.jpg)
%20(1).png)
Ischemia is defined as insufficient oxygen supply to the tissues as a result of a decrease or complete cut-off of the blood flow or a complete lack of oxygen in the tissues. Hypoxanthine, an adenosine triphosphate metabolism product, is converted into xanthine and uric acid by xanthine dehydrogenase in an aerobic environment and no toxic oxygen radicals are formed in this process. In ischemic tissues where xanthine dehydrogenase is converted to xanthine oxidase, molecular oxygen is used in the anaerobic metabolism of hypoxanthine and reactive oxygen species are produced as intermediates. However, because the molecular oxygen required for this reaction is not sufficiently present in ischemic tissues, hypoxanthine cannot be metabolized until toxic reperfusion is achieved and no toxic intermediates are formed. Providing abundant reoxygenation to ischemic tissue by reperfusion results in the conversion of accumulated hypoxanthine to xanthine using oxygen by xanthine oxidase and the formation of over-reactive oxygen species. These products, known as reperfusion mediators, cause oxidative damage in the tissue via oxidizing cell membrane lipids and reacting with DNA. Another molecular mechanism of ischemia-reperfusion injury is the activation of phospholipase A2 due to increased intracellular calcium during ischemia. Phospholipase A2 activates cyclooxygenase-2 enzyme in tissue ischemia-reperfusion; therefore it increases arachidonic acid production from membrane phospholipids and enables the release of proinflammatory prostoglandins and free oxygen radicals from arachidonic acid. As a result, ischemia-reperfusion injury is a complex pathological process that begins with the lack of oxygen in the tissue and continues with the production of free oxygen radicals and expands to the inflammatory response.
Kan akımının azalması veya tamamen kesilmesi sonucu dokulara yeterli oksijen sunulamaması veya dokuların tamamen oksijensiz kalması iskemi olarak adlandırılır. Adenozin trifosfat metabolizma ürünü olan hipoksantin aerobik ortamda ksantin dehidrogenaz tarafından ksantin ve ürik asite dönüştürülür ve bu süreçte toksik oksijen radikalleri oluşmaz. İskemili dokularda ise ksantin dehidrogenaz ksantin oksidaza dönüşür, hipoksantinin ksantin oksidaz ile metabolizmasında moleküler oksijen kullanılır ve ara ürün olarak reaktif oksijen türleri üretilir. Ancak iskemili dokularda bu reaksiyon için gereken moleküler oksijen yeterince bulunmadığı için hipoksantin reperfüzyon sağlanana kadar metabolize edilmez ve toksik ara ürünler oluşmaz. Reperfüzyon işlemi ile iskemili dokuya bol miktarda reoksijenizasyonun sağlanması, ksantin oksidazın oksijeni kullanarak biriken hipoksantini ksantine dönüştürürmesi ve aşırı reaktif oksijen türlerinin oluşmasıyla sonuçlanır. Reperfüzyon mediatörleri olarak bilinen bu ürünler hücre membran lipidlerini oksidayona uğratarak ve DNA ile tepkimeye girerek dokuda oksidatif hasara yol açarlar. İskemi-reperfüzyon hasarının bir başka moleküler mekanizması, iskemi döneminde artan intrasellüler kalsiyuma bağlı fosfolipaz A2’ nin aktive olmasıdır. Fosfolipaz A2 doku iskemi-reperfüzyonunda siklooksijenaz-2 enzimini aktive ederek membran fosfolipidlerinden araşidonik asid üretimini artırır ve araşidonik asitten proinflamatuar prostoglandinler ve serbest oksijen radikallerinin açığa çıkmasını sağlar. Sonuç olarak; iskemi-reperfüzyon hasarı, dokunun oksijensiz kalması ile başlayıp serbest oksijen radikallerinin üretimi ile devam eden ve inflamatuar yanıtla genişleyen karmaşık patolojik bir süreçtir.
Cite this article as: Süleyman H, Özçiçek A. Molecular Mechanism of Ischemia Reperfusion Injury. Arch Basic Clin Res 2020; 2(1): 25-7.