Malign infantil osteopetrosiste kemik iliği kökenli mezenkimal kök hücrelerin incelenmesi
The investigation of bone marrow derived mesenchymal stem cell in malignant infantile osteopetrosis
Yazar: MEDİHA KAZIK
Danışman: PROF.DR. DUYGU UÇKAN ÇETİNKAYA
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2007
Konu: Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases

Özet:
ÖZETDr. Mediha Kazık. Malign infantil osteopetrosiste kemik iliği kökenli mezenkimal kökhücrelerin incelenmesi. Malign infantil osteopetrosis kemik rezorpsiyonunda defekt ileseyreden, nadir görülen bir osteoklast hastalığıdır. Osteoklastların hematopoetik kök hücredenköken alması nedeniyle günümüzde kemik iliği transplantasyonu tek tedavi seçeneğidir.Malign infantil osteopetrosisli hastalarda şu ana kadar tanımlanan defektler vakuoler protonpompası veya klor kanalından kaynaklanan asidifikasyon defektleriyle karakterizeosteoklastın intrensek defektleridir. Ekstrensek defektler ise hayvan deneylerinde gösterilmişolmasına karşın henüz insanlarda tanımlanmamıştır. Osteoklastların farklılaşması veaktivasyonunda osteoblastlar/stromal hücrelerin kritik bir rol oynadığı gösterilmiştir.Mezenkimal kök hücreler, hematopoetik hücrelerin kendisini yenilemesi, farklılaşması, kemikiliğine yerleşmesi, adezyonu veya gerektiğinde mobilizasyonu ve migrasyonu için gereklisinyalleri, solubl faktörler salgılayarak veya reseptör-ligand ilişkileri ile hücre-hücre ilişkisiniregüle ederek etkilerler. Bu çalışmadaki amacımız malign infantil osteopetrosisli hastalardaosteoklast disfonksiyonunun gelişmesinde mezenkimal kök hücre defektlerinin, dolayısıylakemik iliği mikroçevresinin rolünün araştırılmasıdır. Çalışmada malign infantil osteopetrosistanısı almış üç hastadan alınan kemik iliği aspirasyon örneğinden elde edilen mezenkimal kökhücreler in vitro olarak çoğaltıldı ve morfolojik, fenotipik özellikleri ve farklılaşmapotansiyelleri açısından incelendi. Üç hastanın örnekleri yaş grubu uygun kontrollerlekarşılaştırıldığında morfolojik ve fenotipik özellikleri açısından herhangi bir fark saptanmadı.Mezenkimal kök hücrelerin osteojenik ve kondrojenik yönde farklılaşmasının normal; ancakadipojenik yönde farklılaşmasında tam eksiklik (defekt) olduğu görüldü. Kemik iliğitransplantasyonu yapılan iki hastada ise in vitro adiposit farklılaşma defektinde minimaldüzelme gözlendi. Malign infantil osteopetrosiste mezenkimal kök hücrelere ait herhangi birfarklılaşma defekti literatürde bildirilmemiştir. Hastalık patogenezinde rolü olan primer birbozukluk olabileceği gibi osteopetrotik kemik iliği mikroçevresinin etkisiyle gelişen sekonderbir bulgu da olabileceği düşünülebilir. Kemik iliği transplantasyonu ile beklenen yarargörülmeyen hastalarda, özellikle ekstrensek defektlerde hematopoetik kök hücre ile birliktemezenkimal kök hücre verilmesi ile daha başarılı sonuçlar elde edilebileceği; ayrıcamezenkimal kök hücrenin plastisite özelliği ile nörolojik bulgularda da düzelme olabileceğiöngörülebilir.Anahtar kelimeler: Osteopetrosis, mezenkimal kök hücre, farklılaşma, adiposit, hücreseltedavi, transplantasyon.

Abstract:
ABSTRACTDr. Mediha Kazık. The investigation of bone marrow -derived mesenchymal stem cellin malignant infantile osteopetrosis. Malignant infantile osteopetrosis is a rare disorder ofosteoclasts characterized by defective bone resorption. Bone marrow transplantation is theonly effective treatment due to the haematopoetic origin of osteoclasts. Defects described inpatients with malignant infantile osteopetrosis are intrinsic defects of osteclasts. Extrinsicdefects have been described in animal studies, but not identified in humans, yet. It has beenshowed that osteoblasts/stromal cells play critical roles in differentiation and activation ofosteoclasts. Mesenchymal stem cells play a critical role in every aspect of haematopoiesis.Mesenchymal stem cells are characterized by plastic-adhesivity, fibroblastoid morphologyand multilineage differentiation potential including osteogenic, chondrogenic and adipogeniclineages. Our goal in this study is to investigate the contribution of possible mesenchymalstem cell defects on osteoclast dysfunction in malignant infantile osteopetrosis. In the presentstudy, bone marrow mesenchymal stem cells, obtained from three patients with malignantinfantile osteopetrosis were expanded in vitro and characterized by morphology, plastic-adhesivity, phenotype and multilineage differentiation potential. The mesenchymal stem cellsobtained from healthy age matched bone marrow donors were used as controls. No significantdifference was noted in the morphology and phenotype of mesenchymal stem cell betweenpatient and control samples. Although mesenchymal stem cell differentiation towardsosteocytic and chondrocytic lineages was intact, a novel and complete differentiation defect ofmesenchymal stem cells towards adipocytic lineage was demonstrated in all samples whencompared to controls. Interestingly, the in-vitro adipocyte differentiation abnormality wasminimally corrected following bone marrow transplantation in two patients. A mesenchymalstem cell differentiation defect has not been reported in patients with malignant infantileosteopetrosis. This defect may be a primary defect with a possible role on pathogenesis.Further studies are needed to understand the nature of the defect. In summary, it may be statedthat mesenchymal stem cells from bone marrow are defective in patients with malignantinfantile osteopetrosis and patients may perhaps benefit from mesenchymal stem celltherapies. Furthermore the plasticity of mesenchymal stem cells may be an additionaladvantage for improvement of neurologic impairment in patients with both extrinsic andintrinsic defects.Key words: Osteopetrosis, mesenchymal stem cell, differentiation, adipocyte, cellulartherapy, transplantation.