Trombospondinler (TSP); hücre dışı, oligomerik, çok fonksiyonlu, Ca2+’a bağlanan, çeşitli hücre tipleri tarafından üretilen ve hücre sinyalinde çok çeşitli rollere sahip olan glikoproteinlerdir [130, 131, 132]. Trombosit, fibroblast, iskelet kası, endotel hücreleri ve MSS’deki astrositler ve nöronların her biri, bir veya daha fazla TSP izoformunu eksprese etmektedir ve TSP ekspresyonu, esas olarak patofizyolojik koşullarda değişmektedir [130, 133, 134, 135, 136, 137]. Bu proteinler, öncelikle büyüme-gelişme sırasında ve yaralanmaya yanıt olarak eksprese edilirler ve erişkinlerde normalde kemik gibi hızlı döngüye sahip dokular dışında bol bulunmamakla beraber [138], anjiyogenez, yara iyileşmesi, bağ dokusu organizasyonu ve damar duvarı biyolojisinde önemli roller oynamaktadır [131]. Aynı zamanda gelişmekte olan beynin sinaptogenezi ve diğer nöronal glial etkileşimlerde rol oynayan hücreler arası astrosit aracılı sinyal ağının bir bileşenidirler [139, 140].
İşlevsel olarak karakterize edilen TSP’lerin çoğu; hücre-hücre, hücre-hücre dışı matriks etkileşimlerinde ve hücre göçünde rol oynamaktadır. TSP’lerin hücresel düzeydeki işlevleri ise kabaca aşağıdaki gibi özetlenebilir [131]:
20 • Hücre dışı matriks komponentleri ve glikozaminoglikanlarla etkileşim
• Ca2+ aracılı hücre bağlanmasına destek sağlamak • Fokal adezyonun bozulması
• Hücre göçünün uyarılması
• Hücre proliferasyonu ve apopitozun uyarılması/ baskılanması • Nöral hücrelerde sinaptogenez oluşumu
• Vasküler hücrelerde NO sinyal yolağının antagonizması
TSP süperailesi, benzer yapı ve fonksiyonel alanlara sahip trimer (TSP 1/2) veya pentamer (TSP 3/4/5) olarak salgılanan gruplar şeklinde toplam beş üyeden oluşur (Şekil 4) [135, 141, 142].
Şekil 4. Trombospondinlerin temel yapısı [142]
TSP1 ve TSP2, trombosit agregasyonu, enflamatuvar yanıt, tümör büyümesi sırasındaki anjiogenezisin inhibisyonunda, yara onarımında, bağ dokusu hücre dışı matriksinin düzenlenmesinde rol oynarlar. Ayrıca mikrovasküler endotelyal hücrelerde apopitozun spesifik aktivatörleridir ve antianjiogenik etkilidirler [131].
21 TSP1: Trombositlerin α-granüllerinde bol miktarda bulunmaktadır ve kolayca saflaştırılabildiğinden diğer TSP’lere oranla daha iyi karakterize edilmiştir. Gerek hücre kültürü gerekse diğer in vitro deneylerle bu proteinin fonksiyonları hakkında daha kapsamlı bir literatür bilgisi oluşmuştur [138, 143]. TSP1’in CD36’ya bağlanması, endotelyal hücrelerde ölüm reseptörü ve Fas ligand eskpresyonunu artırarak bu hücreleri apopitoza duyarlı hale getirir [131, 144, 145]. Yara iyileşmesi, immün yanıt, miyokard enfarktüsü, renal fibrozis, diyabet, deneysel otoimmün üveoretinit ve tümör progresyonunda dönüştürücü büyüme faktörü-beta (TGF-β)’yı aktive eder. TSP1 geni silinmiş farelerde bu olaylar sırasında hasarlı bölgelere enflamatuvar hücrelerin toplanmasının ve fibrozisin azaldığı gösterilmiştir [131].
TSP1’in peptit türevi olarak geliştirilen ABT-510; Abbott Laboratuvarları tarafından faz 2 çalışmaya alınmıştır [146]. Hastalarda yapılan faz 2 çalışmalardan elde edilen verilere göre, tedavide tek başına uygulanan ABT-510’un, metastatik melanom [147] ve böbrek hücreli karsinomaya [148] karşı anlamlı bir klinik etki sağlamadığı bildirilmiştir. Ancak bir fare over kanseri modelinde ABT-510’un sisplatinin ve paklitakselin vasküler hücrelere alımlarını kolaylaştırdığını ve etkinliklerini arttırdığı gösterilmiştir [149]. Troglitazon ile birlikte kullanıldığında ise ABT-510’un etkisinin artması, TSP1 analoglarının kanser tedavisinde tek başına değil de kombinasyon şeklinde kullanılmalarının önemli olabileceğini düşündürmektedir.
TSP2: Megakaryositlerde trombosit oluşumu ve fonksiyonu için gereklidir. Spesifik olarak, embriyonik gelişim, dermal yaraların iyileşmesi ve implante biyomateryallere karşı yabancı cisim reaksiyonu gelişimi sırasında eksprese edilir [150]. Anjiyogenezi inhibe ederek skuamöz hücreli karsinomanın büyümesini sınırladığı gösterilmiştir [151].
TSP1 ve TSP2 ile meydana gelen antianjiyogenez etkinin, tümör anjiyogenezisini bloke etmede ve diyabetik retinopati tedavisinde olası bir terapötik hedef olabileceği düşünülmektedir [131].
TSP3: Fare embriyosunda özellikle bağırsak, kıkırdak, akciğer ve MSS’de eksprese edildiği saptanmıştır [152] ve postnatal dönemde iskelet gelişiminde regülatör rol oynamaktadır. TSP3 geni bozulan farelerde, kemiğin geometrik ve biyomekanik özelliklerinde farklılaşmalar olduğu ve femur başının normale göre daha hızlı geliştiği bildirilmiştir.
TSP4: Sinapslarda ve nöromüsküler kavşakta eksprese edildiği ve bu alanlarda lokalize olduğu bildirilmiştir [133, 135, 141]. Nöronlarda eksprese edilen TSP4, nörit aşırı büyümesini destekler ve özellikle erişkinlerin sinapstan zengin serebellum ve retina yapılarında bol miktarda bulunur [133, 154]. TSP4’ün nörit aktivitesini arttırıcı etkisi ve sinaps bakımından zengin katmanlarla ilişkisi, erişkin ve gelişmekte olan sinir sisteminde sinyalizasyon ile ilişkili olabileceğini düşündürmektedir. Ayrıca, TSP4 ekspresyonunun ve immünoreaktivitesinin sinir
22 sistemindeki dağılımı, TSP4’ün erişkinlerde çok önemli bir nöral TSP olabileceğine işaret etmektedir [133].
Miyotendinöz ve nöromüsküler kavşaklardaki yüksek TSP4 seviyeleri, motor ünitenin organizasyonu ve işlevi için de önemlidir. Hatta, TSP4 yokluğunda iskelet kası uygun bir şekilde fonksiyon görmemektedir. TSP4'ün iskelet kası içindeki rolü, miyotendinöz kavşakların yapısını ve işlevini korumakla sınırlı değildir; kasın başka bir dokuya bağlandığı her yerde etkilidir [154]. TSP4 ekspresyonu, bir kasın denervasyonundan sonra çarpıcı bir şekilde artar ve denervasyon sonrası nöritlerin aşırı büyümesini destekler [133, 154]. Bu fonksiyonu, laminine bağlıdır ve TSP4, hücre dışı matrikste adezif ve akson aşırı büyümesini destekleyen molekülün organizatörü olarak görev yapmaktadır [154, 155]. Sinir sistemi ve iskelet kasları dışında kardiyovasküler sistemde [156], enflamasyonda, kanserde ve hücre dışı matriks proteinleri ile ilişkili olan motor ünitede bir dizi yeni fonksiyonla ilişkilendirilmesi, TSP4’ü, diğer TSP’lerden ayırmaktadır. Örneğin; TSP4, anjiyogeneze ön ayak olurken, diğer TSP'ler bunu önler veya bir etkileri bulunmamaktadır; TSP4, fibrozis ve kollajen üretimini azaltırken, TSP1 ve TSP2 çeşitli organlarda fibrozise katkıda bulunurlar. Ayrıca TSP4’ün, farklı organlarda ve fizyolojik sistemlerde işlevleri olduğunu, hücre dışı matriks oluşumu ve organizasyonunda, embriyonik gelişim sırasında dokuların yeniden düzenlenmesinde ve yaralanmaya yanıtta ana düzenleyici bir protein olarak rol oynadığını destekleyen yeni bilgiler bulunmaktadır [154].
Yaralanmadan sonra aksonların yenilenmesi sürecinde, ekspresyonları dramatik biçimde arttığı için hasar sonrası sinir rejenerasyonu sırasındaki hücre sinyallerinde TSP’lerin rol oynayabileceği ileri sürülmüştür [141, 157, 158] ve TSP'ler, sinaps sayısının artışı sırasında astrositler tarafından salgılanan uygun ve gerekli bir sinaptojenik sinyal olarak tanımlanmıştır [132, 139]. MSS’de sinaptogenez, voltaj kapılı Ca2+ kanalı reseptörünün a2δ1 alt birimleri ile TSP'lerin Tip 3 (Epidermal Büyüme Faktörü (EGF) benzeri tekrar alanları) alanları arasındaki etkileşimlere bağlıdır [154, 159]. Periferik sinirin hasarı veya enflamasyonu, DRG’lerin duyusal nöronlarında α2δ1'in belirgin bir şekilde upregülasyonuna neden olmaktadır [160, 161, 162, 163, 164] ve TSP4’ün nöronal reseptörü olan bu Ca2+ kanalı alt birim proteinleri [159, 164] ile etkileşime girmesiyle MSS’de eksitatör sinaptogenez indüklenir (Şekil 5) [139]. Yine bu etkileşime bağlı olarak DRG’lerde yüksek voltajla aktive olan Ca2+ akımının azalması ve düşük voltajla aktive olan Ca2+ akımının artması, periferik duyu sistemlerinin aşırı duyarlılığına katkıda bulunabilir [165]. Arka boynuz gangliyonundaki duyu nöron somalarının yüksek düzeylerde TSP4'e maruz kalması, arka boynuz sinaptogenezindeki presinaptik faktörleri etkileyebilir ve bu durum akut ağrıyı kronik ağrıya dönüştürebilen yaralanma sinaptogenezisinin temelini oluşturabilir [160, 165].
23 Şekil 5. Merkezi duyarlılaşma ve nöropatik ağrıda TSP4 ile Ca2+ kanalı reseptörünün a2δ1 alt
birimi arasındaki ilişkinin ileri sürüldüğü mekanizma [164]
Sıçanlarda periferik sinir hasarından sonra arka omurilikteki TSP4 upregülasyonunun davranışsal aşırı duyarlılık gelişimiyle korele olduğu bildirilmiştir [141, 166]. Omurilik arka boynuzunda upregüle olan TSP4’ün neden olduğu eksitatör sinaptik iletim artışı ve davranışsal aşırı duyarlılık, antisense oligodeoksinükleotidler, intratekal antikorlar ve TSP4 gen knock- outu gibi özel müdahalelerle geriye döndürülebilmektedir [137, 141, 160, 166]. Yaralanmaya bağlı yüzeyel arka boynuz nöronlarında eksitatör sinaps artışını ve spinal astrositik aktivasyonu önleyen gabapentin [137], TSP4'ün nöronal reseptörü olan voltaj kapılı Ca2+ kanallarının α2δ1 alt birimine bağlanmasını inhibe ederek TSP4'ün sinaptojenik aktivitesini engeller [137, 159]. Ancak gabapentinin kısa etkili olması nedeniyle TSP4 aktivitesini sürekli bloke edemediği ve spinal TSP4’ün başlangıçtaki artışını önleme olasılığının daha yüksek olabileceği ileri sürülmüştür [137].
TSP4 antagonistlerinin geliştirilmesi veya TSP4 sinyalizasyonun kontrolü, hedefe yönelik nöropatik ağrı tedavisinde umut verici bir yaklaşım olabilir. Bununla birlikte nöropatik ağrı patogenezinde çok temel bir mekanizma olabilecek TSP4’ün nöropatik ağrı tedavisinde kullanılan ilaçlarla ve ilaç kombinasyonları ile ilişkisi konusunda da bilgiler çok azdır ve henüz çok yeni bir çalışma alanıdır.
Beynin hafif bir travmasından sonra, hasarlı (ipsilateral) ve sağlam (kontralateral) taraftaki hipokampal dokuda TSP4 ekspresyon artışının tespit edilmesi, TSP4’ün kontralateral hemisferdeki moleküler ve yapısal değişiklikleri başlatan onarıcı yanıtta da rolü olduğuna işaret etmektedir [167]. Thbs4 geni silinmiş farelerde lokalize fototrombotik/iskemik kortikal hasar
24 sonrası postnatal subventriküler bölgedeki astrositlerde TSP4 sentezinde belirgin bir artış olduğu, hücresel değişiklikler sonrasında anormal glial skar oluşumu ve beyin parankiminde mikrovasküler kanamanın önemli ölçüde arttığı bildirilmiştir [168]. Thbs4 geni silinmiş farelerde, bulbus olfactorius nöronal sistemini tamamlamak için rostral migratuar akış (RMA) boyunca yeni oluşan nöronların göçünün bozularak bazı nöronların RMA'nın dışına göç ettiği gösterilmiştir [169]. Bu çalışmaların sonuçları, nöral kök hücrelerin göçünde astrositler tarafından sentezlenen TSP4'ün önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir.
TSP4, nörolojik bozukluklar için potansiyel bir tedavi kaynağı olabilecek nöral progenitörlerin nöronal farklılaşmasına da ön ayak olmaktadır [154, 170].
TSP5/COMP: Çoğunlukla kıkırdak ve bazı bağ dokularında eksprese edilir ve kondrosit farklılaşması, bağlanması ve hücre dışı kıkırdak matriksinin düzenlenmesinde rol oynar. Aynı zamanda kıkırdak oligomerik matriks proteini (COMP) olarak da bilinir. Psödoakondroplaziye veya multiple epifizyal displaziye yol açan insan TSP5/COMP mutasyonları, bu bölgelerde protein konformasyonunu ve kalsiyuma bağlanmayı bozar. Thbs5/COMP gen alleli heterozigot olan bireylerde ise; boy kısalığı, eklem gevşekliği, eklem erozyonu, ağrı ve erken başlangıçlı osteoartrit görülebilir [131].