geliflmenin ileri dönemlerinde, Hh ligandlar› epitelyal büyümeyi ve dallanmay›
artt›r›rlar (Freestone ve ark., 2003). Hh yola¤› antagonistleri ile tedavi edilen prostat organ kültürlerinde büyüme ve
dallanman›n anormal olarak devam etti¤i görülür (Lamm
ve ark., 2002, Freestone ve ark., 2003, Berman ve ark.,
2004). Hh sinyalizasyonunu bloke eden antikor ya da küçük moleküller ile tedavi edilen hayvanlar›n, kastrasyon
sonras› prostat rejenerasyonunda bozulma görülmesi; bu
yola¤›n eriflkin hayvanlarda homeostasiste rol oynayabilece¤ini düflündürmekte (Berman ve ark., 2004). Birlikte
ele al›nd›¤›nda bu veriler, prostat epitelinde bu yola¤›n büyümeyi teflvik edici bir rol oynad›¤›n› iflaret etmektedir.
Bunun belki de patolojik prostat büyümesi için klinik bir
önemi olabilir (Shaw ve Bushman 2007, derleme).
Transforming Büyüme Faktörü β (TBF-β) Süperailesi. TGFβ süperailesi TGF-β’n›n yan› s›ra büyüme ve farkl›laflma
faktörleri (GDF) üyeleri ve kemik morfogenetik proteinlerini (BMP) kapsar. Bu faktörler, transmembran reseptörleri
ve hücre içi sinyal iletici proteinlerin SMAD ailesi arac›l›¤›yla etki gösterirler (Schmierer ve Hill 2007). Prostattaki
GDF’ler hakk›nda çok az fley bilinir fakat hem TGF’ler ve
hem de BMP’ler muhtemelen önemli rol oynarlar. Organogeneziste bu süperaile epitelyal büyüme supresyonunun en
BÖLÜM 90
iyi bilinen mezenkimal mediatörüdür. Fakat (daha az s›kl›kla) büyümeyi stimüle edebilirler ve/veya epitelyal hücreler taraf›ndan üretilebilirler. TGF-β1 prostat›n kesintisiz büyümesini inhibe eder fakat özellikle ventral prostat›n distal
uçlar›nda olmak üzere, bezin belirli bölgelerinde büyümeyi
teflvik edebilir (Tomlinson ve ark., 2004a). TGF-β1’in büyümeyi artt›r›c› etki mekanizmas› bilinmemekle birlikte, büyüme bast›r›c› etkisi büyük olas›l›kla di¤er bir mezenkimal
büyüme faktörü olan FGF-10 düzeylerini bast›rma yetene¤i
ile ba¤lant›l›d›r (Tomlinson ve ark., 2004b) (Önceki, FGF
bölümüne bak›n›z). Proksimal kanallardaki TGF-β sinyalinin olgun erkeklerde prostat epitel kök hücrelerinin suskun
(büyüme-bask›lanm›fl) bir süreçte kalmas›n›n devaml›l›¤›na yard›mc› oldu¤una inan›lan durumlar› aç›klamakta da
benzer mekanizma kullan›labilir (Salm ve ark., 2005).
BMP4 ve BMP7 prostat geliflimi s›ras›nda son derece lokalize ve önemli büyümeyi bask›lay›c› aktiviteler uygularlar. Bu
aktiviteler dallanma morfogenezinde rehberlik yard›m› ile
düzensiz ve afl›r› epitelyal büyümeyi önlemektir. TGF-β gibi, BMP’ler epitel tomurcuklanmas› ve ard›ndan gelen prostat dallanmas› (farelerde embriyonik 17. günden, postnatal
5. gün boyunca) s›ras›nda en aktif olanlard›r (Lamm ve
ark., 2001, Tomlinson ve ark., 2004a, Grishina ve ark.,
2005). Prostat organ kültürlerine eksojen BMP4 veya BMP7
proteinlerinin deneysel olarak eklenmesi (Lamm ve ark.,
2002, Grishina ve ark., 2005) veya BMP inhibitörü Noggin’in genetik delesyonu (Cook ve ark., 2007) ile gösterildi¤i gibi BMP sinyalinin aktivasyonu dallanma morfonogenezini bast›r›r. BMP inaktivasyonu, t›pk› BMP7’nin genetik
delesyonu ile prostatta afl›r› epitelyal büyüme saptanmas›
gibi ters bir etki gösterebilir (Grishina ve ark., 2005).
Prostat›n Zonal ve Lober Anatomisi. Kemirgen prostat›
efllefltirilmifl anterior, dorsolateral ve ventral loblara ayr›l›r. Her birinin distal uçlar› pelvis bofllu¤u içinde serbestçe
yüzerken, proksimal uçlar›ndan ayr› ayr› üretra içine boflal›r. Bunun aksine, insan prostat› ço¤u primatlar ve köpek türlerinde oldu¤u gibi üretray› çevreleyen tek bir organ olarak büyür. Erkeklerde ve köpeklerde bu ikinci durum yafll›l›kla büyümeye e¤ilimlidir (Benign prostat hiperplazisi) ve erkekleri üriner obstrüksiyona e¤ilimli hale
getirir (bkz. Bölüm 91). Kemirgenlerde anterior, ventral ve
dorsolateral loblar üretradaki meydana geldikleri farkl›
konumlar›na göre adland›r›l›rlar. Her lobun ayr› bir histolojik görünümlü farkl› bir dallanma modeli vard›r. Timms
(2008) taraf›ndan yorumlanan bu farklar histolojik (Price
1963) ve moleküler olarak (Berquin ve ark., 2005; Thielen ve ark., 2007) ve hastal›ktan etkilenme e¤ilimleri yönünden insan prostat›ndaki farkl› bölgelere benzetilmifltir.
Farelerde, spermin-ba¤lay›c› protein için mRNA kopyalar›,
probasin ve renin-1 s›ras›yla ventral, dorsolateral ve ön
loblar için spesifiktirler (Cook ve ark., 2007). ‹nsan zonlar›na spesifik gen ekspresyonu ise iyi tan›mlanamam›flt›r.
Özel ilgi olarak, fare dorsolateral prostat› insan prostat›n›n
kanser geliflimine en e¤ilimli bölgesi olan periferik bölgesi ile moleküler ve histolojik benzerlikler paylafl›r.
Prostat›n Hücre Tipleri
‹nsan prostat epiteli iki önemli hücresel bölümden oluflur: Epitel hücreleri ve stromal hücreler (Tablo 90-1).
Prostat epitelyal bölmesi bazal epitel hücreleri, ara hücreler, nöroendokrin hücreler ve luminal salg› epitel hücrelerinden oluflur (De Marzo ve ark., taraf›ndan gözden geçirilmifltir 1998a). Stromal bölmesi mimari aç›dan yap›sal
destek fleklinde hizmet vermektedir ve bask›n olarak ba¤
dokusu, düz kas hücreleri, fibroblastlardan oluflur. Ço¤u
prostat hücre tipleri in vitro olarak karakterize edilmifltir
(Peehl 2005).
Yenilenen hücre popülasyonlar› içeren ço¤u bezlerde,
ço¤unlukla suskun olan kök hücrelerinden; geçici ço¤alan
hücrelerin, daha h›zl› bölündükleri havuza do¤ru sürekli
olarak bir hücre sabit ak›fl hali vard›r. Bu ço¤alan nüfus
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2537
Anahtar Noktalar: Embriyonik Geliflim
• Wolf kanallar› seminal veziküller, epididim, vas deferens, ampulla ve ejakulatuar kanallar› oluflturur. Bu grup
bezlerin geliflimsel büyümesi dihidrotestosteron taraf›ndan de¤il, fetal testosteron taraf›ndan stimüle edilir.
• Fare ve s›çanlarda doku rekombinasyon deneyleri sayesinde, ürogenital sinüs mezenkimi ve epiteli gelifliminin
prostat geliflimine benzerlik gösterdi¤i saptanm›flt›r. Kad›n ve erkek ürogenital sisteminin geliflimi, büyümesi
ve fonksiyonu; t›pk› prostat gelifliminde oldu¤u gibi
stromal-epitelyal etkileflimler ve steroid seks hormonlar›n›n etkilerini gerektirir. Yetiflkin ça¤daki geliflim ve homeostaz s›ras›nda, androjen mezenkime etki ederek indirek olarak prostat epitel büyümesini indükler.
sonunda metabolik olarak aktif sekretuar epitel oluflumu
ile karakterize olan, terminal farkl›laflmaya u¤rar. Prostatta hücre kökeni detayl› tespit edilememifltir ancak çeflitli
kaynaklardan elde edilen verilerden türetilmifltir. Prostat
epiteli için varsay›ma dayal› bir farkl›laflma flemas› gösterilmifltir (fiekil 90-2). Ço¤u çok katmanl› epitelde oldu¤u
gibi kök hücreler bazal bölme içerisinde bulunmakta ve
nöroendokrin hücrelerin yan›s›ra di¤er epitel hücre tiplerini oluflturmaktad›r. Bunlar, glandüler lümenler boyunca
dizilen tamamen farkl›laflm›fl salg› hücreleri (luminal hücreler), biyoaktif peptitler salg›layan nöroendokrin hücreler
ve bazal hücreler ile luminal hücreler aras›nda arabulucu
fenotipik özellikleri gösteren ara hücrelerdir.
Luminal Epitel Hücreleri
Luminal epitel hücreleri prostat bezinin “beygir (Eflflek gibi çal›flan birey)” leridir ve epitelyal bariyerinin bütünlü¤ü
ile prostat sekresyonlar›n›n üretiminden sorumludur. Luminal hücreler prostat epitelinin büyük k›sm›n› oluflturmaktad›r. Bu uzun (10 ila 20 mikron) kolumnar sekretuar epitel hücreleri terminal olarak farkl›laflm›fllard›r ve düflük bir proliferatif indekse sahiptirler (De Marzo ve ark.,
1998a). Morfolojik özelliklerine, bol miktardaki salg› granüllerine ve enzimlerine göre kolayca ay›rt edilebilirler.
Salg› hücreleri PSA, asit fosfataz, AR, lösin amino peptidaz ve 15-lipoksigenaz-2 dahil olmak üzere prostat farkl›laflmas›n› karakterize eden çeflitli proteinler üretirler
(Bhatia ve ark., 2003, Shappell ve ark., 1999). Ayn› zamanda keratin filamentlerinden de zengindirler (subtip 8
ve 18) (van Leenders ve Schalken 2003). Bu uzun, kolumnar salg› hücreleri; hücre adezyon molekülleri arac›l›¤›yla her bir hücrenin bir sonrakine ba¤l› oldu¤u bir çit dizisi görünümüne sahiptir. Bu hücrelerin tabanlar› integrin
reseptörleri arac›l›¤›yla bir bazal membrana ba¤lanm›fl
iken, apikal yüzleri lümene do¤ru projektedirler (Knox ve
ark., 1994). Çekirdek, yo¤un golgi ayg›tlar›ndan yoksun
bir bölgenin (2-8 mikron) hemen alt›nda, tabanda yer almaktad›r. Çekirde¤in periferi¤indeki hücresel üst bölüm
salg› granülleri ve enzimler bak›m›ndan zengindir. Lümene bakan apikal plazma membranlar› mikrovilluslara sahiptir ve sekresyonlar asinuslar›n aç›k olan toplay›c› boflluklar›na boflalt›l›r. Bu epitel hücreleri asinuslar›n periferini çevreleyip, üretra ile ba¤lant›l› kanallar içine boflalan bu
asinilerin içine salg›lar üretir.
Nöroendokrin Hücreler
Nöroendokrin hücreler nöral uyar›lara cevap olarak
hormonlar› serbestlefltiren hücrelerdir. Prostatta nöroendokrin hücreler, normal prostat›n prostatik üretra
ürotelyumunun yan›s›ra bol salg›l› epitel hücreleri
2538
KISIM XVI
l
Prostat
Tablo 90-1.
Prostat Bezi Anatomisi ve Hücre Biyolojisinin Özeti
B‹LEfiENLER
ÖZELL‹KLER‹
Geliflim
Seminal veziküller
Prostat
Testosteron stimülasyonu ile Wolf
kanallar›ndan
Dihidrotestosteron stimülasyonu ile
ürogenital sinüsten
Prostat Zonlar›
Anterior fibromusküler Prostat kütlesinin % 30’udur, glandüler
elemanlar ve düz kas yoktur
Periferik
En büyük zon, prostat glandüler
elemanlar›n›n %75’i, karsinomlar›n
geliflti¤i alan
Santral
Prostat glandüler elemanlar›n›n %25’i;
ejakulatuar kanallar› çevreler
Transisyonel
En küçük zon, üst üretra kompleksini
çevreler, sfinkter
Prostat glandüler elemanlar›n›n% 5’i,
benign prostat hiperplazisi bölgesi
Prostat hacminin %15-30’u
Epitel Hücreleri
Bazal
Küçük ve düzleflmifl farkl›laflmam›fl,
keratin 5, 14, ve 18 eksprese eden
düflük proliferatif indeksli (<%1)
nonsekretuvar hücreler
Ara
Bazal ve sekretuar hücre keratinlerinin
üretiminin de dahil oldu¤u bazal ve
salg› hücreleri aras›ndaki ara
özelliklere sahip olan proliferatif
hücre tipi
Kolumnar sekretuar
Terminal olarak farkl›laflm›fl,
bölünmeyen, asit fosfataz ve prostat
spesifik antijenden zengin;
20 μm boyunda, en bol hücre,
keratin 5 ve 18
B‹LEfiENLER
ÖZELL‹KLER‹
Epitel Hücreleri-Devam›
Nöroendokrin
Serotonin kromogranin-A, nöronspesifik enolaz ve sinaptofizin
proteinler eksprese eden Terminal
olarak farkl›laflm›fl, nonprolifere
hücreler
Stromal Hücreler
Düz kas
α-aktin, miyozin ve desminden zengin
Fibroblast
Vimentinden zengin ve fibronektinile
iliflkilidir
Endotel
Fibronektin ile ‹liflkili; alkalen fosfataz
pozitif
Doku Matriksi
Ekstrasellüler matriks
Bazal membran
Tip IV ve V kollajen a¤ örgüsü.
Lamininden zengindir ve bazal
hücreler, kök hücreler, transit yükseltici hücreler ve salg› epitelini
destekler
Ba¤doku
Tip I ve tip III fibriler kollajen; elastin
GlikozaminoDermatan, kondroitin ve heparin
glikanlar
sülfatlar›; hyaluronik asit
Sitomatriks
Tubulin, α-aktin ve keratin ara
filamentleri
Nükleer matriks
DNA’n›n fonksiyonel organizasyonunu
yönlendiren çekirde¤in dinamik
yap›s›; ribonükleer proteinleri içerir
Luminal cells
Ker8/18/PSA
Neuroendocrine cell
Chromogranin-A/Synaptophysin
Intermediate cells
Ker5/14/8/18
Basal cells
Ker5/14/p63/CD49f/Sca1
Stem cell
Ker5/14/p63/CD49f/Sca1/Tacstd2/c-kit
fiekil 90-2. Eriflkin prostat›nda varsay›lan hücre farkl›laflmas›. Bazal hücreler (orta mavi), sitokeratin (CK) proteinleri 5 ve 14, p63, CD49f
ve SCA1’in dahil oldu¤u bazal hücre proteinlerini eksprese ederler. Bazal hücre bölmesindeki kök hücreler (koyu mavi) bazal hücre proteinlerine ilave olarak Tacstd2 ve c-kit eksprese ederler. Bazal kök hücreleri bazal hücre kompartman›n› (orta mavi) doldururlar. Ara hücreler (aç›k mavi). Ara hücreler ço¤al›rlar ve sakin luminal hücrelere (turuncu) farkl›lafl›rlar. Nöroendokrin hücrelerin (mor) de epitelyal
kök hücre kökenli oldu¤una inan›lmaktad›r. Bu hücre tiplerinin hepsi için geldikleri kökenleri saptamaya yönelik çal›flmalar tam olarak
uygulanamam›flt›rlar. Bu nedenle gerçek farkl›laflma yolu halen a盤a ç›kar›lmay› beklemektedir. (Wang Y, Hayward S ve ark., Prostattaki Hücre Farkl›laflmas›n›n Kökeni’nden modifiye edilmifltir. 2001;.68 [4-5] :270-9).
aras›nda bulunurlar (Aumüller ve ark., 2001). Nöroendokrin hücrelerinin iki türü vard›r. Birincisi aç›kt›r ve lümene do¤ru protrüde olan spesifik mikrovilluslara sahiptir. ‹kincisi, yak›ndaki epitel hücreler ile bazal hücrelere
(Afferent ve efferent sinirlere yak›n) uzanan; uzun den-
drit benzeri oluflumlar ile kapat›lm›flt›r (diSant-Agnese ve
deMesy-Jensen 1984, diSant-Agnese ve ark., 1985, Abrahamsson 1999, Vashchenko ve Abrahamsson, 2005).
Prostatik nöroendokrin hücrelerinin kökeni üzerine
düflünceler de¤iflmektedir. Aumüller ve ark. (2001) nöro-
BÖLÜM 90
endokrin hücrelerin, insan prostat›n›n gelifliminden önce
erkek ve kad›n ürogenital sinüs epitelinde kolayl›kla belirlenebilece¤ini gösterdiler. Araflt›rmac›lar bu bulgunun nöroendokrin hücrelerin, prostat epitelinden ba¤›ms›z ayr›
bir kökenden gelebilecekleri düflüncesini do¤urabilece¤ini
önerdiler. Daha yak›n zamanlarda Goldstein ve ark.
(2008) nöroendokrin, bazal ve salg› luminal hücrelerinin
hepsinin ortak olarak pluripotent Trop2 eksprese eden
prostat epitel kök hücre habercisinden kaynaklanabilece¤ini gösterdiler.
Mevcut kan›tlar nöroendokrin hücrelerin, parakrin ve
otokrin mekanizmalar yoluyla prostat›n büyüme, farkl›laflma ve epitel sekretuvar aktivitesini etkileyebileceklerini düflündürmektedir (Vashchenko ve Abrahamsson
2005, Abrahamsson 1999). Nöroendokrin hücreler hormonal polipeptidler veya serotonin gibi biyojen aminlerin
salg›lanmas› yoluyla düzenleyici aktivitelerini meydana
getirirler. Yüksek bas›nçl› s›v› kromatografisi ölçümleri,
normal insan prostat dokusunun gram doku bafl›na yaklafl›k 1400 ng serotonin içerdi¤ini göstermifltir ve bu bugu
kesinlikle bu hücrelerin önemini vurgulamaktad›r (Davis
1987). Higgins ve Gosling (1989), normal insan prostat
yap›s›n› ve iç sinirsel inervasyonunu incelediler. Araflt›rmac›lar prostat›n hem periferik hem de orta kesimlerinde
düz kaslarla ile iliflkili asetilkolinesteraz içeren sinirler oldu¤unu gözlemlediler. Buna ek olarak, santral ve periferik
bölgelerin içindeki asinüslerin ço¤unlu¤unun zengin bir
otonom sinir pleksusuna sahip olduklar›n› ve bu vazoaktif intestinal peptid-pozitif sinir liflerinin bezin santral ve
periferik bölgelerinde asini epiteli ile iliflkili oldu¤unu gösterdiler. Lepor ve Kuhar (1984) insan prostat dokusundaki muskarinik kolinerjik reseptörlerin lokalizasyonunu incelediler ve epitel hücreleri içinde lokalize oldu¤unu belirlediler. Bu bulgu, prostat sekresyonunun artmas›na belirgin etkileri olan muskarinik kolinerjik agonistlerin nörofarmakolojisi ile tutarl›d›r. Bununla birlikte _1-adrenerjik
reseptörler, insan prostatik stromal kompartman› içinde
kendilerine has bir etkiye sahiptirler. Bu etki nedeniyle,
selim prostat büyümesine sekonder mesane ç›k›m obstrüksiyonunu hafifletmek için selektif _1-adrenerjik antagonisti kullan›m›n›n klinik bir önemi vard›r (Lepor 1993).
Son çal›flma _1-adrenerjik reseptörlerin üç alt tipini (_1A,
_1B ve _1D) göstermifltir. Bunlardan _1A reseptörü prostat düz kas kas›lmas› ile ba¤lant›l› görünüyor (Lepor ark.
1993). Nöroendokrin hücreler terminal diferansiyasyonlard›r (Yani prolifere olmazlar) ve saptanabilir AR, PSA
veya Bcl-2 eksprese etmezler. Bu hücreler, hücre membran› ile hücre içi granüllerin füzyonu veya kendi içeriklerinin ekzositozu yoluyla peptid hormonlar› veya prohormonlar› serbestlefltirirler. Serotoninin yan› s›ra, nöroendokrin hücreler birçok biyoaktif makromolekülleri üretirler (Bombesin, nöron-spesifik enolaz, kalsitonin gen ailesinin üyeleri, tiroid uyar›c› hormon-benzeri peptid, somatostatin, sinaptofizin ve paratiroid hormon benzeri peptid
önemli örneklerdir). Nöroendokrin faktörlerin, prostat›n
hem normal hem de habis durumlar›nda büyüme, farkl›laflma ve epitel sekresyonlar›n› muhtemelen etkiledi¤i anlafl›lmaktad›r (Vashchenko ve Abrahamsson 2005).
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2539
çünkü düflük bir proliferatif indeksi (~%1) ile göreceli olarak farkl›laflmam›fllard›r ve PSA ve prostat asit fosfataz
(bkz. fiekil 90-2) gibi sekretuar ürünlerden neredeyse
yoksundurlar.
Prostat Epitelyal Kök Hücreleri
Androjen yoksunlu¤u, kök hücrelerini etkilemez daha çok
onlar› zenginlefltirir. Çünkü tam olarak farkl›laflm›fl hücreler
apoptozisi bafllat›r. Kemirgenlerde kastrasyon sonras› deneyler testosteron takviyesinin kök hücre ço¤almas›n› uyararak prostat büyümesini restore edebilece¤ini göstermifltir.
Fareler, insan prostat primer ksenograftlar› ile implantasyon sonras› kastre edildikleri ve ard›ndan testosteron ile
tekrar uyar›ld›klar› zaman bazal hücre popülasyonu yüksek
oranda saptanmaktad›r. Bu bulgu insan bazal kompartman› ayn› zamanda prostat epitel kök hücreleri de içerir kavram› ile tutarl›d›r (Huss ve ark., 2004). Farelerdeki son deneysel çal›flmalar, prostat kök hücre popülasyonlar› için
güçlü ifllevsel kan›tlar sa¤lad›lar. Bu hücreler özellikle prostat kanallar›n›n proksimal bölümlerindeki bazal kompartmanlarda lokalize edildiler. Bu deneyler in vivo afl›lama çal›flmalar›nda kök hücrelerin kritik özelliklerini (Uzun ömürlü hücrelerin süresiz ço¤alma yetenekleri ve daha farkl›laflm›fl fenotiplere dönüflebilme özellikleri) karekterize edebilmek için kullan›lm›flt›rlar. Tsujimura ve ark., tercihen yetiflkin erkeklerin prostatik kanallar›n›n proksimal segmentlerinde lokalize olan, uzun süreli proliferatif potansiyelli DNA
label-retaining prostat epitel hücrelerini gösterdiler (Tsujimura ark. 2002). Daha sonraki çal›flmalar fare kök hücresi
antijen SCA1, bazal hücre integrin _6 (Itga6 veya CD49f),
tümör-iliflkili kalsiyum sinyal dönüfltürücü Tacstd2 (ayn›
zamanda Trop2 olarak da bilinir) ve kök hücre faktörü reseptörü, c-kit eksprese eden proksimal kanal hücrelerinin
kök hücre özelliklerini haritaland›rm›flt›r (Burger ve ark.,
2005, Xin ve ark., 2005, Lawson ve ark., 2007, Goldstein
ve ark., 2008, Leong ve Gao, 2008).
Ara Hücreler
Bazal ve luminal hücreler aras›ndaki ara fenotipik
özelliklere sahip olduklar›ndan dolay› ara hücreler
olarak adland›r›l›rlar. Bu hücrelerin prostat kanser
hücreleri ile benzerlikleri, onlar› karsinogenezise duyarl›l›klar› bilinmemesine ra¤men neoplastik dönüflüm
için varsay›msal substratlar olarak iflaret etmektedir
(Verhagen ve ark., 1992, de Marzo ve ark., 1998b). Ayn›
araflt›rmac›lar ara hücrelerin, bazal kök hücreleri için geçici bir amplifikatör fonksiyonu sa¤lad›klar›n› önermektedirler. Bu fonksiyon bazal kök hücrelerinin uzun dönemli
proliferatif yetenekleri için k›sa vadeli bir amplifikasyon
etkisi sa¤lamaktad›r. Ara hücreler bazal hücre keratinleri
5 ve 14 ve luminal hücre keratinleri 8 ve 18’i üretirler (De
Marzo ve ark., 1998b, Schalken ve van Leenders 2003).
Uzgare ve ark. (2004) kültürdeki insan ara hücrelerinde
yapt›klar› çal›flmada bu hücrelerin geçici amplifikasyon
özelliklerini: S›n›rl› say›daki nesilleri ço¤altma yetene¤i ile
birlikte olan yüksek proliferatif fraksiyon olarak tan›mlad›lar. Terminal diferansiye luminal salg› hücrelerinin ha-
Bazal Hücreler
Bazal hücreler epitel hücrelerinin en küçükleridir (1998a,
De Marzo ve ark. taraf›ndan gözden geçirilmifltir). Düflük
mitotik indeksleri vard›r ve toplam hücre say›s›n›n
%10’undan daha az›n› oluflturan küçük bir nüfustur. Bazal hücreler kolumnar epitel hücreleri (Keratin subtip 8 ve
18 ekspresyonu yaparlar) ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda farkl› bir
keratin alt profili (subtip 5 ve 14) eksprese ederler. Bu
hücreler tipik olarak piramit flekillidirler ve nispeten daha
az sitoplazmal› ve kondanse kromatinlidirler. Bazal hücreler; bitiflik ve uzun kolumnar epitel hücrelerinin tabanlar›
aras›na s›k›flm›fl bir flekilde bazal membran üzerine ba¤l›d›rlar. Bazal hücre bölmesi uzun süredir prostat›n epitel
kök hücrelerinin olas› kayna¤› olarak kabul edilmifltirler,
Anahtar Noktalar: Prostat Epitelyal Hücre Türleri
• Prostat epiteli insanda iki ana hücre bölümünden oluflur: Epitel hücreleri ve stromal hücreler.
• Epitel hücre tipleri: Matür sekretuar ve terminal olarak
farkl›laflm›fl hücreler, nöroendokrin hücreler, ara hücreler ve bazal hücreleri içerir.
• Prostat kök hücreleri bazal kompartmanda ikamet ederler ve prostat kanallar›n›n proksimal k›s›mlar›nda yo¤unlafl›rlar.
2540
KISIM XVI
E-cadherin
l
Prostat
Cell-cell adhesion molecules
Membrane matrix
• Glycocalyx
• Integral proteins
Cytoplasm
Catenin
α
β
Actin
Desmosomes and
tight junctions
Actin
Cytoplasm
inin
t
lin α Ac
Vincu Tailin
α
β
Fibronectins
fiekil 90-3. Doku matriks sistemi, hücre
adezyon molekülleri (örne¤in, integrinler) ile
etkileflim yoluyla ekstrasellüler matriks bileflenlerini hücreye ba¤layan bir yap› iskelesi
a¤›. Hücre adezyon molekülleri plazma
membran› boyunca uzan›r ve sitomatriks yaNuclear matrix
p›lar› ile do¤rudan ya da dolayl› olarak ba¤• Organizes DNA
lad›rlar. Sitomatriks, hücresel DNA’y› nu or• Laminae
ganize eden nükleer matriks ile direkt olarak
• Pore complexes
etkileflim halindedir. Hücre adezyon mole• Internal network
• Residual nucleolus külleri ve desmozomlar komflu hücrelerle
iletiflim sa¤lar (From Getzenberg RH, Pienta
KJ, Coffey DS. The tissue matrix: cell dynaExtracellular matrix
mics and hormone action. Endocr Rev
• Collagens
1990;11:399–416’dan al›nm›flt›r).
• Laminins
Cytoskeleton
• Microtubules
• Actin filaments
• Keratin filaments
Integrins
• Fibronectins
• Proteoglycans
Substratum adhesion molecules
yatta kalmas› ve ara hücrelerin proliferasyonu androjenlere ihtiyaç duyar. Bu androjenler stromal bölmeden androjenlerce regüle edilen büyüme faktörlerinin (andromedinler) sekresyonu arac›l›¤› ile dolayl› yoldan etki ederler
(Uzgare ve ark., 2004).
Stroma ve Doku Matrisi
Prostat›n hücresel olmayan stromas› ve ba¤ dokusu; zemin maddesi ve ekstraselüler matriks olarak adland›r›lan
yap›lar› oluflturur. Bu yap›lar ilk kez Arcadi (1954) taraf›ndan tan›mlanm›fl olup; prostat fonksiyonlar›nda ve hastal›klar›nda önemli rol oynarlar. Ekstraselüler matriks
uzun süreden beri, birçok de¤iflik türde hücrenin normal
geliflimi s›ras›nda önemli bir endüktif bileflen olarak kabul
edilmifltir (Cunha 1976, Hay 1981, Bissell ve ark., 1982,
Getzenberg ve ark., 1990, Risbridger ve ark., 2005). Cunha ve ark. (1987) taraf›ndan klasik doku rekombinasyon
deneylerinde normal prostat epitel hücrelerinin farkl›laflmas›n›n indüksiyonunda izole embriyonik mezenkimin
direk önemi aç›k bir flekilde gösterilmifltir (Bak›n›z önceki
konu).
Epitel hücreleri bazal lamina veya membran üzerine
ba¤l›d›r. Bazal lamina k›smen kolajen tipleri IV, V, glikozaminoglikanlar, kompleks polisakkaritler ve glikolipidler
içeren kompleks bir yap›d›r. Bazal hücrelere ve onlar›n
yavrular›na yap›sal destek sa¤layan stromal kompartman
için bir ara-yüz oluflturur. Ekstraselüler matriks, zemin
maddesi ve çeflitli stromal hücrelerden (Fibroblastlar, k›lcal ve lenfatik endotel hücreleri, düz kas hücreleri, nöroendokrin hücreler ve aksonlar) oluflmaktad›r (Taylor ve
Risbridger taraf›ndan 2008 y›l›nda gözden geçirilmifltir).
Sitomatriks (sitoplazmik iskelet) nükleer matrikse
direk ba¤lanarak hücrenin merkezinde sona erer (fiekil
90-3). Matriks sistemi arac›l›¤›yla prostat epitel hücresinin, DNA’s›ndan plazma zar›na do¤rudan yap›sal bir ba¤lant›s› vard›r. Sitomatriks bazal membran, ekstrasellüler
matriks ve stroman›n zemin maddesi ile do¤rudan temas
halindedir. Bütün bu birbirine ba¤l› doku iskelesi veya
üstyap›, doku matriksi olarak adland›r›l›r. Bu üstyap›,
seks aksesuar dokulardan sekresyonlar›n transportunun
yan› s›ra biyolojik süreçlerin yönetiminde ve kontrolünde
dinamik rollere sahip olabilir (Getzenberg veark. 1990,
Konety ve Getzenberg 1999, Etienne-Manneville 2004,
Miner ve Yurchenco 2004, Hallmann ve ark., 2005).
Seks aksesuar dokular içerisindeki doku matriks sisteminin biyolojik bileflenlerini tan›mak, onlar›n fizyolojilerini
anlamak için büyük önem tafl›maktad›r. Laminin proteinler:
Hücrelerin, bazal membran tip IV kollajene ba¤lanmas›na
arac›l›k eden ekstrasellüler matriks glikoproteinleridir (Miner ve Yurchenco 2004, Yurchenco ve ark., 2004, Hallmann
ark. 2005). Laminin fibroblastlar taraf›ndan de¤il, epitel
hücreleri taraf›ndan üretilir. Moleküler etki alanlar› genifl
olan büyük bir moleküldür (yaklafl›k 800 kD). Bazal membran›n tip IV kolajeni ve epitel hücresinin hücre yüzey glikokaliksi içindeki integrin-tip reseptörler ile etkileflime girerler (Aumailley ve ark., 2005). Lamininler epitel hücrelerinin bazal membranlar›ndaki ana çapa filamentlerdir ve
_6_4 integrin arac›l›¤›yla hemidesmozomlar›n ba¤lanmas›n›
sa¤lamlaflt›r›r (Brar ve ark., 2003, Miner ve Yurchenco
2004). Lamininlerin en önemli fonksiyonel özellikleri:
Hücre adezyonu, proliferasyonu, farkl›laflmas›, büyümesi ve migrasyonundaki rolleridir. Laminin prostat asiner epitel hücreleri, kapiller, düz kas ve sinir liflerinin bazal
membranlar›n› çevreler; fakat lenfatikler, lenfositler veya
fibroblastlar› çevrelemez. Laminin yap›s› ve da¤›l›m› BPH,
yüksek dereceli prostatik intraepitelyal neoplazi ve yüksek
dereceli prostat neoplazmlar›nda bozulur (Sinha ve ark.,
1989, Brar ve ark., 2003, Miner ve Yurchenco 2004).
Özet olarak: Prostat geliflimi ve devaml›l›¤›, androjen ba¤›ml›d›r ve epitelyal hücre farkl›laflmas›, proliferasyonu ve apoptozisini içeren oldukça kontrollü doku
morfonogenezi süreçleriyle gerçekleflir (Cunha ve ark.,
2004). Çok say›da ekstraselüler etkileflim yoluyla, ileti
intrasellüler hücre iskeletine ve buradan nükleer matrikse yönlendirilir. Nükleer matrikse ulaflan iletiler sayesinde hücre boyutu ve flekli, hücre motilitesi, epitel
hücre döngüsü, proliferasyonu ve farkl›laflmas› gibi
kritik fenotipik nitelikleri kontrol eden; çeflitli transkripsiyonel hücre fonksiyonlar› düzenlenir (Getzenberg
ve ark., 1990, Pienta 1993, Miner ve Yurchenco 2004).
PROSTAT BÜYÜMES‹N‹N ENDOKR‹N
KONTROLÜ
BÖLÜM 90
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2541
Hypothalamus
Anahtar Noktalar: Laminin Proteinleri
• Laminin prostat asiner epitel hücrelerinin bazal membranlar›n›, kapilleri, düz kas ve sinir liflerini çevreler; fakat lenfatikler, lenfositler veya fibroblastlarda bunu
yapmazlar.
• Laminin yap›s›: Kollajen tip IV ve V, glikozaminoglikanlar, kompleks polisakkaritler ve glikolipitleri içerir. Laminin bazal, ara ve salg› epitel hücreleri için yap›sal
destek sa¤lar.
• Sitomatriks (Sitoplazmik iskelet) nükleer matriks ile
plazma hücre zar› ba¤lant›s›n› sa¤lar: Ayr›ca ekstraselüler matriks ve stroma ile iletiflim kurar.
Prostat›n büyümesi, varl›¤›n›n devaml›l›¤› ve salg› fonksiyonu; di¤er seks aksesuar dokularda oldu¤u gibi, baz›
hormonlar ve büyüme faktörlerinin varl›¤› ile olabilmektedir. Bunlar›n bafl›nda testosteron gelir (Prostat içinde daha fazla aktif androjen hali olan DHT’a dönüfltürülür).
Testosteron, testisin Leydig hücrelerinde pregnenolondan
bir dizi geri dönüflümlü reaksiyonlar serisi sonras› sentezlenir. Ancak, bir kez testosteron 5α-redüktaz taraf›ndan
DHT’a veya aromataz taraf›ndan östrojene dönüfltürülünce ifllem geri döndürülemez hale gelir: Testosteron DHT
veya östrojene dönüfltürülebilir, fakat östrojen ve DHT
testosterona geri dönüfltürülemez. Androjenler, östrojenler ve adrenal steroidlerin vücutta farkl› hücreler ve dokular üzerinde; geliflim ve yafl ile de¤iflebilen güçlü etkileri oldu¤una inan›lmaktad›r. Bu de¤iflimler embriyonik geliflimden ergenlik dönemine kadar ve yetiflkinlik döneminden yafllanma dönemine kadard›r. Bundan dolay› androjen ablasyonu veya androjen tedavilerin, incelemeyi hak
eden çok çeflitli fizyolojik etkileri vard›r.
Prostat›n genellefltirilmifl endokrin fizyolojisi fiekil 904 de gösterilmifltir. Hipotalamus, luteinizan hormon salg›lat›c› hormon (LHRH) olarak an›lan (Ayn› zamanda gonadotropin salg›lat›c› hormon (GnRH) da denir) küçük 10kal›nt›l› bir polipeptid (dekapeptid) salg›lar. Luteinizan
hormon salg›lat›c› hormon uyar›m› alt›nda hipofiz luteinizan hormon (LH) salg›lar ve bu testise ulafl›r. Luteinizan
hormon do¤rudan Leydig hücreleri üzerine etki ederek denovo steroid sentezini uyar›r ve vücudun en önemli serum
androjeni olan testosteronu serbestlefltirir. Erkeklerdeki
östrojenin ço¤u, aromatizasyon yoluyla androjenlerin östrojene periferik dönüflümünden türetilmifltir. Dietilstilbestrol gibi eksojen östrojenler, prostat üzerine do¤rudan
etki yoluyla de¤il hipofiz fonksiyonunu dolayl› olarak engelleyerek androjen ifllevlerini bloklar. Östrojen, LH sal›n›m› üzerine negatif feedback etkiye neden olarak testiküler
testosteron üretimi için serum sinyalini azalt›r; bu nedenle, östrojen “kimyasal kastrasyon” gibi etki eder.
Testosterona ilaveten, adrenal zay›f bir androjen olan
androstenedion salg›lar. Fakat bunun prostat fizyolojisi
üzerinde büyük bir etkisi olmaz çünkü kastrasyon, neredeyse prostatta total involüsyona neden olur. Bu da adrenal androjenlerin normal prostat dokusunda anlaml› bir
büyümeyi uyarmak için yetersiz oldu¤unu gösterir. Serum
testosterona benzer flekilde, androstenedion aromatizasyon yoluyla östron olur. konjenital adrenal hiperplazinin
belirli biçimlerinde oldu¤u gibi androstenedionun afl›r›
üretimi prostat büyümesini uyarabilir. Ancak, yine de belirtmek gerekir ki, prostat büyümesinin düzenlenmesinde
adrenal androjenlerin rolü çok azd›r.
GnRH
(LHRH)
Pituitary
LH
FSH
Prolactin
ACTH
Minor
T
e
s
t
e
s
M
Testosterone a
j
o
r
Prostate
?
M
i Androstenedione
Adrenal
n
o
r
Estrogens
(peripheral
conversion)
fiekil 90-4. Prostat›n Basitlefltirilmifl endokrinoloji. Gonadotropin
salg›lat›c› hormon (GnRH) olarak da bilinen Luteinizan hormon
salg›lat›c› hormon (LHRH) hipofizi uyararak testislerdeki Leydig
hücrelerini uyararak testosteron sentezini sa¤layan gonadotropinleri (Luteinizan hormon (LH) ve folikül uyar›c› hormon (FSH)) serbestlefltirir. Testosteron prostat büyümesini uyaran bafll›ca serum
androjenidir. Aromatizasyon yoluyla testosteronun periferik dönüflümü erkeklerde östrojenleri oluflturur. Adrenal bezi adrenokortikotropik hormon (ACTH) uyar›s› alt›ndad›r ve periferde östrojene
dönüflen androstenedion gibi minör androjenleri salg›lar. Prolaktinin de androjen kaynakl› prostat büyümesinde küçük çapta uyar›c› bir etkiye sahip oldu¤u gösterilmifltir. Prostat kendi büyüme faktörlerini (otokrin veya parakrin) üretebilir veya dolafl›mdaki büyüme faktörlerine yan›t verebilir.
Testisler Taraf›ndan Androjen Üretimi
Testisler serum ana androjenini ürettikleri için prostat ve
cinsel aksesuar dokular›n büyümesini desteklerler, bu nedenle bu ifllevin k›saca gözden geçirilmesi önemlidir. Normal bir erkekte serumda dolaflan bafll›ca androjen testosterondur (Neredeyse ~%95’i testiküler kökenlidir). Normal
fizyolojik koflullar alt›nda testis Leydig hücreleri testiküler androjenlerin ana kayna¤›n› oluflturur. Leydig
hücreleri gonadotropinler (öncelikle luteinizan hormon) taraf›ndan uyar›larak; asetat ve kolesterolden testosteron
sentezlerler. Spermatik ven testosteron konsantrasyonu 40
ila 50 μg/dL dir ve bu oran periferal venöz serum içinde tespit edilen yaklafl›k 600 ng/dL seviyesinden, yaklafl›k olarak
75 kat daha yo¤undur (Hammond 1978). Spermatik ven
arac›l›¤›yla di¤er androjenler de testislerden ayr›l›r. Bunlar
androstanediol, androstenedion (3 μg/dL), dehidroepiandrosteron (7 μg/dL) ve DHT’dur (0.4 μg/dL).
Bu androjenlerin spermatik ven içindeki konsantrasyonlar›, testosteron konsantrasyonundan çok daha düflüktür (Tüm testosteron konsantrasyonunun %15’inden azd›r). Plazmaya giren toplam testosteron miktar› testosteron
kan üretim h›z› olarak adland›r›l›r ve insanlarda 6 ile 7
mg/gün’dür. Adrenallerden androstenedion gibi di¤er steroidler, periferik metabolizma taraf›ndan testosterona dönüfltürülebilirler. Bunlar muhtemelen plazma testosteronunun toplam üretiminin %5’inden azd›r. Testosteronun plazma yar› ömrü, sadece 10 ila 20 dakikad›r. Bu da iki tarafl›
basit orfliektomi geçiren bir insan›n cerrahiden sonraki 1-2
saat içinde ifllevsel olarak kastre olaca¤› anlam›na gelir.
2542
KISIM XVI
l
Prostat
Tablo 90-2.
Sa¤l›kl› ‹nsan Erkeklerde Seks Steroidler Ortalama Plazma Düzeyleri
STEROID (COMMON NAME)
PLASMA
CONCENTRATION
(ng/dl)
Testosterone
611 ± 186
Dihydrotestosterone
56 ± 20
5α-Androstane-3α,17β-diol (3β-androstanediol)
14 ± 4
5α-Androstane-3β,17β-diol (3β-androstanediol)
Androstenediol
161 ± 52
Androsterone
54 ± 32
Androstenedione
150 ± 54
Dehydroepiandrosterone
501 ± 98
Dehydroepiandrosterone sulfate
135,925 ± 48,000
Progesterone
17β-Estradiol
2.5 ± 0.08
Estrone
RELATIVE
MOLARITY
DAILY BLOOD
PRODUCTION RATE
(mg/day)
100
9
2
<2
26
9
25
81
17,619
30
4.6
6.6 ± 0.5
0.3 ± 0.06
0.2 ± 0.03
<0.3
0.21
0.28
1.4
29
4.5
0.4
0.8
RELATIVE
ANDROGENICITY
(RAT VP ASSAY)
100
181
126
18
53
39
15
<1
0.75
0.04
Drake RL, Vogl W, Mitchell AWM. Gray’s anatomy for students. Philadelphia: Elsevier; 2005. p. 340.
Biosynthesis
Testes
synthesize
95%
of
testosterone
6 mg/day
testosterone
5%
peripheral
Plasma
98%
0.4 μg
Plasma
Testosterone 60%
testosterone
TeBG
protein
bound
40%
0.588 μg/100 mL HSA + CBG
Free
testosterone
0.012 μg/100 mL
Metabolism
fiekil 90-5. Testosteronun testiküler biyosentezinin kantitatif
de¤erlendirmesi, plazma transportu ve metabolizmas›. PlazLiver
ma testosteronu testosteron ba¤layan globulin (TeBG), insan
serum albümini (HSA) ve kortizol ba¤layan globuline (CBG)
ba¤l›d›r. Tüm de¤erler normal bir yetiflkin erkek için ortala17-ketosteroids ma de¤erlerdir. DHT, dihidrotestosteron.
Prostate
DHT
Yetiflkin erkek insan plazmas›nda ortalama testosteron konsantrasyonu 300 ile 1000 aras›nda de¤iflen
bir aral›kta yaklafl›k olarak 611 ng/dL±186’d›r ve bu SI
ünitelerinde 10,4-34,7 nmol/L‘ye eflittir (Tablo 90-2).
Serum testosteron seviyesi 70 yafl sonras›nda yavafl yavafl
yaklafl›k 500 ng/dL düzeylerine düflse de 25 ve 70 y›llar›
aras›nda yafl ile belirgin iliflkili de¤ildir. Plazma testosteron konsantrasyonlar›n›n herhangi bir günde, bir birey
için genifl ölçüde çeflitlilik gösterdi¤i bilinmektedir. Bu durum üretim h›z›n›n hem epizodik ve hem de diürnal varyasyonlar›n› yans›t›yor olabilir.
Daha sonra 17-ketosteroidler gibi metabolik androjenler, suda-çözünür glukuronid veya sülfat konjugatlar› gibi
idrar içine sal›n›r. Yetiflkin erkeklerin idrar›ndaki toplam
17 ketosteroid seviyesi 4 ila 25 mg/24 saattir ve bu testosteron üretiminin do¤ru bir göstergesi olamaz. Çünkü nonandrogenik steroidlerin yan› s›ra di¤er adrenal steroidler
de 17-ketosteroidlere metabolize olurlar. Sadece küçük
miktarda testosteron (25-160 mg/gün) metabolize olmadan idrara geçer ve bu üriner testosteron günlük testosteron üretiminin %2’sinden daha az›n› temsil eder.
Testosteron, prostat bezi ve di¤er seks aksesuar dokular›n büyümelerini uyaran primer plazma androjeni olmas›na ra¤men, prostat androjenlerinin en aktif formunun
testosteron olmad›¤›; daha çok DHT oldu¤u ve testosteronun bir prohormon gibi çal›flt›¤› görülmekte (Farnsworth
ve Brown 1963, Anderson ve Liao 1968, Bruchovsky ve
Wilson 1968) (fiekil 90-5). DHT oluflumu, 5α-redüktaz
enziminin enzimatik etkisi arac›l›¤›yla testosteronun A
halkas›ndan bir çift ba¤›n eksilmesini içerir (fiekil 90-6).
Bu enzimin en az iki izoformu (tip 1 ve tip 2) vard›r. ‹nsan aksesuar seks dokular›nda hakim olan tip 2 5α-redüktaz ekspresyonudur ve bu fibromusküler stromal bölmeye lokalizedir (Silver ve ark., 1994). Tip 1 izoformu
prostatik epitelde, deride ve daha az ölçüde prostat›n fibromusküler stromas›nda hakimdir. Finasterid ile 5α-redüktaz inhibisyonu tip 2 izoformu için büyük ölçüde seçici gibi görünürken (Iehle ve ark., 1995, Habib ve ark.,
1997), yeni ajan dutasterid tip 1 ve tip 2 5α-redüktaz›n
her ikisini de bloke eder. Her iki ilac›n da prostat hacmi ve
serum PSA düzeyinin azalt›lmas› aç›s›ndan benzer etkiler
gösterdi¤i görülmektedir: Bu bulgu da tip 2 izoformunun
prostatta mevcut olan klinik olarak anlaml› izoform oldu¤unu düflündürmektedir. Normal erkeklerin plazma
DHT konsantrasyonu (56±20 ng/dL), testosteron
(Yaklafl›k 611 ng/dL, 11 kat yüksek) ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda düflüktür (bkz. Tablo 90-2). Özet olarak: DHT (Bir
çok biyo-analiz sisteminde testosterondan 2-10 kat daha
fazla potent) güçlü bir androjen olmas›na ra¤men; düflük
plazma konsantrasyonu ve plazma proteinlerine s›k› ba¤lanmas› onun dolafl›mdaki prostat ve seminal vezikül büyümesini etkileyen bir androjen olma özelli¤inin önemini
azalt›r. Buna karfl›l›k, DHT testosteron dönüflümünden
olufltu¤u prostat içerisinde büyük önem tafl›maktad›r.
DHT prostat bezinde bulunan androjenler içerisindeki
en önemli formdur (5 ng/g ›slak doku a¤›rl›¤›) ve testosterondan befl kat daha yüksek düzeydedir. Prostat-
BÖLÜM 90
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2543
mesi seks aksesuar bezlerinin büyümesini anlaml› derecede artt›r›r (Tullner 1963, Tisell 1970, Walsh ve Gittes
1970). Bununla birlikte adrenal androjenlerin normal düzeylerinin prostat üzerine etkisi kastre olmayan insanlar ve
eriflkin erkek s›çanlarda anlaml› görünmüyor; çünkü adrenalektominin prostat büyüklü¤ü, DNA veya seks aksesuar
dokular›n›n morfolojik özellikleri üzerine çok az etkisi vard›r (Mobbs ve ark., 1973, Oesterling ve ark., 1986). Ayr›ca adrenalleri sa¤lam olan hayvanlar›n kastrasyonu sonras›, prostatlar› (Toplam hücre kütlesinde %90 azalma) çok
küçük bir boyuta ulaflacakt›r. Son olarak, kastre edilmifl s›çanlarda küçük ventral prostatta ilave adrenalektomi veya
hipofizektomi ile daha fazla belirgin küçülme saptanmaz
(Kyprianou 1987). Kastre edilmifl s›çanlarda prostat dokusu içindeki DHT seviyesi, normal sa¤l›kl› hayvanlardaki
düzeyin yaklafl›k olarak %20’sidir. Adrenalektomi prostat
büyümesinde azalma olmaks›z›n DHT seviyesini ölçülemeyen düzeylere düflürür. Bu bulgu, prostat içerisinde büyümeyi teflvik için DHT düzeylerinde bir eflik seviyesinin ge-
ta DHT, AR reseptörlerine ba¤lanarak çeflitli hücresel süreçleri düzenlemek için onlar› aktive eder. Özet olarak:
DHT prostattaki hücresel büyüme, farkl›laflma ve fonksiyonel etkinlikleri düzenleyen bafll›ca androjendir.
Baz› önemli steroidlerin normal eriflkin erkek plazma
seviyeleri Tablo 90-2’de özetlenmifltir. Bu de¤erler çok say›da çal›flmadan elde edilen ortalama de¤erlerdir. Bireysel
olarak bu de¤erler yafl, günün saati, ilaçlar, stres, hastaneye yat›fl ve çevresel de¤ifliklikler ile dalgalanabilir.
Adrenal Androjenler
Adrenal steroidlerin afl›r› üretiminin prostat bezinin büyümesini stimüle edebilece¤i yönünde kan›tlar vard›r. Örne¤in insanlarda, hiperfonksiyone adrenal korteksli immatüre erkeklerde anormal virilism gözlenmifltir. Kemirgenlerde
böbrek üstü bezinin afl›r› uyar›lmas› testis androjenlerinin
yoklu¤unda dahi s›n›rl› prostat büyümesine neden olabilir.
Örne¤in, kastre hayvanlara eksojen ACTH hormonu veril-
Adrenal synthesis
CH3
CH3
C=O
C=O
OH
HO
Pregnenolone
HO
17α-Hydroxypregnenolone
CH3
C=O
C=O
OH
O
17α-Hydroxyprogesterone
O
Androstenedione
O
19-Hydroxyandrostenedione
OH
O
19-Hydroxytestosterone
Serum
testosterone
5α reduction
17-Ketosteroids
HO H
H
Androsterone
Epiandrosterone
5β reduction
HO
H
Etiocholanolone
Peripheral
conversions
to estrogens
OH
HO
17β-Estradiol
O
H
Dihydrotestosterone
OH
HO
Estrone
OH
O
O
OH
HO
CH2
O
Liver
O
O
CH2
Testicular
synthesis
HO
HSO4
Dehydroepiandrosterone
sulfate
OH
O
OH
O
O
HO
Dehydroepiandrosterone
CH3
O
Progesterone
O
OH
HO H
H
3α Androstanediol 3β
Prostate
fiekil 90-6. Vücudun dört ana kompartman›ndaki testosteron sentezi ve metabolizmas›na genel bak›fl: Androstenedionun adrenal sentezi; androjenlerin (androstenedion ve testosteron) östrojenlere periferik dönüflümü, prostat içinde aktif androjen (DHT) oluflumu ve testosteronun 17-ketosteroidlerin üç tipine dönüflerek karaci¤erdeki inaktivasyonu.
2544
KISIM XVI
l
Prostat
rekli oldu¤unu gösterir ve kastrasyon düzeyi bu efli¤in alt›ndad›r. Ayr›ca, erkek prostat›n›n kastrasyon sonras› kendisini tekrar onaramad›¤› sonucuna ulafl›lm›flt›r. Bu da adrenal androjenlerin testiküler fonksiyon kayb›n› telafi etmek için yetersiz oldu¤unu göstermektedir. ‹nsan prostat
Kantitatif morfometrisinin (Oesterling ve ark., 1986) de teyit etti¤i gibi adrenal bezinin normal prostat epitel hücre
boyutu üzerinde çok az etkisi vard›r.
Adrenal steroid dehidroepiandrosteron (DHEA) ve
konjugat› dehidroepiandrosteron sülfat›n (DHEAS) yan›
s›ra androstenedion, normal insan böbreküstü bezleri taraf›ndan salg›lanan asetat ve kolesterolden sentez edilen
androjenlerdir (bkz. fiekil 90-6). Esasen erkek plazmas›
içindeki tüm DHEA adrenal korteks kökenlidir ve insanda
üretim h›z› 10-30 mg/gün’dür. Plazma toplam testosteronunun %1’den az›, DHEA’dan türetilmifltir (Horton
1976, MacDonald 1976). S›çan prostat ve seminal vezikülleri ile insan prostat›; prostat sülfataz enzimatik aktivite yoluyla yavafl bir flekilde DHEAS’› serbest steroidlere
hidrolize eder. Ancak dönüfltürme derecesi düflüktür; dolay›s›yla DHEAS güçlü bir androjen de¤ildir.
‹kinci bir adrenal androjen androstenediondur ve yetiflkin erkeklerde plazma konsantrasyonu yaklafl›k 150±54
ng/dL’dir. ‹nsan erkeklerde androstenedionun kandaki
üretim h›z› 2 ile 6 mg/gün düzeyindedir. Androstenedionun yaklafl›k %20’si di¤er steroidlerin periferik metabolizasyonu ile üretilmektedir. Androstenedion do¤rudan
DHT’ye dönüfltürülemez. Erkeklerde androstenedionun
önemli rolü belki de periferik aromataz reaksiyonu arac›l›¤›yla östrojene dönüflümüdür (bkz. fiekil 90-6).
Adrenal bezi ayn› zamanda C21 steroidleri de (örn.,
progesteron) üretir. Plazmadaki üretim h›z› düflüktür
(0.75 mg/gün) ve plazmadaki total 30 ng/dL progesteron
konsantrasyonun küçük bir miktar›n› üretir. Progesteron
zay›f androjenik etkili olmas›na ra¤men, normal erkek
plazmas› içinde mevcut bulunan düflük konsantrasyonlarda prostat üzerinde önemli bir etki göstermez. Özetle,
normal flartlar alt›nda adrenaller prostat doku büyümesine önemli bir destek vermezler.
Erkeklerde Östrojenler
Östrojen reseptörleri (ER) prostatta farkl› bir flekilde eksprese olurlar. Farede ER-α ventral prostat›n stromas› içinde erken dönemde (1. hafta) eksprese olurken, epitel hücrelerinde ancak 2. hafta civar›nda eksprese olur ve ventral
prostatta 4. haftada tümüyle kaybolur. Bunun aksine, ERβ dördüncü haftada bask›n ER olarak epitel bölümünde
bulunmaktad›r. ‹lginç bir flekilde ER-α eksikli¤inde fertilitede bozulma olmas›na ra¤men; ER (her iki izoform) için
knockout farelerde prostat makroskobik olarak normal
oluflabilir (Couse ve ark., 2001). Sadece küçük miktarlarda östrojen do¤rudan testislerden üretilir. Genç, sa¤l›kl›
insan erkeklerin plazma östrojeninin %75 ile %90’› aromataz reaksiyonu ile androstenedion ve testosteronun periferik dönüflümünden elde edilen estron ve östradioldur
(bkz. fiekil 90-6). (Horton 1976, MacDonald 1976). Androjenik C19 steroidler (Testosteron ve androstenedion),
19-metil grubunun ç›kart›lmas› yoluyla ilk olarak östrojenik C18 steroidlere dönüfltürülür. Bunu aromataz reaksiyonu ile hem estradiol ve hem de estron da mevcut olan
bir aromatik veya fenolik steroid A halkas› oluflumu takip
eder. Estradiol testosterondan; estron androstenediondan
oluflur. Her iki östrojen de birbirlerine dönüflebilirler. Erkek insanlarda estradiolun günlük üretimi 40 ile 50
mikrogramd›r ve sadece 5 ile 10 mikrogram› (%10 ile
%25) do¤rudan testis sekresyonlar›ndan gelir (bkz.
Tablo 90-2).
Plazma Androjen-Ba¤lay›c›
Proteinleri
‹nsan plazmas›ndaki total testosteronun en az %2’si serbest veya ba¤l› olmayan testosterondur. Geriye kalan%98’i plazma proteinlerinin çeflitli tiplerine ba¤l›d›r
(bkz. fiekil 90-5). Steroidlerin ba¤land›¤› plazma proteinleri: ‹nsan serum albumini, seks hormonu ba¤lay›c› globulin (SHBG veya testosteron-östrojen ba¤lay›c› globulin
[TeBG]), kortikosteroid ba¤lay›c› globulin (Transkortin
olarak da adland›r›lmakta), progesteron-ba¤lay›c› globulin
ve daha az ölçüde α1-asit glikoproteinlerdir. Normal koflullar alt›nda progesteron-ba¤lay›c› globulin ve α1-asit glikoproteine ba¤l› testosteron miktar› nominaldir ve genellikle göz ard› edilir.
Serbest olan androjen miktar›n›n düzenlemesi önemli
bir fizyolojik de¤iflkendir ve türlere göre farkl›l›k gösterir.
Ba¤l› steroidlerin toplam miktar› iki faktöre ba¤l›d›r:
(1) Steroidin belirli bir proteine ba¤lanma afinitesi (2)
Kapasite, yani ba¤lay›c› proteinlerin tüm steroidlerle
ba¤l› bir halde bulundu¤u maksimum potansiyel ba¤lay›c›l›kt›r. Kapasite plazma içindeki ba¤lay›c› protein
miktar› ile belirlenir. Serum albuminin testosteron için
nispeten düflük bir afinitesi vard›r ama serumdaki bollu¤u
göz önüne al›nd›¤›nda, yüksek bir kapasiteye sahiptir.
Buna karfl›l›k, SHBG ba¤lay›c› steroidler için yüksek bir
afiniteye sahiptir ancak protein nispeten düflük konsantrasyonlarda mevcuttur. Bununla birlikte, her bir ba¤lay›c› proteinin plazma molaritesi toplam testosteron konsantrasyonu için olan plazma molaritesini aflmaktad›r. Plazma proteinlerine ba¤l› testosteronun ço¤unlu¤u SHBG ile
iliflkilidir. Örne¤in, Vermeulen (1973) normal insan erkeklerde plazma testosteronun %57’sinin SHBG ile ba¤l›
ve %40’›n›n insan serum albümini ile ba¤l› oldu¤unu hesaplam›flt›r. Kortikosteroid ba¤lay›c› globuline %1’den az›
ba¤l›d›r ve total testosteronun sadece%2’si serbesttir (bkz.
fiekil 90-5). Bu nedenle normal plazma serbest testosteron
düzeyi 12.1±3.7 ng/dl veya 0.42 nM’dir. Bu hiçbir proteine ba¤l› olmayan “serbest testosteron”, metabolizmada
seks aksesuar doku içerisine ve karaci¤er hücrelerine difüzyon aç›s›ndan biyo kullan›labilirdir. Buna ek olarak,
SHBG’nin büyük bir yüzdesi doymufltur; oysa albumin ve
kortikosteroid ba¤lay›c› globulinin toplam kapasitesinin
sadece küçük bir k›sm› normal flartlar alt›nda kullan›l›r.
Testosteron seviyeleri plazma içinde artt›kça plazma proteinlerinin artan doygunluk s›ras› SHBG, kortikosteroid
ba¤lay›c› globulin, albumin fleklinde olur. Bu nedenle, androjen ba¤lanmas› çeflitli serum proteinleri aras›nda dinamik bir denge fleklinde seyreder.
SHBG’in toplam plazma seviyeleri hormon tedavisi ile
de¤ifltirilebilir. Testosteron uygulamas› plazma SHBG
düzeylerini azalt›rken, östrojen tedavisi SHBG düzeylerini uyar›r (Forest ve ark., 1968, Vermeulen 1969, Burton ve Westphal 1972). Östrojen ayn› zamanda, SHBG ile
ba¤lanmak için testosteron ile yar›fl›r ancak östrojen testosterona ba¤lanma afinitesinin sadece üçte birine sahiptir. Az miktarda östrojen verilmesi SHBG’nin toplam
konsantrasyonunu artt›rmak yoluyla testosteron ba¤lanmas›n› artt›r›r ve böylece serbest testosteronun
plazma konsantrasyonunu düflürür. Sadece serbest testosteronun biyoetkinli¤i oldu¤u için, plazma proteinlerine
testosteronun ba¤lanmas› prostat içine net testosteron al›m›n› engeller (Lasnitzki ve Franklin 1972). Androjenik etkinli¤in, androjenin plazma steroid-ba¤lay›c› proteinlere
ba¤lanma derecesi ile k›smen düzenlenmifl oldu¤u aç›kt›r.
BÖLÜM 90
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2545
•
Anahtar Noktalar: Prostat Büyümesinin Endokrin
Kontrolü
• Plazmadaki serbest testosteron prostat içerisinde 5α-redüktaz tip 2 ile testosterondan 2 ila 10 kat daha fazla
aktif olan dihidrotestosterona dönüfltürülür.
• Dihidrotestosteron, testosteron ve östrojenler prostattaki çeflitli metabolik faaliyetlerden (Büyüme, farkl›laflma
ve biyolojik fonksiyonlar) sorumludurlar. Serbest testosteron östrojene dönüflebilir, fakat östrojen testosterona dönüflemez.
STERO‹DLER VE PROTE‹N BÜYÜME
FAKTÖRLER‹ ARACILI⁄I ‹LE PROSTAT
BÜYÜMES‹N‹N DÜZENLENMES‹
Prostat büyümesinin düzenlenmesinde steroid hormonunun etkili oldu¤u; büyüme faktörleri, direkt hücre-hücre
iletiflimi ve hücre d›fl› matriks etkileflimlerinin dahil oldu¤u birçok düzeyi vard›r. Büyüme kontrolünün bu interaktif tipi fiekil 90-7 içinde flematik olarak gösterilen çeflitli
genel sistemler arac›l›¤›yla gerçeklefltirilir. Bunlar, afla¤›dakileri bölümleri kapsar:
• Endokrin faktörler veya uzak organ salg›lar›ndan
kaynaklanan hormonlar›n serumda transportu ile
prostata gelen uzun menzilli sinyaller. Bunlar testosteron ve östrojen gibi serum steroid hormonlar›
ile prolaktin ve gonadotropin gibi serum peptid
hormonlar›d›r.
• Sinir stimülasyonundan kaynaklanan nöroendokrin sinyaller: 5-hidroksitriptamin (serotonin), asetilkolin ve noradrenalin gibi.
Autocrine
Paracrine
Cell adhesion
GF
Hücresel Düzeyde Androjen Etkileri
Intracrine
Integrins
Neurocrine
Extracellular matrix
Endocrine
Cytokine
Circulation
Prostat dokusu kompartman› içindeki komflu hücreler aras›nda k›sa mesafelerde detayland›r›lm›fl büyümeyi teflvik veya inhibe eden parakrin faktörler
veya çözünebilir doku büyüme faktörleri (Fibroblast
büyüme faktörü, epidermal büyüme faktörü).
• Otokrin motilite faktörü gibi, bir hücre taraf›ndan
üretilen ve serbest b›rak›lan otokrin faktörler: Bunlar daha sonra kendi büyüme veya fonksiyonunu
düzenlemek amac›yla ayn› hücrenin d›fl membran
reseptörlerine etkir.
• Otokrin faktörler gibi ifllev yapan ancak hücre içinde çal›flan ‹ntrakrin faktörler
• Ekstrasellüler matriks faktörleri çözünmeyen doku
matriks sistemleridir. Direkt veya bazal membran
integrinlerine ve adezyon moleküllerine ba¤lanarak etki ederler. Ekstrasellüler matriks bileflenleri
ile hücre iskeleti organizasyonu yaparlar. Heparan
sülfat gibi gibi glikosaminoglikanlar› içerir (Getzenberg ve ark., 1990).
• Epitelyal veya stromal hücrelerin hücre-hücre etkileflimleri. ‹ntramembran proteinleri aras›ndaki s›k›
membran kavflaklar› yoluyla meydana gelir. E-kaderin gibi, komflu hücreleri birlefltiren hücre adezyon molekülleri örnektir.
Bu yedi büyüme kontrol sistemleri aras›nda prostat
üzerinde yayg›n olarak çal›fl›lan ilk konu; serum testosteron düzeylerinde de¤ifliklikler ve DHT’ye dönüflüm yoluyla prostat büyümesini düzenleyen, testosteron gibi androjenik steroidlerin endokrin etkileri oldu. Ancak, tek bafl›na androjenler tüm prostat büyümesi için yeterli de¤ildir.
Son yirmi y›lda, di¤er sistemlerin anlafl›lmas›nda (Özellikle büyüme faktörleri ve onlar›n reseptörlerinin interaktif
rolleri konusunda) kapsaml› ilerlemeler yap›lm›flt›r. fiu anda, bu reseptörlerin hücre içi çekirdek sinyalizasyonundaki ve doku matriksini de içeren yap›sal elemanlar›n hücresel kontrolündeki rolleri halen incelenmektedir. Serum
testosteronun hücreye gelmesi ile oluflan androjenik etkiyle bafllayan bu mekanizmalar daha sonraki bölümlerde
gözden geçirilecektir.
Nerves
Immune cell
fiekil 90-7. Büyüme kontrolünün tipleri. Endokrin sinyaller uzak organlardan dolafl›m yoluyla tafl›n›r. Parakrin sinyaller yak›n komflu
hücreler taraf›ndan üretilmektedir. Otokrin sinyaller imal edildikleri ayn› hücrelerde feedback etki yaparlar. Intrakrin sinyaller otokrin
sinyallerin özel bir alt kümesidir. Hücreyi terk etmekten çok bu
hücrenin içinde lokal olarak etki ederler. Sitokinler ba¤›fl›kl›k hücreleri taraf›ndan yap›lan tipik olarak parakrin-benzeri faktörlerdir.
Nörokrin faktörler sinirler taraf›ndan sal›n›r. Hücre adezyon molekülleri, genellikle benzer adezyon molekülleri arac›l›¤›yla do¤rudan komflu hücreler ile ba¤lant›l›d›rlar. Hücreler ayn› zamanda di¤er hücre adezyon molekülleri (örne¤in, integrinler) ile etkileflim
yoluyla ekstraselüler matrikse ba¤lanm›flt›r. GF, büyüme faktörü.
Serum testosteronu albümin ve steroid ba¤lay›c› globuline
ba¤l› olarak prostata ulafl›r. Serbest testosteron, difüzyon
ile prostat hücre içine girer ve daha sonra steroid hormon
ve onun downstream efektörlerinin aktivitelerini düzenleyen çok çeflitli steroid metabolik basamaklara tabi tutulur.
‹ntrasellüler olaylar›n zamansal s›ras›n›n basitlefltirilmifl
flemas› fiekil 90-8’de gösterilmifltir ve afla¤›dakileri içerir:
• Testosteronun hücresel al›m›.
• 5α-redüktaz metabolizmas› arac›l›¤›yla testosteronun DHT’a dönüflümü.
• DHT veya testosteronun sitoplazma içerisindeki
spesifik AR’lere ba¤lanmas›.
• Fosforilasyonu da içeren çok çeflitli post-translasyon basamaklar› arac›l›¤›yla dimerleflme ve steroid
reseptör aktivasyonu.
• Adenozin trifosfata (ATP)-ba¤›ml› biçimde aktive
AR’›n aktif nükleer transferi.
• Koregülatuar moleküller ile etkileflim yoluyla kromatin remodelizasyonu.
• Bir histon asetiltransferaz-ba¤›ml› süreç içinde, di¤er koaktivatörler veya korepressörler ile etkileflim
yoluyla transaktivasyon veya transrepresyon.
• Aktive edilmifl reseptör/koaktivatör kompleksinin
androjen cevap elemanlar›na (AR dimerleri taraf›ndan tan›nan; k›sa, spesifik DNA dizileri) ba¤lanmas›.
2546
KISIM XVI
l
Prostat
DHT
receptor
DHT
SBG
T
Receptor
activation
DHT
DHT
SBG
Nuclear
translocation
DHT
5α-reductase
T
Matrix
Metabolism
Transport?
T
DNA
loop
Nucleus
Diols
mRNA
Triols
Secretory
proteins
Prostate cell
Plasma
fiekil 90-8. Epitelyal hücre içindeki transkripsiyonel hedeflerin aktive edilmesinde testosteronun etkilerinin basitlefltirilmifl flemas›. Plazmada testosteron (T), testosteron ba¤layan globulin ve albumine oldu¤u gibi serum ba¤lay›c› globuline (SBG) ba¤l›d›r. Ba¤l› olmayan testosteron prostat içine pasif difüzyonla tafl›n›r. Burada enzimatik yolla 5α-redüktaz (tip 2) ile dihidrotestosterona (DHT) dönüfltürülür. Daha sonra diollere (3α veya 3β) ve geri dönüflümsüz olan daha fazla suda çözünür triollere (6α veya 7α) metabolize olur. DHT nükleusu
aktive ve transloke eden bir sitoplazmik reseptöre (androjen reseptör) ba¤lan›r. Androjen reseptörü matriks akseptör bölgelerinde lokalize olurlar ve ard›ndan kendi mRNA üretimlerini düzenleyerek belli hedef genleri aktive ederler veya bask›larlar. Daha RNA çeflitli proteinlere (örn., PSA gibi salg›lay›c› proteinler) çevrildi¤i sitoplazmaya tafl›n›r.
•
Gen regülasyonu. Reseptör bir transkripsiyon faktörü olarak davran›r. Androjen hedef genlere yak›n
bir yerde DNA ve matrikse ba¤land›¤›nda;
DNA’dan mRNA oluflumunu sa¤layan RNA polimeraz II transkripsiyonunu artt›r›r. Transkripsiyon
mesaj› (mRNA) büyüktür ve intronlar›, ekzonlar›
ve poli-A kuyru¤u içerir. Intron k›sm›, bafllang›ç
RNA türlerinden eksize edilir böylece sadece ekzon
k›sm› final mesaj› için b›rak›l›r. mRNA’y› biçimlendirme ve iflleme ifllemleri nükleer matriks üzerinden gerçekleflir. Daha sonra çekirdek boyunca tafl›n›r ve nükleer por kompleksi yoluyla çekirdek d›fl›na ç›kar›l›r. Stabilize mRNA ribozomlarda proteine
dönüfltürülmek amac›yla sitoplazmik kompartman
içerisine tafl›n›r, bu proteinlerde daha sonra spesifik hücre bölgelerine tafl›n›rlar. Hedef gene ba¤l›
olarak baz› proteinler sekretuar granüller içerisinde ejakülasyon fizyolojik ifllemi s›ras›ndaki komutla, lümene sekrete olmak için haz›rlanmak
üzere depolanacaklard›r.
Epitel hücresi sekresyonda primer ünitedir ancak bu
s›rada stromal hücreler içerisindeki spesifik genler de aktive olurlar. Bu olaylar testosteron, östrojen ve büyüme
faktörleri taraf›ndan düzenlenir. Bununla birlikte, tüm
hücrelerin androjen veya östrojene tepkileri ayn› de¤ildir.
Basitlefltirmek için, bu ad›mlar epitel hücreleri ile ilgili bölümde tart›fl›lm›flt›r. Androjenler ve östrojenler, beraberce
veya ayr› ayr› reseptörler arac›l›¤›yla prostat hücrelerini
etkileyebilirler. Östrojenlerin sahip olduklar› primer etkilerinin stromal hücreler üzerine oldu¤u aç›kt›r.
Prostat ‹çindeki 5α-Redüktaz ve
Androjen Metabolizmas›
Plazma içindeki serbest testosteron difüzyon yoluyla prostat hücrelerine girdikten sonra, bir dizi prostat enzimi arac›l›¤›yla h›zla di¤er steroidlere metabolize edilir (Isaacs ve
ark., 1981, 1983; Isaacs ve Coffey 1981, Bruchovsky ve
Dunstan-Adams 1985). Testosteronun %90’dan fazlas›
endoplazmik retikulumda ve çekirdek zar› üzerinde bulunan nikotinamid adenin dinükleotid fosfat›n (NADP) indirgenmifl formu ve 5α-redüktaz enzimi sayesinde irreversibl olarak ana prostatik androjen DHT’ye dönüfltürülür (fiekil 90-9). 5α-redüktaz enzimi testosteronun 5_ indirgenmifl formu olan DHT’u oluflturmak için testosteronun 4 ve 5 pozisyonlar› aras›ndaki doymam›fl ba¤›n› indirger. Testosteron için Km 8.3 nM’dur ve testosteron serum seviyesi sadece 0.5 ila 3.0 nM aral›¤› içindedir. Bu da
enzimin satüre edilemeyece¤ini gösterir çünkü testosteron
substrat› Km de¤erinden daha az olacakt›r. Bruchovsky ve
Dunstan-Adams (1985) epitel ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda stromal doku içindeki maksimum h›z›n 10 kat daha fazla oldu¤unu bildirdiler. Araflt›rmac›lar stromada ölçülen testosterondaki proteinin miligram› bafl›na, 30 dakika içinde
262 pmol DHT olufltu¤unu saptad›lar. Bu miktar›n
%10’undan az›n›n 19 maksimum h›z› ile epitel için üretildi¤ini gözlemlediler. Stromal Km 76 nM ve epitel Km 13
nM’dir. Stromal ve epitelyal kinetik aras›ndaki bu farkl›l›klar, 5α-redüktaz›n iki farkl› izoenzimlerinin varl›¤›n›
anlamak için kullan›lm›flt›r (Andersson ve ark., 1991).
‹nsan, fare ve maymunda 5α-redüktaz›n iki izozimleri vard›r (Tablo 90-3). ‹nsan ve s›çan 5α-redüktaz izozimleri, 28-29 kD aras›nda bir moleküler a¤›rl›¤› olan 254260 amino asitten oluflurlar. Bu enzimler N-ve O-glikolizedirler ve yüksek oranda enzim boyunca da¤›lan hidrofobik
amino asitlere sahiptirler. ‹nsan 5α-redüktaz izozim genlerinin kromozomal lokalizasyonlar› saptanm›flt›r. Tip 1 enzimi kromozom 5’in k›sa kolunun en ucunda iken; insan
tip 2 geni kromozom 2 k›sa kolu üzerindedir. ‹nsan tip 1 ve
2 enzimleri aras›nda %49’luk bir benzerlik vard›r. Bu enzimlerin özellikleri Russell ve Wilson (1994) taraf›ndan ve
prostat büyümesi üzerine etkileri McConnell (1995) taraf›ndan ayr›nt›l› olarak gözden geçirilmifltir. 5α-redüktaz
aktivitesi üzerindeki finasterid etkisi Rittmaster (1994) taraf›ndan gözden geçirilmifltir. Tip 1 enzimi cilt ve yetiflkin
kafa derisinde bulunur ve saç oluflumu ile iliflkili oldu¤u
düflünülmektedir. Prostat epitel ve stromas›nda daha az
oranda mevcuttur. Bu izoform konjenital 5α-redüktaz eksikli¤i olan erkeklerde normal düzeylerde bulunur. Tip 2
BÖLÜM 90
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2547
OH
NAD(P)+
NAD(P)H
D
HS )
3α- rsible
e
v
(re
OH
OH
TESTOSTERONE
H
3α-diol
NADP+
NADPH
OH
3β-HSD
(reversible)
5α-reductase
(irreversible)
NADPH
HO
NADP+ O
NAD(P)H
H
NAD(P)+
HO
H
DIHYDROTESTOSTERONE
3β-diol
6α-hydroxylase
(irreversible)
OH
HO
H
NADPH
NADP+
7α-hydroxylase
(irreversible)
NADP+
HO
OH
NADPH
H
OH
OH
7α-triol
6α-triol
fiekil 90-9. Prostat içerisindeki testosteron için metabolik yollaklar. Testosteron 5α-redüktaz taraf›ndan geri dönüflümsüz olarak dihidrotestosterona (DHT) metabolize edilir. DHT daha sonra geri dönülebilir 3α-diol ve 3β-diole dönüfltürülür. 3β-diol, daha çözünür 6α-triol
ve 7α-triole dönüflerek geri dönüflümsüz biçimde inaktive olur. 3α-HSD, 3α-hidroksisteroid dehidrogenaz.
enzimi prostat bezinin içindeki bask›n izoformdur ve
5α-redüktaz eksikli¤inde mutasyona u¤rar. Tip 2 enzimi epitel bazal hücrelerinde ve stromal hücrelerde görülür
ama sekretuar epitel hücrelerinde yoktur. Bu bulgu, epitel
hücrelerinin DHT ile uyar›lmalar›n›n stromal veya bazal
hücreler içinde elde edilen DHT ile sa¤land›¤› olas›l›¤›n›
artt›rmaktad›r. Silver ve ark. (1994), bu redüktazlar›n regülasyonlar›n›n yan› s›ra bir hücre tipine özgü ekspresyonlar›n› araflt›rd›lar. Prostata k›sa süreli androjen ablasyonu
uygulanan bireylerde 5α-redüktaz tip 2 düzeylerinde
önemli bir de¤iflim olmad›¤› aç›k bir flekilde görülmektedir.
Berman ve ortaklar› (1995) fetal s›çan ürogenital sisteminde iki 5α-redüktaz izoenziminin da¤›l›m›n› incelediler. Geliflmenin 17 ile 21. günlerinde tip 1 geninin ekspresyonu epitel hücrelerinde bask›nd›r. Tip 2 geni, mezenkimal hücreler ile s›n›rl›d›r. Bu ürogenital sistemin hem
testosteron ba¤›ml› hem de DHT ba¤›ml› bafllang›çlar› için
geçerlidir. Bu araflt›rmac›lar, androjenlerin ürogenital sistem de tip 1 geninin ekspresyonunu uyaramad›klar›n›; fakat tip 2 geninin ekspresyonunu uyarabildiklerini gözlemlemifllerdir. Araflt›rmac›lar Tip 2 5α-redüktaz geninin enzimin üretiminde pozitif bir feedback kontrol sergiledi¤ini
belirtmifllerdir. Gen enzim üretimini, oluflan ürün DHT’de
gen ekspresyonunu stimüle eder. Ancak fetusta saptanan
5α-redüktaz genlerinin ikisinden birinin böyle bir düzenleme yapt›¤›n› gösteren hiçbir kan›t yoktur.
Özet olarak, 5α-redüktaz büyük önem tafl›maktad›r
çünkü ürünü DHT fetal geliflim s›ras›nda prostat farkl›laflmas›nda önemli bir rol oynamaktad›r. Ayr›ca 5αredüktaz mutasyonlar› pseudohermafroditizmin nadir
bir formuna neden olur. Prostat fizyolojisinde 5α-redüktaz gen ekspresyonu hem prostat ve hem de karaci¤er androjenleri taraf›ndan düzenlenir. Ayr›ca 5α-redüktaz›n BPH’n›n yan› s›ra ek olarak erkek tipi kellik, akne ve hirsutizmde de rolü oldu¤una inan›lmaktad›r. 5αredüktaz inhibitörleri finasterid (tip 2 inhibitörü) ve
dutasterid (tip 1 ve 2 inhibitörü); BPH ve erkek tipi
kellik tedavisinde uygun hasta popülasyonuna verildikleri zaman klinik olarak faydal› ilaçlard›r.
DHT prostatta testosterondan oluflturulduktan sonra
3α-diol (5α-androstane-3α, 17β-diol) ve 3β-diol (5α-androstane-3β, 17β-diol) oluflturmak için bir dizi reversibl
metabolik reaksiyonlara tabi tutulur (bkz. fiekil 90-9).
DHT’nin bu dönüflümünü gerçeklefltirenler 3α-hidroksisteroid veya 3β-hidroksisteroid oksidoredüktaz enzimleridir. Bu enzimler bir kofaktör olarak NADP’› kullan›rlar;
ayr›ca 5α-redüktaz›n aksine nikotinamid-adenin dinükleotid (NAD)’› da kullanabilirler. DHT metabolizasyonundaki denge ayn› zamanda DHT oluflumu lehinedir. ‹fllem
s›ras›nda 3α-diol ve 3β-diolun 3-hidroksi grubu, DHT
içinde mevcut olan 3-ketona okside edilir. Bir hayvana
3α-diol uyguland›¤›nda, bunun efektif DHT’na h›zl› dönü-
2548
KISIM XVI
l
Prostat
Tablo 90-3.
5α-Redüktaz Tip 1 ve 2’nin Özellikleri ve
Da¤›l›mlar›
Chromosome
Molecular weight
Amino acids
Exons
Introns
Homology
pH optima
Km testosterone (μM)
Ki finasteride (nM)
Half-life (hr)
5·-Reductase deficiency
Prostate Cells
HUMAN
Luminal epithelial
Basal epithelial
Stromal
Skin
RAT
Prostate cells
Luminal epithelial
Basal epithelial
Stromal
TYPE 1
TYPE 2
5p15
29,000
259
4
5
49%
Alkaline (6-8.5)
1.5
325
20-30
Normal
2p23
28,000
254
4
5
49%
Acidic (5.0)
0.1-1.0
12
20-30
Mutated
±
?
±
+
?
+
+
?
?
+
?
?
?
+
flümü nedeniyle güçlü bir androjenik etki oluflturdu¤u bilinmektedir. Di¤er taraftan 3β-diol bir androjen olarak etkili de¤ildir çünkü 6a veya 7a konumunun hidroksillenmesi ile h›zl› bir flekilde irreversibl olan triol formuna dönüflür (bkz. fiekil 90-9). Trioller testosteron metabolizmas›n›n son ürünleridir. Fakat androjenler gibi inaktif ve suda çözünürdürler; çünkü tekrar DHT oluflturamazlar. Steroidler de glukuronid veya sülfat konjugatlar› oluflturabilirler ve daha fazla çözünür bir formda salg›lanabilirler.
Özet olarak, testosteron geri dönüflümsüz olarak
DHT’ye metabolize olur. Bu ifllem, 3 pozisyonunda primer oksidasyon ve indirgeme yoluyla di¤er indirgenmifl steroidler ile denge içinde gerçekleflir. Steroidler,
geri dönüflümsüz olarak inaktif triollere hidroksile edilerek inaktive edilirler.
Stromal-Epitel Etkileflimlerinin
Androjenlerle Regülasyonu
Epitel hücrelerinin fonksiyonlar› ile stromal hücreler aras›nda dinamik ve karfl›l›kl› bir etkileflim oldu¤u art›k iyice
a盤a ç›km›flt›r (Steiner 1993, Cunha 1994, Sikes 1995,
Cunha ve ark., 2003, 2004). Bu çapraz etkileflimler bazal
membran ba¤lant›lar›n› biçimlendiren ekstrasellüler matriks elemanlar›n›n mekansal organizasyonu arac›l›¤› ile
yönlendirilir. Bu ba¤lant› iki yönlü parakrin sinyalleri sa¤lar, filtreler, düzenler ve bu iki hücre kompart›man› aras›ndaki bilgi ak›fl›n› kontrol eder. Örne¤in dolafl›m yoluyla prostata gelen s›v›lar, gazlar, besinler, hormonlar ve
birçok büyüme faktörlerin; salg› epitel hücrelerinin taban›na ulaflmadan önce s›ras›yla stromal zemin madde, ekstraselüler matriks ve bazal membran› geçmesi gerekir. Geliflimin erken dönemlerinde epitelyal ve mezenkimal (stromal) elemanlar›n›n ifllevleri; hücre tiplerine, bileflimlerine,
özelliklerine ve birbirleriyle olan etkileflimlerine ba¤l› olarak de¤iflir. Bir ünite ve bez olarak prostat fonksiyonlar›n-
da hayati rol oynayan faktörler: Bu iki doku eleman›n›n
entegre sistem biyolojilerinin yan› s›ra yafllanma s›ras›ndaki dinamikleridir. Gerçekten de bu doku etkileflimlerindeki bozulma bazen çok erken yafllarda bafllat›lan (Yaklafl›k 25’li yafllarda maksimum virilizasyondan hemen sonra) anormal prostat büyümesinin iflaretlerinden biridir.
Prostat, flekil ve yap›s›ndaki kal›c› erken de¤iflikliklere;
genetik, çevresel, beslenme veya yafllanma ile birlikte olan
metabolik faktörler gibi nedenlerden dolay› son derece duyarl›d›r (Risbridger ve ark., 2005). Asl›nda bu fetal veya
neonatal dönemde ortaya ç›kan ve bu geç dönem hastal›¤›n›n bafllang›c›na yol açabilen hormonal (androjen ve estrojen) de¤iflikliklerin aras›ndaki ba¤lant›y› ortaya ç›karmak zorunludur. Yafllanmayla birlikte, 50 ile 60’l› yafllarda prostat normal bölgesel histolojik anatomiden ve fonksiyonlardan; BPH erken belirtileri, prostat inflamatuar atrofisi, prostatik intraepitelyal neoplazi ve nihayetinde
prostatik adenokarsinomun çeflitli türlerine do¤ru yavafl
yavafl progrese olur. Bu konsept çeflitli kemirgen modellerinde ayr›nt›l› flekilde dokümante edilmifltir (Rajfer ve Coffey 1978, 1979; Naslund ve Coffey 1986, 1987; Prins ve
Birch 1995, Singh ve ark., 1999, Prins ve ark., 2001, Risbridger ve ark., 2005).
Hücre Adezyon Molekülleri
Hücre-hücre ve ekstrasellüler matriks etkileflimleri; hücre
fenotipi nas›l düzenlenir konusunu daha iyi aç›klamak aç›s›ndan önemli hedefler haline geliyorlar. Hücre yüzeyi üzerindeki transmembran reseptörleri plazma zar›n›n içinden
d›flar› uzanarak hücre d›fl› matriks içinde veya komflu hücreler üzerinde bulunan proteinler ve reseptörler arac›l›¤› ile
direkt olarak sitoiskelete ba¤lanan bir köprü olufltururlar.
Hücre adezyon molekülleri (HAM) dört ana tipe ayr›l›r: 1)
integrinler: Heterodimer etkileflimleri yoluyla hücreyi bazal
membrana ve ekstrasellüler matriks bileflenlerine ba¤lar.
2) Kaderinler: Homotipik polimerler yoluyla hücreyi komflu
hücrelere ba¤lar. 3) Selektinler; hücreyi öncelikle vasküler
sistem üzerinde bulunan karbohidrat k›s›mlara ba¤lar ve
(4) ‹mmünglobülin süperailesi adezyon molekülleri. Prostatta bu hücre adhezyon moleküllerinin ilgi s›ras›na göre
en yayg›n olarak incelenenleri s›ras›yla: Prostat epitel hücrelerini birbirlerine ba¤layan E-kaderinler, transferrine
ba¤lanan CD71 ve çeflitli integrin molekülleridir. Bu ba¤lar
in vitro olarak prostat tümör hücresi dizinlerinde araflt›r›lm›flt›r (Rokhlin ve Cohen 1995) ancak normal olarak geliflen prostatta ve prostat kanserinde in vivo daha kapsaml›
çal›flmalara ihtiyaç vard›r.
‹ntegrinler, α ve β subunitler olarak adland›r›lan kovalent ba¤l› iki heterodimerden meydana gelir. Bu integrinler: Fibronektin, fibrinojenler, kollajen ve lamininlerin
ekstraselüler matriks reseptörlerinin yan› s›ra; ekstraselüler matriks proteoglikanlar› içindeki glikozaminoglikanlar
ile iletiflim için d›flar›dan hizmet verirler. Hücre kompartman› içindeki integrin reseptör alanlar›; hücre iskeletinin
yap› ve organizasyonunu belirlemek için odak noktalar›
olarak hizmet ederler. Yaklafl›k sekiz α ve β subünitesi
hücreye özel ve hatta bir hücre üzerinde birkaç tipi olabilen farkl› heterodimerler ile etkileflim sa¤layabilirler. Farkl› kombinasyonlar›n ekstraselüler matriks bileflenlerine
de¤iflik derecelerde ba¤lanma aktiviteleri olabilir. Örne¤in
α3β1 laminin; kolajen ve fibronektine ba¤lan›r ve bunu arginin, glisin ve aspartik asit (RGD) içeren proteinlerin içindeki bu amino asit üçlüsünü tan›yarak yapar.
Transmembran reseptörlerinin di¤er tipleri de benzer
reseptörleri tan›yarak ve homodimer ba¤lar› oluflturarak;
komflu hücrelere do¤rudan hücre-hücre temas› sa¤lamak
amac›yla hücre d›fl›na uzan›rlar
BÖLÜM 90
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2549
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
Anahtar Noktalar: ???????????????????????????
• ?????????????????????????????
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
MOLEKÜLER DÜZEYDE PROSTAT
BÜYÜMES‹N‹N REGÜLASYONU:
STERO‹D RESEPTÖRLER
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
ÇEV‹R‹ EKS‹K OLAB‹L‹R M‹?
Vücuttaki neredeyse tüm hücrelerde steroidler çekirde¤e
girebilir fakat, sadece birkaç hücre herhangi bir zaman dilimi için bu steroidi kendi çekirdeklerinde tutabilir. Steroid
spesifik olan ve reseptöre sahip olan steroidleri tutan hücreler, baz› proteinlerin ekspresyonunu de¤ifltirmek için
spesifik steroid duyarl› genleri hücre çekirde¤i içerisinde
regüle edebilirler. Hücre çekirde¤i içinde ba¤lanan androjen reseptörlerinin nükleer al›c› bölgeler için affinitesi, koregulatuvar faktörlere doku spesifik ba¤lanmas› oldu¤u
kadar olas›l›kla DNA üzerinde (androjen cevap elemanlar›)
spesifik dizilere ba¤lanman›n da bir derlemesidir. Hücre
çekirde¤i içinde androjen reseptörünün uptake’i ve ba¤lanmas›, reseptöre ba¤lan›p onun yap›s›n› de¤ifltiren androjen
ligand›n›n varl›¤› ile düzenlenir. Androjenler yok ise reseptör nükleer ba¤lanma için affinitesini azalt›r ve kolayca yerini de¤ifltirebilir, daha da ötesi, gerçekten kastrasyon yap›lm›fl durumlarda reseptörler sitoplazmaya geri akabilirler
(Husmann ve ark., 1990). ‹mmünohistokimyasal teknikler, androjen varl›¤›nda androjen reseptörlerinin primer
olarak hücre çekirde¤inde lokalize oldu¤unu göstermifltir.
Prostat ve veziküla seminalislerde bulunan steroid
spesifik olan, yüksek affiniteli (10-9 ile 10-10 M Kd aras›)
ve satüre olabilen (100-1000 fmol reseptör: dokunun
DNA ekivalanl› her miligram› için) androjen reseptörleri
ilk defa 1969 y›l›nda Liao ve Fang taraf›ndan tan›mlanm›fllard›r. Her hücre için bu reseptörlerin 5.000-20.000
aras› molekülü vard›r ve bu miktar, muhtemelen 400’ün
alt›nda olan ba¤lanma yerlerine ba¤lanacak androjen yan›t elemanlar›n›n gerektirdi¤inden çok fazlad›r. Klasik androjen reseptör fonksiyonlar›, androjen reseptörlerinin aktive olmas›yla regüle olan transgenlerin oluflturdu¤u genomik proçesler ile karakterizedir. Yak›n geçmiflte androjen faaliyetinin nongenomik mekanizmas›na dikkat çekilmifltir (Benten ve ark., 1997; Jones ve ark., 2004). Nongenomik androjen faaliyeti; hücresel fizyolojideki son derece
h›zl› de¤ifliklik ile beraber protein translasyonunun gerçekleflmesi için hedef hücre gen regülasyonunun ölçümünde uzun süre gerekli olmas›n›n aksine tipik olarak saniyeler ve dakikalarla ölçümün yap›labilmesi ile karakterizedir. Nongenomik androjen faaliyetlerinin androjen reseptörlerinin içinde bulundu¤u genomik regülasyona benzer flekilde olup olmad›¤› halen de¤erlendirilmektedir. Androjen reseptörlerinin özellikleri ve hormonal regülasyonlar› ve bunlar›n uygulanmas› detayl› bir flekilde bildirilmifltir (Gelmann, 2002; Black ve Paschal, 2004).
2550
KISIM XVI
l
Prostat
Anahtar Noktalar: Androjen Reseptörü
• Hücre içi steroid ba¤lay›c› protein olan androjen reseptörleri, hücresel hareketlerin regülasyonu için genomik
ve nongenomik faaliyetlerin her ikisinin sonucunda androjenler taraf›ndan aktive edilirler.
• Bu regülasyon prostattaki geliflim, büyüme, homeostazis ve stromal ile epitelyal kompartmanlar›n her ikisinin
varl›¤› merkezinde düzenlenir.
Androjen Reseptörü
‹nsan androjen reseptörünün klonlanmas› ve ekspresyonu, androjen etkisinin mekanizmas› ile ilgili çal›flmada temel bir noktayd› (Chang ve ark., 1988b; Lubahh ve ark.,
1988). Bu, gen dizileri ve onun protein ürünü ile ilgili olan
çal›flmaya yol gösterdi ve bu kal›t›msal androjen insensitivite sendromlar›nda reseptör fonksiyonunda oldu¤u gibi
nas›l de¤iflti¤ini ayd›nlatt› (Chang ve ark., 1995).
Androjen reseptör geni X kromozomunun uzun kolunda Xq11.2-q12 pozisyonunda lokalizedir. Çünkü, erkeklerde sadece bir X kromozomu vard›r ve tek kopyas› olan
bir gendir. Bu gen üzerindeki flifre dizisi, mRNA’da transkripte edilen ve iflleme tutulan 8 adet egzona bölünmüfltür
ve sonra ard›ndan protein translasyonu yap›l›r. Total genomik DNA dizileri minimum 80 kilobazd›r (Marcelli ve
ark., 1990), fakat final mesaj formlar› ise sadece 10.6 kilobazd›r, ki bu aç›k okunan 2757 baz çiftinin iskeleti ile
total genin sadece %17’sini oluflturmaktad›r. Bu, progesteron ve östrojen reseptörlerinde oldu¤u gibi ayn› zamanda 8 ekson hakk›nda da bilgi içeren di¤er çok say›da steroid organizasyonuna benzerlik gösterir. Androjen reseptörleri, ligant-inducible transkripsiyon faktör gruplar›ndan
biri olan nükleer reseptör süperfamilyas› üyesidirler. Günümüzde, nükleer reseptör süperfamilyas› 200’den fazla
üyeye sahiptir (Escriva ve ark., 2004). Bu reseptörlerin
birço¤u için ligandlar daha yeni tan›mlanmas›na ra¤men,
bu reseptörlerin tümü onlara gen ekspresyonunu düzenlemeye izin veren kesin yap›sal nitelikleri paylafl›rlar (sözde
öksüz reseptörler). Bu reseptörler glukokortikoid reseptörlerini, retinoik asit reseptörlerini (RXR ve RAR), vitamin D
reseptörünü, östrojen ve progesteron reseptörlerini, peroksizom proliferatör-aktive edilmifl reseptörü (PPAR-_) ve
birçok öksüz (orphan) reseptörü içerir. Di¤er steroid reseptörlerine benzer flekilde androjen reseptörlerinin yap›s›
3 modüler alana ayr›l›r; Amino-terminal bölgesi, DNA
NH2
ba¤lama bölgesi ve karboksi-terminal ligand bölgesi. Tüm
nükleer reseptörlerin yap›sal organizasyonlar›ndaki benzerli¤e ra¤men, de¤iflik reseptörlerin aktivasyonu de¤iflik
selüler cevaplarla sonuçlan›r. ‹nsan androjen reseptörünün mutasyonel analizleri, fiekil 90-10’daki flematik diyagramda oldu¤u gibi de¤iflkenlik gösteren farkl› fonksiyonlar› içeren detayl› haritalarla gösterilmifltir.
Transkripsiyonel bafllama bölgesinin upstream yönündeki hareketi (saat 5 yönü) onun ekspresyonunu kontrol
eden genin regülatör elementidir. Polimeraz II ba¤›ml›
genlerin promotor bölgelerinde genel olarak bulunan klasik TATA ve CCAAT’dan daha fazla olarak GC bölümünün
ihtiva edilmesi s›k de¤ildir. Bafllang›ç bölgesine yak›n, 70
bp upstream lokalizasyonunda 50bp’lik androjen reseptör
transkripsiyonu için bir cis aktiviteli eleman olan pürinden
zengin bölge vard›r. Siklik adenozin monofosfat (cAMP)
cevapl› eleman (AR/CRE1) gibi, AP-1 (c-Fos ve c-Jun’un
bir heterodimeri taraf›ndan ba¤lan›r) ve RARE (retinoik
asit cevapl› eleman›) içeren di¤er cis-aktiviteli elemanlar
vard›r. Bu da androjen reseptör gen ekspresyonunun regülasyonunda siklik AMP, c-Fos/c-Jun aktivasyonu ya da
retinoidlerin gerekli olabilece¤ini gösterir (Kuiper ve ark.,
1989; Faber ve ark., 1993; Mizokami ve ark., 1994; Young ve ark., 1994). Androjen reseptör aktivasyonu; baz›
chaparoninlerle birlikte bafllama kompleksinin formasyonu, ligand ba¤lanmas›, posttranslasyonel modifikasyon ile
birlikte reseptörün aktivasyonu, dimerizasyon, nükleer lokalizasyon, kromatini yeniden flekillendiren baz› transkripsiyonel ko-aktivatör komplekslerine reseptörün ba¤lanmas›, bafllama bölümünün hedeflenmesi ve transkripsiyonun tekrarlanan daireleri için RNA polimeraz II mekanizmas›n›n stabilize edilmesini içeren çok basamakl›
fonksiyonlar› içerir. Bu özelliklerin her biri fiekil 9011’deki diyagramda çizildi¤i gibi reseptörün bilinen yap›sal özellikleri ile tart›fl›lm›flt›r.
Chaperonin Ba¤lanmas›
Ribozomda, proteinin var olan üretiminden hemen sonra
chaperonin olarak an›lan birçok proteinle beraber reseptör
kompleksleri flekillendirilir. Sukroz gradiyent sedimantasyon analizinden sonra kendi boyutu ile ba¤lant›l› olarak bu
chaperoninler 8S kompleksi olarak bilinen birleflik bir
kompleksi flekillendirir. Chaperonin kompleksi inaktif bir
havuzda reseptör regülasyonuna hizmet edecek 8 kadar
komponente sahip olabilir (Hps90, Hps70, Hip, p60, p23,
FKBP51, FKBP52 ve Cyp40) (fiekil 90-11). Chaperonin
kompleksinin moleküler biyolojisi hakk›nda en detayl›
gözden geçirmeye sahip progesteron reseptörü ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda (Nair ve ark., 1996; Pratt ve Toft 1997; Smith
2000) androjen reseptörü chaperonin kompleksindeki üsCOOH DNA-binding domain (zinc fingers)
Steroid-binding domain (hydrophobic pocket)
α-Helix interface
Basic amino acids
nuclear localization motif
Polymorphic repeats:
Poly (Gy) Poly (Mo) Poly (Gh)
Hsp90 binding
Serine phosphorylation targets
Coactivator–corepressor sites
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Shown are the coordinates of all known functional elements
fiekil 90-10. ‹nsan androjen reseptör proteininin yap›s›. Androjen reseptörü; DNA ba¤layan bölge (iki çinko parmaktan oluflur), steroid
ba¤layan bölge (hidrofobik cepten oluflur), nükleer lokalizasyonlu motif ve birkaç koaktivatör/korepresör ba¤lay›c› alanlar› içeren birkaç
fonksiyonel bölgeye bölünür. Farkl› popülasyonlar aras›nda de¤iflik boyutlar› olan glisin, prolin ve glutaminin üç polimorfik tekrarlar›ndan oluflur. Fonksiyonel elementlerin ilgili pozisyonlar› skalada gösterilmifltir.
BÖLÜM 90
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2551
Hip
Hsp70
p60
p23
Cyp40 AR
FKBP51
FKBP52
Chaparonin
complex
Hsp90
Ligand
binding
P
AR
P
AR
AR
P
Nuclear
localization
Post-translational
modifications
P
P
P
P
P
P
AR
AR
Dimerization
P
AR
P
fiekil 90-11. Ligandlar taraf›ndan gerçeklefltirilen androjen reseptör (AR) aktivasyonunun mekanizmas›. Androjen, hücre membran›na pasif difüzyonla girer ve sitoplazmadaki androjen reseptörüne ba¤lan›r. Androjen reseptörü chaperonin kompleksi ile denge içinde oluflur.
Hsp90, Hsp70, Hip, p60, p23, FKBP51, FKBP52 ve Cyp40’› içeren en az sekiz farkl› komponentten oluflur. Ba¤l› ligandlar aktive edildi¤inde fosforilasyon gibi posttranslasyonel modifikasyonlar oluflur. Eflzamanl› olarak, dimerizasyon oluflur ve aktive edilmifl modifiye androjen reseptörü aktif transport ile hücre çekirde¤ine transloke olur.
tün türler 8S formu ile denge içerisinde olan bir monomerik forma ayr›labilir (4S sukroz gradiyent santrifugasyonu). Bu genifl kompleks özellikle sadece kitle aktivitesi
özelli¤i ile korunabilir, çünkü s›cak flok proteinleri hücre
içindeki en bol proteinler aras›ndad›r. Androjen reseptörü
birleflik kompleks olmamas›na ra¤men fosforilasyon, glikozilasyon ya da steroid ligandlar›n ba¤lanmas›n› içeren
çeflitli posttranslasyonel proçes basamaklar›na maruz kal›r.
Bu etkileflimler ligand ba¤›ml› aktivasyona, ligand ba¤›ms›z aktivasyona ya da proteozom arac›l› degradasyon ile reseptör inaktivasyonuna yol açan chaperoninlerle tekrar agregasyonu inhibe edebilir. Bilinen tüm memeli androjen reseptörlerinin mentefle bölgesinde var olan vitamin D reseptöründekine benzer bir PEST dizisi içeren bir mekanizma
için kan›t, onun proteozom arac›l› androjen reseptör turnoverinde fonksiyon gösterebilece¤ini ortaya koydu. Ayr›ca,
proteozom inhibisyonu androjen reseptör izoformlar›nda
anlaml› bir art›fla yol açar (Sheflin ve ark., 2000).
DNA Ba¤lay›c› Alan
Egzon 1’in son k›sm›n›n yan›nda olan ve egzon 3’ün içine do¤u uzanan k›s›m, DNA ba¤lanma bölgesi için flifre
dizisi görevini görür. Androjen reseptörünün DNA ba¤layan alan›, androjen cevap elemanlar› olarak belirtilen baz›
DNA dizilerinin spesifik tan›nmas›na izin veren sisteinden
zengin 72 adet aminoasit ile birlefliktir ve iki çinko parmak motifi kodlar. Bu elemanlar tipik olarak palindromik
tekrarlardan oluflurlar ve üç nükleotid bofllu¤a ayr›l›rlar.
Örne¤in, GG (A/T) ACAnnnTGTTCT (Roche ve ark.,
1992). Baz› steroid reseptörlerinin X-Ray kristallografisi
(glukokortikoid reseptörü ve progesteron reseptörü) birinci çinko parma¤›n›n DNA temelli majör oluk ile direkt te-
masl› ba¤lanmas›n›n dizi spesifitesini yönetti¤inin gösterir; ikinci çinko parmak fonksiyonu ise fleker-fosfat iskeleti ile temasa geçen protein-DNA kompleksini stabilize
eder. Protein-DNA etkileflimleri her ne kadar genifl flekilde
çinko parmak motifleri ile s›n›rl› görünse de, amino terminalindeki diziler, DNA ba¤lama affinitesinde hafif azalma
ile sonuçlanan bu bölgedeki mutasyonlar gibi bu yap›lar›n
stabilizasyonunda önemli görünmektedir. Steroid reseptör
molekülündeki çinko parmaklar›n DNA ba¤lama alan›
yüksek oranda korunmufltur. Egzon 2-3’ün bu bölgesinde
progesteron reseptörü ile %79, glukokortikoid reseptörü
ile %76 ve ER ile %56 homoloji mevcuttur (Chang ve ark.,
1988a, 1988b). Androjen reseptörünün en yak›n homolo¤u progesteron reseptörüdür (Lubahn ve ark., 1988; Marcelli ve ark., 1990). Androjen reseptörlerinin bu bölgedeki
aminoasit mutasyonlar›, androjen duyarl› genlerin aktive
olamamas›na yol açan reseptörler oluflturabilir (Govindan
1990), bu durum ise kal›tsal androjen insensitivite sendromu-testiküler feminizasyon’un temellerinden biridir.
DNA ba¤layan alan, hormon cevap eleman› olarak belirtilen ve kendisinin ayn› kökeninden gelen DNA regülatuvar bölümünü ba¤lar. Hormon cevap elemanlar›, reseptörün tüm gruplar›n›n ba¤lamaya yeterli oldu¤u farkl›
gruplara genel yap›sal niteliklere dayanarak ayr›labilirler.
Klas 1 hormon cevap elemanlar› glukokortikoid, progesteron ve mineralokortikoid reseptörünü içerir ve
TGTTCT’nin yar› saha konsensüs dizisi ile karakterize edilir. Klas 2 hormon cevap elemanlar› ise prototip yar› saha
dizisi TGACC olan östrojen reseptörünü içerir. Androjen
reseptörlerinin ba¤land›¤›n›n gösterildi¤i hormon cevap
elemanlar› klas 1 alt grubuna dahildirler (Tan ve ark.,
1990). GG(A/T) ACAnnnTGTTCT olan bir androjen resep-
2552
KISIM XVI
l
Prostat
tör füzyon proteini ile birlikte bir RNA ba¤lama alan› seçme deneyi kullan›larak androjen cevap eleman› için onaylanm›fl bir dizi belirlenmifltir (Roche ve ark., 1992). Bu
ba¤lama kesimleri, reseptörlerin bafl-bafl tarz›nda ba¤land›¤›n› gösteren simetrinin bir dyad ekseni ile birlikte ters
çevrilmifl palindromik bir tekrarla karakterizedir. Ancak,
yak›n zamanda rat probasin protomerinin, androjene cevap veren eleman›n direkt bir tekrarlamas› olarak bulundu ki bu da bu durumda ba¤lanman›n bafl-kuyruk tarz›nda olaca¤›n› göstermektedir (Schoenmakers ve ark.,
2000). Sürpriz bir flekilde x-ray kristallografi datalar›, androjen dimerlerinin direkt olarak tekrarlayan bafl-bafl hedef zincirlerine bindi¤ini ve ters dönmüfl tekrarlayan hedef zincirlerinin normal oryantasyonunu sürdürdü¤ünü
göstermifltir (Shaffer ve ark., 2004). Günümüze kadar sadece androjen reseptörlerinin ters dönmüfl tekrarlar için
normal oryantasyonu umulan direkt tekrarlayan hedef
zinciri ba¤lad›¤› gösterilmifltir. Bu farkl›l›k, androjen reseptörlerinin hedef gen regülasyonu spesifitesini bir yol ile
sürdürmüfl olabilece¤ini gösterebilir.
Ligand Ba¤lama Alan›
Ligand ba¤›ml› aktivasyon; ligand-reseptör dimerizasyonu, post-tanslasyonel modifikasyon (fosforilasyon), nükleer translokasyon ve ard›ndan hedef gen aktivasyonu (ya
da represyonu) ile karakterizedir. DHT için olan ba¤lama
affinitesi, testosteron için olana göre belirgin derecede
yüksek olmas›na ra¤men, ligand ba¤lama alan›na DHT ya
da testosteronun ba¤lanmas›n›n bu proçesleri kolaylaflt›rd›¤›na inan›lmaktad›r. Aktivasyon için androjenin ligandba¤lama alan›n›n karboksi terminaline ba¤lanmas› gerekli ise de ligand-ba¤lama alan›n›n delesyonu yap›sal olarak
aktif androjen reseptörüne neden olabilir. Böylece, chaparonon kompleksi ile etkileflimin en az›ndan bir bölümü reseptörün karboksi parças›n› gerektirir (Marcelli ve ark.,
2990). Bununla birlikte, ligand-ba¤lama bölgesindeki küçük nokta mutasyonlar›, androjen reseptörü etkisinin karakteristiklerinde önemli de¤iflikliklere yol açabilir. Örne¤in, Prostat kanserinin LNCaP hücre çizgisinde belirlenen
(kodon 877, Thr->Ala) androjen reseptörü ligand-ba¤lama alan› içindeki tek bir nokta mutasyon onu progesteron
gibi uygun olmayan steroidler ile zay›f flekilde uyar›l›r hale getirirken, androjenler taraf›ndan stimüle edilme yetene¤i halen vard›r. Marcelli ve ark. (1990), androjen reseptöründeki aminoasit 587 ya da 794’deki mutasyonlar›n
androjen ba¤lama ve transkripsiyonel aktivasyon için olan
denemelerde inaktif oldu¤unu bildirdiler. Ancak, 708’den
917’nin karboksil ucuna aminoasit yer de¤ifltirmesi (yani
tüm ligand ba¤lama alan›) androjenleri ba¤lamayan, fakat
halen transgenlerin aktivasyonunda yap›sal olarak aktif
olan bir reseptör proteinin sentezine yol açar.
Dimerizasyon
Tüm steroid reseptörleri için kesin hormon cevap elemanlar›n›n palindromik yap›s›n›n tan›mlanmas›, bu transkripsiyon faktörlerinin DNA’ya bir dimer olarak ba¤land›¤›
önerisini ortaya koymufltur. Reseptör-DNA etkileflimlerinin sonraki analizleri bu hipotezi do¤rulam›flt›r ve flimdiki dimerizasyonun steroid reseptör etkisinin regülasyonunda önemli bir basamak oldu¤u düflünülmektedir.
859’dan 880’e kadar olan kodonlarda ligand ba¤lama alan›ndaki hidrofobik bir heptad tekrar›, tüm steroid reseptörleri aras›nda korunmufltur ve yüksek affiniteli dimerizasyon için gerekli oldu¤u düflünülmektedir. Bu dizilerin
ç›kar›lmas›, muhtemelen palindromik cevap elemanlar›
üzerindeki DNA ba¤layan çinko parmaklar›n etkisi arac›l›¤›yla düflük affiniteli dimerizasyona yol açar. DNA ba¤layan alan›n kald›r›lmas›, ligand ba¤layan alanda var olan
güçlü affiniteli dimerizasyonu inhibe etmez. Güçlü dimerizasyon sinyalinin korunmufl olan heptad arac›l›¤›yla fle-
killendirilmifl hidrofobik bir alfa heliks yüzeyi ile iliflki
içinde oldu¤u görülmektedir (Centenera ve ark., 2008).
Post-Translasyonel Modifikasyonlar
Androjen reseptörü bir kez steroid ligand›na ba¤lan›r ve
chaparonin kompleksinden ayr›l›rsa, reseptörün turnoveri
ve fonksiyonunu önemli derecede etkileyebilecek çeflitli
posttranslasyonel modifikasyonlara maruz kal›r. Örne¤in,
androjen reseptörleri asetile edilebilirler (Fu ve ark., 2004)
ve fosforile edilebilirler (Goueli ve ark., 1984). Rat ventral
prostat›nda, bu olaylar›n nükleer siklik AMP ba¤›ml› protein kinaz taraf›ndan sa¤land›¤› bildirilmifltir (Kemppainen ve ark., 1992). Reseptör fosforilasyonu, DNA ba¤lanmas› ve transkripsiyonel regülasyonda oldu¤u kadar steroid reseptörlerinin nükleer translokasyonunda da önemli
bir mekanizma olabilir. Fosforilasyon için stimülasyon, bir
androjen agonistinin ba¤lanmas› ile optimal olmaktad›r,
çünkü, flutamid gibi antagonistler defosforilasyon durumunu tercih ederler ki bu da fosforilasyon durumunun reseptörün as›l aktivitesi ile ilgili olabilece¤ini ortaya koymaktad›r (Wang ve ark., 1999). Hem serin, hem tirozin
rezidüleri di¤er steroid reseptörlerinde fosforillenmifl olarak bulunmufltur (Landers ve Spelsberg 1992; Sadar ve
ark., 1999). Protein kinaz A arac›l›¤› ile olan fosforilasyona ek olarak, androjen reseptörleri ayr›ca gen aktivite regülasyonunun de¤iflik bir düzeyini sa¤layabilecek mitojen
ile aktive edilmifl protein kinazlar› da stimüle ediyor görünmektedir, çünkü bu kinazlar Elk-1 gibi di¤er transkripsiyon faktörlerini s›kl›kla de¤ifltiriler (Peterziel ve
ark., 1999). Prostat, asit fosfataz›n zengin bir kayna¤›d›r
ve baz›lar› bu enzimlerin androjen reseptörünün fosfotirozil rezidülerinin regülasyonunda aktif rol alabilece¤ini,
böylece bu iliflki kesinlikle rastgele tesadüfi olmamas›na
ra¤men, androjen reseptörlerinin defosforilasyon ve inaktivasyonunda bir rol oynayabilece¤ini göstermifllerdir
(Goldsteyn ve ark., 1989).
Nükleer Lokalizasyon
Steroid ligand›n ba¤lanmas› ile aktivasyondan sonra androjen reseptörü en az›ndan 2 nükleer lokalizasyon sinyali gerektiren bir proçes arac›l›¤›yla nükleer por kompleksi
boyunca nükleusa tafl›n›r, biri içeri aktarma, di¤eri ise
nükleer tafl›ma içindir. NLS ba¤›ml› nükleer translokasyon
için kan›t iyi belirlenmifltir ve SV40 genifl T antijenini içeren çeflitli nükleer proteinlerin içinde bulunabilir. Ço¤u olgu da temel aminoasitlerin uzamas›ndan oluflur. Çeflitli di¤er temel diziler NLSing’in içine sokulabilirse de, SV40 genifl T antijeninde prototip NLS PKKKRKV’dir. Androjen reseptörünün nükleer lokalizasyonu, birçok basamak gerektiriyor gibi görünmektedir. Bu basamaklar flunlardan oluflur; temel aminoasit NLS’nin importin a ve b’ye ba¤lanmas›, bir importin-yük kompleksinin pora sokulmas›, nükleusa do¤ru translokasyon, ve Ran-GTP-mediyatörlü yük sal›n›m› (Rao ve ark., 2002). Steroid reseptörlerinin iki bölgesi, reseptör iflleyiflinin regülatörleri olarak dikkati çekmifllerdir. ‹lk bölge, yan lösinleri ve çekirdek sinyali
628RKLKKLGN’i içeren çift parçal› bir sinyalden oluflan, yan
mentefle bölgesi ile (NL-1) birlikte 2. bir DNA ba¤layan
çinko parmak bölgesidir (Kemppainen ve ark., 1992; Ylikomi ve ark., 1992; Poukka ve ark., 2000). Fakat, herkesçe
kabul edilen bu nükleer sinyal peptidi yüksek etkinlikli
translokasyon için yeterli de¤ildir ve di¤er steriod reseptörlerine benzerlik arac›l›¤›yla ek NLSs steroid ba¤layan alanda var olabilir (Kemppainen ve ark., 1992). NL-1 yap›c›
olarak etki eder ve bir glukokortikoid reseptörünün importin a ile ba¤lama iliflkisi gösterildi¤inde, h›zl› nükleer tafl›maya kat›l›r (Savory ve ark., 1999). Transaktivasyona arac›l›k eden steroid reseptör ko-regülatörlerinin bir k›sm›,
NL-1’i çevreleyen bölgelerle etkileflim içindedir (Jackson ve
ark., 1997; Moilanen ve ark 1998; Povers ve ark., 1998;
McKenna ve ark., 1999). SNURF ve Ubc-9 gibi bu protein-
BÖLÜM 90
CBP
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2553
SRC-1
AR AR
p300 AR AR
ATP-dependent chromatin
remodeling (SWI-SNF)
BAF53
BAF57
TRAP/DRIP
complex
BAF250
BAF170
BAF60
Histone acetylation
AR
BAF155
AR
BRG1
Agonist
BAF110
SNF5
Antagonist
(e.g., flutamide)
Histone deacetylation
Activation of
gene expression
TATA
N-CoR AR AR
SMRT
Gene
repression
fiekil 90-12. Nükleer olarak aktive edilmifl androjen reseptörünün (AR) faaliyetinin mekanizmas›. Androjen reseptörü nükleusa transloke
oldu¤unda birkaç basamaktan geçer (ço¤unlu¤u eflzamanl› olarak gerçekleflir): (1) SWI-SNF kompleksi arac›l›¤›yla gerçekleflen ATP ba¤›ml› biçim içerisinde kromatin remodelingi; (2) p300, CBP ve SRC1’i içeren multipl transmisyon faktörlerini içine alan süreçlerdeki agonist (DHT) arac›l› histon asetilasyonu. Belirli antagonist vakalar›nda histon deasetilasyonu tercih edilebilir ve nükleer reseptörlerin kompleksi N-CoR ve SMRT gibi gen ekspresyonunun bask›lay›c›lar› ile aktive edilir. (3) Aktive edilmifl androjen reseptör kompleksleri daha
sonra androjen cevap elemanlar› olarak bilinen hedef genlerin tipik olarak üstündeki bölgede TRAP/DRIP kompleksi yoluyla gerçekleflen di¤er γ-transacting faktörler ile birleflirler. Bu kompleks daha sonra gen ekspresyonunun androjen ile regüle edilmifl aktivasyonuna
önderlik eder.
lerin baz›lar›, 2 parçal› NL-1’in y›k›lmas›yla birlikte bölge
üst üste katland›¤›nda, androjen reseptörleriyle olan etkileflim yeteneklerini kaybederler (Moilanen ve ark., 1998; Poukka ve ark., 2000). ‹kinci sinyal olan NESAR ligand›n ba¤lanma alan›nda lokalizedir (Saporita ve ark., 2003) ve ligand ile birleflmedi¤inde nükleer tafl›ma sinyali, androjen
reseptörlerinin tafl›nmas›n› kolaylaflt›r. NL-1 ve NESAR aras›nda androjen reseptörleri aktif olarak nükleus ve sitoplazma aras›nda gidip gelirler, bu reseptörlerin gen ekspresyonunu aktive etme ya da bask›lamak için intrinsik kabiliyetlerini s›k›ca regüle ettikleri farz edilir.
Transkripsiyonel Aktivasyon Alanlar›
Androjen reseptörleri, hücre çekirde¤i içinde aktif lokalizasyonu baflard›¤›nda genomik DNA içerisinde hedef kesitleri bulmal› ve bu kesitlere ba¤lanmal›d›r. Hedef genler
içerisindeki reseptör lokalizasyonunun kesin mekanizmas›
halen bilinmemektedir, bununla birlikte yeni gelifltirilen
kan›tlar bu oluflumun yüksek orkestrasyon süreçleri ile ortaya ç›kt›¤›n› göstermektedir (O’Malley 2008). Örne¤in,
FOXA1 gibi öncü faktörlerin epigenetik sinyal ile spesifik
kromozomal bölgeleri hedefledikleri günümüzde bilinmektedir ve sonra androjen reseptörleri akabinde hedef genleri
regüle ederek bu sitelere ba¤lanmaktad›rlar (Lupien ve
ark., 2008). Androjen reseptörleri hedef kromatin sitelerinde uygun flekilde lokalize oldu¤unda, sonradan gen ekspresyonunu regüle edecek koaktivatörler ve koreseptörler
olarak belirtilen belirli say›daki iliflkili faktörlere ba¤lan-
may› koordine etmelidirler (fiekil 90-12). Yak›n zamanda
tan›mlanm›fl koaktivatörlerin listesi Tablo 90-4’te verilmifltir. Ço¤u androjen reseptörüne spesifik faktörler rutin olarak bulunsa da, bu faktörlerin ço¤u birçok steroid reseptörüyle karmafl›k olarak etkileflir. Potansiyel koregülatörlerin
belirli adeti tek bir reseptörle etkileflim için kapasiteyi aç›kça aflt›klar›ndan en olas› hipotez fludur; androjen reseptörüyle transkripsiyonel aktivasyon, multipl faktörler gerektirir ki bu faktörler, kromatini reorganize etmek üzere hem
s›ral› hem de kombine bir tarzda etki gösterirler (Pollard ve
Peterson 1998). Bu faktörlerin ba¤lanmas›n›n kesin zamanlamas› ve s›ras› ayd›nlat›lmay› beklemektedir, ancak
bir tanesi genel olarak kromatin/nükleozomal remodelizasyon (enerji ba¤›ml› proçes), histon asetil transferaz aktivitesi ve sonradan tümü RNA polimeraz II vas›tas›yla gen
transkripsiyonunun artm›fl oran›n› ilerleten TATA- ba¤layan protein iliflkili faktörler içinde deneysel olarak proçesleri y›kabilir. Kesin koflullar alt›nda bir androjen reseptör
antagonisti ba¤land›¤›nda (örne¤in Flutamide) histon asetil transferaz aktivitesi gerçekten inhibe edilir ve transrepresyon görülebilir. Gen ekspresyonunun bu inhibisyonu
nükleer koreseptör proteinler N-CoR ve SMRT’yi içerir gibi
görünmektedir (Glass ve Rosenfeld 2000). Örne¤in HBO 1
geni gibi di¤er proteinler benzer bir rol alabilirler (Sharma
ve ark., 2000). Bölge 46-408’deki amino-terminal delesyonlar›, hormon ile indüklenebilir transgenik aktivasyonun dominant negatif bask›lanmas›na yol açar, bu durum
ise koaktivatör fonksiyonlar›n bu bölgede bir etkileflime ih-
2554
KISIM XVI
l
Prostat
Tablo 90-4.
Kabul Edilmifl Androjen Reseptör Koaktivatörlerinin
K›salt›lm›fl Listesi
ARA24, ARA54, ARA55, ARA70, ARA160
ART-27, ARIP3
μ-Catenin
BRCA1, BRCA2
CARM1, CBP, c-Jun, Cdc25B, cyclin E
FHL2 (androjen reseptörüne spesifik)
GT198
HBO1
Ku
MAGE 11
Oct-1
P68 helikaz, p160, pp32-Rb
pCAF, p300, PGC-1, PNRC, p54nrb
RAC3
RNF-4
SNURF
SRC1, SRC1a, SRC3, SRCAP
TIF2
Tip60
TRAM-1
TRAP/DRIP/GRIP/NRIP
Ubc9, UBCH7
Zac1
tiyaç duyduklar›n› ve bu bölgenin yoklu¤unda reseptör formu kromatin içerisinde disfonksiyonel kompleksler oluflturur (Palvimo ve ark., 1993)
Androjen reseptörünün transkripsiyonel alan›; 1607
baz çifti içeren egzonlar›n en genifli olan egzon 1’de kodlanm›flt›r. Bu bölgenin analizi, 8 adet tekrarlanan prolin ve
23 adet tekrarlanan glisin üniteleri içeren bir aral›k ile takip edilen yaklafl›k 20 adet glutaminin tekrarlanmas›n›
içeren 3 adet homopolimerik tekrarlanm›fl bölgeler gösterilmifltir (bkz. fiekil 90-12). β tabakas›n›n glutamin tekrar
formu, belirli protein-protein etkilefliminin lütufu olan polar fermuara yard›m eder. Mayada polimerik glutamin tekrarlar›n›n bu tipinin GAL 4’ün DNA ba¤lama alan› ile füzyonu, bu bölgenin transgen aktivasyonu ilerletilmesindeki önemini gösterir flekilde GAL 4 taraf›ndan yönetilen
transkripsiyonel aktivitede bir art›fl ile sonuçlan›r (Gerber
ve ark., 1994).
Çal›flmalar, bu poliglutamin tekrarlar›n›n transkripsiyon faktörü p160’›n karboksil terminal ucu ile direkt etkileflim içinde oldu¤unu göstermifltir (Irvine ve ark., ,
2000). Normal popülasyonda bu tekrar 11-31 rezidü
uzunlu¤u aras›nda çeflitlilik gösterir ki, bu durum gerçek
bir allel polimorfizmi ile sonuçlan›r. Bunun anlam› fludur;
farkl› insanlar, çeflitli poliglutamin tekrar ünitelerinin allellerine sahiptir. Bu çeflitlilik ›rksal olarak tan›mlanm›flt›r
ve flunu göstermifltir; bu de¤iflik etnik gruplardaki prostat
kanserinin insidans oranlar›ndaki farkl›l›klarla iliflkili olabilir. En genel CAG tekrar›n›n uzunlu¤u beyazlarda 21
iken, Afrikal› Amerikal›larda 18 ile daha k›sa ve Asyal›larda ortalama 23 ile daha uzundur. Uzun glutamin tekrarlar› ile hedef genlerin aktivasyonunda androjen reseptörlerinin daha düflük aktivitesi görülür. X’e ba¤›ml› spinal ve
bulber müsküler atrofisi olan ve Kennedy hastal›¤› olarak
bilinen hastalarda 40 il 60 aras›nda de¤iflen genifl glutamin tekrarlar› vard›r. Kennedy hastal›¤› olan kiflilerdeki
androjen reseptörlerinin düflük transaktivasyon aktivitesine sahip olduklar› göze çarpmaktad›r (Laspada 1991). Daha da ötesi, erkek faktörlü infertiliteye sahip olan erkeklerde normal kontrollere göre daha uzun androjen reseptör polimorfizmine sahip olduklar› bulunmufltur (Tut ve
ark., 1997). Prostat kanseri ve onun biyolojik etkileri ile
ilgili androjen reseptör mutasyonlar›ndaki de¤iflikliklerde
oldu¤u kadar, androjen insensitivitesi ve afl›r› virilizasyon
gibi kal›t›msal hastal›klar hakk›ndaki genetik çal›flmalar,
insan androjen reseptörünün kendi yap›s› ile ilgili rolünün
bilinmesine yard›mc› olacakt›r.
Androjen Reseptör Ba¤›ml› Kromatin
Remodelizasyonu
DNA ve reseptörlerin tan›mlanmas›nda dokular›n parçalar› ve gen özgüllü¤ü, hücre çekirde¤i içindeki DNA organizasyonuna ba¤l› olabilir (Getzenberg ve ark., 1990). Steroid reseptör kompleksi “aç›k” bölgelerde sadece genlerle
etkileflebilir ya da transkripsiyonel olarak aktif formdad›rlar. Çal›flmalar, de¤ifltirilmifl konformasyonlu kromatinin
bu aç›k bölgelerinin uzunlukta 100.000 baz çiftine kadar
uzanabilece¤ini ya da genellikle 1.000-10.000 baz çifti
aras›nda olan tipik bir gen boyutunun 10 kat›ndan daha
fazla olabilece¤ini gösterdi. Genifl aral›kl› bir DNA’n›n
konformasyonunu nas›l de¤ifltirdi¤i bilinmemektedir, ancak bu 60.000-120.000 aras› baz çifti olan bölge içerisinde genifl ilmik alanlar›n› düzenleyebilen nükleer matriks
gibi yap›lara ba¤lanma arac›l›¤›yla olabilir. Nükleer reseptörlerinin ATP ba¤›ml› bir yolda kromatin remodelizasyon
kompleksleri ile etkileflim içinde oldu¤u düflünülür, bu
proses FOXA1’i içeren “öncü faktör”lerin bir parças›d›r
(Lupien ve ark., 2008) ve bu kesin hedef genlerin son regülasyonunda erken basamaklar aras›nda olabilir (Glass
ve Rosenfeld, 2000).
Hücre bölünmesi süresince, kromozomal organizasyon mitozun her kritik faz›nda uzaysal olarak regüle edilir (Williams ve Fisher 2003). Kromozomal yap›n›n epigenetik olarak regülasyonu ve fonksiyonu hücre bölünmesi
süresince güçlü bir flekilde düzenlenir, farkl›lafl›r ve geliflir
(Lam ve ark., 2005; Margueron ve ark., 2005). Asl›nda,
kromozomal proteinler normal hücre ve doku fonksiyonunu devam ettiren eukromatin, heterokromatin ve sentromerik kromatinlerin varl›¤›n›n sürdürülmesine ihtiyaç duyarlar. Bu düzenli regülasyonun sa¤lanmas› için DNA’n›n
koruyucu paketlenmesi, s›k›ca sar›l› DNA’n›n çevresindeki nükleozom ad› verilen sekiz komponentli histon kordan
oluflan zarif sistem arac›l›¤›yla düzenlenir. Bu kor, direkt
post-translasyonel modifikasyon ile regüle edilen ve kompakt DNA yetene¤i kazanabilen H2A, H2B, H3 ve H4 dimerlerinden oluflur. Bu post-translasyonel histon modifikasyonunun selektif regülasyonu, gen ekspresyonunun
majör regülatör mekanizmas›n› ve histon kod olarak tan›mlanmas›n› sa¤lar (bkz. fiekil 90-12). Histon modifikasyonu asetilasyon, fosforilasyon, ubiquinasyon ve metilasyonu içerir (Downs ve Jackson 2003; He ve ark.,
2003; Cosgrove ve ark., 2004; Cosgrove ve Wolberger
2005; Lam ve ark., 2005).
Androjen reseptörlerinin kromatin organizasyon
komplekslerinin yap›sal komponentleri ile etkileflimde olduklar› bilinir. Bu kompleksler, mononükleozom ve polinükleozom kal›plar›n› ATP’ye ba¤›ml› tarzda remodelize
etti¤i gösterilen multisubünit insan SW1-SNF kompleksini içerir (Peterson ve Tamkun 1995). ‹zole edilen hSW1SNF ATPaz subünitleri BRG1 ve hBRM de bu aktiviteleri
gösterir (Phelan ve ark., 2000). Nükleer reseptörlerin (nöroendokrin hücreler) transkripsiyonel aktivasyonu, aralar›nda SW1-SNF kompleksi, CPB/p300 ve SRC familyas›n›n
üyelerini içeren çok say›da faktöre ihtiyaç duyar, ki bunlar genifltir ve çok say›da subünit içerirler, bunlar›n ço¤u
farkl› nükleozom komponentleri ve nükleer matriksler ile
temasa girerler (Huang ve ark., 2003). Bu komponentler;
BAF53a, BAF57, BAF60, BAF110, BAF155, BAF170,
BAF250, BRG1, BRM ve SNF5’i içerir. Kondanse haldeki
kromatin genleri transkripsiyon için ulafl›lmaz oldu¤undan, SW1 SNF kompleks formasyonu ile birlikte bir steroid reseptörünün kombinasyonu, gen regülasyonu için uygun hedef genlerin elde edilebilir olmas›n› sa¤layan uygun
BÖLÜM 90
nükleozomal remodelizasyon için kritik oldu¤u görülmektedir (Sudarsanam ve Winston 2000; Huang ve ark.,
2003). SW1-SNF reseptör kompleksleri, CPB/p300 ve di¤er mediatörler kromatin yap›s›n› transkripsiyonel regülasyona izin vermek için baflar›l› bir flekilde “açarlar”, androjen reseptörleri farkl› kofaktör setleri ile etkileflim içinde olmad›rlar. Post-translasyonel histon modifikasyonunun kromozomal remodeling ve optimal gen ekspresyonu
için zorunlu oldu¤u aç›kça görülür (Ewen 2000; He ve
ark., 2003). Test edilen birçok modelde gen transkripsiyon oran› asl›nda asetilasyon, fosforilasyon, ubiquinasyon ve metilasyon arac›l›¤›yla oluflan histon modifikasyon
derecesi ile koreledir. Di¤er bir deyiflle, hipoasetile histon
bölgeleri, düflük gen transkripsiyonel bölgeleri ile uyumlu
iken, hiperasetile histon bölgeleri yüksek gen transkripsiyonel bölgeleri ile uyumludur (Pazin ve Kadonaga 1997).
Histon asetil transferaz komplekslerinin bir k›sm›n›n androjen reseptörünü içeren nükleer reseptörlerle ilgili oldu¤u bulunmufltur. Bu kompleksler p/CAF’› içerir, bu mayada SAGA kompleksine kat›lan maya GCN5 ile homologdur.
Bu kompleks, hat aktivitesine sahip faktörleri içerir, ayr›ca TATA ba¤layan protein (TBP) ve baz› TBP birleflik faktörleri de içerir (TAFs). P/CAF proteininin retinoik asit reseptörü ile iliflkili oldu¤u bulunmufltur ve multipl nükleer
reseptörler ile ilgili olabilir. Bunun ayr›ca CBP/p300’ü içeren di¤er HAT proteinlerine ba¤land›¤› bilinmektedir ki,
bu proteinlerin sadece histonlar› de¤il bir o kadar di¤er
transkripsiyon faktörlerini de asetilledi¤i bilinir. CBP/p300
kompleksi, birçok gen için temel bir ko-aktivatördür ve
gerçekten gen transkripsiyonu stimülasyonunda moleküler bir yap› iskelesi olarak hizmet edebilir (McKenna ve
ark., 1999; Huang ve ark., 2003; Marshall ve ark., 2003).
Bu kompleksler di¤erleri aras›nda olan SRC1 gibi koaktivatörler içerir. Yak›n zamanda histon kod de¤iflitiricileri,
normal hücre fonksiyonuna izin veren transkripsiyon faktörlerinin güçlendirilmesini sa¤layan fosforilasyon, ubiquinasyon ve metilasyon yoluyla histonlar H2A, H2B, H3 ve
H4 içerisindeki sofistike enzim arabuluculu de¤ifliklikleri
gözle görülür bir flekilde geniflletmifllerdir (Lam ve ark.,
2005; Margueron ve ark., 2005). Nükleer reseptörler ile
iliflkili koaktivatörlerin listesi ve özellikle androjen reseptörleri yayg›nd›r ve genellikle neredeyse tamamlanmam›flt›r. Bu seviyedeki gen regülasyonunun reseptörler ile ilgili bulunan faktörlerinin k›sa listesi Tablo 90-4’te verilmifltir. Il›ml› HAT aktivitesine sahip ve steroid ba¤›ml› transkripsiyonun optimal stimülasyonu için gerekli gibi görünen SRC1 (steroid reseptör koaktivatör 1), en önemli faktörler aras›ndad›r. Ek faktörler, koaktivatör kompleksin
optimal fonksiyon görmesi için gerekli yap›sal bir
RNA’dan (McKenna ve ark., 1999) SRA’y› ve hormon ba¤›ml› aktivasyon için gerekli görünen ve amino terminal
transaktivasyon bölgesinde bulunan poliglutamin tekrarlar› ile direkt olarak etkileflimde oldu¤u görünen p160
koktivatörünü içermektedir (Irvine ve ark., 2000).
Birçok gen transkripsiyonel bafllama alan›n›n hemen
karfl› yönünde regulatuvar bir bölgeye sahiptir. Regulatuvar bölge, afl›r› gen ekspresyon paternini regüle eden di¤er karfl› elemanlar kadar tüm genlerde var olan bir çekirdek promotor eleman›na ayr›l›r. Bu promotor eleman› RNA
polimeraz II’nin DNA’ya tutunaca¤› alan› aç›kça belirtir ve
transkripsiyonun bafllang›c› kesin noktay› belirleyecektir
ki, bu proçeste RNA polimeraz, DNA flifresini mRNA içine
kopyalayacak ya da transkribe edecektir. Bu promotor
alan, gen bafllang›ç sitesinden -16 nükleotidten +32 nükleotide kadar yukar› yönde bafllar. -32’den +16’ya kadar
olan bölge orijinal olarak Goldberg-Hogness kutusu olarak adland›r›l›r ve TATAAAAG dizisi olarak genel flekilde
kabul edilmifltir. RNA polimeraz 2 enzimi, trankripsiyonda bafllang›ç basamaklar›ndan biri olarak bu TATA kutusuna ba¤lan›r. TATA kutusunun karfl›s›nda daha ileride
hormon cevap eleman› fleklinde jenerik olarak adland›r›lan ikinci bir gen kontrol eleman› vard›r. Hormon cevap
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2555
eleman›, steroid hormonlar taraf›ndan regüle edilen birçok
gende tan›mlanm›flt›r ve reseptörün DNA’ya ba¤land›¤›
aland›r. Önceden ifade edildi¤i gibi, androjenlerle regüle
edilen genlerde bu alan, bir androjen cevap eleman› olarak
östrojende bir östrojen cevap eleman›, glukokortikoidlerde
bir glukokortikoid cevap eleman› olarak adland›r›l›r ve öylece devam eder. Bu hormon cevap eleman› bölgesi birkaç
s›k› dizi içerebilir, ancak onun tüm rolü transkripsiyonel
faktörlerle etkileflimler ile karfl› karfl›ya transkripsiyon
bafllama frekans›n› modüle etmektir. Ba¤›ms›z analizlerde
tiroid hormon reseptörleri, pürfiriye proteinleri affinite ile
iliflkili bulundu ve bunlar›n göze çarpar flekilde ligand ba¤›ml› hücre serbest transkripsiyonunu artt›rd›¤› görüldü.
Bu kompleks, tiroid reseptör iliflkili proteinleri için TRAP
olarak refere edilmifltir (Fondell ve ark., 1996). Benzer flekilde haz›rlanm›fl deneylerde, kompleksin ayn› tipi vitamin D reseptörleri için izole edildi ve D reseptör etkileflim
proteinleri için DRIP olarak adland›r›ld› (Rachez ve ark.,
1998). Sonraki analizler, bunlar›n en az 9 proteini paylaflt›¤›n› ve bu yeni aktivatör kofaktör kompleksinin
(TRAP/DRIP/ARC) kesin hedef genlerin regülasyonu için
çeflitli transkripsiyon faktörleri taraf›ndan kullan›lan genifl
bileflik bir koaktivatör kompleksinin bir parças› oldu¤unu
gösterdi. Bu transkripsiyon faktörleri SREBP, NFkB ve
VP16’y› içerir (Sun ve ark., 1998; Gu ve ark., 1999; Ito ve
ark., 1999; Naar ve ark., 1999; Ryu ve ark., 1999).
Özet olarak, TATA kutusu RNA polimeraz›n nereye
ba¤lanaca¤›n› ve transkripsiyon bafllang›c›n›n nereden bafllayaca¤›n› belirler; hormon cevap eleman› bir hormon reseptörüne ba¤land›¤›nda ne kadar s›kl›kla transkribe edilece¤ini regüle eder. Bu, TRAP/DRIP kompleksinde kesin kofaktörlerin varl›¤›yla baflar›lm›flt›r. DNA dizisinin hormon
cevap eleman›n›n kendi pozisyon ve oryantasyonundan ba¤›ms›z oldu¤u gösterildi¤inden dolay›, transkripsiyon artt›r›c› eleman olarak adland›r›lan olguya benzemektedir ve di¤er birçok gen tiplerinde bulunmufltur. Hormon cevap eleman bölümü, çeflitli hormon tipleri için genin bafllang›ç bölümünün ters yönünde -20’den -6000’e kadar kendi lokalizasyonunu de¤ifltirebilir. Steroid hormon ile birlikte bafllang›ç bölümünden z›t yönde yaklafl›k 140 nükleotid civar›nda
yerleflti¤i görülmektedir. Örne¤in, glukokortikoid reseptör
tan›mlama eleman› içerisinde glukokortikoid reseptör tan›mlama bölgesinde yaklafl›k 140 nükleotid vard›r ve AAAATGGAC nükleotid dizileri içerir. Delesyon haritalama deneyleri, reseptör ba¤lama alan›n›n hormon sorumlu element
içinde lokalize oldu¤unu göstermifltir. Bu alan, gerçekten
reseptör ba¤lanmas› için gereklidir ve transkripsiyonun steriod ba¤›ml› kontrolü için flartt›r.
DNA bir kez mRNA’ya transkribe olduktan sonra polyA kuyru¤u ad› verilen bir seri adenin ünitesi sona eklenir.
Sonra mRNA kesilir ve nükleer matriks üzerinde lokalize
splicesomes ad› verilen küçük nükleer parçac›klar üzerine
eklenir. Bu ekleme mesaj›n intron k›sm›n› ortadan kald›r›r. Son mRNA nükleusa yüklenir, nükleer matriksin yap›sal komponentleri üzerinde oldu¤una inan›l›r ve translasyon olarak adland›r›lan, mRNA’n›n daha sonra protein
ürünlerine transforme oldu¤u yer olan ribozomlar›n d›fl›na nükleusun pore komponentlerinden tafl›n›r. Proteinler,
spesifik aminoasit dizilerine sahiptirler ve bunlar sekretuvar granüller ya da membran alan›na proteinleri yükleyen
hücreleri onar›rlar. Bu proteinler, ayn› zamanda glikoprotein haline gelmek için ya da kinazlar ile fosforile olmak
için ard›fl›k olarak karbonhidratlar ekleyerek translasyon
sonras›nda de¤ifltirilebilirler. Nörolojik kontrol gibi uygun
sinyal alt›nda sekretuvar proteinler prostat lümeni içerisine sal›nabilirler. Bu ifllem, prostat ve seminal vezikülün
sekretuvar proteinlerinin ejakulatta yer almas›yla gerçekleflir. Bu ifllemin flematik örne¤i fiekil 90-8’de gösterilmifltir. Benzer sistem, di¤er birçok protein ürünlerinin sentezinde androjenlerin reseptör etkileflimiyle düzenlendi¤i gibi PSA ve asit fosfataz› da kapsamaktad›r.
2556
KISIM XVI
l
Prostat
Embriyolojik geliflim boyunca androjen reseptörleri ilk
kez rat prostat›n›n ventrali ve seminifer vezikül mezenfliminin her ikisinde de görülür ve birkaç gün sonra epitelyal
hücrelerde görülür. Fakat, zamanlamas›n›n nas›l düzenlendi¤i bilinmemektedir. Seminal vezikül ve wolf kanal›n›n geliflimi esnas›nda, gland geliflimi içinde testosteron primer androjen olarak görülmektedir, DHT ise
ürogenital sinüsten geliflen ventral prostattaki birincil
androjendir. Testosteron ve DHT’nin her ikisi androjen reseptörlerine ba¤lanabilir, ancak, kütlesel temelde DHT 3 ile
10 kat aras›nda daha potenttir. Testosteronun etkisindeki
azalman›n testosteronun bir kez ba¤land›ktan sonra h›z›n›n azalmas›na ba¤l› oldu¤una inan›l›r, böylece benzer doku düzeylerine ra¤men DHT’na göre daha düflük reseptör
iflgali ile sonuçlan›r. Bir araflt›rmada, baz› olgularda spesifik androjen cevap elemanlar› ile androjen reseptörlerinin
direkt etkileflimi olmad›¤› halde bile androjen reseptör arac›l› transkripsiyonel düzenlemenin oluflabildi¤i gösterilmifltir (Kallio ve ark., 1995). Bu çal›flma, androjen reseptörlerinin spesifik DNA elemanlar›yla direkt etkileflmeden
hem transrepresyon hem de transaktivasyonu sa¤lamaya
muktedir oldu¤unu göstermifltir. Bu durum, androjen reseptörlerinin transkripsiyon faktörü içerisindeki regülatör
ünitelere androjen reseptörlerinin ba¤lanabilece¤ini göstermifltir ve böylece androjen cevap eleman›na direkt DNA
ba¤lanmas›n›n yoklu¤unda bile özelliklerini de¤ifltirmifltir.
Tart›flman›n bundan sonraki bölümü ise genlerin genetik bilgisinin, androjen reseptörlerinin karfl›l›kl› etkileflimlerinin ve mRNA ifllevinin olufltu¤u ve bütünleflti¤i
nükleus yap›s› üzerine odaklanm›flt›r. Bu durum, nükleer
matriks ad› verilen ve rezidüel yap› iskeleti ile belirlenen
nükeusun yüksek derecede siparifl edilmifl yap›s›ya ilgilidir. Bu matriks, nükleus ve DNA’n›n her ikisinin üç boyutlu organizasyonunu sa¤lamaktad›r.
Androjen Faaliyetinde Nükleer
Matriksin Rolü
DNA vücuttaki her farkl› doku hücresinde benzer olabilir,
fakat bu farkl› doku tiplerinin her birinde tek bir üç boyutlu düzen içerisinde organize oldu¤u görülür. DNA’n›n bu
organizasyonunun nükleer yap› ve nükleer matriks denen
iskelet elemanlar›n›n oluflturdu¤u yap› taraf›ndan belirlendi¤i görülür. Böylece androjen hormon aktivitesinin
yüksek doku spesifitesini belirlemede sadece bir steroid
reseptör ve androjen etkili elemana cevap veren DNA s›ras›ndan fazlas› gerekebilir. Uygun DNA düzenlemesi ve üç
boyutlu yap› gerektirebilir. Nükleusun yap›sal komponentlerinin, DNA’y› spesifik steroid reseptör etkileflimini
sa¤layan de¤iflik topolojik zorlama içine organize edebildi¤i düflüncesini destekleyen kuvvetli kan›t vard›r. DNA
topolojisinin yap›sal modifikasyonlar›n›n, differansiyasyonunun bütünleyici parças› olabildi¤ine de inan›l›r. Nükleer matriksin bu tip DNA organizasyonunda önemli bir
yap›sal element oldu¤u ileri sürülür (Getzenberg ve ark.,
1990; Boccardo ve ark., 1990). Matriks, hormon reseptör
komplekslerinin ba¤land›¤› ve steroid reseptör aktivitesiyle ifade olabilen aktif gen lokalizasyonunu organize eden
önemli bir yerdir. Barrack ve Coffey ilk kez nükleer matriksin androjen ve östrojen reseptör ba¤lanmas› için hedef
oldu¤unu gösterdi (Barrack ve Coffey 1980; Barrack
1987). Matriks, birçok önemli nükleer olaya kar›flt›¤›ndan, androjen etkisi için ideal bir hedef sa¤layabilir. Nükleer matriks DNA’n›n halkasal organizasyon fonksiyonunu yönetme ve nükleik asitlerin spesifik kontrolü için yer
sa¤layan nükleusun dinamik yap›sal alt grubu olarak tan›mlan›r (Nelson ve ark., 1986; Getzenberg ve ark.,
1990). Kavramsal olarak, sitomatriks ya da hücre iskeletinin nükleer eflde¤eri olarak incelebilece¤i kabul edilir.
Nükleer matriks; por kompleks lamina, rezidüel nükleolus
ve dinamik fibröz protein mefline ba¤lanan internal ribonükleoprotein partikül a¤› içeren rezidüel nükleer element
içerir (Berezney ve Coffey 1977). Nükleer matriks noniyonik deterjanlar›n, DNAase 1 ile sindirimin ve hipertonik
tuz tampon y›kaman›n uyguland›¤›nda bir dizi k›s›mlarla
ayr›labilir. Geri kalan nükleer matriks yap›lar orijinal toplam nükleer kütlenin sadece %15 ya da daha az›n› oluflturur. DNA’n›n %98’den fazlas›, RNA’n›n %70’i ve nükleer
proteinlerin %90’dan fazlas› ç›kar›ld›¤›nda geride kalan
yap› özellikle histonsuz ve ya¤s›zd›r.
Nükleer matriks önemli biyolojik fonksiyonlar›n genifl
bir çeflitlili¤i içerisinde önemli bir yap›sal komponenttir.
Nükleer matriks, yaklafl›k 50.000 DNA organizasyonunda
önemli bir role hizmet eder. Nükleusta her biri 60 kilobaz
çift civar›nda DNA halka yap›s› vard›r ve bu halkalar nükleer matriksteki bazlar›na ba¤l›d›r (Pardoll ve ark., 1980;
Vogelstein ve ark., 1980; Luke ve Coffey 1994). Bu halka
organizasyonu interfaz safhas›nda ve metafazda sa¤lan›r
(Nelson ve ark., 1986). Topoizomeraz 2, DNA katlanmas›
ve topolojisini sa¤layan enzimdir, nükleer matriks ve mitotik kromozom çat›s› ile ba¤lant›l›d›r. Sistemlerin genifl
çeflitlili¤inde yap›lan çal›flmalar, aktif genlerin nükleer
matriks ile iliflkili oldu¤unu göstermifltir. Bunun yan›nda
inaktif genler transkripsiyonel olarak matrikse yak›n çevrede de¤ildir. Matriksteki aktif genlerin bu lokalizasyonu
matriksin differansiyasyonda ve genlerin de¤iflik konfigürasyonda yerlefltirilmesinde önemli bir organizatör rol ald›¤›n› kan›tlar.
Androjenler, hedef dokularda DNA sentezi ve hücre
ço¤almas›n› aktive edebilir, nükleer matriks de DNA replikasyonunda önemli bir rol oynar. Matriks, DNA halkas›n›n üzerinde lokalize, DNA sentezi için sabit alanlar içerir
(Pardoll ve ark., 1980). DNA sentezi s›ras›nda DNA halkas› matrikste sabit olan ço¤alan komplekse tutunarak
aç›l›r. Böylece DNA replikasyon çatal›, DNA polimeraz ve
yeni ço¤alan DNA’n›n nükleer matriksle iliflkili oldu¤u
gösterilmifltir. DNA sentezi ve prostat hücrelerindeki büyümeye, androjenlerin düzenlenmesine, nükleer matriks
yap›lar›ndaki hormon ve de¤ifliminin nas›l etkili olabilece¤ini tahmin etmek kolayd›r.
Nükleer matriks, ayn› zamanda transkripsiyon s›ras›nda mRNA senteziyle de iliflkilidir. Ciejel ve ark. (1982),
civciv oviduktunun nükleer matriksi ile iliflkili ovalbümin
için %95’ten fazla ifllenmemifl mRNA prekürsörünü gözlemlemifllerdir. RNA’n›n intron k›s›mlar› uç uca eklendi¤inde olgun mRNA nükleer matriksten sal›nm›flt›r. Bu durum nükleer matriksin RNA iflleyifline kar›flt›¤›n› gösterir.
Marriman ve von Venrooij (1985) bütün RNA ürünlerinin
ve RNA ifllevi arac›lar›n›n nükleer matriks ile ba¤lant›l› oldu¤unu bildirmifllerdir. Son olarak, steroid reseptör etkileflimleri ile nükleer matriks yap›lar›ndaki de¤ifliklikler,
transkripsiyon ve RNA yap›m›ndaki önemli basamaklar›
de¤ifltirebilirler. Nükleer matriks, nükleer eklenme sisteminin parças› olan küçük nükleer ribonükleoprotein parçac›klar›n›n ba¤lanma yerlerini içerir, RNA’n›n nükleer iflleyiflinin santral elemanlar›ndan sitoplazmaya tafl›nan son
mRNA’ya kadar çevrilecektir.
Ahmed ve ark., nükleer matriks fosforilasyonu ve ratlar›n ventral prostat›nda androjen stimülasyonu ve geri
al›m› ile ilgili proteinler hakk›ndaki genifl serili çal›flmalar›n› gerçeklefltirmifllerdir (Ahmed 1987; Ahmed ve ark.,
1993; Tawfic ve ark., 1993,1994). Çal›flmac›lar, nükleer
matriksin kazein kinaz 2 (CK-2) ile fosforile olabilece¤ini
göstermifllerdir. Bu fosforilasyonun hedeflerinden biri, androjenler taraf›ndan mükemmel düzenlenen ribozomal
DNA sentezinde bulunan yo¤un nükleer fosfoprotein olan
nükleolindir (Tawfic ve ark., 1994). Büyüme için gerekli
olan nükleoler fonksiyon ile ilgili bir di¤er önemli protein
BÖLÜM 90
B23’tür, bu protein ayn› zamanda CK-2 taraf›ndan da regüle edilir (Tawfic ve ark., 1993).
Özet olarak nükleer matriks, nükleer düzenlemenin
önemli yap›sal modülatörlerinden biridir ve hormonal düzenleme için ideal hedeftir. Gerçekten de nükleer matriks
steroid hormon ba¤lanmas›n›n majör yeridir (Barrack ve
Coffey 1982; Donnelly ve ark., 1983; Wilson ve Colvard
1984; Alexander ve ark., 1987; Barrack 1987; Metzger ve
Korach 1990; Luke ve Coffey 1994). Prostattaki nükleer
androjen reseptörlerinin %60’tan fazlas› nükleer matriks
ile iliflkilidir (Barrack ve Coffey 1982). Matriks, ayn› zamanda hormon arac›l› büyümeye benzer, büyümenin düzenlenmesini indükleyen viral proteinler ve onkogen olan
nükleer ürünleri kapsayan birçok di¤er tip düzenleyici
arac› için de hedeftir. Örne¤in nükleer matriks, retrovirus
Myc onkogen protein ve polyoma large T antijen için hücresel hedef olarak tan›mlanm›flt›r. Nükleusa ba¤lanan bütün bu transforme edici proteinlerin karsinogenez ve
transformasyonda erken moleküler olaylar oldu¤una inan›l›r. Böylece, androjen reseptörlerinin matriksle etkilefliminin gözlemlenmesi ile hücre yap›s› ve fonksiyonunu
düzenleyen faktörler aras›ndaki yayg›n hedef olan matriks
daha çok önem tafl›m›fl olur.
Anahtar Noktalar: Androjen Reseptör Yap›s› ve
Fonksiyonu
• Androjen reseptörü, chaperoninlerden androjen ayr›flmalar›na ba¤lanan ligand ile aktive edilen transkripsiyonel regülatördür. Chaperonin, aktif evrede çeflitli metodlarla aktif olarak modifiye edilebilir, aktif olarak nükleusa transloke edilir ve kromatin içinde reseptörler
fonksiyon görecek olan ve daha sonra genifl say›l› koaktivatörler ve hedef gen ekspresyon regülasyonunu
bask›layan öncü faktörler ile iliflkili olarak bulunmufltur.
• Androjen reseptörlerinin tafl›nmas› resiprokaldir. Yani,
reseptörler hem nükleusta lokalizedir hem de nükleus
d›fl›na aktif olarak transporte edilirler.
• Androjen reseptörleri, DNA hedef dizilerine dimer olarak
ba¤lan›rlar, ba¤lanmalar› direkt ya da ters çevrilen tekrarlar fleklinde olabilir. Bununla birlikte, reseptör daima
ayn› yönelim ile ba¤lan›r.
• Androjen reseptörlerinin regülasyonu, prostat geliflimi
ve fizyolojisinin en önemli a¤ geçidi denetleyicisidir.
PROSTAT SEKRESYONLARININ
ÖNEML‹ NONPEPT‹D
KOMPONENTLER‹
Seminal plazma, primer olarak spermatozoan›n yaflamas›
ve fonksiyon görmesi için uygun çevreyi sa¤layan yard›mc› seks dokular›n›n sekresyonlar›ndan oluflur. Yard›mc›
seks dokular› epididimis, ampulla, seminal vezikül, prostat, Cowper (bulboüretral) bezi ve Littre bezinden oluflur.
‹nsan ejakulat› ortalama 3 ml, 2-6 ml aras› de¤iflen
miktardad›r, iki komponentten oluflur; spermatozoa ve
seminal plazma. Spermatozoa ejakulat›n %1’inden az›n› oluflturur ve mililitrede 100 milyon civar›ndad›r. Seminal plazman›n (ortalama 3 ml) en fazla k›sm› seminal vezikülden (1.5-2 ml. aras›) olmak üzere prostattan
(0.5 ml), Cowper bezinden ve Littre bezinden (0.1-0.2
ml) salg›lan›r. Ejakulasyon esnas›nda bu bezlerden salg›lanan salg›lar belirli bir s›raya göre salg›lan›rlar (Amelar
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2557
1962; Amelar ve Hotchkiss 1965; Tauber ve Zaneveld
1976; Zaneveld 1981). Ejakulat›n ilk k›sma spermden ve
prostatik sekresyondan dolay›s›yla sitrik asitten zengindir.
Seminal vezikülden salg›lanan majör ürün olan fruktoz,
ejakulat›n sonraki bölümünde yer al›r. Yak›n geçmiflte seminal albüminin seminal plazmada ölçüldü¤ü gösterilmifltir ve çal›flmac›lar, bu parametrenin sperm morfolojisiyle ilgili oldu¤unu fakat di¤er semen parametreleriyle iliflkisinin
bulunmad›¤›n› ortaya koymufllard›r (Elzanaty ve ark.,
2007). ‹nsan ve rodent prostat sekresyonlar› ve seminal
plazman›n tüm kimyasal bileflenleri genifl kapsaml› olarak
çal›fl›lm›fl ve sonuçlar› mükemmel bir çal›flma olarak özetlenmifltir (Mann 1981; Zaneveld 1981; Aumuller ve Seitz
1990; Daniels 1990; Chow ve ark., 1993; Gonzalez 1993;
Elzanaty ve ark., 2007). Son dönemlerde, prostatik sekresyonlar›n ekspresyonunun (EPS) analizinde sitrat›n, miyoinozitolün ve spermin metabolitlerinin ölçülmesinin prostat
kanserli kontrol grubu hastalar›na göre anlaml› derecede
farkl› olabilece¤i gösterilmifltir (Serkova 2008). Kontrol
grubunda sitrat düzeyi 353.2 (125.9-764.5 aras›)
μmol/ml, miyoinozitol düzeyi 21.2 (7.7-41.9 aras›)
μmol/ml ve spermin düzeyi 58.0 (18.9-168.2 aras›)
μmol/ml olarak ölçülmüfltür. Kanserli hastalarda miyoinozitol ve spermin düzeyi anlaml› derecede artm›fl iken sitrat
düzeyi anlaml› derecede düflük bulunmufltur.
Di¤er vücut s›v›lar›yla karfl›laflt›r›ld›¤›nda seminal
plazma s›ra d›fl›d›r, çünkü yüksek konsantrasyonlarda potasyum, çinko, sitrik asit, fruktoz, fosforil kolin, spermin,
serbest aminoasitler, prostaglandin ve enzimler (en önemlileri olan asit fosfataz, diamine oksidaz, β-glukoronidaz,
laktik dehidrogenaz , α-amilaz, PSA ve seminal proteinaz)
içerir.
Sitrik Asit
‹nsan seminal plazmas›nda 20 mM ya da 60 mEq/L oran›nda bulunan sitrat, majör anyonlardan biridir (ortalama
376 mg/dl). Bu, 40mM olan klor iyonu (155 mg/dl) ile
karfl›laflt›r›labilir. Sitrat, etkili bir metal iyonu ba¤lay›c›s›d›r ve 13.6 mM toplam çözünmüfl metal konsantrasyonuna (kalsiyum, 7 mM; magnezyum, 4.5 mM; çinko, 2.1
mM) karfl›n seminal plazmadaki sitrat konsantrasyonu 20
mM’dir. Prostat sitrat düzeyi yaklafl›k olarak 15.8
mg/ml’dir. (Zaneweld 1981) ve seminal vezikül sitrik asit
sekresyonu 100 kat daha düflük, 0.2 mg/ml’dir. Sitrik asit,
prostatta di¤er yumuflak dokulardaki konsantrasyonundan 100 kat daha fazla bulunur (Örne¤in, prostat dokusunda 30.000 nmol/gr ve di¤er dokularda 150-450
nmol/gr aras› de¤iflir). Ejakulattaki sitrat konsantrasyonu, plazmadakinden 500 ile 1.000 kat daha fazlad›r.
Prostat salg›sal epitelyum hücreleri, sitrat› aspartik
asit ve glukozdan elde ederler. Prostatta yüksek konsantrasyonlarda oluflma nedeni ise k›smen sitrat olufltu¤unda prostat hücre mitokondrisinde onu okside etme yetene¤inin olmamas›d›r; bu nedenle sitrat sentezi
sitrat oksidasyonundan çok daha fazla olmaktad›r
(Costello ve Franklin 1989,1994). Kavanagh (1994), akonitaz taraf›ndan katalize edilen sitrat ve izositrat düzeylerini ölçtü ve prostatta 33:1 oran›nda, di¤er dokularda 10:1
oran›nda buldu. Akonitaz›n bu düflük aktivitesi prostattaki yüksek sitrat düzeyi ile aç›klanabilir.
Diamine oksidaz, sitrik asit konsantrasyonuyla ba¤lant›l› olarak prostattaki poliaminleri azaltan bir enzimdir, indirekt olarak sperm motilitesi ve fertilite ile iliflkilidir (Gonzalez 1994; Le Calve ve ark., 1995). Yacoe ve ark. (1991)
magnetik rezonans spektroskopi kullanarak sitrat metabo-
2558
KISIM XVI
l
Prostat
lizmas› ile prostat kanseri aras›nda bir iliflki olup olmad›¤›n› araflt›rd›lar, normal epitelyum ve prostat hücreleri aras›nda küçük ve istatistiksel olarak anlaml› olmayan farkl›l›klar› demonstre ettiler. ‹nflamatuvar prostat hastal›¤› ve sitrik
asit aras›nda bir iliflki oldu¤u tespit edildi (Wolf ve ark.,
1991). Ek olarak, prostat dokusundaki sitrat konsantrasyonunu tam olarak ölçmek için proton magnetik rezonans
spektroskopi kullan›lm›flt›r (Liney ve ark., 1996,1997;
Lowry ve ark., 1996; Lynch ve Nicholson 1997). Son zamanlarda sitrat›n di¤er di¤er prostat sekresyonlar›na oran›
prostat kanseri tan›s›nda kullan›lmaktad›r (Costello ve
Franklin 1989; Kim ve ark., 1998; Pucar ve ark., 2005).
Fruktoz
‹nsan seminal plazmas›nda fruktozun kayna¤› seminal
veziküllerdir (Mann 1981). Konjenital olarak seminal veziküllerin olmad›¤› hastalar›n ejakulatlar›nda fruktoz yoktur (Phadke ve ark., 1973). Seminal vezikül, di¤er serbest
flekerlerden glukoz, sorbitol, riboz ve fruktoz içerir ve
bunlar genellikle 10 mg/dl’den azd›r. Karfl›laflt›r›lacak
olursa azalan fleker konsantrasyonunda fruktoz, insan seminal sekresyonunda yaklafl›k olarak 300 mg/dl, seminal
plazmada ise yaklafl›k olarak 200 mg/dl seviyelerindedir.
Fruktoz seviyesi androjenik kontrol alt›ndad›r, fakat
depolama, ejakulasyon s›kl›¤›, kan glukoz seviyesi ve besin durumu gibi birçok faktör seminal plazma konsantrasyonunu etkiler (Mann 1981); bunlar ayn› hastadan al›nan
farkl› semen örneklerinde de genifl de¤ifliklikler gösterirler. Öte yandan, androjenlerin plazma seviyesi her zaman
seminal plazma fruktoz seviyesi ile korele de¤ildir; böylece bu seviyeler bu konuda androjen saptanmas› için güvenilir bir indeks teflkil etmemektedir. Seminal fruktoz seviyeleri ayn› zamanda sempatik sistemin kontrolü alt›ndad›r
(Lamano-Carvalho ve ark., 1993; Kempinas ve ark.,
1995). Seminal vezikül sekresyonunda fruktozun fizyolojik rolü, prostasom fonksiyonu arac›l›¤›yla (Fabini ve ark.,
1995) spermin ileri do¤ru hareketiyle ve seminal viskoziteyle (Gonzalez ve ark., 1993) indirekt olarak iliflkilidir.
Seminal veziküldeki fruktoz kayna¤›, glukozun aldoz
ile sorbitole indirgenmesinden ve sonras›nda keton indirgenmesiyle fruktoz oluflmas›na ba¤l›d›r. Seminal plazmadaki fruktoz spermatozoa için aerobik ve anaerobik enerji kayna¤› sa¤lamaktad›r (Mann 1981). Servikal mukus
yüksek seviyede glukoz, çok düflük seviyede fruktoz içerir ve sperm her iki flekeri de kullanabilir. Health Professionals Follow-up Study of Cancer’in 1986’da yaklafl›k
50.000 kat›l›mc› ile yap›lan epidemiyolojik çal›flmada,
fruktoz al›m›n›n (70-40 gr/gün) ve yüksek meyve al›m›n›n prostat kanseri geliflimine karfl› koruyucu oldu¤u gösterilmifltir (Giovannucci ve ark., 1998).
tafl›y›c› maddeleri etkileyebilirler. Klinik aç›dan poliaminler (spermin ve spermidin) Cipolla ve ark. taraf›ndan ileri
derecede prostat kanserli erkeklerde androjenden yoksun
b›rakma tedavilerinin belirleyicileri olarak incelenmifllerdir
(Cipolla ve ark., 1994). Di¤er araflt›rmac›lar (Heston 1991;
Kadmon 1992; Madhubala ve Pegg 1992; Love ve ark.,
1993) prostat kanserinde poliaminlerin patofizyolojideki
rollerini incelemifllerdir. Prostatta poliamin sentezinin ilk
ve h›z s›n›rlay›c› aflamas›, ornitin dekarboksilaz (ODC) enzimince kontrol edilir. ODC enzim ekspresyonunun BPH
dokular›nda artt›¤› gösterilmifltir (Liu ve ark., 2000). ODC,
difluorometil ornitin (DMFO) taraf›ndan inhibe edilir, sonras›nda poliamin sentezi de inhibe olur. DMFO, prostat
kanserinde kimyasal koruyucu ajan olarak önerilmifltir
(Kadmon 1992).
Normal seminal plazmada spermin seviyeleri 50-350
mg/dl aras›nda de¤iflir ve öncelikle vücuttaki sperminin en
zengin kayna¤› olan prostat bezinden köken al›r. Spermin
[NH2-(CH2)3-NH-(CH2)4-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2] bazik
alifatik bir poliamindir ve dört pozitif yükünden dolay›
fosfat iyonlar›, nükleik asitler ya da fosfolipidler gibi asidik ya da negatif yüklü moleküllere güçlü ba¤lan›r. Semen
oda ›s›s›nda b›rak›l›rsa, asit fosfataz serbest inorganik
fosfat iyonlar› oluflturmak için seminal fosforilkolini enzimatik olarak hidrolize eder, bu sonra pozitif yüklü sperminle etkileflir ve spermin, fosfat›n büyük translüsen tuz
kristalleri olarak çöker. Poliaminler amino ba¤lar›n› da
oluflturabilirler ve protein karboksil gruplar›na kovalent
ba¤lan›rlar (Williams-Ashman ve ark., 1975) ve bu modifikasyon, düzenleyici fonksiyonda yer alabilir.
Büyüme için uyar›lan birçok hücre tipiyle ilgili seviye
ve oranlardaki h›zl› ve dramatik de¤ifliklikler nedeniyle
spermine, ayr›ca spermidin ve putressin gibi di¤er ilgili
poliaminlere ilgi çoktur. Williams-Ashman ve ark., erkek
üreme organ›ndaki poliaminlerin biyosentez ve düzenlenmesinin detaylar›n› incelemifllerdir ve ornitinden putressine, spermidinden spermine enzimatik reaksiyon ifllemlerini karakterize etmifllerdir (Williams-Ashman ve ark.,
1969, 1972, 1975). Poliaminler, diamin oksidazla (seminal plazmada bulunur) enzimatik olarak okside olur,
sperm ve bakterilerin her ikisi için de toksik olabilen yüksek reaktif aldehit bileflikler oluflur (Le Calve ve ark.,
1995). Bu aldehit ürünlerin oluflmas› semenin karakteristik kokusunu oluflturur. Bu aldehit ve poliaminlerin kendi
kendine genitoüriner sistemi infektif ajanlardan korumas›
da mümkündür. Seminal plazmada spermin seviyeleri ile
sperm say› ve motilitesi aras›nda iliflki oldu¤u da ileri sürülmüfltür (Stamey ve ark., 1968; Fair ve ark., 1993; Fair
ve Parrish 1981; Le Calve ve ark., 1995). Sitrat gibi spermin seviyeleri de magnetik rezonans spektroskopinin kullan›lmas›yla prostat dokusunda ölçülebilmektedir (van der
Graaf ve ark., 2000).
Poliaminler
Poliaminler do¤adaki en temel (pozitif yüklü) küçük
organik moleküllerdir. Dokularda ayn› zamanda her
yerde yüksek konsantrasyonlarda bulunur ve hücre
proliferasyon ve büyümesiyle ilgili çeflitli fizyolojik süreçlerde yer al›rlar. Asl›nda, poliaminler kültürdeki memeli hücrelerinde ve bakterilerde büyüme faktörleri olarak
ve protein kinazlar› da kapsayan enzim inhibitörleri olarak çal›flabilirler.
Poliaminlerin moleküler seviyedeki as›l rolü halen bilimi çok ilgilendirmektedir, fakat önemli biyolojik bileflikler içinde yer al›rlar ve ejakulatta yüksek seviyede bulunmaktad›rlar. Poliaminler, membran kanallar›ndaki kap› ve
Anahtar Noktalar: Poliaminler
• Poliaminler do¤adaki en temel (pozitif yüklü) küçük organik moleküllerdir.
• Bunlar, prostat dokular›nda yüksek konsantrasyonlarda
bulunurlar ve hücre proliferasyonu ve büyümesi ile ilgili çeflitli fizyolojik süreçlerde görev ald›klar›na inan›l›r.
• Poliamin ve sitrat magnetik rezonans spektroskopinin
klini¤e göre uyarlanmas›yla nicel olarak ölçülebilir.
BÖLÜM 90
Fosforilkolin
Kolin ve fosforil kolin, ejakulatta yüksek konsantrasyonlarda bulunan di¤er pozitif yüklü aminlerdir, bunlar genellikle lipid komponentleri olarak ya da lipotrofik faktörler olarak bulunurlar. Memelilerin semeni kolinden zengindir [(CH3)3-N+-(CH2)2-OH]. ‹nsanlarda fosforil kolin
predominantt›r, oysa di¤er birçok türde yüksek seviyede
α-gliserilfosforilkolin vard›r, seminal plazmada s›kl›kla 1
gr/dl’yi aflar. Seligman ve ark. (1975), fosforilkolinin seminal plazmada çok aktif olan prostatik asit fosfataz
(PAP) için yüksek spesifik bir substrat oldu¤unu göstermifltir. Bu enzimatik aktivitenin sonucunda ilk ejakulatta
serbest kolin h›zl› bir flekilde oluflur. Bunun tersine, α-gliserilfosforilkolin önce epididimden sal›n›r ve asit fosfataz
ile hidrolize olmaz. Bundan dolay›, Mann ve Mann (1981)
ejakulata epididimal sal›n›m›n kat›l›m›n› belirlemede
α–gliserilfosforilkolin seviyelerinin kullan›labilece¤ini öne
sürmüfllerdir. Epididimal sekresyon da androjenlerin kontrolü alt›ndad›r. Bu kolin komponentlerinin fonksiyonlar›
bilinmemektedir; bunlar spermatozoa taraf›ndan metabolize edilemiyor ve sperm solunumunu etkilemiyor gibi görünmektedirler (Dawson ve ark., 1957).
Prostaglandinler
‹nsanda prostaglandinlerin en zengin kayna¤› seminal
veziküllerdir (Pourain ve ark., 1995). Seminal plazmada
prostaglandinler total 100-300 μg/ml konsantrasyonda
bulunur. Van Euler (1934) seminal plazmadaki aktif bilefliklere prostat bezinden köken ald›¤› düflüncesine dayanarak prostaglandinler ad›n› vermifltir, fakat Eliasson
(1959) prostaglandinlerin primer kayna¤›n›n prostat de¤il
seminla veziküller oldu¤unu saptam›flt›r; oysa orijinal
isim bu güne kadar devam etmektedir. Prostaglandinler
tüm memeli dokular›nda genifl bir yay›l›ma sahiptir, fakat
seminal veziküllerden daha düflük konsantrasyonlarda
bulunurlar (Vane ve Botting 1995).
‹nsanda 90’dan fazla farkl› prostaglandin vard›r, insan
semeninde 15 farkl› prostaglandin vard›r ve hepsi de iki
yan zincir içeren siklopentan halkal› 20 karbonlu ya¤ asididir; prostanoik asit deriveleridir. Prostattaki 15 tip prostaglandin dört majör gruba ayr›l›r; befl parçal› siklopentan
halkas›n›n yap›s›na göre belirlenen A, B, E ve F. Bu gruplar›n her biri yan zincirdeki çift ba¤lar›n pozisyon ve say›s›na göre alt gruplara ayr›l›r (böylece PgE3 prostaglandin E
tipinin yan zincirde üç çift ba¤ alan›n› gösterir). Erkek
üreme sisteminde E grubu prostaglandinler majör bilefliklerdir; oysa difli sisteminde F grubu bask›nd›r. Fuchs ve
Chantharaski (1976) bildirilmifl insan seminal plazma
prostaglandin seviyelerini özetlemifllerdir ve flu de¤erler
bildirilmifltir (μg/ml): PGE1, 20; PGE2, 15; (PGE1+E2)-19OH, 100; PGA1+A2, 9; (PGA1+A2)-19-OH1, 31; PGB1+B2,
18; (PGB1+B2)-19-OH, 13; PGF1_ 3 ve PGF2_ 4.
Bu bileflikler; genifl çeflitlilikte erkek biyolojik olaylar›
olan ereksiyon, ejakulasyon, sperm motilitesi ve transportu, testiküler ve penil kontraksiyonlarda yer alan potansiyel farmakolojik ajanlard›r. Ek olarak, seminal s›v›dan vajende depo edilen prostaglandinlerin servikal mukusu, vajinal sekresyonu ve spermin difli genital kanal›ndaki
transportunu etkiledi¤i gösterilmifltir. Chaudry ve ark.,
(1994) prostaglandin metabolizmas›yla benign prostat
dokusu ve prostat kanser dokusu aras›ndaki iliflkiyi incelemifltir. Prostaglandin E, ekstraselüler organeller ya da
“prostozom”larca düzenlenen seminal plazman›n immünosüpresif etkileriyle iliflkilidir (Kelly ve ark., 1991). Son
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2559
olarak, Olin ve ark., (1993) prostaglandinlerin fertilitedeki etkisini incelemifllerdir.
Kolesterol ve Lipidler
Scott (1945) insan seminal plazmas›n›n total ya¤lardan
185 mg/dl, kolesterolden 103 mg/dl, fosfolipidden 83
mg/dl içerdi¤ini bildirmifltir (Vignon ve ark., 1992). K›yasland›¤›nda, insan prostat sekresyonu flu de¤erleri içerir; total lipidler 186 mg/dl; kolesterol, 80 mg/dl; ve fosfolipidler, 180 mg/dl. Semenin lipidleri daha ayr›nt›l› tart›fl›lm›flt›r (White 1976) ve seminal plazman›n fosfolipidleri
%44 sfingomyelin, %12.3 etanolamin plazminojen ve
%11.2 fosfotidilserinden oluflur (Poulos 1973).
Seminal plazman›n bildirilen kolesterol seviyeleri 11103 mg/dl aras›nda de¤iflir (Scott, 1945; Eliasson, 1959;
Poulas ve ark., 1973). White (1975) ise seminal plazmadaki kolesterolün fosfolipide oran›n›, spermi ›s› ve çevresel floktan korudu¤una inan›r. Thompson ve ark., (1987),
Rohan ve ark., (1995) ve Rose ve Connolly (1992) prostat kanser patolojisinde diyetteki lipidlerin rolünü incelemifllerdir.
Çinko
‹nsan seminal plazmas›ndaki yüksek çinko seviyesi (140
μg/ml), çinkonun primer olarak prostat bezleri salg›s›ndan
köken ald›¤›n› göstermektedir (488 ± 18 μg/ml) (Bedwal
ve Bahuguna 1994). Prostat, tüm organlar içerisinde en
yüksek çinko konsantrasyonuna (50 mg/100g kuru a¤›rl›k) sahiptir. Mackenzie ve ark., (1962) insan seminal
plazmas›n›n 310 mg çinko/100g kuru a¤›rl›k içerdi¤ini ve
spermatozoan›n 200 mg/100 g kuru a¤›rl›k içerdi¤ini bildirmifllerdir. Karfl›laflt›r›ld›¤›nda, sekiz normal dene¤in
prostat salg›lar› 720 mg çinko/100 g kuru a¤›rl›k içermifltir. Byar (1974) üreme sistemindeki birçok erken deneyi
ve çinko ile ilgili fikri incelemifltir, BPH’de çinko seviyeleri artm›flt›r ya da de¤iflmemifltir, oysa prostat adenokarsinomunda çinko içeri¤inde belirgin düflüfl vard›r. Radyotopografik olarak insan prostat›nda çinko-65’in epitelyal
hücreler içinde lokalize oldu¤u görülür; oysa ratlarda lateral prostattad›r, çinkonun büyük miktar› stroma ve k›smen bazal membran ile elastin protein bileflikleriyle ilgilidir (Chandler ve ark., 1977). Çinkonun oral al›m› prostat
s›v›s›ndaki çinko seviyesini de¤ifltirmez.
Gunn ve ark.n›n (1956, 1965) klasik çal›flmalar›ndan
beri rodent prostat›nda çinko al›m ve konsantrasyonuna
endokrin etkiler incelenmifltir, çinko için birçok fizyolojik
rol biçilmifltir. Çinko içeren birçok önemli metalloenzim
vard›r, fakat prostatta çinko konsantrasyonu muhtemelen
çinko ba¤l› enzimlerdekini aflar. Çinkonun birçok proteine
ba¤land›¤› bilinir (Sansone ve ark., 1991). Johnson ve
ark., (1969) köpek prostat sekresyonundaki çinko ba¤lay›c› proteinleri tan›mlam›fllard›r ve hidroliz ile aminoasitlerin sadece sekiz tipini içerdi¤ini bulmufllard›r. Healthcote ve Washington (1973) BPH’de histidin ve alaninden
zengin bir çinko ba¤lay›c› proteini tan›mlam›fllard›r. Jonsson ve ark., (2005) çinkonun semen içerisinde en olas› rolünün semenogelin I ve II fragmanlar›na ba¤lamak suretiyle PSA aktivitesinin regüle edilebilece¤i oldu¤unu öne
sürmüfllerdir. Prostatta çinko ba¤lay›c› proteinler ile ilgili
di¤er çal›flmalar da vard›r (Reed ve Stitch 1973; Fair ve
ark., 1976) ve bu ilginç proteinler hakk›nda ek bilgilere
ihtiyaç duyulmaktad›r.
Fair ve ark., (1976) taraf›ndan yap›lan bir çalflmada,
çinkonun prostatik sekresyon içinde önemli bir rolü oldu¤u ve çinkonun prostatik antibakteriyel faktör olarak direkt rolü oldu¤u öne sürülmüfltür. Bakteriyel prostat en-
2560
KISIM XVI
l
Prostat
feksiyonu olmayan 36 erkekte yap›lan çal›flmada prostat
sekresyonunda çinkonun ortalama de¤eri yaklafl›k 350
μg/ml’dir, 150’den 1000’e kadar genifl bir aral›k vard›r.
Karfl›laflt›rma yap›ld›¤›nda kronik bakteriyel prostatitli 15
hastadan toplanan 61 örnekten sa¤lanan prostat s›v›s›nda
%80’in üzerinde azalma vard›r ve 0 ile 139 μg/ml aras›
aral›kta sadece ortalama 50 μg/ml’dir. Yazarlar, 150 μg/ml
de¤erini ise normalin alt s›n›r› olarak önermifllerdir. Ek
olarak, prostat s›v›s›nda serbest çinko iyonlar›n›n normal
konsantrasyonlar›ndan yap›lan invitro çal›flmalarda, çinkonun de¤iflik gram-pozitif ve gram-negatif bakterilere
karfl› bakterisidal aktivitesi kan›tlanm›flt›r. Buna ra¤men,
prostat içinde hat›r› say›labilir bir çinko miktar› metalloprotein gibi eflsiz proteinlere ba¤lansa da, bunun çinkonun
biyolojik özelliklerini nas›l de¤ifltirebilece¤i belirgin de¤ildir (Suzuki ve ark., 1994,1995). Yan ve ark., (2008), normal insan prostat epitelyal hücrelerinde (PrEC) çinkonun
azalmas›n› de¤erlendirmifller ve bu azalma sonucunda invitro olarak tek-kesit DNA k›r›lmalar›n›n artt›¤›n› (Comet
ölçümü) ve hücre siklus progresyonu, apoptozis, transkripsiyon ve DNA hasar›na cevap ile hasar› onar›m›n› içeren belirli genlerde farkl› ekspresyonlar oldu¤unu da göstermifllerdir (Affymetrix HG-U133A gen çipleri). Bundan
dolay›, çinko eksikli¤i prostat içerisindeki DNA bütünlü¤ünü tehlikeye atabilir. Prostat kanserinde prostat hücrelerinin çinko biriktirme yetene¤i hastal›k ilerledikçe kaybolabilir ve bu durum çinko azalmas›na ba¤l› ortaya ç›kan
genetik ve epigenetik de¤iflikliklere ba¤l› olabilir.
PROSTAT‹K SEKRETUVAR PROTE‹NLER
Seks aksesuvar dokular›n›n bafll›ca proteinleri incelenmifltir (Lilja ve Abrahamsson 1988; Aumuller ve Seitz 1990;
Lilja 1993a,1993b; Rittenhouse ve ark., 1998; Saedi ve
ark., 2001; Diamandis ve Yousef 2002; Yousef ve Dia-
mandis 2002). ‹nsan ejakulat›, seminal plazma ve prostatik sekresyonlar›nda bulunan majör sekretuvar protein
mark›rlar›n yüksek çözünürlüklü, iki boyutlu elektroforez
profilleri gösterilmifltir (Edwards ve ark., 1981; Carter ve
Resnick 1982; Rui ve ark., 1984; Tsai ve ark., 1984; Dube ve ark., 1987; Aumuller ve Seitz 1990) bununla birlikte, birkaç› bolca bulunur ve klinik önemleri vard›r. Bunlar
PSA (insan kallikrein 3 [hK3 proteini ya da KLK3 geni]);
insan kallikrein 2 (hK2 ya da KLK2); prostaz/KLK-L1
(Yousef ve ark., 1999; Lwaleed ve ark., 2004; Clements
2008); prostatik asit fosfataz ve β-mikroseminoprotein (βMSP) olarak da adland›r›lan prostat-spesifik proteini
(PSP-94) içerirler. Tablo 90-5’te seks aksesuvar dokulardaki majör sekretuvar proteinlerin karakteristikleri listelenmifltir. Tablo 90-6’da ise normal erkek reprodüktif parametreleri aras›nda örnek say›s›, median ve prostatik
sekresyonlar›n komponentlerinin normal de¤er aral›klar›
gösterilmektedir.
Prostat Spesifik Antijen
1980’den bu yana PSA’n›n kullan›m›nda majör de¤ifliklikler olmufltur, bu konu ile ilgili genel bir gözden geçirme
için Polascik ve ark.’n›n (1999) çal›flmalar›na bak›n›z. Serin proteaz olan PSA-benzeri molekül, prostat dokusunda
ilk kez 1970’te gösterilmifltir (Ablin ve ark., 1970), seminal plazmada 1971’de gösterilmifltir (Hara ve ark., 1971),
prostat dokusundan 1979’da saflaflt›r›lm›flt›r (Wang ve
ark., 1979), erkek serumunda 1980’de ölçülmüfltür (Kuriyama ve ark., 1980) ve 1988’den günümüze de¤in prostat kanserinin klinik mark›r› olarak yayg›n bir flekilde kullan›lmaktad›r (Seamond ve ark., 1986; Chan ve ark.,
1987; Stamey ve ark., 1987; Oesterling ve ark., 1988).
PSA’n›n tarihsel hikayesi, moleküler karakteristikleri, fizyolojik özellikleri ve immün tahlilleri her yerde incelen-
Tablo 90-5.
Seks Aksesuar Doku Taraf›ndan Sekrete Edilen Majör Proteinler
PROTE‹N/GEN ‹DENT‹F‹KASYONU
MOLEKÜL
A⁄IRLI⁄I (kD)
SEM‹NAL
PLAZMA (mg/nL) AKT‹V‹TE
Prostat spesifik antijen (PSA)
(hK3 [protein] ya da KLK3 [gen])
‹nsan kallikrein 2 (hK2 ya da KLK2)
‹nsan kallikrein L1 (KLK-L1)
33-36
0.70
Serin proteaz; arjinin esteraz
28.4
Bilinmiyor
0.012 mg/nL
Bilinmiyor
‹nsan kallikrein 11
Prostatik asit fosfataz (PAP)
Prostat spesifik transglutaminaz
-40
102-106
17
0.002-0.037
0.3-1.0
Bilinmiyor
Semenogelin I ve II
50, 63
2 mM
Prostat spesifik membran
antijeni (PSMA)
~120
Bilinmiyor
Prostat kök hücre antijeni (PSCA)
~24
Bilinmiyor
Prostat spesifik protein (PSP-94)
β-mikroseminoprotein (β-MSP)
‹mmunoglobülinler
C3 kompleman
10.7-16
0.6-0.9
proPSA’n›n invivo aktivasyonu, arjinin esteraz
Serin proteaz, ayr›ca testis, meme, adrenal, uterus, tiroid
ve tükürük bezlerinde
Serin proteaz, ayr›ca meme, over ve prostatta
Fosfotirozil protein fosfataz
Stabil, fonksiyonel peptid ba¤l› glutamin ve primer
amin gruplar›n›n biçimlerini içerir
Kimotripsin benzeri aktiviteye sahip; semende PSA
aktivitesini inhibe eder
Glutamat karboksipeptidaz II ve folat hidrolaz I
ile ayn› yap›lar; böbrek, testis, over, beyin, kolon
tükürük bezi, ince ba¤›rsak, kolon, dalak, meme,
iskelet kas›nda bulundu
Prostat kanseri iliflkili tümör antijeni. Northern blot ve
in-situ datalar normal dokularda PSCA’n›n a¤›rl›kl›
prostat spesifik ve prostat kanserinin %80 üstü
overeksprese oldu¤u gösterilmifltir
Mide antrumunun epitel hücrelerinde de bulunur
160
~178
0.007-0.022
0.018
Transferrin
77
0.18
???????????????????????????????????
‹nsan IgG
Kompleman kaskad›n›n gerekli parças› (C3 alternatif
yolu aktive eder)
Plazma proteini kan yoluyla demiri karaci¤er, dalak ve
kemik ili¤ine tafl›r
BÖLÜM 90
Tablo 90-6.
Prostatik Sekresyon Komponentleri
DE⁄‹fiKENLER
Yafl (y›l)
Seksüel perhiz süresi (gün)
Semen volümü (mL)
Sperm konsantrasyonu (×106 mL-1)
Total sperm say›s› (×106 mL-1)
a (%)
b (%)
a + b (%)
c (%)
d (%)
Total a + b (×106 her ejakulatta)
Normal formlar (%)
Kuyruk defekti (%)
DFI (%)
HDS (%)
NAG (mU/mL-1)
PSA (mg/L-1)
Çinko (mmol/L-1)
Fruktoz (mmol/L-1)
FSH (IU/L-1)
LH (IU/L-1)
Testosteron (nmol/L-1)
‹nhibin B (ng/L-1)
SHBS (nmol/L-1)
N
916
916
916
916
916
916
916
916
916
916
916
916
916
267
267
506
900
900
900
351
351
351
351
351
MEDYAN ARALIK
34
4.0
4.0
44
167
14
28
50
16
33
83
5.0
11
15
7.0
6.0
890
2.0
14
5.0
3.0
13
150
26
20-64
1.0-60
1.0-15
0.1-568
0.4-2400
0-80
0-80
0-90
0-50
0-100
0-1200
0-20
1.0-85
3.0-90
1.0-40
1.0-15
66->3400
0-7.0
0-39
1.0-45
1.0-13
3.0-31
14-450
2.0-88
Elzanaty S, Erenpreiss J, Becker C. Seminal plasma albumin: origin and relation to male reproductive parameters. Andrologia 2007;39:60-5.
mifltir (Oesterling 1991, 1993; Shellhammer 1993; Vessella ve Lange 1993; Partin ve Oesterling 1994; McCormack
ve ark., 1995; Polascik ve ark., 1999).
PSA’n›n keflfi, adli t›pta kullan›lmak için ejakulat ve
prostat s›v›s›nda immünopresipitasyonla spesifik proteinleri bulmak için yap›lan bir araflt›rmada gerçekleflmifltir.
1971’de Japon araflt›rmac›lar seminal plazmada semen
için antijenik spesifitesi olan bir protein izole etmifller,
kimyasal ve fiziksel özelliklerini bildirmifller ve bu proteine γ-seminoprotein ad›n› vermifllerdir (Hara ve ark.,
1971). Birkaç y›l sonra, semen incelemesinde bu proteinin
adli t›pta mark›r olarak gelifltirme çabas›nda γ-seminoprotein insan seminal plazmas›ndan elde edilmifltir. Önceleri
γ-seminoproteinler denen bu seminal proteinlerin flimdilerde PSA ile ayn› zincir yap›s›nda oldu¤u görülmüfltür.
Lilja ve Abrahamsson (1988), bu proteinlerde ayn› proteolitik aktivite, glikozilasyon k›sm›, ayn› moleküler a¤›rl›kl› protein ve gen s›ras›, benzer immünohistokimyasal
özellikler ve serum özellikleri oldu¤unu bildirmifllerdir.
Wang ve ark., (1979), flimdilerde prostat ve prostat
patolojisi için önemli bir marker olan bu insan PSA’s›n› ilk
bildirenlerdendir. PSA, 33 kD molekül a¤›rl›¤›nda, %7
karbonhidrat içeren ve serin proteaz olarak çal›fl›lan
bir glikoproteindir (Watt ve ark., 1986) ve prostatta epitel hücrelerinin hemen tümünde bulunur (Armbruster
1993; Rittenhouse ve ark., 1998). PSA, serumda ölçülmüfl
ve prostat kanseri kontrolü için önemli bir klinik tahlil olarak gösterilmifltir (Kuriyama ve ark., 1980). PSA’n›n kullan›m› ve s›n›rlamalar›n›n detayl› tan›m› ile klinik ve laboratuvar medikal analiz için McCormack ve ark.n›n çal›flmalar›na bak›n›z (McCormack ve ark., 1995; Rittenhouse
ve ark., 1998; Polascik ve ark., 1999).
Watt ve ark., (1986) PSA’y› genifl olarak çal›flm›fllard›r
ve tam aminoasit s›ras›n› ilk bildirenlerdir. Tek polipeptid
zincir 240 aminoasit içerir ve 0-ba¤l› karbonhidrat yan zin-
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2561
ciri bir serin katlant›s›na tutunmufltur. Lundwall ve Lilja
(1987) PSA genini kodlayan komplementuvar DNA’y›
(cDNA) klonlam›fllard›r. Çal›flmalar›nda prostatta PSA’n›n
mRNA’s›n›n yaklafl›k 1.5 kilobaz oldu¤unu göstermifllerdir.
PSA, kimotripsin benzeri ve tripsin benzeri aktivite sayesinde fizyolojik olarak bir serin proteaz ve bir arginin
esteraz olarak çal›fl›r. Protein s›ras›, prostatik hücre regülatuvar mekanizmas›n› içeren prostat hücre düzenleme
mekanizmas›ndaki di¤er kallikreinlere benzerdir (Rittenhause ve ark., 1998). Lilja (1985) ve Watt ve ark., (1986)
seminal s›v›n›n yap›sal proteinlerden biri olan semenojelinin ejakulat› p›ht›laflt›rd›¤›n› bildirmifllerdir. Semenojelin,
seminal vezikülden salg›lanan bask›n proteindir ve
PSA’n›n fizyolojik substratlar›ndan birisidir. PSA’n›n olas› biyolojik rollerinden birisi ejakulattaki p›ht›y› eritmektir, fakat flimdilerde bu p›ht›laflma ve eritme mekanizmalar›n›n üreme fizyolojisi için neden önemli oldu¤u bilinmemektedir.
PSA geni (hKLK3); hKLK1, hKLK2, hKLK3 ve KLK-L1
içeren insan doku kallikrein gen ailesinin bir üyesidir
(Lundwall 1989; McMullen ve ark., 1991; Berg ve ark.,
1992; Carbini ve ark., 1993; Clements 1994; McCormack
ve ark., 1995; Rittenhouse ve ark., 1998; Nelson ve ark.,
1999; Yousef ve Diamandis 2003). Günümüze kadar prostat, meme, over ve testis kanserlerinde eksprese edildikleri bilinen 15’ten daha fazla farkl› kallikrein türleri tan›mlanm›flt›r (Obiezu ve Diamandis 2005). Bu genlerin hepsi
19. kromozomda lokalizedirler (Reigman 1992; Yousef ve
ark., 1999; Yousef ve Diamandis 2003). PSA’n›n ektopik
ekspresyonu; malign meme tümöründe (Yu ve ark.,
1994a, 1994b, 1994c), normal meme dokusunda, sütte,
kad›nlar›n serumunda ve adrenal ile renal tümörlerde düflük konsantrasyonlarda saptanm›flt›r. Buna ra¤men, pratik ve klinik gözlemlere göre PSA, kanser spesifik olmayan fakat organ spesifik olan bir mark›rd›r. PSA’n›n tümör
mark›r› olarak k›s›tlamas›, benign ve malign prostat hastal›klar› aras›ndaki de¤erlendirmede önemli derecede örtüflmesiyle gösterilmifltir (Oesterling ve ark., 1988; Partin
ve ark., 1990).
PSA’n›n moleküler biyolojisini ve biyokimyas›n› gösteren birçok çal›flma, rutin serumda bulunandan milyon
kat fazla PSA konsantrasyonu içeren seminal s›v›dan saflaflt›r›lan proteinlerle yap›lan genifl çal›flmalara dayan›r
(McCormack ve ark., 1995). Seminal plazmada bulunan
konsantrasyonlar 0.5-5.0 mg/ml aras› bir de¤ere sahiptir,
oysa prostat hastal›¤› olmayan 50-80 yafl aras› erkeklerde
normal serum konsantrasyonlar› 1.0-4.0 ng/ml aras› de¤iflir (Catalona ve ark., 1991). Pre-pro PSA (261 aminoasitlidir), prostat epitel hücre endoplazmik retikulumunda 17peptid pre-k›s›m kal›nt›s›n›n k›r›lma iflleminden geçer. Yediden fazla peptid daha sonra propeptid formdan aktif PSA
peptidine ba¤lan›rlar (Rittenhouse ve ark., 1998). Bu proPSA, PSA’n›n bir inaktif (zymogen) prekürsörünü temsil
eder ve hK2 taraf›ndan k›r›l›r ve sal›n›r (Lilja 1985; Villoutreix ve ark., 1994; Rittenhouse ve ark., 1998).
Bu alandaki en heyecan verici ve klinik kullan›m› olan
bulufl, kanda dolaflan PSA’n›n de¤iflik moleküler formlar›n›n gösterilmesidir (serbest [ba¤l› olmayan] ve kompleks
oluflturmufl [ba¤l›]) (Lilja ve ark., 1991; Stenman ve ark.,
1991; Cristensson ve ark., 1993; Lilja 1993a; McCormack
ve ark., 1995; Portin ve Carter 1996; Polascik ve ark.,
1999). Kompleks oluflturmufl PSA, serumda irreversibl
olarak bulunur ve bir endojen serin proteaz inhibitörü
olan α1- antikimotripsin’e (ACT) kovalent ba¤lanm›flt›r. Bu kompleks oluflturmufl PSA formu (PSA-ACT), enzimatik olarak inaktiftir ve immün reaktiftir. Ek olarak,
bilinmeyen PSA miktar› ayn› zamanda α2- makroglobülin
ile kompleks oluflturur (PSA-A2M). Serbest PSA, kompleks PSA’ya (PSA-ACT) oranla daha düflük konsantras-
2562
KISIM XVI
l
Prostat
yonlarda bulunur, ayn› zamanda enzimatik olarak inaktiftir, immünoreaktiftir, bu özellikler PSA-A2M’de bulunmaz. Serum PSA ölçümünde monoklonal antikorlar›n kullan›lmas›na dayanarak, PSA’n›n serbest ve kompleks
oluflturmufl çeflitli miktarlar› tan›mlanarak ve total (ölçülebilir) miktarlara katk›da bulunulmufltur. Serbest PSA ve
kompleks oluflturmufl PSA için spesifik yeni monoklonal
antikorlar›n geliflmesi, PSA’n›n de¤iflik formlar› ve bunlar›n oranlar›n›n daha kesin ölçümünü sa¤lam›flt›r. Bu,
prostat kanseri tan›s›nda PSA’ya artan sensitivite ve spesifite potansiyeli sa¤lar (Catalona ve ark., 1998).
‹nsan Kallikrein-2
‹nsan kallikrein 2 (hK2 [protein] ya da KLK2 [gen]), PSA
ile yak›ndan ilgili bir prostat-spesifik serin proteazd›r ve
bu yüzden fazlaca incelenmifltir (Rittenhouse ve ark.,
1998). hK2, ilk kez 1992’de bir insan karaci¤er genomik
özelli¤inin düflük s›kl›kta hibridizasyon görüntülemesinde
gösterilmifltir ve aminoasit s›ras›n›n PSA ile %80 homolojide oldu¤u belirtilmifltir (hK3, KLK3) (Young ve ark.,
1992). Bu iki “prostat spesifik” protein aras› çarp›c› homoloji, yak›n fizyolojik ilgiyi düflündürmüfltür. Daha yak›nlarda, rekombinant hK2 üretilmifl ve saflaflt›r›lm›flt›r
(Kumar ve ark., 1996; Mikolajczyk ve ark., 1998).
PSA’dan farkl› olarak hK2’nin selektif arjinin kal›nt›lar›ndan klivaj ile tripsin benzeri oldu¤u ve çok daha potent
(PSA’dan 20.000 kat fazla) proteaz aktivitesi oldu¤u gösterilmifltir (Mikolajczyk ve ark., 1998). hK2 ile ilgili monoklonal antikorlar gelifltirilmifltir ve PSA ile düflük insidansta çapraz-reaktivitededir (Finlay ve ark., 1998).
hK2’nin PSA’n›n aktif formunu enzimatik olarak oluflturmak için pro-PSA’y› bölmesinin ba¤›ms›z gösterilmesi,
daha heyecan verici bir bulgudur (Kumar ve ark., 1997).
‹mmünohistokimyasal çal›flmalar, hK2’nin prostatta lokalize oldu¤unu ve normalden metastati¤e do¤ru zay›f differansiye prostat epitelinde yap›m›n›n artaca¤›n› göstermifltir (Darson ve ark., 1997). Prostat kanserli erkeklerin serumunda hK2’nin ilk çal›flmalar›, prostat kanserinin erken
tespitinde klinik fayda sa¤layaca¤›n› düflündürmektedir
(Partin ve ark., 1999).
‹nsan Kallikrein L1
Kromozom 19’daki di¤er yeni insan kallikrein benzeri gen
bulma giriflimleri, di¤er insan kallikrein gen ailesi üyeleri
olan KLK-L1’in tan›mlanmas›n› sa¤lam›flt›r (Nelson ve
ark., 1990; Yousef ve ark., 1999). Nelson ve ark., (1999)
prostaz ad› verilen ekspere gen dizilerinden oluflan di¤er
dört normal dokudan ç›kar›lan cDNA’lar ile zenginlefltirilen bir cDNA kütüphanesi oluflturmufllard›r. Prostaz zinciri, di¤er kallikrein gen ailelerine bezer özellikler içerir.
Yousef ve ark., (1999) KLK-L1’i meme dokusundan da elde etmifllerdir ve hormonal olarak düzenlendi¤ini göstermifllerdir. Kallikrein gen ailesi üyelerinin klinik faydas›
henüz belirlenememifl olsa da araflt›r›lmaktad›r.
‹nsan Kallikrein 11
‹nsan kallikrein 11 (hK11), insan kallikrein 3 (hK3) ya da
nükleotid derecesi ve protein yap›s› anlaml› benzerlik gösteren PSA ile bezer özellikleri paylaflan bir serin proteazd›r (Diamandis ve Yousef 2002). hK11’in de¤iflik organlar›n epitelyal hücrelerindeki lokalizasyonu immünohistokimyasal olarak gösterilmifltir ve hK11 amniyotik s›v›da,
laktasyon dönemindeki kad›nlar›n sütünde, serebrospinal
s›v›da, foliküler s›v›da ve meme kanserinin sitozolünde
gösterilmifltir. hK11’in en yüksek seviyeleri prostatik doku örneklerinde ve seminal plazmada gösterilmifltir,
PSA’dan 300 kat daha düflük oldu¤u ileri sürülmüfltür.
Prostat kanserli kiflilerin %60’›nda serum hK11 derecesi
yüksek bulundu; hK11’in total PSA’ya oran›, ihtiyaç duyulan biyopsi say›s›n› azaltabildi ve serbest PSA analizinden derlenen bilgiler benzerlik gösteriyordu (Diamandis
ve Yousef 2002; Nakamura ve ark., 2003).
‹nsan Kallikrein 14
Tripsin benzeri insan kallikrein iliflkili peptidaz (KLK) ad›
da verilen insan kallikrein 14’ün semen likefaksiyonu
üzerinde anlaml› ve doz ba¤›ml› etkisi oldu¤u gösterilmifltir (Emami ve ark., 2008; Emami ve Diamandis 2008). ‹nsan semen likefaksiyonu, seminal koagulumun proteolitik
degradasyonunu ve motil spermatozoan›n sal›n›m›n› içerir. ‹nsan kallikrein iliflkili peptidazlar›n birkaç üyesi semen likefaksiyonuyla iliflkilidir, çok iyi regüle edilen proteolitik kaskadlar boyunca fonksiyon görürler. Bunlar aras›nda, KLK3 (prostat spesifik antijen olarak da bilinir), semen koagulumunun primer komponentlerinin iflleme tabi
tutulmas›ndan sorumlu olan ana enzimdir. Son zamanlarda, KLK14’ün KLK3 ve di¤er KLK’lar›n potansiyel aktivatörü oldu¤u saptanm›flt›r (Emami ve ark., 2008; Emami ve
Diamandis 2008). Borgono ve di¤er çal›flmac›lar (2003),
36 insan semen örne¤inde enzim-ba¤l› immunosorbent
immunoassay (ELISA) ile KLK14’ün seminal plazma derecesini ölçmüfllerdir ve KLK14 0.6 ile 23.6 μg/L aras›nda
bulunmufltur (ortalama 10.8; median 10.7 μg/L). Semenogelin I ve semenogelin II, PSA taraf›ndan semen likefaksiyonu ve ve motil spermatozoa sal›nmas›n› içeren çeflitli biyolojik aktif peptidlere ayr›flt›r›l›r. Semenogelin I ve
II, PSA’n›n izledi¤i yola benzer flekilde afl›r›ya kaçan serbest çinkonun flelasyonu boyunca direkt KLK14 ile ba¤lan›rlar. Ek olarak, KLK14 over ve meme kanseri için potansiyel biyomark›r olarak da gösterilmifltir (Borgono ve ark.,
2003). KLK14, semen likefaksiyonundaki di¤er aktif
molekül olarak göz önünde bulundurulmal›d›r.
Prostat-Spesifik Transglutaminazlar
‹nsan prostat spesifik transglutaminaz 4, di¤er lizinler ya da
poliaminler gibi primer aminlerle reaksiyonlara giren irreversibl kross-link peptid-zorunlu glutamin rezidülerinden
oluflan enzim ailesine mensuptur (Dubbink ve ark., 1998).
Transglutaminazlar vücut boyunca yerleflmifllerdir, fakat
bunlar yüksek oranda doku spesifiktirler. Dubbink ve çal›flma ark. (1998) 35 kilobaz genomik DNA’s› olan ve 13 ekzon ile 12 introndan oluflan yeni bir prostat spesifik transglutaminaz› tan›mlam›fllard›r. Ana transkripsiyon bafllang›ç
sitesi, 52 baz çifti ile translasyonal bafllang›ç flifresinin üst
taraf›nda lokalizedir. En az›ndan bir ba¤lant› varyant› tan›mland› ve transglutaminaz 4 gen (TGM4) aktifleyicisi ise
s›ralanarak ve transfeksiyon deneyleriyle analiz edildi ve 1276 ile -563 aras›nda bulundu. Akabinde, Sp1 ba¤lanma
sitesi (promoter) identifiye edilen TGM4’ün bazal aktivitesine ihtiyaç duyar (Dubbink ve ark., 1999). TGM4 promoter, haritalaman›n silinmesi ve mutasyonel analizlerle karakterize olarak bulundu. Ayn› çal›flmac›lar -113 ile -87
aras›ndaki pozisyonlar›n promoterin kor aktivitesi için hayati olduklar›n› saptad›lar. Bu identifiye edilen s›ralar Sp1
ve Sp3 transkripsiyon faktörleri için olan sitelere ba¤land›lar, yine de TGM4 regülasyonundaki kesin rolleri deneysel
tan›mlamalarda ortaya ç›kar›lamad› (Dubbink ve ark.,
1999). Semen içerisindeki önemli majör jel yap›s›ndaki proteinler olan semenogelin 1 ve 2, transaminaz 4 için substrat
görevi görürler (Peter ve ark., 1998). Esposito ve Caputo
(2005), transglutaminazlar için substratlar›n dizilerini detayl› olarak incelemifllerdir, transglutaminazlar›n katalize
ettikleri reaksiyonlar›n moleküler temellerini ortaya koymufllar ve ayn› zamanda muhtemel fizyolojik etkileri ile etkileflimlerinin patofizyolojik süreçlerini de¤erlendirmifllerdir. Prostat için olan transglutaminaz ise transglutaminaz
4’tür, bu enzim 77 kD a¤›rl›¤›ndad›r, androjen taraf›ndan
BÖLÜM 90
regüle edilir ve ekstraselüler olarak bulunur. Transglutaminazlar, proteinlerin protein ba¤›ml› glutamin rezidülerinin
γ-karboksamid gruplar› ile protein ba¤›ml› lizin rezidülerinin ε-amino gruplar› aras›ndaki polimerize çapraz linklerinin posttanslasyonel modifikasyonlar›n› katalize ederler,
böylece moleküler kompleks stabilize edilmifl olur. Böylece,
transglutaminaz 4’ün semenin protein sekresyonlar›ndaki
kinezin proteinleri gibi acyl-tipi substratlar›n›n biyokimyasal affinitesi oldu¤unu öne sürmek için bir kan›tt›r ve bu
durum p›ht›laflmay› sa¤lay›c› glandlardan gelen transglutaminaz 4’ün do¤ru d›flar› at›lmas› için önemli olabilir (Esposito ve Caputo 2005).
An ve ark. (1999), ayr›ca TGM4’ün (insan prostat spesifik transglutaminaz) klonlanmas›n› tan›mlad›lar ve -1
ile -500 aras› ve -520 ile -1400 aras› elementlerde promoter oldu¤unu gösterdiler. Ek olarak, ayn› grup prostata özgü oldu¤unu, RT-PCR ile Gleason derecesine spesifik ekspese edildi¤ini, yüksek Gleason skorlar›nda (metastatik
doku örneklerinde bile) down-regülasyona u¤rad›¤›n›
do¤rulamak için Northern blot hybridization and reversetranscription polymerase chain reaction (RT-PCR) analizini uygulad›lar. Protein perspektifi ile yaklafl›nca, Birckbicher ve ark. (2000), kuantitatif immünofloresan yöntemiyle normal prostat ve prostatit olgular› ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda prostat kanserinin anlaml› derecede azald›¤›n›, fakat
bu durumda RT-PCR sonuçlar›n›n de¤erlendirilmesine göre farkl› sonuçlar ortaya ç›kmaktad›r (Ann ve ark., 1999)
ve bu yöntemde yüksek Gleason derecesine sahip olan tümörler anlaml› derecede düflük olma e¤ilimindedirler. Bu
çeliflkili sonuçlar›n genifl serili deneylerde protein ekspresyonunu gösteren RT-PCR testinde teknik bir problem olup
olmad›¤›n›n saptanmas› ya da daha iyisi, transglutaminaz
4 mRNA translasyonuna karfl› malign hastal›k sürecindeki proteinin düzeltilmesi gerekmektedir.
Semenogelin I ve II
Semenogelin I ve semenogelin II, PSA taraf›ndan çeflitli biyolojik aktif peptid formlar›na ayr›flt›r›lan ve insan semen
koagulumunda dominant olan proteinlerdir. Bunlar›n fibronektin ile kombinasyonlar› yeni ejakule olan semenki jel
benzeri koaguluma yol açar (Lilja 1985; Malm ve ark.,
1996; de Lamirande ve ark., 1997). Semenogelin I ve II’yi
kodlayan genler kromozom 20’nin farkl› bölgelerinde 11.5
kilobazl›k çiftler halinde yerleflmifllerdir. Semenogelin’in
majör biyolojik fonksiyonu; hücre membran›nda de¤ifliklikler dizisi, enzim aktiviteleri ve spermin kad›n ürogenital
trakt›ndaki zona pellusidaya ulaflmak ve yumurtay› döllemek için yapt›¤› iyon fluksasyonu olarak tan›mlanan kapasitasyonu içerir (de Lamirande ve ark., 1997). Biyolojik
olarak aktif peptidlerin semenogelin I ve II proteolizinden
superoksit anyonunu temizledi¤i ve sperm kapasitasyonunun do¤al düzenleyicileri olarak hizmet etmek için sperm
oksidasyonunu etkileyebildikleri gösterilmifltir (de Lamirande ve ark., 2001; de Lamirande 2007). Seminal veziküllerdeki semenogelinler ve prostattaki çinko iyonlar›, sperm
ejakulasyonunun olaca¤› zamandaki semen agregasyonunda ve ayn› zamanda sperme ba¤lanma ve çinko ile etkileflime girmek için önemli olan sperm motilitesinde de önemli
bir rol oynarlar (de Lamirande 2007; Yoshida ve ark.,
2008). Semendeki majör jel yap›s›ndaki proteinler olan semenogelin I veII’nin fizyolojik ve olas› patofizyolojik önemi,
bunlar›n transglutaminaz 4’ün substratlar› olmalar›d›r (Peter ve ark., 1998). Bu proteinlerin ikisi de seminal veziküllerin glandüler epitelinden köken al›rlar ve yüksek konsantrasyonlarda oluflurlar, bununla birlikte epididimiste sadece
semenogelin I eksprese edilir. Vaz deferens, prostat ve trakea gibi di¤er hücre tiplerinin de oldu¤u organlarda da semenogelin I ve II için güçlü sinyaller oldu¤u immünohistokimyasal olarak kan›tlanm›flt›r. Ayr›ca, iskelet kas sistemi
ve santral sinir sisteminde zay›f fakat pozitif sinyal oldu¤u
görülmüfltür (Lundwall ve ark., 2002).
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2563
Anahtar Noktalar: Sekretuvar Proteinler
• Prostat, tüm organlar aras›nda en yüksek çinko konsantrasyonuna sahip olan organd›r (50mg/100g kuru
a¤›rl›kta). Çinkonun oral al›m›, çinkonun prostatik s›v›daki derecesini de¤ifltirmez. Çinkonun farzedilen rolleri,
metalloenzimlerin yap›lar›ndaki önemi ve özellikle antimikrobiyal aktivitelerini içerir.
• Tripsin benzeri insan kallikrein iliflkili peptidaz (KLK)
ad› da verilen insan kallikrein 14’ün semen likefaksiyonu üzerinde anlaml› ve doz ba¤›ml› etkisi oldu¤u gösterilmifltir. ‹nsan semen likefaksiyonu, seminal koagulumun proteolitik degradasyonunu ve motil spermatozoan›n sal›n›m›n› içerir.
• Prostat-spesifik transglutaminazlar (özellikle transglutaminaz 4), proteinlerin protein ba¤›ml› glutamin rezidülerinin γ-karboksamid gruplar› ile protein ba¤›ml› lizin
rezidülerinin ε-amino gruplar› aras›ndaki polimerize
çapraz linklerinin posttanslasyonel modifikasyonlar›n›
(semenogelin I ve II) katalize ederler, böylece moleküler kompleks stabilize edilmifl olur.
• Semenogelin’in majör biyolojik fonksiyonu; hücre
membran›nda de¤ifliklikler dizisi, enzim aktiviteleri ve
spermin kad›n ürogenital trakt›ndaki zona pellusidaya
ulaflmak ve yumurtay› döllemek için yapt›¤› iyon fluksasyonu olarak tan›mlanan kapasitasyonu içerir.
• Biyokimyasal olarak, çinko α2-glikoprotein (ZAG) adipositlerde lipid dejenerasyonunu stimüle eder ve bu durum kanserli hastalar›, AIDS ve di¤er terminal dönemdeki hastalar› etkileyen, afl›r› zay›fl›k sendromu olarak
ta bilinen kaflekside görülür.
• β-mikroseminoprotein (PSP-94)’in insandaki geni kromozom 10’da (q11.2) haritalanm›flt›r, ilk intronun promoter bölgesinde üç glukokortikoid cevap eleman› ve
bir östrojen cevap eleman› vard›r. β-mikroseminoprotein (PSP-94) ve bu proteinin insan spermatozoas›yla potansiyel etkileflimleri fertilitede muthemel bir rol oynayabilir.
Prostat-Spesifik Membran Antijeni
‹nsan dokular›ndaki prostat spesifik membran antijeni
(PSMA)’nin biyokimyas› ve biyolojisi ile ilgili son zamanlarda yap›lan çal›flmalar ve prostat kanseri anketleri; molekülün farkl› regülasyonunu, enzimatik fonksiyonlar›n› ve
in-vivo görüntüleme ile immünoterapi için biyomark›r olma potansiyelini tarif etmektedir (Elgamal ve ark., 2000;
Ghosh ve Heston 2004). PSMA’y› kodlayan gen kromozom
11p11-12’de yerleflmifltir ve intraselüler (1’den 18 aminoaside kadar) düzeyde tip II membran glukoproteinin (MV:
~100,000 dalton) kodu transmembran (19’dan 43 aminoaside kadar) ve genifl ekstraselüler (44’ten 750 amimoaside kadar) alandad›r (Israeli ve ark., 1994; Ghosh ve Heston 2004; Davis ve ark., 2005). PSMA’y› kodlayan cDNA
(2,65 kb GenBank Acession M99487), ilk kez 1993’te Israeli ve meslektafllar›nca bildirilmifltir ve aminoasit s›ras›
belirlenmifltir (Israeli ve ark., 1994). 84 kD moleküler a¤›rl›kl› (karbonhidratlar d›fl›nda) 750 aminoasitli bir proteini
kodlar. 20’den 43’e aminoasit kal›nt›s› üzerinde bulunan
hidrofobik aminoasitler, bu proteinin küçük bir intraselüler
ve büyük bir ekstraselüler k›s›ml› tip II integral membran
proteinidir (Fair ve ark., 1997). PSMA’n›n düzenleyicisi
klonlanm›flt›r (Good ve ark., 1999) ve PSMA bir baculovirus ekspresyon sisteminde oluflturulmufl ve saflaflt›r›lm›flt›r (Lodge ve ark., 1999). Bu proteinin transmembran bölgesinin bir parças› (1250’den 1700’e kadar) insan transferrin reseptörü mRNA’s›yla %57 homoloji paylafl›r (Maha-
2564
KISIM XVI
l
Prostat
devan ve Saldanha 1999). PSMA’n›n alternatif kesme varyantlar› (PSM “-PSA’ bafll›ca ekstraselüler k›s›m proteini)
prostatta bulunan bu önemli membran proteininin klinik
önemini anlamak için flimdilerde inceleme alt›ndad›r (Liu
ve ark., 1997; Grauer ve ark., 1998; Murphy ve ark., 1998;
Ghosh ve Heston 2004; Rajasekaran ve ark., 2005). PSMA
kristalize edilmifl ve yap›s› 3.5Å rezolüsyonda ortaya ç›kar›lm›flt›r. Bu analizler, proteaz aktivite eksikli¤i yapan demir yüklenmifl transferrin reseptörüne homodimerin yap›sal benzerliklerini göstermifltir (Davis ve ark., 2005). Bununla birlikte, transferrin reseptöründen farkl› olarak
PSMA’n›n (glutamat karboksipeptidaz II) proteaz bölgesi;
binükleer çinko sitesi, katalitik rezidüler ve tasarlanan
substrat ba¤l› arjinin yamalar içerir.
Santral sinir sistemi içinde yer alan PSMA, beyin nörotransmitterleri olan N-asetil-aspartil-glutamat ya da
NAAG (NAALADaz ad› verilen)’a metabolize olur. PSMA,
intestinal sistemde proksimal ince ba¤›rsakta bulunur, poli-γ-glutamated folatlardan (folat hidrolaz I) ya da glutamat karboksipeptidaz ile γ ba¤lant›l› glutamatlara ayr›l›r.
Prostat içerisindeki PSMA ekspresyonunun bir di¤er ilgi
çekici potansiyel hedefsel özelli¤i ise di¤er tümörlerin neovaskülarizasyonunda overeksprese edilmeleridir (Silver
ve ark., 1997; Chang ve ark., 1999b, 2001). PSM-benzeri
molekül 11q14.3’te lokalizedir, fakat sadece PSMA prostat kanserinde overeksprese edilir. prostatta, PSMA’n›n alternatif olarak birbirine ba¤lanm›fl üç varyant› vard›r. Buna ra¤men, bu izoformlardan sadece bir tanesinin (PSMA
cDNA’n›n 5’ ucunda lokalize olan PSM’) normal dokularda, BPH ve prostat kanserinde farkl› flekilde eksprese edildi¤i bilinir (Elgamal ve ark., 2000; Rajasekaran ve ark.,
2005). Prostat kanserinde PSMA mRNA ekspresyonu PSA
mRNA’n›n aksine hormon yoksun safhada en yüksektir,
hormon yoksun fazda ekspresyon en azd›r ve hatta yoktur (Henttu ve ark., 1992; Israeli ve ark., 1994; Wright
1995; Rajasekaran ve ark., 2005).
PSMA, PSA’ya benzer flekilde steroidler taraf›ndan
hormonal olarak kontrol edilir (Israeli ve ark., 1994; Elgamal ve ark., 2000). Su ve ark.n›n çal›flmas›nda (Su ve
ark., 1995) periferal kanda RT-PCR kullan›larak prostat
kanseri BPH (0.76-1.6 aras›) ve normal (0.075-0.45 aras›) bireylerle karfl›laflt›r›ld›¤› zaman PSMA: PSA’ oran›n›n
3-6 kat aras› daha yüksek regüle edildi¤i gösterilmifltir.
Ayr›ca, Elgamal ve ark. (2000) tüm RT-PCR analiz sonuçlar›n›n alt› farkl› RT-PCR periferal kan çal›flmas›n›n tan›mland›¤›n› göstermifllerdir, bu data toplam duyarl›l›¤›n RTPCR PSMA’da %66 iken RT-PCR PSA’da %62 oldu¤unu
ortaya koymakta ve rutin klinik kullan›m için yetersiz duyarl›l›¤a sahip oldu¤unu göstermektedir.
Günümüzde, PSMA’y› üreten çok say›da yeni monoklonal antikorlar›n üretimini önemseyen fazla say›daki çal›flmaya karfl›l›k sadece birkaç çal›flmada prostat kanserli
hastalar›n kan›nda PSMA protein derecesi çal›fl›lm›flt›r
(Chang ve ark., 1999a; Tino ve ark., 2000). Mevcut olan
analiz, sadece araflt›rma analiziyle nitelendirilebilir, klinik
datalar ilk testleri temsil edebilir ve tan›sal klinik performans›n de¤erlendirilmesinde yeni kliniksel analizler için
geçerlilik çal›flmas› yap›lmam›flt›r. Günümüze dek yap›lan
çal›flmalarda Western slot blot, kompetetif ELISA ve daha
fazla immuno-SELDI (immuno-surface-enhanced laser desorption/ionization) kullan›lm›flt›r. Kompetitif ELISA, Horoszewicz ve ark. (1987) taraf›ndan 9h10-A4 ve 7E11-C5
monoklonal antikorlar› kullan›larak gelifltirilmifltir. Prostat
kanserli hastalar›n %47’sinde (43 hastan›n 20’sinde)
PSMA derecesi artm›fl iken prostat kanseri olmayan hastalarda bu oran sadece %5’tir (66 hastan›n 3’ü), sonuç 30
normal verici kan›nda negatif olarak bulunmufltur. Ek olarak, kanseröz lezyonlarda PSMA ekspresyonu diferansiyasyon derecesiyle direkt olarak ilgiliyken tümör evresiyle
ilgili de¤ildir (Wright ve ark., 1995). Di¤er araflt›rmac›lar,
kompetetif ELISA ve Western blot tekni¤ini çal›flt›rm›fllard›r ve yüksek derece ve evrede ekspresyonun artt›¤›n› do¤rulam›fllard›r, böylece rekürrens ve progresyonda da
PSMA’n›n artabilece¤i ç›kar›m› yap›lm›flt›r (Rochon ve
ark., 1994; Douglas ve ark., 1997; Murphy ve ark., 1997).
LNCaP hücre çizgisinde, insan prostat kanserinde, metastatik dokular›n yan›s›ra normal ya da BPH dokular›nda, seminal s›v›da ve idrarda kuantitatif immünoassay yöntemiyle doku ekspresyonunu göstermek için anlaml› bir çaba gösterilmifltir (Su ve ark., 1995; Troyer ve ark., 1995;
Sokoloff ve ark., 2000; Ross ve ark., 2003), fakat bu analizlerin hiçbirisi serum immünoassay içerisinde gelifltirilmedi. Öte yandan, Xiao ve ark. (2001) PSMA için immuno-SELDI analizinin kullan›m›n› bildirmifllerdir. ImmunoSELDI analizi, Horoszewicz ve ark. (1987) taraf›ndan gelifltirilen 7E11-C5 immünoglobülin G1 monoklonal antikorunu kulland› ve klinik olarak mevcut ProstaScint taramas›n› çal›flt›rd›. Bu çal›flmada, ProteinChip s›ralamas› G proteininin 1μg’› ile kapland› ve daha sonra rezidüel aktif siteler 1 M etanolamin ile bloke edildi, y›kand› ve 1.5 μg
7E11-C5 monoklonal antikoru ile ifllendi (Xiao ve ark.,
2001). Analiz, 96-kaynak analiz oluflturmak için formatland› ve ayn› klinik örnekler Western blotting ile çal›flt›r›larak ifllendi (Beckett ve ark., 1999; Elgamal ve ark., 2000).
Immuno-SELDI analiz sonuçlar› aç›kça 7E11-C5 antikoru
ile PSMA’n›n prostat kanserinde (623.1 ng/ml; n=17)
BPH’dan (117.1 ng/ml; n=10, P < .001) farkl› oldu¤unu
meydana ç›karm›flt›r. Yazarlar, 50 yafl›ndan büyük BPH
hastalar›n›n ve normal deneklerin serum aktivitelerinde
yafla ba¤l› olarak kayda de¤er örtüflmeler göstermifllerdir.
PSMA’n›n moleküler karakterizasyonu hakk›ndaki çabalardan bilgiler elde edilmifltir, tan› çok de¤erlidir ve prostat
kanserinin yönetiminde yeni ve yarat›c› metodlar›n uygulanmas› için çaba sarfedilmektedir. PSMA-substratlar›na,
PSMA-peptidlerine, PSMA-RNA aptamerse ve anti-PSMA
antikorlar›na dayanarak PSMA’n›n yeni prostat spesifik
hedeflerin medikal buluflu olarak potansiyel kullan›m›, hedeflenmifl ilaçlar›n sa¤lanmas› ve t›bbi görüntüleme için
test edilmektedir (Lupold ve Rodriguez 2004; Davis ve
ark., 2005; Chandran ve ark., 2008).
Sonuç olarak, Rajasekaran ve ark. (2005) taraf›ndan
PSMA molekülünün multifonksiyonel potansiyeli ile ilgili
yap›lan güncel gözden geçirme, PSMA (tip II membran glikoprotein) dimerizasyonunun transferrin reseptörüne
benzedi¤ini ve internalize edilmifl varsay›lan ligand
için reseptör olarak ifllev görebilir oldu¤unu göstermektedir. PSMA enzim aktiviteleri (NAALADaz ve folat redüktaz), besin al›m›ndaki rol ile uyumludur.
PSMA peptidaz aktivitesi prostat epitel hücrelerindeki
sinyal transdüksiyonunu içerebilir ve hücre yaflam›n›n, hücre proliferasyonunun, hücrenin migrasyon
fonksiyonunun sonuçlanmas› ile ilgili olan kaskadlarla aktive olabilir. Bu multifonksiyonel molekülün sadece pek çok fizyolojik yarar› yoktur, ayn› zamanda
prostat kanserinin yönetiminde çeflitli tan›sal ve terapötik potansiyel yararlar› da vard›r.
Prostat Kök Hücre Antijeni
Reiter ve ark. (1998), prostat kök hücre antijenini (PSCA)
prostatta eksprese edilen (mesaneyi de içeren di¤er dokular aras›nda) bir hücre yüzeyi antijeni olarak identifiye etmifllerdir. PSCA geni, stem cell antijen 2 (Sca-2) ile %30
benzeflikli¤i olan 123 aminoasitli glikoprotein olarak kodlan›r. Sca-2’ye benzer flekilde PSCA da Thy-1/Ly-6 ailesinin üyesidir ve glikozilfosfatidilinozitol zinciri ile ba¤lant›l›d›r. mRNA’n›n in-situ hidridizasyon yöntemiyle kullan›lmas›yla PSCA ekspresyonu normal prostat›n bazal
hücre epitelinde ve prostat epitelinin farz edilen kök
hücre kompartman›nda lokalize edilmifltir. Bundan dolay› PSCA prostat kök/progenitör hücrelerinde mark›r
olabilir. Hara ve ark. (2002), prostat kanseri olan 58 hastada ve nonmalign hastal›¤› olan 71 hastada periferal kanda RT-PCR yöntemiyle PSA, PSMA ve PSCA mRNA düzeylerini analiz etmifllerdir. Sonuç olarak 58 vakan›n 7’si
BÖLÜM 90
(%12.1) PSA için, 58 vakan›n 12’si (%20.7) PSMA için, 58
vakan›n 8’i (%13.8) PSCA için ve s›f›r örnek te nonmalign
hastal›klar için pozitif saptanm›flt›r. RT-PCR yöntemiyle
de¤erlendirilen 58 prostat kanserli hastada bu üç biyomark›r›n prognostik öneminin özeti PSCA>PSA> PSMA fleklindedir. Bu hasta grubunda PSCA için RT-PCR ile bak›lan test
sonucu pozitif ise hastalar›n di¤er iki biyomark›ra göre daha düflük hastal›ks›z sa¤kal›m oran›na sahip olduklar› dikkate al›nmal›d›r. PSCA ekspresyonu, metastaza olan progresyon ile birlikte yüksek Gleason skoru ve kanser derecesinde artar ve prostat kanserinin evrelemesinde yararl› bir
biyomark›r olabilir (Hara ve ark., 2002). Han ve ark.
(2004), 246 hasta doku microarray yöntemi ile PSCA’n›n
immünohistokimyasal analizini ortaya koymufllard›r, sonuçlar 3.0 ile PSCA’n›n boyanma yo¤unlu¤unun Gleason
skoru 7.0 (P = .001), seminal vezikül invazyonu (P = .005)
ve kapsül yay›l›m›n› (P = .033) içeren olumsuz prognostik
özellikler ile iliflkili oldu¤unu göstermifltir. Bununla birlikte, multivariate analizlerden sonra PSCA, PSA rekürrensinin ba¤›ms›z prediktörü olmam›flt›r. Zhigang ve Wenlv
(2004), BPH, düflük dereceli prostatik intraepitelyal neoplazi (LGPIN), yüksek dereceli prostatik intraepitelyal neoplazi (HGPIN) ve prostat kanserinde immünohistokimya ile
doku düzeylerini ve in-situ hibridizasyon ile mRNA derecesini çal›flm›fllard›r. BPH VE LGPIN’de PSCA proteini ve
mRNA boyanmas› zay›f ya da negatiftir ve HGPIN ve prostat kanserine göre daha düflük yo¤unlukta ve üniformdurlar. ‹mmünohistokimyasal ve in-situ hibridizasyon analizlerinde 11 HGPIN’in 8’inde (%72.7) ve 48 prostat kanserlinin 40’›nda (%83.4) mRNA ekspresyonunda da oldu¤u
gibi PSCA proteininin ›l›ml›-güçlü boyand›¤› gösterilmifltir.
Prostat kanseri spesmenleri, immünohistokimyasal ve insitu hibridizasyon analizleriyle BPH (%20) ve LGPIN
(%22.2) ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda elde edilen sonuçlar›n istatistiksel olarak anlaml› oldu¤u gösterilmifltir (s›ras›yla, P <
.05). Yüksek Gleason derecesinde, ilerlemifl evrede ve androjen dirençli hale geldi¤inde PSCA ekspresyon düzeyinin
artt›¤› görülmüfltür (s›ras›yla, P < .05). Ek olarak, bu çal›flmada mRNA’n›n protein immünoboyanmas› ve in-situ hibridizasyon ile boyanmas›, prostat kanserinde PSCA proteini ile mRNA overekspresyonu aras›nda yüksek derecede
korelasyon oldu¤unu göstermifltir. Bu sonuç PSCA’n›n potansiyel olarak prognostik bir biyomark›r oldu¤unu desteklemektedir. Aç›kça, prostat epitelyal doku morfogenezis
biyolojisinde bu proteinin de¤eri ve ayn› zamanda prostat
kanserinin tan› ve tedavisi için yeni bir biyomark›r olmas›
henüz gerçekleflmemifltir.
Prostatta yüksek eksprese edilen ve bir membran yüzey antijeni olan PSCA’n›n yeni prostat hedef medikal buluflu olarak tan› (kan immunoassay ya da medikal görüntüleme) ve tedavide (afl›lama ya da immünoterapi) potansiyel kullan›m›, bugünlerde aktif bir flekilde çal›fl›lmalara
konu edilmektedir (Olafsen ve ark., 2007; Raff ve ark.,
2009). PSMA’n›n karsinogenez boyunca amplifikasyonunudan dolay› prostat kanserinin yönetiminde muhtemel
araç olmas› da, prostat geliflimsel bilgilerinden faydalan›lmas› için bir baflka eflsiz f›rsat olmufltur.
Prostatik Asit Fosfataz
Asit fosfataz aktivitesi, prostat dokusunda di¤er dokulardan 200 kat daha fazlad›r ve ejakulat›n yüksek asit fosfataz seviyelerinin kayna¤›d›r. Fosfataz enzimleri, birçok tip
organik monofosfat esterlerini inorganik fosfat ve alkol
oluflturmak üzere hidrolize ederler. Birçok asit fosfataz
enzimi asit (pH 4-6) ya da alkali (ph 8-11) ortamda invitro optimal aktiviteyi sergiler ve böylece genifl olarak hem
asit hemde alkali fosfataz olarak s›n›flan›r.
Asit fosfataz aktivitesi, enzimatik aktivitesini inhibe
eden faktörlerce daha iyi belirlenir. Örne¤in, eritrosit asit
fosfataz, %0.5 formaldehit ya da bak›r iyonlar›na (0.2
mM) k›smen duyarl›d›r, oysa prostatik asit fosfataz akti-
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2565
vitesi flor iyonlar› (1 mM) ya da L-tartarate inhibisyonuna daha fazla duyarl›d›r.
Osteoklastlar da tartarate-duyars›z asit fosfataz›n
zengin bir kayna¤›d›r. Serum asit fosfataz seviyelerindeki minör art›fllar, metastatik prostat kanserinde oldu¤u gibi Paget hastal›¤›, osteoporoz, prostata ba¤l›
olmayan kemik metastaz› ve di¤er kemik rezorbsiyonunu artt›ran hastal›klara efllik edebilir. Bütün asit fosfatazlar do¤al ve sentetik fosfomonomerlerin genifl bir yelpazesini hidrolize eder, bu genifl çeflitlilikte bir tahlil sistemi ve tahlile ba¤l› olarak aktivitenin de¤iflik birimlerinin
oluflumunu sa¤lar. Bu sentetik substratlar, Fenilfosfat
(Gutman, 1938), fenolftalein fosfat, Sigma 104 diye de
adland›r›lan paranitrofenil fosfat ve timolftalein fosfatt›r
(Roy ve ark., 1971). Bu substratlar›n özgüllü¤ü asit fosfataz tipi ve kayna¤› ile de¤iflir; öyle görünüyor ki timolftalein fosfat, prostat spesifik asit fosfataz serum seviyelerini ölçmede en spesifik substratt›r, fakat flimdilerde immunoaasay için spesifik antikorlar uygundur. Prostat
kanseri metastaz›nda definitif tedavi öncesinde serumda
asit fostataz›n düzeyinin ölçülmesi, daha duyarl› ve özgül
olan PSA düzeyi ölçümünün kullan›ma girmesiyle birlikte
azalm›flt›r (Burnett ve ark., 1962).
PAP için do¤al substrat, semen içinde h›zl› hidrolize
olan fosforilkolin fosfat olabilir (Seligman ve ark., 1951).
Bu enzim ve reaksiyonlar›n›n biyolojik formasyonlar› bilinmemektedir, fakat PAP’›n birçok onkogen protein tirozin kinazlar›n do¤al ürünü protein tirozin fosfat esterlerini hidrolize edebilmesi ilgi çekmektedir (Liu ve ark., 1984;
Lin ve Clinton 1986). Magnetik rezonans spekroskopik
tekniklerin kullan›lmas›yla prostatta intraselüler kolinin
sitrat seviyelerine oran›n›n belirlenmesi, normal ile prostattaki kanseröz dokular›n ay›r›m›n›n yap›labilmesini sa¤layabilmektedir (Scheidler ve ark., 1999). Bu bulgular›n
klinik pratikte kullan›lmas›ndan önce daha fazla testin yap›lmas› gerekmektedir. Asit fosfataz›n tirozil protein kinaz
sisteminde düzenleyici bir faktör olarak büyüme faktör
fonksiyonunda sinyal mekanizmalar›nda gerekli olup olmad›¤› bilinmemektedir.
‹nsan PAP’› 102.000 molekül a¤›rl›kl› ve a¤›rl›¤›n›n
yaklafl›k %7’si karbonhidrat olan bir glikoproteindir,
nötral fleker molü (fruktoz, galaktoz ve mannoz) bafl›na 15 kal›nt›dan; sialik asit molü bafl›na 6 kal›nt›dan;
N-asetilglukozaminin 13 kal›nt›s›ndan oluflur (Chu ve
ark., 1977). Protein, 50 kD’lik iki alt ünitesine ayr›labilir.
Saf insan enziminin aktivitesi _-naftil fosfatla 723
U/mg’d›r ve seminal plazmada 0.3 g/L ya da 177-760
U/ml içerir. Di¤er birçok türde aksesuar dokularda PAP’›n
yüksek enzimatik aktivitesi karakteristik de¤ildir; insan
prostat›nda seviye rat prostat›na göre gram doku bafl›na
1000 kat daha yüksektir. PAP’›n klinik yönü Romas ve
Kwan taraf›ndan gözden geçirilmifltir (Lowe ve Trauzzi
1993; Romas ve Kwan 1993).
Prostat Spesifik Protein 94
(β-Mikroseminoprotein ve β-‹nhibin)
Majör, sisteinden zengin ve 94 aminoasit içeren nonglukozile 16-kD’luk protein, prostatik sekresyonda bulundu
ve prostat-spesifik protein 94 olarak adland›r›ld› (PSP94); bu protein prostat glandlar›ndan sekrete edilen üç
predominant proteinden birisidir, PSA ve PAP ile birlikte
seminal s›v›da bulunur. Bu protein daha önceleri β-inhibin
ve hatta β-mikroseminoprotein olarak adland›r›l›yordu
(Dube ve ark., 1987; Ulvsback ve ark., 1989). Bu protein
için mRNA transkripsiyonu genital dokular d›fl›nda da tan›mlanm›flt›r (Ulvsback ve ark., 1989). PSP-94 için insanlarda gen kromozom 10’da (q11.2) haritalanm›flt›r ve ilk
intronun promoter bölgesinde üç glukokortikoid cevap
eleman› ve bir östrojen cevap eleman› vard›r. Bu gözlemlerin ›fl›¤›nda gen, insanlarda genellikle hormonlarla regüle edilir (Nolet ve ark., 1991; Ochiai ve ark., 1995), ayn›
2566
KISIM XVI
l
Prostat
zamanda rat lateral prostat›nda bulundu¤unu gösteren çal›flma vard›r (Kwong ve ark., 2000). Ayr›ca, Valtonen-Andre ve ark. (2008), genç ve sa¤l›kl› erkeklerde serumdaki
PSP-94 seviyesinin seminal plazmadaki ile iyi korele oldu¤unu göstermifllerdir (r = 0.50 P < .001). Otomatiklefltirilmifl immunoassay, Autodelphia 1235 (Wallac) ile uygulanm›flt›r ve 205 genç erkekte PSP-94’ün median de¤eri
serumda 12 mg/L (2.5-97.5 persentil aras›nda, 4.9-26
mg/L aras›nda) ve seminal plazmada 0.53 g/L (2.5-97.5
persentil aras›nda, 0.13-2.0 g/L aras›nda) ya da 1.8 mg
(2.5-97.5 persentil aras›nda, 0.32-6.6 mg aras›nda) olarak bulunmufltur. Bu data hem sa¤l›kl› hem de prostat
kanserli hastalarda bu mark›r›n de¤erlendirilmesinin kat›
temelini sa¤lam›flt›r.
PSP-94’ün ana biyolojik fonksiyonlar›ndan bir tanesi folikül stimüle edici hormonun inhibe edilmesidir
(Garde ve ark., 1999). Halbuki, folikül stimüle edici hormon pituiter bez taraf›ndan yap›l›r, prostat ise folikül stimüle edici hormonun ekstrapituiter kaynaklar›ndan bir tanesidir. Prostatta folikül stimüle edici hormon reseptörleri
vard›r, bu hormonun otokrin ve parakrin regülasyonu ayn› zamanda prostat epitel proliferasyonunu etkiler (BenJosef ve ark., 1999; Porter ve ark., 2001). Ayr›ca, Chan ve
ark. (1999) in-situ hibridizasyonu kullanarak insan prostat›ndaki PSP-94 ekspresyonunu çal›flm›fllard›r. Fötal
prostat›n 6 ve 7. aylarda PSA ve PAP sentezledi¤ini fakat
PSP-94’ü sentezlemedi¤ini, bu gözlemlerinin de prostat
gland›n›n geliflimi ile ilgili oldu¤unu ortaya koymufllard›r.
Yetiflkin prostat›nda PSP-94’ün zonal anatomik da¤›l›m›,
proteinin santral ya da transizyonel zondan ziyade periferal zon asinilerinde eksprese edildi¤ini göstermektedir.
Son zamanlarda, Anahi Franchi ve ark. (2008), PSP94’ün insan spermatozoas› ile potansiyel etkileflimini ve
fertilitedeki olas› rolünü çal›flm›fllard›r. Purifiye PSP-94
kullanarak sperm yüzeyindeki spesifik etkileflimleri göstermifllerdir. Ayr›ca, yazarlar ELISA teknolojisi ile çift yönlü antikoru çal›flt›rarak, fertilite için de¤erlendirilen ve fertil olduklar› saptanan 62 erkek hastan›n protein konsantrasyonlar› subfertil (OA, ST ve AS) erkeklere göre daha
düflük ç›km›flt›r ve semen kalitesinin PSP-94 konsantrasyonundan etkilenebilece¤i öne sürülmüfltür. PSP-94’ün
di¤er fonksiyonu bir manada spermatozoa ile direkt
etkileflimi olabilir, bu sperm yap› ve fonksiyonunun
kalitesini etkileyebilir.
Kanser cephesinde ise, Chan ve ark. (1999) PSP-94
ekspresyonunun prostat kanserinin Gleason derecesi artt›¤›nda önemli derecede azald›¤›n› göstermifllerdir. Ayr›ca,
Shukeir ve ark. (2003) insan seminal plazmas›ndan (0,
0.1, 1.0 ve10 μg/kg/gün) purifiye edilen ticari PSP-94’ün
çeflitli dozlar›yla tedavi edilen ve paratiroid hormon benzeri protein ile transfekte edilen yüksekçe metastatik Dunning R3327 subline MatLyLu rat prostat modelinde anlaml› derecede artt›¤›n› göstermifllerdir. Serum paratiroid hormon iliflkili protein ve kalsiyum seviyeleri PSP-94 ile tedavinin etkinli¤ini monitörize etmek için kullan›lm›flt›r. Bundan dolay› PSP-94, bu Dunning MatLyLu hayvan modelindeki hormon-ba¤›ms›z son evre prostat kanser
metastaz›nda etkileyici bir inhibitördür. PSP-94 molekülü henüz kristalize edilememifltir, buna ra¤men Joshi ve
Jyothi (2002) bilgisayar ile stimüle edilmifl moleküler modelde yap›s› hakk›nda kehanette bulunulmufl ve ba¤lanma
aktivitesiyle iliflkili biyolojik aktivitesi (folikül stimüle edici hormon inhibisyonu) ve immünojenik özellikleri hesaplanm›flt›r. Üç-boyutlu yap› kullan›larak oluflturulan Nükleer Magnetik Rezonans (NMR) incelemelerinde Ghasriani
ve ark. (2006, 2009) az çok geniflletilmifl yap›l› iki farkl›
bölgeden oluflan PSP-94 molekülünü göstermifllerdir. ‹ki
bölge birbirlerine peptid direklerle ve bir disülfid ba¤ ile
ba¤lanm›fllard›r, amino ve karboksil uçlar› aras›ndaki etki-
leflimler vard›r geniflletilmifl yap›lar›yla yönlendirilmifllerdir. Ek olarak, Ghasriani ve ark. (2009), PSP-94 ile sistein
zengin sekretuvar protein 3 (CRISP-3) aras›ndaki spesifik
moleküler etkileflimleri çok boyutlu NMR kullanarak göstermifllerdir. CRISP proteinleri her yerde olan organizmalar
aras›nda ve y›lan gibi k›vr›lan venomlard›r ve bunlar kalsiyum iyon kanal blokörleri olarak rapor edilmifllerdir. Ancak, seminal plazmaya olan protein-protein etkileflimlerinin iliflkisi henüz tam olarak tan›mlanamam›flt›r.
Protein C ‹nhibitörü
‹nsan semeni, birtak›m enzimler ve hemostatik koagülasyon sisteminin inhibitörlerini içerir (Lwaleed ve ark.,
2004; Fernandez ve Heeb 2007). ‹nsan semeninde PSA ile
protein C inhibitörü (PCI) moleküler kompleks fleklinde bir
arada bulunur ve daha sonra PSA faaliyeti için baz› inhibitör sonuçlar ortaya ç›kar. Koagüle olmufl semenin predominant yap›sal proteinleri; semenogelin I, semenogelin II
ve fibronektini içeren ve seminal vezikül taraf›ndan sekrete edilen proteinlerdir, bu proteinler seminal veziküllerin
sekresyonlar›nda 370C’de 20 saate kadar stabil kal›rlar,
fakat prostatik sekresyonun proteazlar (örne¤in; PAP,
hKLK2 [PSA], hKLK3, hKLK14) ile kar›flt›r›lan küçük peptidlerine h›zl›ca ba¤lan›rlar (Lwaleed ve ark., 2004; Fernandez ve Heeb 2007). ‹nsan PCI geni kromozom
14q32.1’de lokalize ve ilgili serpinlerin (SERPINA5) genlerini içeren bölge ile iletiflim halinde olan bir serin proteaz inhibitörüdür (Suzuki ve ark., 1987; Fernandez ve Heeb 2007; Suzuki ve ark., 2007). PCI, heparin ba¤›ml› ürokinaz inhibitörünün (plazminojen aktivatör inhibitör tip3)
immünolojik ve fonksiyonel olarak ayn›s› olan aktive edilmifl protein C’nin (APC) heparin ba¤›ml› inhibitörüdür. PCI
ayn› zamanda kandaki koagülasyon ve fibrinolitik faktörlerin baz›lar›n› (örne¤in; FXa, FXI, plazma kallikrein) inhibe eder (Lwaleed ve ark., 2004; Espana ve ark., 2007;
Fernandez ve Heeb 2007; Suzuki ve ark., 2007). Suzuki
ve ark. (2007), ayn› zamanda insanda koagüle haldeki semeninin PSA ile beraber sindirilmesinin koagulumdan solübl faz (semen koagulumu içerisinde aktif PCI varl›¤› olarak farz edilir) içine PCI ve PSA-PCI kompleksinin sal›nmas›na yol açt›¤›n› göstermifllerdir. PCI, daha sonra seminal plazma içerisinde PSA ile ve semenogelin II ile “ternary protein complex” formu olufltururlar. Semenogelin
II’nin PSA’ya ba¤lanmas› ve PCI; pH, iyonik güç, heparin,
negatif flarj edilmifl dekstran sülfat, divalent katyon ve
özellikle çinkoyu içeren moleküler mikroçevre taraf›ndan
etkilenmifltir. Bu gözlemler, seminal veziküllerde PCI’n›n
semenogelinlere ba¤lanmas›n›n seminal plazmada semenogelinlerin PSA-katalize edilmifl degradasyonunu regüle
etti¤ini göstermektedir. PCI, PSA ve semenogelinler aras›ndaki kompleks formasyon seminal plazmadaki birtak›m faktörler taraf›ndan modüle edilir. Espana ve ark.
(2007), PCI’n›n seminal veziküllerde aktif formda çok
yüksek derecede sekrete edildi¤ini ve ayn› zamanda seminal plazma içerisinde yüksek konsantrasyonlarda olufltu¤unu gözlemlemifllerdir. 40 seminal plazma örne¤indeki
PCI konsantrasyonu 2.2 ile 3.7 mM aras›nda (di¤er bir deyiflle yaklafl›k 220 mg/L) de¤iflti¤i bulunmufl ve ejakulasyon sonras›nda erken analiz edildi¤inde seminal PCI’n›n
%45’inin fonksiyonel olarak aktif oldu¤u bulunmufltur.
Bilhassa, infertil erkeklerde seminal PCI derecesi (0.6’ya
karfl› 3.2 mM) anlaml› derecede azalm›flt›. Buna ra¤men,
seminal plazmadaki PSA konsantrasyonu bu molekülü inhibe etmek için PCI kapasitesini fazlaca aflm›flt›r. Espana
ve ark. (2007) pürifiye PCI’y› PCI’n›n birtak›m fonksiyonel
yönlerini de¤erlendirmek için kullanm›fllard›r. Kan›tlar,
PCI’n›n insan reprodüksiyonunda fertilizasyonu içeren
BÖLÜM 90
birtak›m anahtar aflamalarda da görev ald›¤›n› göstermifltir. Bundan dolay›, PCI seminal s›v› içerisinde bol miktarda bulunur ve semenogelinler, PSA ve semendeki di¤er
proteinler aras›ndaki etkileflimlerde anahtar rol oynar. Sonuç olarak semen koagülasyonu ve likefaksiyonu için kritik role sahip olan protein-protein etkileflimleri gerçekleflir.
Seminal s›v›n›n dengesini sa¤layan koagulatif proteinler,
aktif enzimler ve metabolitler sperm motilite etkileflimlerine ve mükemmel fertilizasyona ihtiyaç duyarlar (Lwaleed
ve ark., 2004; Espana ve ark., 2007; Fernandez ve Heeb
2007; Suzuki ve ark., 2007).
Lösin Aminopeptidaz
Aminopeptidazlar küçük polipeptidlerden amino-terminal
aminoasitleri hidrolize ederler. Lösin aminopeptidazlar
substrat L-lösil-glisine karfl› k›smen aktiftir ve bu enzimlerin baz›lar› optimal substrat L-lösil-β-naftilamin oldu¤u
için arilamidazlar olarak atfedilirler. ‹nsan prostat›, sözü
edilen lösin aminopeptidazlar›n arilamidaz tipinden zengindir ve prostat s›v›s›nda 30.000 ünite/mL bulunur.
Lösin aminopeptidaz, prostat epitel hücrelerinin bir
ürünüdür (Niemi ve ark., 1963) ve asininin lümeni içine
sal›n›r (Kirchheim ve ark., 1964; Vafa ve ark., 1993).
Rackley ve ark. (1991), prostat karsinomundan elde edilen özütlerin BPH’dan temin edilen dokulardan daha az
lösin aminopeptidaz aktivitesine sahip oldu¤unu göstermifllerdir.
Laktik Dehidrogenaz
Prostat kanserli bir hastada laktik dehidrogenaz (LDH)
izoenzim oranlar› de¤iflebilir (Olive ve ark., 1970; Grayhack ve ark., 1977). LDH (MW: 150 kD), M ve H denen
sadece iki de¤iflik protein tipinin dört alt ünitesinden (herbiri 35 kD) oluflur. Kas LDH’s›n›n dört M ünitesi ve kalbin
dört H ünitesi vard›r. Dokularda LDH’n›n befl izoenzimi
dört alt ünit kompozisyonundan oluflmufl olarak bulunur:
LDH I, MMMM; LDH II, MMMH; LDH III, MMHH; LDH IV,
MHHH ve LDH V, HHHH. M ve H alt üniteleri tüm dokularda ayn›d›r, fakat LDH I’den V’e kadar miktarlar de¤iflebilir. Denis ve Prout (1963), prostat kanser dokular›nda
LDH IV ve V’in seviyelerinin artt›¤›n› bulmufllard›r. Baz›
araflt›rmac›lar insan prostat kanserinde LDH V/LDH I
oranlar›n›n artt›¤›n› bulmufllard›r (Elhilali 1968; Oliver ve
ark., 1970; Flocks ve Schmidt 1972).
‹mmünoglobülinler, C3 Kompleman›
ve Transferrin
‹nsan seminal plazmas›nda immünoglobülinlerin (Igs)
varl›¤›n› gösteren birçok rapor vard›r (Liang ve ark., 1981;
Gahankari ve Golhar 1993). IgG’nin seviyelerini 7-22
mg/dl ve IgA’y› 0-6 mg/dl ölçmek mümkündür; oysa IgM
düflük, s›kl›kla tespit edilemez seviyelerdedir (Friberg
1976). Sal›nan prostat s›v›s›nda bulunmalar›na ra¤men
bu antikorlar›n tam kayna¤› bilinmemektedir (Grayhack
ve ark., 1979) ve enfeksiyonlarla alakal› olabilirler (Fowler ve ark., 1982). Seminal plazmada kana göre daha düflük seviyelerde bulunurlar, fakat “kan-seminal plazma
bariyeri”ni geçme ve diffüzyon olas›l›klar› ekarte edilememifltir (Friberg 1976 tart›flmas›na bak›n›z)
Sal›nan prostat s›v›s›, hat›r› say›l›r miktarda C3 kompleman komponenti içerir, 1.82 mg/dl’dir ve prostat adenokarsinomlu hastalardan toplanan s›v›da yaklafl›k 10 kat
artm›flt›r, seviye de 16.9 mg/dl düzeylerine ç›kar (Grayhack ve Lee 1981). Kronik prostatitli erkeklerde prostati-
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2567
tin C3 ile ilgili oldu¤u gösterilmifltir (Blenk ve Hofstetter
1991). Prostatit ve BPH seviyeyi yaklafl›k iki kat artt›r›r.
Ayn› flekilde transferrin bir demir tafl›y›c› proteindir, normal prostat s›v›s›nda 5.3 mg/dl iken prostat kanserinde
42.4 mg/dl seviyelerine ç›kar (Grayhack ve Lee 1981).
John ve ark. (2003) prospektif bir çal›flmada kronik
prostatiti olan 88 hastan›n ejakulatlar›nda IgG, IgA, IgM,
interlökin-1α, solübl interlökin-2 reseptörü ve interlökin6 seviyelerini de¤erlendirmifllerdir. Kontrol grubu, WHO
kriterlerine göre 96 normal ejakulattan oluflmufltur. Kronik prostatitli hastalar›n ejakulatlar› semptomlar boyunca
artm›fl ve klinik semptomlar azald›¤›nda azalm›flt›r. Çal›flmac›lar, humoral immün (IgA ve interlökin-6) de¤ifliklikler ve T-hücrelerinden zengin infiltratlardan oluflan kombinasyonunun hastal›¤›n otoimmün komponenti için fikir
verici oldu¤unu gözlemlemifllerdir. Alexander ve ark.
(2004) kronik granülomatöz prostatitli olgular›n grubunda lenfosit ve plazma hücreleri ile birlikte bazen çok çekirdekli dev hücrelerin ve epiteloid histiyositleri içeren diffüz
nonspesifik inflamatuvar de¤iflikliklerin göz önünde bulunmas› gerekti¤ini belirttiler. Ayr›ca, majör histokompatibilite lokus antijen HLA-DRB2*1501 ve granülomatöz
prostatit aras›ndaki iliflkiyi belirlemifller ve otoimmün bir
hastal›k olabilece¤ini ileri sürmüfllerdir.
Çinko α2 Glikoprotein
Seminal plazma içerisindeki çinko α2 glikoprotein (ZAG)
prostat epiteloid hücreleri taraf›ndan sentezlenir, seminal
s›v› içerisine salg›lan›r (Ding ve ark., 2007) ve seminal s›v› içerisindeki proteinlerin yaklafl›k %30’unu oluflturmaktad›r (Poortmans ve Schmid 1968). ZAG glikoproteini moleküler a¤›rl›¤› 41 kD olarak birçok vücut s›v›s›nda bulunmaktad›r ve kristal yap›s› klas 1 majör histokompatibilite
kompleksine epey benzer bulunmufltur (Burgi ve Schmid
1961; Burgi ve ark., 1989; Sanchez ve ark., 1999; Delker
ve ark., 2004; Hassan ve ark., 2008a, 2008b). Ek olarak
ZAG, floresan hibridizasyon karyotiplemesine dayal› olarak kromozom 7q22.1’de bulunmufltur (Hassan ve ark.,
2008a). ZAG’›n kristal yap›s›, lipid katabolizmas›ndaki ve
immünoregülasyondaki rolünü yans›tan oyu¤un çevresi
ve yap›s› ile peptid ba¤layan klas 1 majör histokompatibilite komplekse analog büyük bir oyuk oluflturmaktad›r
(Sanches ve ark., 1999; Hassan ve ark., 2008b). ZAG normalde kanda, terde, seminal s›v›da, meme kistik s›v›s›nda, serebrospinal s›v›da, idrarda ve ayn› zamanda karaci¤erin sekretuvar epiteloid hücrelerinde ve gastrointestinal
sistemde bulunur (Tada ve ark., 1991; Hassan ve ark.,
2008a, 2008b). Biyokimyasal olarak ZAG ya¤ dokular›nda lipid dejenerasyonunu uyar›r; kanser, AIDS ve di¤er
terminal hastal›klardaki bir erime sendromu olan kafleksiyi ortaya ç›karabilir (Hirai ve ark., 1998; Ding ve ark.,
2004; Russell ve Tistale 2005; Hassan ve ark., 2008b). ‹nsan seminal plazmas›ndan ZAG’›n özellikleri ve pürüfiye
edilmesi ile prolaktin indükleyen komplekse ba¤l› oldu¤u
bulunmufltur (Hassan ve ark., 2008a). Yüksek ak›ml› s›v›
kromotografi tandem kitle spektrometri yöntemi ile 6 sa¤l›kl› erke¤in serumunda ZAG triptik peptid 3.65 (0.71
mg/L) olarak ölçülmüfltür (Bondar ve ark., 2007). Bunun
da ötesinde, ZAG ve prolaktin indükleyen kompleksin
karsinomlarda dramatik bir biçimde artt›¤› rapor edilmifltir. Bu nedenle prostat, meme, a¤›z ve epidermal karsinomlar için iyi bir biyomarker olarak gözönünde tutulabilir (Hassan ve ark., 2008b). Bu yüzden ZAG lipid mobilizasyonu ve fertilizasyona etki edebilen, glikokortikoidler taraf›ndan düzenlenen bir proteindir.
2568
KISIM XVI
l
Prostat
Seminal Vezikül Sekretuvar Proteinleri
Williams-Ashman (1983), seminal veziküllerin geliflimi
ve fonksiyonunun düzenleyici özellikleri üzerine klasik
bir inceleme sunmufltur. Seminal vezikülün sekretuvar
proteinleri ejakulat›n h›zl› p›ht›laflmas›na neden olan majör protein ve enzimlerdir (Cunha ve ark., 1992). Majör
p›htulaflt›r›c› protein semenogelin olarak adland›r›l›r (Lilja
ve Abrahamsson 1988). Seminal veziküle spesifik antijen
oldu¤u gösterilmifltir. Seminal vezikülün bu p›ht›laflan
proteinleri, proteaz aktivitesiyle bu p›ht›y› enzimatik olarak eriten PSA için substrat oluflturur (Lilja 1985; Aumuller ve Seitz 1990). Koagülasyon reaksiyonu yan›nda, bu
seminal vezikül proteinlerinin rolünün ne oldu¤undan
emin de¤iliz, fakat fertilite ve uterusta sperm motilitesine
etkileri farede çal›fl›lm›flt›r (Peitz ve Olds-Clarke 1986).
Seminal vezikülden sal›nan birçok protein, androjen düzenlenmesi alt›ndad›r (Higgins ve Hemingway 1991;
Hagstrom ve ark., 1992). Yak›nlardaki bir çal›flmada
(Harvey ve ark., 1995) seminal vezikül sekresyonlar›nda
elastaz benzeri aktivitesi olan ve androjenle düzenlenen
bir proteaz tan›mlam›flt›r. Semenogelin I ve II seminal veziküller taraf›ndan bol miktarda salg›lan›rlar, ek olarak
semenogelinlerin biyolojik olarak aktif ürünleri olarak
farz edilen sperm hyaluronidaz aktivitesi, sperm motilitesinin etkilenmesi, antimikrobiyal aktiviteye sahip olma,
transglutaminaz için substrat olarak hizmet sunma ve
amyloid özelliklerinin oluflturulmas› için kallikrein benzeri peptidazlar taraf›ndan ayr›l›rlar ve koagulumu biçimlendiren fonksiyonlara sahip olurlar (Jonsson ve ark., 2006;
de Lamiranda 2007; Hassan ve ark., 2008b)
Ek olarak, kolesterol ve sfingomyelinden zengin küçük olan lipid membran› ile kuflat›lm›fl exozome benzeri
veziküller (prostazomlar), insan semeninden izole edilmiflleridir ve semen koagülasyon ve likefaksiyon sistemi
ile ilgili olan bilgilerimizi gelifltirmemizin yan›s›ra üremenin biyolojisinin tamamen anlafl›lmas› için çok önemli
olan birkaç yüz say›da olan proteinin kökeninin de anlafl›lmas›n› sa¤lam›fllard›r (Ronquist ve Brody 1985; Arienti Saccardi ve ark., 1999; Poliakov ve ark., 2009). Prostazomlar fertiliteyi, sperm motilite etkisini ve akrozom reaksiyonunun stabilitesini etkileyebilen say›s›z protein içerirler (Delves ve ark., 2007). Sukroz gradiyentli pürifiye
prostazomlar elektron mikroskobu ile gözlemlenebilirler
ve bileflimleri ise likid kromatografi/kitle spektroskopi ile
yap›lan tripsin sindirimi sonras›nda gözden geçirilebilir
(Poliakov ve ark., 2009). Yap›sal ve fonksiyonel proteinlerin çeflitlili¤i fertilizasyonu, hücre adhezyonunu, apoptozisi, immüniteyi, metabolizmay›, sinyal regülasyonunu,
transportu, anjiyogenezi ve buna benzer görevleri içerir.
Bahsedilen bu olaylar prostazomlar›n içinde tan›mlanm›fllard›r, dolay›s›yla fertilite mekanizmas›n› aç›klamak ve
hastal›klar için yeni biyomark›rlar› aramak için yeni ürolojik bilimsel araflt›rmalar›n önünü de açm›fllard›r (Delves
ve ark., 2007; Poliakov ve ark., 2009).
SEMEN‹N KOAGÜLASYON VE
L‹KEFAKS‹YONU
Ejakulasyondan sonraki 5 dakika içerisinde insan semeni
semisolid bir jele koagüle olur. 5-20 dakika periyodundan
daha fazla kal›rsa p›ht›, viskoz bir s›v›y› oluflturmak üzere kendili¤inden likefiye olur (Huggins 1942; Tauber ve
Zaneveld 1976; Mann 1981). Sodyum sitrat ve heparin gibi kalsiyum ba¤lay›c› maddeler koagülasyon ifllevini inhibe etmez, protrombin, fibrinojen ya da faktör XII’ye ihtiyaç yoktur, çünkü bunlar seminal plazmada yoktur (Mann
1981). Seminal p›ht› 0.15-10 nm genifllikte liflerden olu-
flur ve morfolojisi kan-fibrin p›ht›s›ndan farkl›d›r (Huggins 1941; Tauber ve Zaneveld 1976; Mann 1981). Kan
koagülasyonunu etkileyen faktörler semen viskozitesini
düzenlemez (Amelar 1962). Bu ve di¤er araflt›rmac›lardan
görüldü¤ü üzere insan semenindeki koagülasyon kandakinden farkl›d›r.
Fraksiyone insan ejakulatlar›n›n incelenmesi gösterir
ki ilk fraksiyon öncelikle Cowper bezi ve prostattan kaynaklan›r, likefaksiyon faktörlerini içerir ve ejakulat›n son
fraksiyonu seminal vezikülün sekresyonlar›yla zenginleflir, ejakulat›n koagüle olmas›ndan sorumludur (Lilja ve
ark., 1987).
Uzun zamand›r bilinmektedir ki prostatik s›v› dramatik fibrinolitik benzeri bir aktiviteye sahiptir ve bu sekresyonun 2 ml’si 100 ml p›ht›laflm›fl kan› 370C’de ve 18 saat
içerisinde likefiye edebilir (Huggins 1942; Mann 1981).
Semende böylesi proteolitik aktivitede yer alan faktörler
bulunmufltur (Huggins 1942; Syner ve ark., 1975; Tauber
ve ark., 1975, 1976; Tauber ve Zaneveld 1976; Mann
1981; Zaneveld 1982; Lilja ve ark., 1987). ‹ki tip seminal
plazma proteolitik enziminin likefaksiyon iflleminde majör
faktör oldu¤u görülmektedir; plazminojen aktivatörleri ve
PSA. ‹ki plazminojen aktivatörü seminal plazmadan izole
edilmifltir; 70 ve 74 kD molekül a¤›rl›kl›d›rlar ve ürokinazla iliflkili görünmektedirler (Propping ve ark., 1974). Plazminojen aktivatörlerinin prostatik sekresyonlardan kaynakland›¤›na inan›lmaktad›r.
Seminal plazmada pepsinojen, lizozim, α-amilaz ve
hyaluronidaz gibi di¤er proteolitik enzim çeflitlerini içerir.
Ek olarak, insan semeni proteolitik enzim tripsin aktivitesini inhibe eder ve bu seminal plazma içinde α1-antitripsin ve α1-antikimotripsin gibi proteinaz inhibitörleri varl›¤›n›n sonucudur. Koagülasyon ve likefaksiyon farkl› türlere göre de¤ifliklik gösterir. Örne¤in, bo¤a ve köpekte semen koagüle olmaz, oysa rat gibi kemiricilerde ve hint domuzunda sert, ufak, topak olan ejakulat›n likeifiye olmad›¤› görülür (Tauber ve ark., 1975, 1976; Tauber ve Zaneveld 1976). Kemirgenlerde plak vezikülaz denen prostat
ön lobundan sal›nan ve seminal vezikül sekresyonlar›yla
etkileflen enzim aktivitesiyle oluflur. Bu etki nedeniyle kemirgen prostat› ön lobuna koagüle eden bez de denir. Vezikülaz trombine benzemez, çünkü fibrinojeni koagüle etmez, trombin t›kaç ise seminal vezikül sekresyonlar›n›
yapmaz. Williams-Ashman ve ark. (1977) vezikülaz›n
transaminidaz aktivitesi oldu¤unu saptam›fllard›r, seminal
vezikülden kaynaklanan p›ht›laflabilir bir protein de γ-glutamil-ε-lizin çapraz ba¤lar›n›n oluflumunu katalizler. Vezikülaz için substrat olan bu seminal vezikül proteini 17.9
kD molekül a¤›rl›kl› bazik bir proteindir; fiziksel özelliklerine göre karekterize edilmifltir.
Özet olarak, öyle görülmektedir ki seminal plazma koagülasyon ve likefaksiyonu enzimatik kontrol alt›ndad›r,
fakat bu biyolojik ifllemin amac› henüz çözülememifltir.
Seminal veziküllerin ve prostat›n baz› anahtar enzimleri
(örn., hKLK2 [PSA], hKLK3, hKLK14, PAP) ve proteinleri
(örne¤in, semenogelinler, PSP-94, ZAG) bu koagülasyon
ve likefaksiyon sisteminde yer al›rlar. Baz› infertil erkeklerde bozuk likefaksiyon ifllevi olabilece¤ini bildiren raporlar vard›r (Bunge ve Sherman 1954; Bunge 1970; Eliasson 1973; Amelar ve Dubin 1977).
PROSTAT‹K SEKRESYONLAR VE
‹LAÇ TRANSPORTU
Aumuller ve Seitz (1990) seks aksesuar dokular› için sekretuvar mekanizmay› incelemifllerdir. Isaacs (1983) da
prostat ve seminal vezikülün s›v› ve ilaç transportuyla ilgili fikirleri incelemifltir. Bazal stimülasyon alt›nda ve eja-
BÖLÜM 90
Anahtar Noktalar: Semenin Koagülasyon ve
Likefaksiyonu
• PSA, prostat taraf›ndan yüksek konsantrasyonlarda
ejakulata sekrete edilen birkaç serin protezdan bir tanesidir. Ana fonksiyonu semen koagülasyonunun regülasyonu ile ilgili olabilmesine ra¤men prostat hastal›¤›
durumda da de¤erli bir mark›r oldu¤u kan›tlanm›flt›r.
• Protein C inhibitörü (PCI) seminal s›v› içerisinde bol
miktarda bulunur ve semenogelinler, PSA ve semendeki di¤er proteinler aras›ndaki etkileflimlerde anahtar rol
oynar. Sonuç olarak semen koagülasyonu ve likefaksiyonu için kritik role sahip olan protein-protein etkileflimleri gerçekleflir.
kulasyon s›ras›nda nörolojik stimülasyon alt›nda ya da pilokarpin stimülasyonuyla prostat sekresyon volümü ve
kompozisyonlar›n› karfl›laflt›rm›flt›r. Isaacs, nörolojik stimülasyon alt›nda total potasyum, sodyum ve klor ç›k›fl›nda bazal sekretuvar oran›n üzerinde 205 kat art›fl oldu¤unu hesaplam›flt›r ve prostat›n bu aktif sekresyon s›ras›nda
total sodyum ve klor içeri¤inin befl kat›n› salg›layabilece¤ini göstermifltir. Bu bulgular, bu sistemin muazzam
transport gücünü gösterir. Smith ve Hagopian (1981) köpekte prostat sekresyonu s›ras›nda transepitelyal voltaj
de¤iflikliklerini çal›flm›fllard›r. Buna göre, sodyum ejakulasyon s›ras›nda prostat s›v›s›na plazmadan pasif olarak
hareket etse de, potasyum ve klor iyonlar›n›n hareketleri
aktif transselüler transportu içerir. Isaacs ve ark. (1983)
androjenle uyar›lan sekresyonlar›n östrojen varl›¤›nda
bloke olabilece¤ini göstermifllerdir, androjenin prostat
üzerindeki büyütme özellikleri ve biyolojik özellikleri
önemli miktarlarda de¤iflmez. Bu, östrojenin prostatta majör bir transport sistemini bloke etmede direkt etkisini düflündürebilir.
Etanol, iodin ve birkaç antibiyoti¤i içeren sadece birkaç
bileflik basit difüzyonla semene girebilir (Reeves 1982).
Prostatik sekresyonlara giren ilaçlar prostatit prevelans›
nedeniyle ve yeni kemoterapi modellerine ihtiyaç nedeniyle ilgi çekmektedir. Daha önceleri, Stamey ve ark. insan ve
köpek prostat s›v›s›nda konsantre olabilen kemoterapötik
ajanlar› kapsaml› bir flekilde çal›flm›fllard›r (Hessl ve Stamey 1971; Stamey ve ark., 1973) ve birçok araflt›rmac› da
bu bilgiye katk›da bulunmufllard›r (Madsen ve ark., 1968,
1976, 1978; Fowler ve ark., 1982). Birkaç ilaç, prostat sekresyonunda kandaki konsantrasyonuna ulafl›r ya da geçer.
Bunlar; bazik makrolidler, eritromisin ve oleandomisin,
sülfonamidler, kloramfenikol, tetrasiklin, klindamisin, trimetoprim ve fluorokinolonlard›r (Reeves, 1982).
Genel olarak bu ilaçlar membran›, muhtemelen lipid
solubiliteleri yard›m›yla noniyonik diffüzyonla geçmektedir, memrandan geçerken ise daha asidik prostatik s›v›ya
ulaflt›klar›nda protonlan›rlar ve daha pozitif yük kazan›rlar. Böylece, yüklü ilaçlar nispeten prostat sekresyonlar›
içinde tutulur. ‹lac›n pH’s› ve prostat sekresyonunun
pH’s›, her kompartmandaki ilaç ba¤lay›c› proteinler gibi
birkaç faktör kritiktir. Bazik ilaçlar prostat s›v›s› içinde
kandakinden daha fazla pozitif yüklenirler. pH’daki hafif
de¤ifliklikler bu noniyonik diffüzyonda büyük etki yapabilir. ‹nsandan al›nan prostat sekresyonlar› örneklerinin
pH’s› ortalama 6.6 olmakla birlikte, 6’dan 8’e genifl olarak
de¤iflir, prostatik inflamasyonla pH 7 ya da daha üzeri olma e¤ilimindedir (White 1975). Prostatik sekresyonlar
hafif asidik olmakla birlikte, taze ejaküle olmufl insan semeni hafif alkali pH’dad›r (pH 7.3-7.7 aras›), semen dur-
l
Geliflme, Moleküler Biyoloji ve Prostat Fizyolojisi
2569
dukça karbondioksit kayb›yla daha alkali olur ve sonra
laktik asit birikimiyle asidik olur. Gelecekte prostata terapötik ajan olarak geçen, kemoprotektör olabilen ya da semende fertiliteyi düzenleyici olacak ilaçlar gelifltirilebilir;
bununla birlikte böyle bir yaklafl›m›n uygulanabilir olmas› öncesinde erkek üreme sisteminde içeri ve d›flar› transport sisteminin esaslar› hakk›nda ö¤renilmesi gereken çok
fley vard›r.
Anahtar Noktalar: Prostatik Sekresyonlar ve ‹laç
Transportu
• Etanol, iodin ve birkaç antibiyoti¤i içeren sadece birkaç
bileflik basit difüzyonla semene girebilme yetene¤ine
sahiptir.
• ‹laçlar için birkaç istisna bazik makrolidler, eritromisin
ve oleandomisin, sülfonamidler, kloramfenikol, tetrasiklin, klindamisin, trimetoprim ve fluorokinolonlard›r.
Muhtemelen bu durum moleküllerin lipid solübilitelerinden dolay›d›r ve noniyonik diffüzyonla aktar›l›rlar.
OKUMA ÖNER‹LER‹
Berezney R, Coffey DS. Nuclear matrix: isolation and characterization of a framework structure from rat liver nuclei. J Cell Biol
1977;73:616–37.
Campisi J. Senescent cells, tumor suppression, and organismal
aging: good citizens, bad neighbors. Cell 2005;120:513–22.
Cunha GR, Ricke W, Thomson A, et al. Hormonal, cellular, and
molecular regulation of normal and neoplastic prostatic development. J Steroid Biochem Mol Biol 2004;92:221–36.
Clement JA. Reflections on the tissue kallikrein and kallikrein-related peptidase family—from mice to men—what have we learnt in the last two decades? Biol Chem 2008;389:1447–54.
de Lamirande E. Semenogelin, the main protein of the human semen coagulum, regulates sperm function. Semin Thromb Hemost 2007;33:60–8.
De Marzo AM, Nelson WG, Meeker AK, Coffey DS. Stem cell featuresof benign and malignant prostate epithelial cells. J Urol
1998;160:2381–92.
Diamandis EP, Yousef GM. Human tissue kallikreins: a family of
new cancer biomarkers. Clin Chem 2002;48:1198–205.
Dinant C, Houtsmuller AB, Vermeulen W. Chromatin structure and
DNA damage repair. Epigenetics Chromatin 2008;1(1):9.
Hayward SW. Approaches to modeling stromal-epithelial interactions. J Urol 2002;168:1165–72.
Josson M, Lundwall A, Malm J. The semenogelins: proteins and
functions beyond reproduction? Cell Mol Life Sci
2006;63:2886–8.
Luke MC, Coffey DS. The male sex accessory tissues: structure,
androgen action and physiology. In: Knobil E, Neill JD, editors. The physiology of reproduction. 2nd ed. New York: Raven Press; 1994. p. 1435–87.
Lawson DA, Xin L, et al. Prostate stem cells and prostate cancer.
Cold Spring Harb Symp Quant Biol 2005;70:187–96.
Margueron R, Trojer P, Reinberg D. The key to development: interpreting the histone code. Curr Opin Genet Dev
2005;15:163–76.
Matusik RJ, Jin RJ, Sun Q, et al. Prostate epithelial cell fate. Differentiation 2008;76:682–98.
Poliakov A, Spilman M, Dokland T, et al. Structural heterogeneity
and protein composition of exosome-like vesicles (prostasomes) in human semen. Prostate 2009;69:159–67.
Pollard KJ, Peterson CL. Chromatin remodeling: a marriage between two families? Bioessays 1998;20:771–80.
Schaeffer EM, Marchionni L, et al. Androgen-induced programs
for prostate epithelial growth and invasion arise in embryogenesis and are reactivated in cancer. Oncogene
2008;27(57):7180–91.
Thomson AA. Mesenchymal mechanisms in prostate organogenesis. Differentiation 2008;76(6):587–98.
KAYNAKLAR
Kaynak listesine DVD’den ulaflabilirsiniz.