Akut Omurilik Yaralanmas›: Omurilik Rejenerasyonu ve
Kök Hücre Uygulamalar›
Acute Spinal Cord Injury: Spinal Cord Regeneration and Stem Cell Applications
Ö Özzeett
Omurilik yaralanmas› iki kompleks ifllemci sistem (complex processor sys-tems; beyin ve omurilik) aras›ndaki ileti sisteminin (conducting system; omurilik) yaralanmas›d›r. Omurilik yaralanmas›nda as›l sorun beyaz cevher hasar›d›r. Hastalarda motor kay›p ve felç ile sonuçlanan yaralanma beyaz cevher içindeki oynat›c› yollar›n hasar›ndan kaynaklanmaktad›r. Hastalar›n iyileflmesi ve yürümesi isteniyorsa öncelikle omurili¤in inici ve ç›k›c› uzun yollar› (long tracts) tamir edilmelidir. Rejenerasyon araflt›rmalar› yaralanm›fl omurili¤i tamir edilerek tekrar ifl görür hale getirme çabalar›d›r.
Memeli merkezi sinir sistemi (MSS) asl›nda aksonal dallanma ve sinaptik re-organizasyon fleklinde önemli bir oranda plastisite gösterir. Omurilik kesisin-den sonra aksonlarda yo¤un rejenerasyon bafllar. Akson ucundaki mikro çevre bu rejeneratif yan›t› düzenler. Bu mikro çevrenin inhibitör etkisi ile bafllang›çta bafllanan rejeneratif çaba k›sa sürede durdurulur. E¤er memeli omurilik aksonlar›n›n çevresindeki ortam ilaçlar, hücre transplantasyonu, greftleme veya çeflitli trofik faktörler uygulanarak modifiye edilirse, bu ak-sonlar rejenere olmak için güdülenebilir. Akak-sonlar›n kesilmesinden sonra omurilik rejenerasyonunun varl›¤›n› kan›tlamak için, 1) aksonal yeniden bü-yümenin anatomik kan›t›, 2) fonksiyonel sinapslar›n elektrofizyolojik kan›t› ve 3) fonksiyonel düzelmenin klinik olarak gösterilmesi gerekir.
Yak›n zaman önce fark edilen, eriflkin omurili¤inde göç edebilen ve ço¤alabi-len kök hücrelerin varl›¤› ve transplantasyonu, yaral› bölgenin sinir greftleri ile köprülenmesi ve ekzojen büyüme faktörlerinin uygulanmas› nörolojik ifl-levlerin düzelmesini mümkün k›labilir. Mevcut hayvan deneylerinin sonuçlar›-na dayasonuçlar›-narak, insan omurilik yaralanmas›nda etkin rejeneratif tedavinin bir spekulasyon de¤il gerçekçi bir hedef oldu¤unu söylemek mümkündür. Türk Fiz T›p Rehab Derg 2008; 54 Özel Say› 2: 38-45.
A
Annaahhttaarr KKeelliimmeelleerr:: Omurilik, rejenerasyon, travma
S
Suummmmaarryy
Spinal cord trauma causes lack of communication between complex processor systems (brain) and the conducting system (spinal cord). After spinal cord trauma, the main problem is injury to the white matter. Disability of motor functions and paralysis after spinal cord injury (SCI) are primarily caused by axonal injuries or dysfunction in the white matter. One necessary element of recovery in post-traumatic spinal cord is long tract axonal regeneration. The ultimate goal of spinal cord regeneration research is to restore motor and sensory function in individuals that have lost these capabilities due to disease or injury.
The mammalian central nervous system shows plasticity due to synaptic reorganization and axon branching. After nerve injury, dense regeneration of central axons begins and the microenvironment at the tip of the axon organizes this regenerative response. Inhibitor effects of this microenvironment soon stop the initial regeneration attempt. If the environment of the axon of the mammalian spinal cord is modified with drugs, cell transplant, cell graft, and various tropic factors, these axons may be stimulated to regenerate. In order to demonstrate spinal cord regenera-tion following axonal disconnecregenera-tion, 1) anatomic evidence of axonal regeneration, 2) electrophysiological evidence of functional synaps-es and 3) clinical evidence of functional recovery should be demonstrated. Following spinal cord trauma, recovery of neurological functions may be achieved by the existence and transplanting of stem cells which have the ability to migrate and multiply in the spinal cord, bridging the injured area with nerve grafts and applying exogenous growth factors to the spinal cord. On the basis of the results of animal studies, it may be stated that effective regenerative treatment of spinal cord injury is not speculation, but a realistic target.Turk J Phys Med Rehab 2008; 54 Suppl 2: 38-45.
K
Keeyy WWoorrddss:: Spinal cord, regeneration, trauma
Erkan KAPTANO⁄LU
Ankara Numune E¤itim ve Araflt›rma Hastanesi, 1. Beyin ve Sinir Cerrahisi Klini¤i, Ankara, Türkiye
Y
Yaazz››flflmmaa AAddrreessii//AAddddrreessss ffoorr CCoorrrreessppoonnddeennccee:: Dr. Erkan Kaptano¤lu, Ankara Numune Hastanesi, 1. Beyin ve Sinir Cerrahisi Klini¤i, Samanpazar›, 06100, Ankara, Türkiye Tel: 0312 508 52 62 E-posta: [email protected] - [email protected] GGeelliiflfl ttaarriihhii//RReecceeiivveedd:: Ekim/October 2008 KKaabbuull ttaarriihhii//AAcccceepptteedd:: Ekim/October 2008
G
Giirriifl
fl
Hasarl› ve aksotomize nöronlar›n yaflamlar›na devam etmeleri (nöral koruma), kesilmifl aksonlar›n uzamas›, lezyon bölgesini geçme-si, uygun hedeflere uzanmas› ve sonuçta fonksiyonel sinapslar›n
oluflmas› ile nörolojik-klinik iyileflme rejenerasyon (iyileflme) olarak adland›r›lmaktad›r. Yaralanm›fl omurili¤in yaralanmadan belli bir sü-re sonra tamir edilesü-rek felçli hastalar›n tekrar fonksiyon kazanmas› omurilik araflt›rmalar›n›n nihai amac›d›r. Son on y›lda yaralanm›fl omurili¤in rejenerasyonunu baflarmak amac›yla birçok merkez ve
laboratuvar taraf›ndan pekçok çal›flma yap›lm›flt›r. Omurili¤in rejene-rasyonu ilk olarak hücre kültürlerinde ve hayvan araflt›rmalar›nda denenmifltir. Yaralanm›fl omurilikte rejenerasyonu uyarmak amac›y-la skar›n küçültülmesi, X-›fl›namac›y-lama, elektriksel uyar›, nörotrofik faktör-ler, greftlemefaktör-ler, omentum transplantasyonu, nörit büyüme inhibi-törlerinin nötralizasyonu gibi yaklafl›mlar denenmifltir. Son y›llarda yaralanm›fl omurili¤e Schwann hücreleri, olfaktor glial hücreler, em-briyolojik ya da eriflkin kök hücreler gibi hücrelerin transplantasyonu popülarite kazanm›fl ve bu giriflimlerin hepsi hücre tedavileri (cell therapy) olarak adland›r›lmaya bafllanm›flt›r. Bu hayvan çal›flmalar›-n›n sonucunda omurilik yaralanmas›nda insana transplante edilecek ideal hücrenin asl›nda ne oldu¤unun tam olarak bilinmedi¤ine ancak güçlü kan›tlar›n bölge spesifik nöral progenitor kök hücrelerin olma-s› gerekti¤ine inan›lmaktad›r. Tabi ki bu hayvan çal›flmalar›n›n pek ço-¤unun klinik çal›flmalar› henüz bafllamam›fl, bafllayanlar›n çoço-¤unun sonucu henüz al›nmam›flt›r. Omurilik rejenerasyonu konusundaki s›-n›rl› say›daki klinik insan çal›flmas› çok k›sa zaman önce yay›nlanm›fl-t›r (1-3). Bu çal›flmalar›n hepsi kontrolsüz Faz 1 çal›flmad›r ve yazarla-r›n›n da belirtti¤i gibi uzun süreli, vaka-kontrollü, kör, çok merkezli ça-l›flmalar› yap›lmadan tedavi metodu olarak kabul edilemez.
17-22 Aral›k 2005 tarihleri aras›nda Hong Kong’da yap›lan 1. Uluslararas› Omurilik Yaralanmas› Tedavi ve Araflt›rmalar› Sem-pozyumu omurilik yaralanmas›, patofizyolojisi, nöroproteksiyon ve rejenerasyon çal›flmalar›n› içermekteydi. Omurilik yaralanmas› epi-demiyolojisi, patofizyolojisi ve nöral koruma (nöroproteksiyon) ile ilgili tart›fl›lan konular yaz›n›n ilk bölümünde anlat›ld›. Bu bölümde omurilik yaralanmas› sonucu fonksiyon kayb› olan hastalar›n tek-rar iyilefltirilmesi, yani yaralanm›fl omurili¤in tamiri anlam›na gelen rejenerasyon çal›flmalar› ile ilgili k›s›mlardaki görüfllerden bahsedi-lecek ve ilgili konularda saptamalar yap›lacakt›r.
Y
Ya
arra
alla
an
nm
m››fl
fl O
Om
mu
urriillii¤
¤iin
n E
En
nd
do
ojje
en
n T
Ta
am
miirr v
ve
e
R
Re
ejje
en
ne
erra
as
sy
yo
on
n Ç
Ça
ab
ba
alla
arr››
Omurilik kontüzyon yaralanmalar›nda omurilik merkezinde tipik destrüksiyon ve travma fliddeti ile orant›l› olarak çevresel liflerin ko-rundu¤u gözlenir. Kaviteler zaman içinde yo¤un sellüler matriks ge-lifltirirler, içleri sinir lifleri ve Schwann hücreleri ile dolar. Kavite içi-ne do¤ru olan bu büyüme travman›n fliddeti ile ters orant›l›d›r. Bü-yüyen sinir liflerinin ço¤unlu¤u dorsal köklerden olur. Bu rejeneras-yon çabas›n›n yan›nda, kontüzrejeneras-yon yaralanmas›n›n erken dönemle-rinde santral kanal›n etraf›n› döfleyen ependimal bölgedeki hücre-lerde proliferasyon olur. Bu hücreler lezyon kavitesinde sellüler tra-beküller oluflturarak bir çat› kurup hücresel infiltrasyona ve aksonal rejenerasyona substrat sa¤layabilir (4). Namiki ve Tator (5) yak›n zaman önce normalde latent olan ependim hücrelerinin omurilik yaralanmas›ndan sonra lokal olarak aktive olduklar›n› göstermifller-dir. Bu aktivasyon travman›n 1-3. günlerinde maksimum de¤erine ulafl›rken 14. günde travma öncesi de¤ere iner. Attar ve arkadafllar› ependim hücrelerinin yaralanmadan sonra myelin yapan oligoden-drosit benzeri hücrelere dönüfltüklerini göstermifllerdir (6). Böylece bu hücrelerin di¤er nöroglial hücrelere dönüflebilen nöral kök hüc-reler oldu¤u gösterilmifltir. Eriflkin lateral ventrikülündeki subepen-dimal hücrelerin rostrale, olfaktor bulbusa do¤ru migre olarak nö-ronlara dönüfltü¤ü gösterilmifltir. Bu hücreler nöral kök hücreler grubundad›r. Tüm bu bulgular, omurilik yaralanmas›ndan sonra am-fibilerde ve fetustaki gibi önemli ölçüde endojen tamir mekanizma-lar›n›n çal›flt›¤›n› göstermektedir. Eriflkin nöral kök hücrelerinin bü-yüme faktörleri ve inhibitörlerin kontrolünde oldu¤u art›k bilinmek-tedir. Bu faktörlerin kullan›lmas› ile doku tamiri ve rejenerasyonun artt›r›labilece¤i mümkündür.
O
Om
mu
urriilliik
k Y
Ya
arra
alla
an
nm
ma
as
s››n
nd
da
a R
Re
ejje
en
ne
erra
as
sy
yo
on
n ‹‹n
nh
hiib
biittö
örrlle
errii
Omurilik yaralanmas›ndan sonra nörit uzamas›n› inhibe eden büyüme konilerini gerileten spesifik negatif sinyaller kavram› yeni-dir ve bundan memeli MSS myelininde tan›mlanan moleküller so-rumlu tutulmaktad›r. Ng ve ark. (7) insan MSS miyelinin nöritik bü-yümeyi kuvvetli bir flekilde inhibe etti¤ini göstermifller, ancak insan gri cevherinin de daha düflük etkinlikte inhibitör aktivitesinin oldu-¤unu tan›mlam›fllard›r. Aksonal büyümenin negatif düzenleyicileri, oligodendrositlerce oluflturulan güçlü nörit büyüme inhibitor aktivi-teye sahiptirler ve eriflkin memelilerde MSS myelin fraksiyonlar›nda bulunurlar. Bu inhibitör myelin proteinleri, iki myelin membran frak-siyonlar›nda (NI-35 ve NI-250) ve myelin iliflkili glikoproteinde (MAG) mevcuttur. Eriflkin s›çan MSS myelininin fraksiyonland›r›lma-s›yla tan›mlanan NI-35 ve NI-250, güçlü invitro nörit büyüme inhibis-yonu gösterir (8). Bu moleküllere karfl› oluflturulan monoklonal an-tikorlar, nörit büyüme inhibisyonunu nötralize eder ve kemirgenle-rin omurilik ve optik sinirlekemirgenle-rinde aksonal rejenerasyonu artt›r›rlar. Nörit büyüme inhibitor aktivitesi yeni bulunan bir baflka MSS mye-lin molekülü de myemye-lin iliflkili glikoproteindir) Myemye-lin Associated Glycoprotein - (MAG). MAG, hem MSS hem de PSS’de bulunan iyi ta-n›mlanm›fl bir transmembran proteindir. MAG’›n myelinizasyonda erken ekspresyonu, geliflim s›ras›nda myelinizasyonun bafllamas›n-da bir rol oynayabilece¤i düflüncesine yol açm›flt›r. Oligodendrosit-ler ve Schwan hücreOligodendrosit-leri, aksonlar› sarmalamaya bafllad›klar›nda MAG eksprese ederler. Bununla beraber, mevcut çal›flmalar MAG’›n nörit büyümesinin major myelin türevli inhibitörü oldu¤unu ileri sürmektedirler (9). Schwab ve ark. (10) bu büyüme inhibitörü fak-törlerinin, periferal aksonlarla de¤il, oligodendrositlerle ve merkezi myelin ile iliflkili olduklar›n› göstermifllerdir. MSS gelifliminde, oligo-dendrosit farkl›laflmas›n›n bafllamas› ve myelin oluflumu, rejeneras-yonun mümkün oldu¤u dönemin sonuna denk gelir. MSS myelini ve oligodendrositler, norit büyümesini engelleyici bir substrat ortaya koyarlar. Doku kültürü kaplar›nda absorbe edilen izole MSS myelini-nin, nörit büyümesi, adhezyon ve nöron veya fibroblastlar›n yay›l›-m› için bir substrat oldu¤u, büyüyen nöritlerin büyüme konisi kol-laps›na yol açarak rejenerasyonu engelledi¤i gösterilmifltir (9).
Günümüzde, büyüme konilerinin geliflimini engelleyen veya kollaps olmas›na neden olan glikozaminoglikanlar gibi pekçok protein tan›mlanm›flt›r. Bu proteinler muhtemelen geliflim esna-s›nda akson yönlendirilmesinde major rol oynamaktad›r. Collap-sin, semaforin, tenasCollap-sin, konroditin sulfat ve keratan sulfat pro-teoglikanlar›n›n yaralanma sahas›nda aksonal rejenerasyonu in-hibe ettiklerinden flüphelenilmektedir (11). Nörotrofik faktörler akson büyümesinin en önemli uyar›c›lar›d›r ve travma bölgesin-de sal›n›m›n›n yeterli düzeye yükselmemesi yetersiz rejeneras-yon nedenlerinden birisidir.
Glial skar›n kompleks ve yo¤un yap›s› ile rejeneratif dallar›n skar dokusunda nadiren büyümesinin gözlenmesi, çok eski bir kavramd›r ve glial skar›n rejenerasyona bir bariyer oldu¤una ifla-ret etmektedir. MSS skarlar›nda en önemli hücre tipi astrosit olup, buna mikroglial hücrelerin, makrofajlar›n, meningeal hücrelerin, ba¤ dokusunun ve skar oluflum esnas›nda inflamatuar hücrelerin ek kat›l›mlar› eklenir. Astrositler son derece plastik hücrelerdir ve araflt›rmalar astrositlerin büyümeyi kolaylaflt›r›c› olabileceklerini ve yo¤un astrositik a¤lar›n bile aksonlar için geçirgen olmayan öncelikli bariyerler olmad›klar›n› göstermektedir. Bununla bera-ber, astrosit yan›tlar›n›n heterojenli¤i ve muhtemel astrosit sub-tipleri hesaba kat›lmal›d›r: Bir k›sm› rejenerasyonu kolaylaflt›r›r-ken, baz› astrositler inhibe edebilir. Astrositlerin farkl›laflma yafl› ve evresinin, aksonal büyümeyi destekleme ya da inhibe etme ka-pasitelerini belirledi¤i düflünülmüfltür (12).
Y
Ya
arra
all›› O
Om
mu
urriillii¤
¤iin
n T
Te
ek
krra
arr ‹‹y
yiille
efl
flttiirriillm
me
es
sii::
R
Re
ejje
en
ne
erra
as
sy
yo
on
n S
Sttrra
atte
ejjiille
errii
Hasarl› ve aksotomize nöronlar›n yaflamlar›na devam etmele-ri, kesilmifl aksonlar›n uzamas›, lezyon bölgesini geçmesi, uygun hedeflere uzanmas› ve sonuçta fonksiyonel sinapslar›n oluflmas› ile nörolojik iyileflme rejenerasyon sürecindeki esas basamaklar-d›r. Omurilik yaralanmas›ndan sonra nöronal dejenerasyon ve nö-ronlar›n yaflamlar›n› sürdürme mekanizmalar›n› anlamak amac› ile pek çok çal›flma yap›lm›flt›r. ‹nsanda, periferik sinir sisteminde (PSS) spontan aksonal rejenerasyon varken, merkez sinir siste-minde (MSS) güçlü rejenerasyon görülmez. Düflük omurgal›larda beyin nöronlar›n›n inen aksonlar›n›n kesilmesi, aksonlar›n lezyon sahas›n› geçerek büyümesi ve uzak hedeflere do¤ru uzamas› ile sonuçlan›r. Rejenere olan bu aksonlar, lezyondan daha afla¤›daki spinal hedefler ile sinaptik ba¤lant›lar yaparlar ve fonksiyonlar aflamal› olarak düzelir. Kufllar ve memelileri de içeren immatür yüksek omurgal›larda, omurilik yaralanmas›ndan sonra aksonal rejenerasyon ve fonksiyonel iyileflme olabilirken, eriflkinlerde re-jenerasyon ve fonksiyonel iyileflme genellikle çok s›n›rl›d›r. Otopsi çal›flmalar›, omurilik yaralanmalar›n›n ço¤unda, klinik olarak tam yaralanma olsa da, omurili¤in anatomik olarak sa¤lam kald›¤›n› göstermifltir. Ayr›ca, deneysel çal›flmalar, spinal aksonlar›n %12 kadar az bir oran›n›n korunmas›n›n, nörolojik iyileflmeyi destekle-yece¤ini göstermektedir. Böylece, hasarl› bölgeyi geçebilen fonk-siyonel akson oran›n› artt›ran ya da bu aksonlardan gelen zay›f uyar›lara alt motor nöronlar›n yan›t›n› artt›r›c› her türlü müdaha-le, nörolojik iyileflmede belirgin etki gösterebilir. Son on y›lda reje-nerasyon çal›flmalar› h›z kazanm›flt›r. ‹lk y›llarda hayvan deneyleri olumlu sonuç vermezken 1996 y›l›nda Cheng ve ark. (13) omurilik-te rejenerasyon olabilece¤ini s›çanda gösomurilik-termifllerdir. Son y›llarda omurilik yaralanmalar›n›n iyilefltirilmesinde (rejenerasyon) hay-van çal›flmalar› baflar›ya ulaflmaya bafllam›flt›r.
Rejenerasyonu stratejileri Tablo 1’de özetlenmifltir. Büyüme fak-törleri, özellikle uzun bir zaman diliminde uyguland›¤›nda, hasarl› omurili¤in reparatif ve rejeneratif kapasitesini artt›r›rlar; Omurilik ependimas›ndaki prekürsor hücreler, omurilik yaralanmas› veya di-¤er hastal›klarda kaybolan nöronal dokunun yerini alabilecek nöral prekursor hücreler olabilirler; periferik sinir, kök hücre ve embriyo-nik MSS greftleri rejenerasyonda etkili olabilir. Nörit büyümesi inhi-bitörlerinin antikorlar ile nötralize edilmesi, aksonal rejenerasyonu h›zland›r›r. Ekzisyon, X-›fl›nlama veya glukokortikoid, piromen, trip-sin, elastaz veya kollajenaz gibi ajanlarla skar›n azalt›lmas›n›n, omu-rili¤in rejeneratif kapasitesini artt›rd›¤› bildirilmifltir.
S
Skkaarr››nn kküüççüüllttüüllmmeessii:: MSS skar›n›n inhibitör etkisinin üstesin-den gelmek için çeflitli manuplasyonlar üstesin-denenmifltir. At›l›mlar, lez-yon skar›n›n ç›kar›lmas› veya ekzislez-yonu, skar›n hücresel veya hüc-resel olmayan graftlerle köprülenmesi (by-pass) ve skar›n gliotik ya da bazal membran komponentlerinin farmakolojik ajanlar ile modifikasyonunu içermektedir.
X
X--››flfl››nnllaammaa:: Skar›n gliotik komponentini azaltmak için kullan›l-m›flt›r. Ifl›nlaman›n aksonlara, omurili¤in hasarl› alan›ndan öteye büyüme imkân› veren, myelinsiz bir omurilik alan› oluflturdu¤u gösterilmifltir (14).
E
Elleekkttrriikksseell uuyyaarr››:: Sinir sistemi dokusu hem in vivo hem de in vitro uygulanan DC elektrik ak›m›na cevap verir. ‹n vitro zay›f elektrik ak›-m› nörit dallanmas›n› stimule eder, büyüme konisi dönüflümünü uyar›r, sinir büyüme oran›n› ve nörit dallanmas›n› artt›r›r (15). Elek-trik ak›m›na in vivo cevaplar, nörit büyüme oranlar›nda art›fl, elek-trik alan›n›n negatif kutbuna do¤ru nöritlerin oryantasyonu, akson-lar›n dallanmas›nda art›fl ve aksonal ölümde azalmad›r (16).
N
Nöörroottrrooffiikk ffaakkttöörrlleerr vvee ssuubbssttrraattllaarr:: Bilinen nörotrofik faktör-lerin ve reseptörfaktör-lerinin pekço¤u geliflmekte olan kifli ya da yetifl-kin omurili¤inde bulunmaktad›r. Sinir sistemine yönelik bir yara-lanma, amac› onar›c› veya rejeneratif ifllevleri artt›rmak olan sinir büyüme faktörü (17) gibi endojen büyüme faktörlerinin art›fl› ile sonuçlan›r (18). Yaralanmaya cevap olarak baz› trofik faktörlerin ve/veya reseptörlerinin sentezindeki de¤ifliklikler, nörotrofik fak-törlerin uygulanmas› ile nöronlar›n hayatta kalmalar›n›n ve reje-neratif dallanmalar›n›n artt›¤› rapor edilmifltir. Omurilik içinde embryonik doku veya Schwann hücreleri gibi transplantlar›n fay-dal› etkilerinden baz›lar›, bu transplante edilen hücrelerden nö-rotrofik faktörlerin sal›nmas›na ba¤l› olabilir.
G
Grreeffttlleemmee:: Hasarlanm›fl MSS’nin rejenerasyonunu teflvik et-mek için di¤er bir strateji ise, lezyonlu nöronlar›n yak›n çevresi-ne büyüme destekleyici materyalin implantasyonudur. Greftle-me, lezyonlu sahadaki kaybedilen hücrelerin yerine konmas› için faydal› olabilir. Glial hücreler, makrofajlar ve Schwann hüc-releri skar formasyonunun oluflmas›n› engelleyerek ya da büyü-me deste¤inin tekrar kurulmas› ile geçifle izin verbüyü-meyen skar dokusunu atlamak için köprü vazifesi görerek lezyon bölgesine etki ederler. ‹mplantlar ayn› zamanda trofik faktör kayna¤› ola-rak da kullan›lm›fllard›r.
11.. NNöörroottrrooppiikk ffaakkttöörrlleerr • GDNF
• NGF+BDNF+NT3
• cAMP & phosphodiesterase-4 inhibitor Rolipra1m • Erythropoietin
2
2.. GGrreeffttlleemmee
• Köprü olarak periferik sinir greftleri • Makrofaj greftleri
• Schwann hücreleri
• Olfaktor glial hücre transplantasyonu (Olfactory ensheating cells) • Embriyonik MSS doku transplantasyonu
• Sentetik materyaller: kollajen, nitrosesellüloz filtreler, karbon filamanlar
3
3.. KKöökk HHüüccrreelleerr
• Hematolojik kök hücreler
• Nöronal kök hücreler (ependimal hücreler): • Olfaktor glia Adult olfactory bulb
• Nazal mukoza • Fötal olfaktor bulbus • Kemik ‹li¤i kök hücreleri • Nöral kök hücreler ve radial glia 4
4.. NNöörriitt bbüüyyüümmee iinnhhiibbiittöörrlleerriinniinn iinnhhiibbiissyyoonnuu:: IINN--11 • Nogo antibody IN-1
• Nogo reseptör blokerleri • Rho inhibitörleri • Kondroitinaz 5
5.. EElleekkttrriikk ssttiimmuullaassyyoonnuu
• AC elektrik ak›m› aksonal büyümeyi h›zland›r›r. 6
6.. SSkkaarr››nn kküüççüüllttüüllmmeessii:: • Eksizyon
• X-irradiyasyon 7
7.. OOmmeennttuumm ttrraannssppllaannttaassyyoonnuu Tablo 1. Rejenerasyon stratejileri
P
Peerriiffeerriikk ssiinniirr ggrreefftt kkööpprrüülleerrii:: Farkl›laflm›fl MSS nöronlar›n›n pe-riferik sinire rejenere olabildi¤ini gösteren ilk baflar›l› yay›nlar 1911 de F. Tello taraf›ndan yap›lm›flt›r (19). Elde edilen verilerden iki so-nuç ç›kar›lm›flt›r: 1) MSS nöronlar› periferik sinir ortam›nda liflerini rejenere edebilirler, 2) Bu rejenerasyon denervasyona cevap olarak periferik Schwann hücreleri taraf›ndan kemotrofik ve nörotrofik faktörlerin sentezine ba¤l› olabilir. Bu sonuçlar, 1980’lerin bafl›nda Aguayo ve Richardson ark.’lar›n›n omurilik, beyin ve optik sinirin re-jenerasyon kabiliyetini test etmek için periferik sinir greftlerini sis-tematik olarak kullanmalar›na kadar tekrarlanmam›flt›r. Aguayo ve ark., çok çeflitli MSS aksonlar›n›n e¤er aksonlar› periferik sinir gref-tine yeniden yönelendirilirse ve büyümesine izin verilirse kapsaml› flekilde rejenerasyon gösterebilece¤ini, ancak greftler MSS’ye re-konnekte edildi¤inde genelikle aksonal uzaman›n PNS/MSS bileflke-sinde, greftin distal ucunda durdu¤unu göstermifllerdir. Ayn› grup birkaç yüz lifin greft içine girdi¤ini göstermifltir. Anterograd trans-port ile iflaretlenmifl rejenere olan lifler, torasik omurilik seviyesinde MSS’ye yeniden girdiklerinde, greft ç›k›fl›ndan sonra 1-2 mm içinde aniden sonlan›rlar (20). 1996’da, Cheng ve ark. (13) kesilmifl s›çan torasik kordunda bofllu¤u doldurmak için multipl interkostal sinir greftlerini kullanm›fllard›r. Afla¤›ya uzanan motor yollar› köprülefltir-mek için, greftler, rostral beyaz cevherden kaudal gri cevhere ve yu-kar› ç›kan yollar için kaudal beyaz cevherden rostral gri cevhere do¤ru yönlendirilmifltir. Çok say›da interkostal sinir grefti FGF1 içe-ren fibrin yap›flt›r›c› ile yerlefltirilmifltir. Bu çal›flmada, rejenere olan aksonlar rostral güdükten greft içerisine girerler, greft içinde büyü-yerek kaudal güdü¤ün gri cevheri içerisinde ilerlerler. Kaptano¤lu ve ark., Cheng ve ark.’lar›n›n stratejisini tekrarlad› ve Schwann hüc-relerinin köprüyü oluflturmak için kord güdü¤üne tutunma ve gü-dük içerisine büyüyebilme yetene¤i teyit edildi, ancak metod teda-vi edici de¤ildi (21). Ayn› zamanda, rostral kortikospinal yolun kau-dal gri cevhere beyaz gri eflleflmesini sa¤lamak için afidik FGF’in varl›¤›nda oblik olarak kesilmifl güdükleri (kaudal güdü¤ün dorsal yönü) anostomoz edildi ve oblik kesi anostomoz grubunda, perife-rik sinir grefti grubundan daha iyi iyileflme sa¤lad›k (22).
IISSCCIITTTT:: Henrich Cheng en çok merak edilen kiflilerden biriy-di. 1996 y›l›nda Karolinska’dan L. Olson ile beraber çal›flmas›nda s›çan omurilik tam kesi yaralanmas›nda periferik sinir greftleri ve asidik fibroblast growth factor (aFGF) ile tamir yap›lan bir s›-çanda kortikospinal yolda rejenerasyon oldu¤unu ve s›çan›n yü-rüyebildi¤ini göstermiflti. Dr. Tator bu sansasyonel buluflun tek-rarlanabilir oldu¤unun baflka laboratuvarlar taraf›ndan gösteril-mesi gerekti¤ini bildirmiflti. Bir deneyin universal olarak geçer-lili¤inin olmas› ve kabul görmesi için di¤er laboratuvarlar tara-f›ndan tekrarlanabilir olmas› gerekir. Biz, Dr. Tator’un laboratu-var›nda bu çal›flmay› duplike ettik. Çal›flmam›zda ayn› koflullar› oluflturmam›za ra¤men bu metodun tedavi edici olmad›¤›n› gös-terdik (11, 23). Dr. Cheng’in bu metodu insanlara uygulay›p uygu-lanmad›¤› merak konusu idi. Dr. Cheng 120 vakalar› oldu¤unu, periferik sinir greftlemesini sadece bir hastaya uygulad›klar›n›, di¤er hastalara sadece aFGF verdiklerini bildirdi. Bir y›ll›k takip-te aFGF ile tümör oluflumu görmedi¤ini belirtakip-terek iyileflme ile il-gili somut birfley söylemekten kaç›nd›.
O
Ommuurriilliikk lleezzyyoonnllaarr››nnddaa kkööpprrüülleeyyiiccii oollaarraakk kkuullllaann››llaann ddii¤¤eerr mma a--tteerryyaall vvee ddookkuullaarr:: Kollojen, hidrojeller, astrosit ya da lamina kapl› nitrosellüloz filtreler ve karbon filamanlar› içeren birçok sentetik ve biyo-indirgenebilen (biodegradable) ya da non-biodegradable materyaller, deneysel hayvanlarda omurilik lezyonlar›nda köprü olarak kullan›lm›flt›r. Bu deneylerden baz›lar› umut verici sonuçlar göstermifl olsa da, hiç birisi klinik kullan›m için yeterince pozitif sonuç verememifltir.
O
Ommeennttuummuunn ttrraannssppllaannttaassyyoonnuu:: Yaralanm›fl omurili¤e vaskü-ler kaynak olarak Goldsmith ve De la Torre (24) taraf›ndan rapor edilmifl, yak›n zaman önce omurilik yaralanmas› olan hastalarda uygulanm›flt›r. Rafael ve ark. (25) omurili¤e omental transplantl› travmatik paraplejisi olan bir hasta bildirmifller ve neredeyse tam düzelme olufluna dikkat çekmifllerdir. Nagashima ve ark. (26) da omentum transplantasyonundan sonra neredeyse tam düzelmeyi göstermifllerdir. Duffil ve ekibi (27), 17 hastada omental transpo-zisyon uygulamas›n› göstermifller ve bu tekni¤in nörolojik ifllevle-ri düzeltmedi¤ini bulmufllard›r. Bu operasyonun baflar›s› ve endi-kasyonu büyük oranda çeliflkilidir ve önerilemez.
N
Nöörriitt bbüüyyüümmee iinnhhiibbiittöörrlleerriinniinn nnööttrraalliizzaassyyoonnuu:: Myelin ile iliflki-li akson büyüme inhibitörleri eriflkin memeiliflki-li MSS'de akson rejene-rasyonunun baflar›s›zl›¤›nda önemli bir rol oynayabilir. NI 35-250 myelin fraksiyonlar›ndaki proteinler omurilik yaralanmas› sonra-s›nda aksonal uzamay› s›n›rlarlar (10). Güçlü büyüme konisi kol-laps› yapan ve büyüme inhibitör etkileri olan membran ba¤›ml› proteinler MSS myelininde bulunmufltur. Bu nörit büyüme inhibi-törlerinden (NI-35/250) baz›lar›n›n bu proteinlere karfl› oluflturu-lan bir antikor (IN-1) ile nötralizasyonu, eriflkin omurili¤inde hasar-l› nöritlerin minimal derecede uzun-mesafeli rejenerasyonlar›na olanak vermifltir (28). NI-35 ve NI-250 nin nötralizasyonu, hasarl› MSS'de aksonal büyümeyi artt›rmas›na ra¤men, aksonlar›n reje-nerasyonu s›n›rl› ve tam de¤ildir. ‹nhibitör moleküllerin aktivitesi-nin tek bir ajanla blokaj›, uzun mesafeli rejenerasyon için yeterli olmayabilir. Büyümeyi uyaran (h›zland›ran) faktörlerin eklenmesi ile tüm inhibitörleri hedefleyen kombinasyon stratejileri, hasarl› MSS'nin zay›f rejeneratif kapasitesini yenmeye yard›mc› olabilir.
S
Scchhwwaannnn hhüüccrreelleerrii:: Yaralanmadan sonra Schwann hücre pro-liferasyonu ve bu hücrelerin yaralanm›fl omurilik içine do¤ru iler-lemesi, hastalarda akut omurilik yaralanmas›n›n do¤al bir sonucu oldu¤u uzun y›llard›r bilinmektedir. Bunge ve ark. (29) omurilik ya-ralanmas› sonras›nda nörolojik fonksiyonlar› yeniden kazanmak için, yaralanm›fl yada kesilmifl omurilik içerisine otolog yada ho-molog Schwann transplante ederek, Schwann hücrelerinin myeli-nize edici, proliferatif, migraruvar ve akson-k›lavuz özelliklerini kullanmay› denemifllerdir. Transplante edilen Schwann hücreleri rejenere olan aksonu myelinize ederken, ayn› zamanda demiyeli-nize olmufl aksonu da remyelidemiyeli-nize eder. Her ne kadar Schwann hücre transplantasyonu tek bafl›na yeterli fonksiyonel iyileflmeyi sa¤lam›yor gözükse de, Schwann hücreleri nörotrofinler, myelin ile iliflkili inhibitörlere karfl› antikorlar ve nöroprotektif ajanlarla kom-bine kullan›labilirler. Klinik uygulamada, periferik sinir biyopsilerin-den saflaflt›r›lm›fl otolog Schwann hücreleri elde etmek, bunlar› kültürde ço¤altmak ve greft-konakç› immünolojik rejeksiyon riski olmaks›z›n omurili¤e transplante etmek mümkündür.
IISSCCIITTTT:: James Guest (Miami, USA) Miami Project’te omurilik ya-ralanmas› laboratuar› olan bir nöroflirurjiyendir. Dr. Guest, Schwann hücreleri ile ilgili araflt›rmalar›ndan bahsetti. ‹nsan çal›flmalar›na geçme konusunda acele etmediklerini ve tam karar vermediklerini söyledi. Ayr›ca olfaktör hücrelerin (OEC: Olfactory Ensheating Cells) myelin yapt›¤›ndan halen flüphesi oldu¤unu söyledi. Schwann hüc-reler ile 30 y›l› aflk›n bir zamand›r araflt›rmalar yapan Miami Pro-ject’in halen sonuca ulaflamad›¤›n› düflünüyor olmas› asl›nda omu-rilik yaralanmalar›nda ne çok parametre oldu¤unu ve bu paramet-relerin ö¤renilmesinin ne kadar zor oldu¤unu göstermektedir.
M
Miikkrroogglliiaa ggrreeffttlleerrii:: Yaralanma sonras› mikroglial hücreler de-receli flekilde h›zla aktive olurlar (30). Aktive olmufl safha boyun-ca, mikroglial hücreler doku tamirinde aç›kça fonksiyona sahip olan TGF-ß1 ve sitokinleri içeren çeflitli ajanlar ve FGF2, NGF ve NT-3 gibi büyüme faktörleri sekrete ederler. Bu ilk aktivasyon
safhas›nda, mikroglial hücreler fagositik de¤ildir ve nöronal ya-flam ve nörit büyümesi için muhtemel destekleyicidirler. Bununla birlikte, müteakip safhada, nöronal dejenerasyon bafllad›¤›nda, aktive olmufl mikroglial hücreler fagositik hücrelere dönüflürler.
K
Kaann kkaayynnaakkll›› mmaakkrrooffaajjllaarr:: Yaralanm›fl omurilik içerisine trans-plantasyonunun, yaralanm›fl spinal aksonlar›n›n rejenerasyonu için faydal› olabilece¤i düflünülmüfltür (31). Yaralanm›fl aksonlar›n yeniden büyümesini sa¤lamak için nörit büyüme inhibitör faktör-lerini içeren myelin enkaz›n›n h›zl› uzaklaflt›r›lmas› önemli olabilir. Schwartz ve ark., MSS’de yaralanma sonras› olaylarda inflamatu-ar hücrelerin, özellikle makrofajlinflamatu-ar›n olaya kat›lmas›n›n k›s›tl› ol-du¤unu ve omurilik yaralanmas›ndan sonra iyileflme için memeli MSS’nin, inflamatuar hücrelerin yard›m›na ihtiyaç duyabilece¤ini ileri sürmüfllerdir (32). Bu grup, tamamen kesilmifl eriflkin s›çan omurili¤i içerisine otolog rejeneratif siyatik sinir ile muamele edil-mifl makrofajlar›n implantasyonunun k›smi motor iyileflmeyi sa¤-lad›¤›n› göstermifllerdir.
E
Emmbbrriiyyoonniikk mmeerrkkeezz ssiinniirr ssiisstteemmii ddookkuussuu:: Perinatal ya da eriflkin omurilik lezyonu içerisine embriyonik beyin ve omurilik dokusunun transplantlar›, omurilik rejenerasyon araflt›rmas›nda klasik ve iyi çal›fl›lm›fl stratejilerdir. Her ne kadar, transplantlar›n konakç›ya integrasyonu eriflkin omurili¤ine göre perinatallerde daha iyi olsa da, genelde transplantlar neonatal ve eriflkin ko-naklarda iyi yaflarlar. Yeni do¤mufl s›çanda, transplant› terkeden ve kaudal konakç› omurili¤i içerisine devam eden lifler ile kap-saml› büyüme oluflmufltur. Buna karfl›n, postnatal 10. günden daha yafll› konakç›larda köprü fonksiyonu mevcut olmay›p, k›s›t-lanm›fl bir büyüme görülmüfltür. Iwashita ve ark. embriyonik s›-çan donör omurili¤ini, neonatal s›s›-çan konakç› omurili¤i içerisine greftlemifller ve greft boyunca kortikospinal yol aksonlar›n›n dikkate de¤er rejenerasyonunu ve nörolojik fonksiyonun yeni-den kazan›lmas›n› saptam›fllard›r (33).
O
Ollffaakkttoorr gglliiaa hhüüccrreelleerrii:: Olfaktor mukozadaki nöronlar, do¤um-dan sonra büyüyebilen ve eriflkin hayat› boyunca bölünmeye devam edebilen tek nöronlard›r (34). Bununla birlikte, mukozadan olfaktör içine do¤ru aksonlar›n büyümesi özel glial hücreler taraf›ndan des-teklenmektedir (olfactory ensheating cells). Bu özel hücreler, hem Schwann hücre hem de astrositik özellikleri paylafl›rlar (35). Bunlar PSS-MSS s›n›r›n› geçti¤i bilinen tek glial hücrelerdir. Ek olarak, kül-tür içinde uygun aksonlar› myelinize etme kabiliyetine sahiptirler (36). Olfaktor glial hücreler, yaralanm›fl aksonlara uzun mesafe re-jenerasyon için uygun faktörleri sa¤lad›klar›ndan, bu hücreler omu-rilik yaralanmas›n›n tedavisinde yeni imkanlar sa¤layabilir.
IISSCCIITTTT:: Geoffrey Raisman OEC hücreleri ile deneysel çal›flmalar yapmaktayd›. Bu çal›flmalar› klinikte hastalara tafl›ma yönünde plan-lar› oldu¤unu bildirdi. Omurilik yaralanmas›nda as›l sorunun astrosi-tik skar oldu¤u, rejenere olmaya çal›flan aksonlar›n bu skar› aflama-d›¤› ancak olfaktor k›l›f hücrelerinin bu skar› açabilece¤i bildirildi.
IISSCCIITTTT:: Hongyun Huang nazal fetüs olfaktor mukozadan al›-nan olfaktor k›l›f hücrelerinin (OEC, olfactory ensheating cells) omurili¤e ekilmesinin kronik yaralanmada dahi iyileflme ile sonuç-lanabilece¤ini bildirdi. Toplant›da 300 hasta sundu, daha yüzlerce hastas› oldu¤undan bahsetti. Düflük olan fetüslerden kendi labo-ratuvarlar›nda OEC al›yor ve 10 gün kültür yap›l›yor, daha sonra hastaya uyguluyormufl. Ortalama ASIA skoru 39’dan 45’e ç›km›fl ve arada istatistiksel olarak anlaml› fark varm›fl. Kendisine bunun klinik bir çal›flma olmad›¤›n› söyledi¤imizde bize “ifle yarad›¤›n› düflündüklerini!!” söyledi. Bu vakalar›n› yay›nlayacak bir dergi he-nüz bulamam›fllar, devaml› red ediliyorlarm›fl. Konuflmas›nda has-ta memnuniyetini göstermek için ishas-tatistiksel sonuçlardan ziyade hastalar›n gönderdi¤i mektuplar›n slaytlar›n› gösterdi.
E
Eppeennddiimmaall hhüüccrreelleerr:: Lateral ventriküllerin subependimas› içinde prekürsör hücre toplulu¤unun mevcudiyeti bilinmektedir (37). Nestin, yetiflkin MSS’de nöroepitelyal prekürsör hücreler içinde bulunan bir arac› proteindir. Ayn› zamanda yetiflkin MSS’nin lateral ventriküllerinin subependimas›nda bulunan multipotent prekürsör hücrelerde in vitro olarak tan›mlanm›flt›r (38). Omurili-¤in geliflimi s›ras›nda, santral kanal›n nöroepitelyal tabakas›ndaki kök hücrelerinde nestin ekspresyonu saptanm›flt›r. Bu ekspresyon geliflim tamamland›¤›nda progressif olarak azalmaktad›r. Nestin immünreaktif hücreler, yetiflkin beyninde kök hücrelerin kayna¤› oldu¤u düflünülen lateral ventriküllerin subependimas›nda in vivo olarak gösterilmifltir (39). Bununla birlikte, her ne kadar yetiflkin omurili¤inin in vitro olarak nöral kök hücreleri içerdi¤i rapor edil-mifl olsa da, yetiflkin memeli omurili¤inde prekürsör hücrelerin kayna¤› in vivo olarak 1999’a kadar tan›mlanmam›flt›r.
Attar ve ark. (6) ependimal hücrelerin kök hücre özellikleri ve bunlar›n yeni destek hücreler ve aksonal rejenerasyon için mat-riks sa¤lamas›ndaki muhtemel rollerine dikkat çekmek amac› ile bir çal›flma planlam›fllard›r. Bu çal›flmaya göre omurilik yaralan-mas›ndan sonra santral kanal etraf›ndaki silial› ependim hücrele-rinin içinde genifl myelin yap›s› oldu¤u gözlendi. Böylece ependim hücrelerinin omurilik içinde yerleflmifl eriflkin tip kök hücre oldu-¤unu ilk defa kan›tlam›fl oldular. Bu hücrelerin terapötik potansi-yelleri, kültürü yap›lm›fl kök hücrelerin transplantasyonu yap›la-rak ya da EGF ve FGF2 gibi eksojen büyüme faktörleri ile endojen kök hücrelerin stimülasyonu ile anlafl›labilir (21).
K
Köökk hhüüccrree:: Kök hücre bir canl›n›n vücudunda çok uzun süre bölünmeye devam ederek kendini yenileyebilen ve bu sayede farkl›laflm›fl hücreler oluflturabilen farkl›laflmam›fl hücrelere veri-len add›r. Merkezi sinir sistemindeki hücrelerin kök hücre olarak adland›r›labilmesi için bu hücrelerin neuron, astrosit ya da oligo-dentrosit’e dönüflebilmesi ve kendi kendini yenileyebilmesi laz›m-d›r. Pregenitor hücre ise kök hücreden do¤rudan oluflan hücrele-re denir. Progenitor terimi kök hüchücrele-reye göhücrele-re k›s›tl› hücrele-rejenerasyon kapasitesi olan hücreler için kullan›l›r. Kök hücreler nöral, kemik ili¤i kök hücresi, embriyonik kök hücre olarak s›n›fland›r›labilir.
N Nöörraall
• Beyinde subventrikuler bölge
• Spinal kanal etraf›ndaki ependimal hücreler • Parankimal glial progenitor hücreler • Hippokampus dentate girus hücreler K
Keemmiikk iillii¤¤ii kköökk hhüüccrreessii
• Kemik ili¤i stromal cells-mesenchymal kök hücre • Hematopoetik kök hücre
• Side population E
Emmbbrriiyyoonniikk
• Embriyonik nor karsinoma hücreleri • Embriyonik germ hücresi
• Embriyonik kök hücre: blastosit dönem implantasyon öncesi embriyonun pluripotent iç hücrelerinden oluflur.
• Multipotent fötal kök hücre: düflüklerdeki fötüslerden elde edilir. Omurilik yaralanmas›nda yaralanma bölgesinde neuron, as-trosit ya da oligodenas-trosit’e dönüflebilecek hücrelerin ideal kay-na¤› halen bilinmemektedir. Muhtemel kaynaklar, serebral sube-pendima ya da omurilik esube-pendimas›ndaki yetiflkin ya da fötal kök hücreler ya da MSS kaynakl› olmayan nöral prekürsör hücreleri içermektedir. Birçok organda küçük alanlarda yerleflmifl ektrasel-lüler substrat içinde bir ya da daha fazla kök hücreye ev sahipli¤i yap›l›r ve bu bölge yenilenmeyi kontrol eder. Buradan elde edilen eriflkin kök hücrelerin beyinde subventriküler bölgedeki prekur-sor hücreler (40) ya da omurilikte santral kanal çevresindeki ependimal hücreler oldu¤u düflünülmüfltür.
O
Om
mu
urriilliik
k Y
Ya
arra
alla
an
nm
ma
as
s››n
nd
da
a H
Hü
üc
crre
e T
Te
ed
da
av
viis
sii::
H
Ha
ay
yv
va
an
n Ç
Ça
all››fl
flm
ma
alla
arr››
Omurilik yaralanmas›nda omurilik içine hücre tranplantasyo-nu art›k “hücre tedavisi, cell therapy” olarak adland›r›lmaktad›r. Omurili¤e transplante edilen bu hücrelerin pek ço¤u neuron, as-trosit ya da oligodenas-trosit gibi omurilik hücrelerine dönüflmesi amaçlanan kök hücrelerdir. Bunun d›fl›nda yaralanma bölgesinde rejenerasyona destek verebilecek, nörotrofik faktörleri salg›laya-bilecek Schwann hücresi ya da olfaktör glia hücresi transplantas-yonu yap›labilir. Yaral› omurilik dokusunun baflka bir doku ile de-¤ifltirilmesi omurilik bütünlü¤ünün devam›n› sa¤lamak amac›yla yaflayan hücre miktar›n› artt›rmaya yönelik metodlard›r.
McDonald ve ark. (41) travmatik yaralanmadan 9 gün sonra, nöral farkl›laflm›fl fare embryojenik kök hücrelerinin s›çan omuri-li¤ine transplantasyonunun, transplant-kaynakl› hücrelerin hayat-ta kald›¤›n› ve bu hücrelerin astrosit, oligodentrosit ve nöronlara farkl›laflmas› ile sonuçland›¤›n› göstermifllerdir. Bu hücreler, lez-yon kenar›ndan en fazla 8 mm uza¤a migraslez-yon göstermifllerdir. Bunun ötesinde, yürüyüfl analizleri ile transplantasyon uygulanan s›çanlar›n arka bacaklar› ile a¤›rl›klar›n› tafl›yabildikleri, kontrol s›-çanlarda arka bacaklarda bunun olmad›¤› gösterilmifltir. Nistar ve ark. (42) ise insan embriyonik kök hücrelerin omurili¤e transplan-te edildiktransplan-ten sonra oligodendrositransplan-te dönüflerek myelinizasyon yap-t›klar›n› göstermifltir.
Lepore ve ark. (43) nöral prekürsör hücrelerin MSS yaralan-mas›nda ümit verici oldu¤unu, olas› klinik uygulamada do¤ru-dan parenkim enjeksiyonuna alternatif bir yol bulmay› amaçla-d›klar›n› bildirmifllerdir. Bu amaçla servikal omurilik yaralanma-s›nda lomber ponksiyon ile nöral prekürsör hücreler intratekal olarak uygulanm›flt›r. Sonuçlar bu hücrelerin servikal kesi bölge-sine ulaflt›¤›n› ve üç matür MSS hücrebölge-sine (nöron, astrosit ve oligodentrosit) dönüfltü¤ü gösterilmifltir. Iwanami ve ark. (44) insan nöral kök hücrelerinin omurilik yaralanmas›nda primatla-ra tprimatla-ransplantasyonunun bu hücrelerin nöron, astrosit ve oligo-dentrosite dönüflmesiyle sonland›¤›n› ve bunun klinik iyileflme ile birlikte oldu¤unu göstermifltir. Bu çal›flman›n sonucunda, bu hücrelerin insan omurilik yaralanmas› tedavisinde kullan›labile-ce¤i önerilmifltir.
Xiao ve ark. (45) insan eriflkin olfaktör epitel hücrelerini kadav-radan izole etmifller, Bu nörosfer oluflturan hücrelerin brain derived neurotrophyc factor (BDNF) ürettiklerini göstermifller ve bunlar› rub-rospinal traktus aksonlar›n›n retrograd hücre atrofisinden kurtar›l-mas› ve fonksiyonel iyileflmenin art›r›lkurtar›l-mas› için kullanm›fllard›r. Bu nöroepitelial progenitörlerin rubrospinal traktus aksonlar›n›n rejene-rasyonunu sa¤lad›¤› ve omurilik yaralanmas›nda otolog kök hücre olarak etkin iyileflme sa¤lad›¤›n› göstermifltir.
Koshizuka ve ark. (46) hematopoetik kök hücrelerin nöral hücre serisine dönüfltü¤ünü ve fare omurilik yaralanmas›nda kli-nik iyileflmeyi düzeltti¤ini göstermifllerdir. Eriflkin insandan al›nan Schwann hücreleri, subventriküler bölge hücreleri, olfaktor glial hücreler, kemik ili¤i hücreleri s›çan omurili¤inde myelin olufltur-mufllar, aksonal rejenerasyonu sa¤lam›fllard›r ve ileti (conduction velocity) tekrar bafllam›flt›r (47).
Michal Schwartz ve ark. (32) omurilik yaralanmas›nda uyar›l-m›fl homolog makrofajlar›n iyileflme sa¤lad›¤›n› göstermifllerdir. Daha sonra bu çal›flma bir klinik çal›flma haline dönüflmüfl ve ge-çen ay ilk k›sm› yay›nlanm›flt›r (2).
Kulbatski ve ark. (48) bu hayvan çal›flmalar›n›n sonucunda omurilik yaralanmas›nda insana transplante edilecek ideal hücre-nin asl›nda ne oldu¤unun tam olarak bilinmedi¤ini ancak güçlü
ka-n›tlar›n bölge spesifik nöral progenitor kök hücrelerin olmas› ge-rekti¤ini bildirirler. Yap›lmakta olan bu kadar çok çal›flmaya ra¤-men as›l sorular›n halen cevaps›z kalmas› omurilik yaralanmas›n-da rejenerasyonun ne denli kompleks ve afl›lmas› güç bir patoloji oldu¤unu göstermektedir. Bu hayvan çal›flmalar›n›n devam› olarak klinik çal›flmalar henüz bafllamam›flt›r.
O
Om
mu
urriilliik
k Y
Ya
arra
alla
an
nm
ma
as
s››n
nd
da
a H
Hü
üc
crre
e T
Te
ed
da
av
viis
sii::
‹‹n
ns
sa
an
n Ç
Ça
all››fl
flm
ma
alla
arr››
Omurilik yaralanmalar›nda rejenerasyon çal›flmalar›n›n ya-p›ld›¤› hayvan deneyi say›s›nda son y›llarda dünyada h›zl› bir ar-t›fl görmekteyiz. Çok yak›n zaman önce baz› klinikler Faz 1 insan çal›flmas› da bafllatm›flt›r. Bu merkezlerin ço¤u henüz çal›flmala-r›n›n sonuçlar›n› yay›nlamad›klar› için yayg›n olarak bilinme-mektedir. Michal Schwartz ve arkadafllar› Eylül 2005 makalele-rinde uyar›lm›fl homolog makrofajlar›n akut omurilik yaralanma-s›nda kullan›m›n› amaçlayan Faz I klinik çal›flman›n erken sonuç-lar›n› yay›nlam›flt›r (2). Omurilik yaralanmas›nda immun hücre tedavisinin yap›ld›¤› bu çal›flmada as›l amaç bu yeni tedavinin güvenlik profilinin gösterilmesidir. Her Faz I çal›flmada oldu¤u gibi kontrol grubu içermemesi ve küçük bir grup ile çal›fl›lm›fl ol-mas› sonucun bir ön bilgi olarak kabul edilmesi gerekti¤ini gös-terir. Ayr›ca bu çal›flmada tam (komplet) omurilik yaralanmas› olan hastalar seçilmifltir. Bu çal›flmada 8 hastadan 3’ünde ASIA skoru A iken zaman içinde C olmufl ve bu istatistiksel olarak an-laml› bulunmufl. Bu çal›flma sonuç olarak otolog makrofaj hücre tedavisinin akut omurilik yaralanmal› hastalarda iyi tolere edil-di¤ini göstermifltir.
Feron ve ark. (1) henüz bas›lmakta olan makalelerinde akut omurilik yaralanmas›nda otolog olfaktor glial hücrelerin yaral› omurili¤e transplantasyonunun uygunlu¤unu ve güvenli¤ini arafl-t›rm›fllard›r. Bu Faz I çal›flmada 3 erkek paraplejik hasta bulun-maktad›r. Prosedürü takip eden bir y›lda bu iflleme ba¤l› cerrahi sahada yeni omurilik hasar›, tümör ya da kist oluflumu gözlenme-mifltir. Bu çal›flma sonuç olarak otolog olfaktor glial hücre tedavi-sinin akut omurilik yaralanmal› hastalarda güvenli oldu¤unu gös-termifltir.
Park ve ark. (3) yaralanm›fl omurilik dokusu içine otolog kemik ili¤i hücresi transplantasyonu yapm›fllar ve hastalara granulosit makrofaj koloni stimulan faktör (MG-CSF) uygulam›fllar. Bu faz I çal›flmada 6 hasta kullan›lm›flt›r. Hastalar›n dördünde iyi-leflme gözlenmifltir. Bu çal›flma sonuç olarak otolog kemik ili¤i hücre tedavisinin akut tam omurilik yaralanmal› hastalarda gü-venli oldu¤unu göstermifltir.
Bu çal›flmalar›n ortak özellikleri hepsinin Faz I çal›flma olmas› ve hastalarda tam omurilik yaralanmas› (ASIA-A) olmas›d›r. Bu ça-l›flmalarda bildirilen metotlar ile bildirilen süre içinde bu metoda ba¤l› hastalara ek bir yan etki görülmedi¤i ve metotlar›n güvenli olabilece¤i bildirilmekte, kullan›lan hiçbir metodun tedavi edici ol-du¤u iddia edilmemektedir. Bu ön çal›flmalar uzun süreli vaka-kontrollü ileri çal›flmalar›n yap›labilmesi için gereklidir. Literatür-de omurilik yaralanmas›n›n tedavisi ile ilgili bunlardan baflka klinik çal›flma bulunamam›flt›r.
T
Ta
arrtt››fl
flm
ma
a v
ve
e S
So
on
nu
uç
ç
Birkaç y›l önce omurili¤in gerçek tamiri (rejenerasyon) im-kâns›z olarak görülmekte idi. Günümüzde halen tatmin edici bir tedavi metodu bulunamam›fl olmakla birlikte, ne mutludur ki
hücre, hayvan ve son zamanlardaki insan deney ve araflt›rmala-r›n›n sonuçlar› ümit vericidir.
Rejenerasyon amac› ile yap›lan ve kök hücre tedavilerinin uy-guland›¤› hayvan çal›flmalar›n›n sonucunda omurilik yaralanma-s›nda insana transplante edilecek ideal hücrenin asl›nda ne oldu-¤un tam olarak bilinmemekte ancak güçlü kan›tlar›n bölge spesi-fik nöral progenitor kök hücrelerin olmas› gerekti¤i düflünülmek-tedir. Bu hayvan çal›flmalar›n›n ço¤unun klinik çal›flmalar› baflla-mam›fl, bafllayanlar›n ise sonuçlar› henüz al›nmam›flt›r.
S›n›rl› say›da yay›nlanan Faz I çal›flmalar›n sonucunda bildiri-len tedavi metotlar›n›n etkinli¤ini kan›tlamak için uzun süreli, va-ka-kontrollü, randomize, kör, çok merkezli çal›flmalara gereksinim duyuldu¤u belirtilmektedir. Aksi takdirde klinik araflt›rmas› yap›l-mam›fl ya da henüz tamamlanyap›l-mam›fl bir metot, standart tedavi metodu olarak kabul edilemez. Omurilik yaralanmas› sonucu felç olan hastalar ve aileleri bu a¤›r patoloji ve sakatl›k ile ruhsal, sos-yal, fiziksel ve maddi olarak mücadele etmek zorundalard›r. Baz› bilim merkezleri kök hücrelerin “panacea” (her derde deva) oldu-¤unu bildirmektedir. ‹nternette ve medyada bu hücreleri ya da benzerlerini kullanarak hastalar› belli bir ücret karfl›l›¤› iyilefltirdi-¤ini bildiren ilanlara rastlamak mümkündür. Omurilik yaralanma-s›nda hastalar› iyilefltirdi¤ini reklâm yolu ile duyuran kliniklerin bu konuda bilimsel yay›n ya da bilimsel araflt›rmas›na hiç rastlanma-d›¤› göz önünde bulundurulmal›d›r. Bu denemeler, tecrübeler ya da bilgiler, hastalar ve aileleri ile paylafl›lmadan önce bilimsel, ka-n›ta dayal›, ispatlanabilir ve tekrarlanabilir özellikleri ile bilimsel ortamlarda paylafl›lmal› ve tart›fl›lmal›d›r.
IISSCCIITTTT:: Profesor Milan Dimitrijevic “hastay› aya¤a kald›rama-yan hareketin ifle yaramaz oldu¤unu” söyledi¤inde omurilik reje-nerasyonu için özellikle Çin’de yap›lan çal›flmalar›n sonuçlar›n›n asl›nda ne kadar zay›f oldu¤u anlafl›lmaktad›r. Bu toplant›da pek çok sunumda sonuçlar hasta memnuniyetini bildiren mektuplar ve gazete küpürleri ile foto¤raflardan oluflmaktayd›. Sunulan se-rilerde ASIA-A olan hastalarda iyileflme olmad›¤› ASIA-B olan hastalar›n ASIA-C’ye yükseldi¤i bunun istatistiksel olarak anlam-l› oldu¤u bildirilmekteydi. Dr. Hongyun Huang‘›n sunumunda yüz-lerce hastan›n ASIA skoru 39’dan 45’e ç›km›flt› ve arada istatis-tiksel olarak anlaml› fark vard› ancak bunun fonksiyonel önemi ne olabilirdi ki! Hongyun Huang‘›n yüzlerce hastas›ndan bir tane-si bile kalk›p yürüyememiflti (En iyi hastalar›n videolar›n› gördü-¤ümüzde iyileflme oldu¤undan Dr. Tator’da, biz de hiç ikna olma-d›k). Bu çal›flmalar›n bir flekilde bafllam›fl olmas› her ne kadar umut verici ise de belki daha kontrollü olarak yap›lmas› gereke-bilir. Dr. Young herhalde bunu fark etmifl olmal› ki toplant›y› Çin’de yapmay› uygun görmüfltü. Benzer konularla u¤raflan te-mel bilimciler ile klinisyenlerin bir k›sm›n› bir araya getiren bu toplant› omurilik yaralanmas›nda dünyada nerede oldu¤umuzu daha iyi anlamam›z için çok güzel bir f›rsatt›.
K
Ka
ay
yn
na
ak
klla
arr
1. Féron F, Perry C, Cochrane J, Licina P, Nowitzke A, Urquhart S, et al. Autologous olfactory ensheathing cell transplantation in human spi-nal cord injury. Brain 2005;128:2951-60.
2. Knoller N, Auerbach G, Fulga V, Zelig G, Attias J, Bakimer R, et al. Cli-nical experience using incubated autologous macrophages as a tre-atment for complete spinal cord injury: Phase I study results. J Neu›-rosurg Spine 2005;3:173-81.
3. Park HC, Shim YS, Ha Y, Yoon SH, Park SR, Choi BH, et al. Treatment of complete spinal cord injury patients by autologous bone marrow cell transplantation and administration of granulocyte-macrophage colony stimulating factor. Tissue Eng 2005;11:913-22.
4. Beattie MS, Bresnahan JC, Komon J, Tovar CA, Van Meter M, Ander-son DK, et al. Endogenous repair after spinal cord contusion injuries in the rat. Exp Neurol 1997;148:453-63.
5. Namiki J, Tator CH. Cell proliferation and nestin expression in the ependyma of the adult rat spinal cord after injury. J Neuropat Exp Neurol 1999;58:489-98.
6. Attar A, Kaptanoglu E, Aydin Z, Ayten M, Sargon MF. Electron micros-copic study of the progeny of ependymal stem cells in the normal and injured spinal cord. Surgical Neurology 2005;64:28-32. 7. Ng WP, Cartel N, Roder J, Roach A, Lozano A. Human central nervous
system myelin inhibits neurite outgrowth. Brain Res 1996;720:17-24. 8. Caroni P, Schwab ME. Two membrane protein fractions from rat
cen-tral myelin with inhibitory properties for neurite growth and fibrob-last spreading. J Cell Biol 1988;106:1281-8.
9. McKerracher L, David S, Jackson DL, Kottis V, Dunn RJ, Braun PE. Identification of associated glycoprotein as a major myelin-derived inhibitor of neurite growth. Neuron 1994;13:805-11. 10. Schwab ME, Kapfhammer JP, Bandtlow CE. Inhibitors of neurite
growth. Annu Rev Neurosci 1993;16:565-95.
11. Kaptanoglu E, Tator CH. Omurilik yaralanmas› sonras› nöral koruma stra-tejileri (Strategies for neuroprotection after spinal cord injury). In: Zileli M, Özer F, editors. Omurilik ve omurga cerrahisi. ‹zmir; 2002. p. 813-32. 12. Smith GM, Miller RH, Silver J. Changing role of forebrain astrocytes
during development, regenerative failure, and induced regeneration upon transplantation. J Cpomp Neurol 1986;251:23-43.
13. Cheng H, Cao y, Olson L. Spinal cord repair in adult paraplegic rats: Partial restoration of hind limb function. Science 1996;273:510-13. 14. Salvio T, Schwab ME. Lesioned corticospinal axons regenerate in
myelin-free rat spinal cord. Proc Natl Acad Sci USA 1990;87:4130-3. 15. Erskine L, Steward R, McCaig CD. Electric field directed growth and
branching of cultured frog nerves, effects of aminoglycosides and polycations. J Neurobiol 1995;26:523-36.
16. Roederer E, Goldberg NH, Cohen MJ. Modification of retrograde de-generation in transected spinal axons of the lampreys by applied DC current. J Neurosci 1983;3:153-60.
17. Richardson PM, Verge VMK. The induction of a regenerative propen-sity in sensory neurons following peripheral axonal injury. J Neu-rocytol 1986;15:585-94.
18. Schwab ME, Bartholdi D. Degeneration and regeneration of axons in the lesioned spinal cord. Physiol Rev 1996,76:319-70.
19. Tello F. La influencia del neurotropismo en la regeneracion de los centros nerviosos. Trab Lab Invest Biol 1911;9:123-59.
20. David S, Aguayo AJ. Axonal elongation into peripheral nervous sys-tem ''bridges'' after central nervous syssys-tem injury in adult rats. Sci-ence Wash DC 1981;214:931-3.
21. Tator CH. Biology of neurologial recovery and functional restoration after spinal cord injury. Neurosurg 1998;42:696-708.
22. Kaptanoglu E, Caner H Surucu HS, Akbiyik F. Effect of mexiletine on lipid peroxidation and early ultrastructural findings in experimental spinal cord injury. J Neurosurg 1999;91:200-4.
23. Kaptanoglu E, Tsai E, Tator CH. Functional and hystological examina-tion of spinal cord transecexamina-tion repair strategies and neurotrophic growth factors. J Neurotrauma 1999;16:1011-23.
24. Goldsmith HS, De La Torre JC. Axonal regeneration after spinal cord transection and reconstruction. Brain Res 1992;589:217-24. 25. Rafael H, Malpica A, Espinoza M, Moromizato P. Omental
transplan-tation in the management of chronic traumatic paraplegia. Case re-port. Acta Neurochir (Wien) 1992;114:145-6.
26. Nagashima C, Masumori Y, Hori E, Kubota S, Kawanuma S, Shimada Y, et al. Omentum transplantation to the cervical cord with microan-gioanastomosis. No Shinkei Geka. 1991;19:309-18.
27. Duffill J, Buckley J, Lang D, Neil-Dwyer G, McGinn F, Wade D. Pros-pective study of omental transposition in patients with chronic spi-nal injury. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2001;71:73-80.
28. Schnell L, Schwab ME. Sprouting and regeneration of lesioned corti-cospinal tract fibers in adult rat spinal cord. Eur J Neurosci 1993;5:1156-71.
29. Bunge RP. Expanding roles of Schwann cell: Ensheathment, myelina-tion, tropism and regeneration. Curr Opin Neurobiol 1993;3:805-9. 30. Kreutzberg GW. Microglia: A sensor for pathological events in the
CNS. Trends Neurosci 1996;19:312-8.
31. Franzen R, Schoenen J, Leprince P, Joosten E, Moonen G, Martin D. Effects of macrophage transplantation in the injured adult rat spinal cord: a combined immunocytochemical and biochemical study. J Neurosci Res 1998;51:316-27.
32. Schwartz M, Lazarov-Spiegler O, Rapalino O, Agranov I, Velan G, Ha-dani M. Potential repair of rat spinal cord injuries using stimulated homologous macrophages. Neurosurgery 1999;44:1041-5.
33. Iwashita Y, Kawaguchi S, Murata M. Restoration of function by repla-cement of spinal cord segments in the rat. Nature 1994;367:167-70. 34. Farbman MG. Olfactory neurogenesis: Genetic or environmental
con-trol? Trends Neurosci 1990;13:362-5.
35. Doucette R. Olfactory ensheating cells: potential for glial cell trans-plantation into areas of CNS injury. Histol Histopathol 1995;10:503-7. 36. Devon R, Doucette R. Olfactory ensheathing cells myelinate dorsal
root ganglion neurites. Brain Res 1992;589:175-9.
37. Lois C, Alveraz-Buylla A. Proliferating subventricular zone cells in the adult mammalian forebrain can differentiate into neurons and glia. Proc Natl Acad Sci USA 1993;90:2074-77.
38. Gritti A, Parati EA, Cova L, Frolichsthal P, Galli R, Wanke E, et al. Mul-tipotential stem cells from the adult mouse brain proliferate and self-renew in response to basic fibroblast growth factor. J Neurosci 1996;16:1091-100.
39. Tohyama T, Lee VM, Rorke LB, Marvin M, McKay RD, Trojanowski JQ. Nestin expression in embryonic human neuroepithelium and in hu-man neuroepithelial tumor cells. Lab Invest 1992;66:303-13. 40. Craig CG, Tropepe V, Morshead CM, Reynolds BA, Weiss S, van der
Kooy D. In vivo growth factor expansion of endogenous subepend-ymal neural precursor cell populations in the adult mouse brain. J Neurosci 1996;16:2649-58.
41. McDonald JW, Liu XZ, Qu Y, Liu S, Mickey SK, Turetsky D, et al. Trans-planted embryonic stem cells survive, differentiate and promote re-covery in injured rat spinal cord. Nat Med 1999;5:1410-2.
42. Nistar GI, Totoiu MO, Haque N, Cvarpenter MK, Keirstead HS. Human em-briolojic stem cells differentiate into olygodendrocytes in highly npurity and myelinate after spinal cord transplantation. Glia 2005;49:385-96. 43. Lepore AC, Bakshi A, Swanger SA, Rao MS, Fischer I. Neural
precur-sor cells can be delivered into the injured cervical spinal cord by in-tratechal injection at the lumbar cord. Brain Res 2005;1045:206-16. 44. Iwanami A, Kaneko S, Nakamura M, Kanemura Y, Mori H, Kobayashi
S, et al. Transplantation of human neural stem cells for spinal cord in-jury in primates. J Neurosci Res 2005;80:182-90.
45. Xiao M, Klueber KM, Lu C, Guo Z, Marshall CT, Wang H, et al. Human adult olfactory neural progenitors rescue axotomized rodent rubrospinal neu-rons and promote functional recovery. Exp Neurol 2005;194:12-30. 46. Koshizuka S, Okada S, Okawa A, Koda M, Murasawa M, Hashimoto M, et
al. Transplanted hematopoietic stem cells from bone marrow differen-tiate into neural lineage cells and promote functional recovery after spi-nal cord injury in mice. J Neuropathol Exp Neurol 2004;63:64-72. 47. Kocsis JD, Akiyama Y, Radtke C. Neural precursors as a cell source to
repair the demyelinated spinal cord. J Neurotrauma 2004;21:441-9. 48. Kulbatski I, Mothe AJ, Nomura H, Tator CH. Endogenous CNS derived
stem/progenitor cell approaches for neurotrauma. Curr Drug Targets 2005;6:111-26.
