Adipoz Kaynaklı Kök Hücrelerin Rheumatoid Arthritis Tedavisindeki Önemli Etkisi

Tek cümlede, “Zap70 geninde nokta mutasyonu yapılmış Rheumatoid Arthritis (RA) hastası SKG farelerde, laminarin ile tetiklenen eklem sıvısı inflamasyonu ve eklem kıkırdağı dejenerasyonu (RA’nın tanımlayıcı belirtileri), tek hücre ve 3B kültürlenmiş küremsi adipoz kökenli kök hücreler eklendiğinde birbirine göre eşit, tedavi uygulanmamışlara göre önemli oranda inflamasyonda azalma ve kıkırdak dokuda onarım gözlenirken, tek hücrelerde apoptoz oranı küremsi hücrelere göre önemli derece daha yüksektir.”

Otoimmün bir hastalık olan Rheumatoid Arthritis’in (RA) en belirgin özelliği eklem sıvısında yangı (synovial inflammation) ile eklem kıkırdağındaki (articular cartilage) ve kemikteki dejenerasyondur. Methotrexate gibi anti-rheumatik ilaçlarla inflamasyon baskılanmaya çalışılsa da, yan etkiler ve şişkinliğini sürdüren eklemler lokal ilaç uygulamalarını gerektiriyor. Bunun için kullanılan kortikosteroid enjeksiyonları, devamlı kullanımda eklem kıkırdağında dejenerasyon, eklem enfeksiyonu (septic arthritis), hiperglisemi ve tendon yırtılması gibi sonuçlar doğurmaktadır.

İşte bu noktada kök hücrelerle devreye yenileyici tedaviler giriyor. Son çalışmalarda kullanılan mezenkimal kök hücrelerin, anti-inflamatuar, immün tepkileri düzenleyici ve yerel mikroçevreyi değiştirici etkileri gösterilmiştir. Ancak kan, kemik iliği, kas gibi dokulardan alınan kök hücrelerin erişilebilirliği ve etik sorunları, bu çalışmada olduğu gibi araştırmacıları “mezenkimal kök hücreler yerine adipoz kaynaklı kök hücreler kullanılabilir mi?” sorusunu araştırmaya yöneltti.

Bu çalışmada RA hastalığının araştırılması için SKG olarak adlandırılan Zap70 geninde nokta mutasyonu gerçekleştirilmiş fare modeli kullanmışlar. Bu modelin kullanılmasının sebebi eklem sıvısında inflamasyon ve eklem kıkırdağı dejenerasyonu açısından insanlardaki RA hastalığına benzerliğidir. Artrit, farelere 30’ar mg Laminarin vererek uyarılmıştır.  İlacı alan farelerde artrit skoru birkaç hafta içinde 3 ile 4 (aktif inflamasyon) arasına çıkarken, ilaç almayan farelerde inflamasyon görülmemiştir. (Fig.1)


Fig.1: SKG farelerinde laminarin ile uyarılmış artrit, sağlıklı eklemler (A,B), eklemlerde şişme ve inflamasyon, yangı (C,D). Artrit skorunun haftalar içindeki değişimi (E).

Adipoz temelli kök hücre uygulamasının (tek hücre ve 3D küremsi hücre kültürüyle) ardından eklem inflamasyonunda azalma görülmüştür. Eklem sıvısındaki nötrofil, lenfosit ve makrofaj (bağışıklık tepkisini oluşturan hücrelerin) sayısında azalma  gözlenmiştir. (Fig. 2A-F)

Adipoz temelli kök hücre uygulaması ayrıca hasar görmüş olan eklem kıkırdağının onarılmasında da görev almıştır (Fig. 2G-L). 


Fig. 2: (A-E) Diz dokularının haematoxylin ve eosin boyaması. (A) Kontrol grubu, (B) Inflamatuar hücrelerin sinoviyuma sızmasıyla aktif inflamasyon, (C) Devam eden inflamatuar hücrelerin sinoviyuma sızması, (D) Tek hücreli adipoz temelli kök hücre enjeksiyonu sonrası, (E) Küremsi adipoz temelli kök hücrelerin enjeksiyonu sonrası, (F) Sinovitis skoru. (G-K) Kemik kıkırdağının bulunduğu dokunun safranin boyaması, (G) kontrol, (H) aktif devam eden inflamasyon, (I)  Tedavi edilmemiş doku, (J) Tek hücre adipoz temelli kök hücre uygulanmış, (K) Küremsi adipoz temelli kök hücre uygulanmış, (L) Doku kesitlerinin Mankin skoru, ölçek çubukları 200um’yi ifade etmektedir.

Her iki tedavi etkisinde adipoz temelli kök hücrelerin tek hücre (single cell) ya da 3 boyutlu küremsi (spheroid) olmasının bir farkı gözlenmese bile apoptoza uğrama oranları hakkında yapılan deneyde (apoptosis assay) küremsi hücrelerin ilk 24 saatte önemli derece daha az apoptoza (programlı hücre ölümüne) uğradığı görülmüştür (Fig. 4C). Buradan yola çıkarak küremsi yapının bir hücrenin yaşam süresini uzattığı söylenebilir.

Bağışıklık hücreleriden olan makrofajların eklem sıvısına sızması kök hücre uygulanan dokularda önemli seviyede azaldı (F4/80). Ancak CD4 yüzey işaretçisi (immün hücrelerin yüzeyindeki bir glikoprotein) olan yardımcı T hücreleri için grupların hiçbirinde önemli fark gözlenmedi. (Fig.3)


Fig.3: İmmün hücrelerinin sinovyuma sızması. (A-D) Laminarin ile artrit tetiklenmiş farelerde F4/80, makrofaj işaretçisinin, boyaması. (A-B) Kök hücre uygulanmamış, (C-D) kök hücre tedavisi uygulanmış, (E) F4/80 (Makrofaj) oranları. (F-I) Laminarin ile artrit tetiklenmiş farelerde CD4, Yardımcı T hücresi, işaretçisinin boyaması. (F-G) Kök hücre uygulanmamış, (H-I) kök hücre tedavisi uygulanmış, (J) CD4 (Yardımcı T hücresi) oranları .

Eklem kıkırdağına tutunan ve pro-inflamatuar (yangı, inflamasyon başlatıcı) özellik gösteren, damar oluşumuyla (anjiyogenez) bağışıklık hücrelerinin eklemlere akmasını ve uzun süreli otoimmün tepkiye yol açan sinovyal fibroblast hücrelerinin çoğalması (proliferasyon) ve göçü (migrasyon), adipoz temelli kök hücreler tarafından baskılanmıştır.(Fig.4A-B)


Fig.4: Sinovyal fibroblast hücrelerine tek hücre ve küremsi kök hücrelerin etkisi, Transwell göç deneyi (A) ve hücre çoğalma deneyi (B). İki farklı kök hücre kültürünün apoptoza uğrama oranlarının karşılaştırılması (C).

İmmün tepki oluşturan ve baskılayan genlerin ifade miktarlarını ölçen deneyde küremsi kök hücreler (spheroid) tek hücrelerden daha yüksek seviyede TSG-6 ve TGFB1 ifade etmiştir. Her iki tip kök hücrede de TSG-6 sinoviyal hücrelerden daha fazla ifade olmuştur (Fig.5A).

TGFB1’in küremsi (spheroid) hücrelerde fazla olmasının sebebi, hücre-hücre etkileşimi, hücre içi mikroçevre değişimi ve sitokinlerin küremsi hücrelerdeki artan salınımı olabilir.

Adipoz temelli kök hücreler, bakteriyel lipopolisakkarit (LPS) ile uyarılmış makrofajların ürettiği TNF-a ve IL-6’nın RNA seviyesini önemli oranda düşürmüştür (Fig.5B-C).


Fig.5: (A) Sinovyal hücrelerin (kontrol) tek hücrenin ve küremsi hücrenin göreceli RNA oranları, GAPDH değerleri normalize etmek için kullanılmıştır. TNF-a (B) ve IL-6’nın (C ) Uyarılmış ve uyarılmamış makrofajlardaki 24 ve 48 içindeki değişimleriyle, uyarıldıktan sonra kök hücre uygulaması yapılan hücrelerdeki göreceli RNA seviyeleri.

Sonuç olarak; Rheumatoid Arthritis fare modeline, bölgesel olarak uygulanan adipoz temelli kök hücreler, gerek tek hücre gerekse küremsi hücre kültürü olsun, sinoviyal hücrelerin ve makrofajların aktivitesini TSG-6 ve TGF1B’nın artan ifadesiyle baskılayarak inflamasyonu azaltmış ve RA hastalığının tedavisinde gelecek vaadeden bir yöntem olduğunu göstermiştir.

Eren Zaman

Kaynak: Local transplantation of adipose-derived stem cells has a significant therapeutic effect in a mouse model of rheumatoid arthritis doi:10.1038/s41598-020-60041-2

Ek notlar: TSG-6 anti-inflamatuar etkisini, TLR4/NF-kB sinyallenmesinin baskılamasıyla ve STAT1 ve STAT3 aktivasyonuyla gösterir. Ayrıca Adipoz temelli kök hücreler NF-kB’nin DNA’ya bağlanmasını düşürür, M1 makrofaj aktivitesini anti-inflamatuar olan M2 makrofaj aktivitesine çevirir.

TGFB1’nin yenileyici etkiyle pozitif korelasyonu vardır. Smad2 sinyallemesini artıran TGFB protein ailesi, Kemik Morfojenik Protein (Bone Morphogenic Protein) yolaklarında (pathway) görev alarak kemik kıkırdak dokusunun oluşmasında ve sürdürülmesinde görev alır.

Henüz adipoz temelli kök hücrelerin yenileyici ve anti-inflamatuar özellikleri nasıl gösterdiğinin moleküler mekanizması karakterize edilememiştir. Osteoartritli bir hayvan modelinde yapılan çalışmada sinovyuma göç ettiği belirtilmiştir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Show Buttons
Hide Buttons