Yaşlanan kalp için tatlı bir açma-kapama anahtarı

Kalp dokusunda ve kan damarlarında bulunan elastin isimli broteinin glukoza karşı nasıl elektiksel olarak tepki gösterdiğini açığa çıkarmayı hedefleyen çalışmalar, yaşlandığımızda ana kan damarlarındaki elastiklik kaybı ve arterioskleroz gibi sorunlara yeni çözümler üretebilecek gibi gözüküyor. Araştırma, hasarın yavaşlatılması ve hattâ geri çevrilmesi için bir yol gösterebilir.

Elastin, omurgalıların birleştirici dokularında bulunan hücre dışı bir proteindir. İsminden de anlaşılacağı gibi, gerilebilir ve eski boyutu ve şekline geri dönebilir. Son zamanlarda ise, kalbin en büyük atardamarı olan aortta mevcut elastinde biyolojik ferroelektriklik gözlendi. Ferroelektriklik, bir elektri alanı ile malzemelerin elektrik polarlaşmasının ters çevrilebilme özelliğidir ve ferromanyetiklik ile özdeştir.

Şimdi, Washington ve Boston Üniversiteleri'nde çalışan ABD'li araştırmacılar (ekip liderleri Jiangyu Li ve Yanhang Zhang'dır), yaptıkları ilk keşfi piezo-tepkili kuvvet mikroskobu kullanarak genişlettiler ve elastinin gerçekten de bir elektrik alanı içinde açılıp kapanma özelliğine sahip olduğunu gösterdiler. Bunun dışında, çalışmaya göre glukoz, elastinin asimetrik polar yapısını dondurabiliyor ve daha fazla açılıp kapanma hareketini engelliyor. Konu üzerinde yapılacak daha çok çalışma ile elastinin kan damarlarında, kalp kasında, akciğerlerde ve diğer dokular ile organlarda açılıp kapanmasının önemini güçlendirebilir. Bütün bu dokular hayatımız boyunca fizyolojik strese maruz kalıyor, böylece glukozla ferroelektrik açılıp kapanmanın engellenmesi yaşlanma prosesini ve pek çok bozunmalı hastalığı anlamamıza yol açabilir.

Elastindeki ferroelektrikliği glukozun nasıl kapadığına ilişkin mekanizma henüz bulunamadı. Ancak, bu çalışmadan elde edilen veriler protein lifleri arasındaki çapraz bağların glukoz etkisiyle oluşumu üzerinde duruluyor. Örneğin atardamarların sertleşmesi hakkındaki teori ile de örtüşen bulgular glukoza ömür boyu maruz kalmış yaşlı kimselerde ve yüksek şeker içeren diyet, obezlik ve diyabete sahip olan genç bireylerde bulunan sorunları açıklayabilecek düzeyde gibi gözüküyor.

Araştırma ekibi, omurgalılarda elastinin neden her yerde bulunduğunu tam olarak açıklayabilecek gibi görünüyor. Ekip ferroelektrik açıp kapama işleminin, atardamarlar boyunca ve organlar içine doğru kanın pompalanmasındaki zarar verme potansiyeline sahip etkileri azaltacak bir mekanizma sunduğu görüşünde. Buna karşılık, birleştirici protein olan kolajenin omurgasızlarda elastin ile aynı işlevi gösterdiği biliniyor, ancak kolajen kan pompalanması ile başetmemekte ve ferroelektrik özellik göstermemektedir.

Andrei Kholkin ve Portekiz'deki Aveiro Üniversitesi'ndeki çalışma arkadaşları en basit amino asit olan glisinde ferroelektriklik gözlediler ve ferroelektrikliğin proteinlerde içsel bir özellik olabileceği üzerinde durmaktadırlar. Kholkin, şöyle diyor:

“Ferroelektrik malzemeler mekanik gerilim veya zorlamalar ile elektrik alan ya da polarlaşma arasında kuvvetli eşleşme özelliği göstermektedir. Bu da söz konusu hastalıkları önlemek için yalnızca bir elektrik alan uygulayarak değil, aynı zamanda elastin ve diğer biyoferroelektrik malzemeleri mekanik olarak gerilime uğratmak ile başarılabilir”.

 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/04/heart-elastin-ferroelectricity-glucose-ageing

Y Liu et al, Phys. Rev. Lett., 2013, 110, 168101 (DOI: 10.1103/physrevlett.110.168101)

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap