Enzimlerin aktivite gösterebilmeleri için gerekli olan ve genellikle metal iyonlarından meydana gelen yan gruplarına kofaktör denir. Arginazın tetramerik bir yapıya sahip olduğu ve tetramerik yapının oluşması için Mn
+2 katyonlarının gerekli olduğu Muszynska
16 tarafından bildirilmiştir. Mn
+2 katyonlarının enzime bağlanması, ısıya dayanıklılığı artırmakta ve enzimin inaktivasyonlara karşı daha dayanıklı hale gelmesini sağlamaktadır.
Arginaz enzimi üzerine Mn+2 katyonlarının etkisini araştırmak amacıyla yapılan çalışmalar sonucunda dokular için Mn+2 konsantrasyonlarının farklı olduğu ve genellikle 1-5 mM arasında değiştiği tespit edilmiştir 17-20.
Yapmış olduğumuz çalışmada Mn+2 ilavesinin arginaz aktivitesini hem karaciğer, hem de böbrek dokusunda artırması ve karaciğerde bu artışın düşük konsantrasyonlarda daha fazla olması yukarıdaki çalışmalarla uyum göstermektedir.
Biyolojik sistemlerde arginaz enziminin önem taşıdığı başlıca metabolik yollar, üre döngüsü, prolin ve poliaminlerin biyosentez yolu ve sitotoksik NO radikalini sentezleyen NOS enzimiyle paylaştığı substrat için girdiği yarışma yoludur 21.
Yangısal olaylarda sitotoksik ve vazodilatatör etkiye sahip olan NO ile hücre proliferasyonunda ve matriks sentezinde rol oynayan L-ornitin arasında bir denge vardır. Deneysel glomerulonefritis olgularında NOS’ın aktive edildiği gösterilmiştir. Cook ve ark. 5 tarafından yapılan çalışmada deneysel glomerulonefritis oluşturularak argininin metabolizması ve NOS ile arginaz arasındaki etkileşim incelenmiştir. NOS ve arginaz enzim aktiviteleri arasında geçici değişimler görülmüş ve bu geçici değişimlerin ya L-arginin substratı için yarıştan, ya da hücresel farklılıktan olabileceği görüşüne varılmıştır.
Arginaz L-arginini NOS ile ortak substrat olarak kullanır ve yangı bölgesinde her iki enzim de aktiftir. Arginazın regülasyonunu ve NO üretimiyle ilişkisini anlamak için Waddington ve ark. 22 tarafından yapılan çalışmada, ratlarda immuno glomerulonefritis sırasında glomerullar tarafından sentezlenen üre ve nitrit üzerine hidroksi L-arginin (HOArg) ve İnterlökin-4 (IL-4)’ün etkileri araştırılarak makrofaj ve glomerular mezenşial hücrelerle karşılaştırılmıştır. Üre üretimi HOArg tarafından inhibe edilirken, IL-4 tarafından aktive edilmiştir. NO inhibisyonu nefrotik glomerullarda ve makrofajlarda arginaz aktivitesini artırmış, fakat mezenşial hücrelerde artırmamıştır. Nitrit sentezi IL-4 tarafından inhibe edilmiştir. Yangı sırasında bu iki endojen bileşiğin farklı cevaplar verdiği yani NOS baskılandığı zaman arginazın uyarıldığı veya arginaz baskılandığı zaman NOS’ın uyarıldığı görülmüş ve bu durumun yangı ve onarım mekanizmasındaki dengenin kontrolü için gerekli olabileceği kanaatine varılmıştır.
Yapılan bir başka çalışmada 23 arginazın iki izoformunun bulunduğu, bunlardan Arginaz I (AI)’in karaciğere özgü olduğu, Arginaz II (AII)’nin ise her yerde olduğu ve fonksiyonunun tam olarak bilinmediği bildirilmiştir. Arginazlar üre üretimi dışında yangı bölgesinde de bulunurlar. Yangı bölgesinde arginazın rolü tam olarak bilinmemektedir, fakat apoptosisin düzenlenmesinde, NO üretiminde, yapısal ve hücresel proteinlerin üretiminde öncül madde olarak görev yaptıkları düşünülmektedir. Glomerulonefritis olgularında nefritik glomerullarda yara iyileşmesini takiben arginaz aktivitesinin arttığı gözlenmiştir.
Jansen ve ark. 24 tarafından nefritik glome-ruluslarda arginin metabolizmasının araştırıldığı çalışmada nitrit üretiminin en önemli kaynağının makrofajlar olduğu, arginazın glomerullarda mevcut olduğu ve glomerulonefritis olaylarında NOS ile substrat için yarıştığı öne sürülmüştür. Bu amaçla nefritik glomerullarda ve peritoneal makrofajlarda iki yolun varlığı kontrol edilmiş, glomerulitis olgularındaki nefritik glomerullarda kontrollerle karşılaştırıldığı zaman arginazın % 500 oranında arttığı ve bu artışın NOS artışının çok üstünde olduğu gösterilmiştir. NOS ve arginaz arasındaki bu yarışın glomerulonefritis olgularındaki iyileşme ve hasarın patogenezisinde düzenleyici bir rol oynadığı söylenebilir.
Gentamisin ve MnCl2’in karaciğer ve böbrek arginaz aktivitesi üzerine etkisinin araştırıldığı bu çalışmada MnCl2’in arginaz aktivitesini düşük dozlarda artırıp, yüksek dozlarda inhibe etmesi mevcut çalışmalarla uyumludur. Ancak böbrek dokusunda yüksek dozunun da aktiviteyi arttırması, bu çalışmalarla tezat teşkil etmiş olsa da sonuç olarak bu durum Mn+2’ın arginazın bir aktivatörü olduğu tekrar göstermektedir.
Ayyıldız ve ark. 25 tarafından yapılan çalışmada saflaştırılmış sığır karaciğer arginaz enzimi üzerine 1-8 mM konsantrasyonlarında gentamisin uygulanmış ve gentamisinin arginaz aktivitesi üzerine herhangi bir etkisi olmadığı tespit edilmiştir. Ancak bizim çalışmamızda gentamisinin arginaz aktivitesi üzerine direk etkisine değil, yüksek dozda gentamisin uygulanmasının hasarlı dokudaki arginaz aktivitesi üzerine etkisine bakıldı. Yukarıdaki çalışmalardan da anlaşılacağı gibi arginaz, yangı bölgesinde NOS yolunu baskılaması hücre proliferasyonu ve matriks üretimi için gerekli olan poliaminler ve prolin sentezini uyarması açısından gereklidir.
Gentamisinin uygulamasının özellikle böbreklerde hasara sebep olduğu 2-4, böbrekteki yangının iyileşme aşamasında arginaz aktivitesinin arttığı 24 ve enzimdeki aktivite artışının MnCl2 tarafından uyarıldığı 17-20 deneysel çalışmalarla ispatlanmıştır. Gentamisin uygulamasının böbreklerde oluşturduğu hasar histo-patolojik olarak Ateşşahin ve ark. 2 tarafından da doğrulanmıştır.
Sonuç olarak, bu çalışmada, antibiyotik tedavisi sırasında oluşan karaciğer ve böbrek hasarının azaltılması için özellikle düşük dozda MnCl2 uygulanmasının arginaz enzim aktivitesini arttırmak suretiyle iyileşmeye yardımcı olabileceği kanaatine varılmıştır.