Kas rejenerasyonunu sağlamak amacı ile makrofajlar ve adipositlerde miyojenik farklılaşma programının tetiklenmesi
Induction of myogenic transcription program in macrophages and mature adipocytes to restore muscle function
Yazar: YUSUF ÇETİN KOCAEFE
Danışman: DR. LUİS GARCİA ; PROF.DR. MERAL ÖZGÜÇ
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
Kas patolojilerinde doku dejenerasyonu ile birlikte gözlenen ve sağlıklı dokuda yer almayan iki önemli hücre tipi makrofajlar ve adipositlerdir. Dejenere kas dokusunu infiltre eden makrofajlar, ölen kas liflerini ortadan' kaldırırken, adipositlerin kökeni ve rolü bilinmemektedir. Makrofajların genetik modifikasyonla kas dokusuna dönüştürülebilmesi bu hücrelerin aynı zamanda gen transferi amacıyla birer shuttle vektör olarak kullanılabilmesinisağlayacaktır. Diğer yönden, dejenere kas dokusuna infiltre olan adipositlerin kas dokusuna dönüştürülebilmesi kontraktil fonksiyonun arttırılmasında yardımcı olacaktır. MyoD transkripsiyon faktörü hem kas embriyogenezinde hem de kas dokusu tamirini başlatmada rol oynayan bir farklılaşma faktörüdür. MyoD'nin fibroblastlar gibi plastik hücrelerde ekspresyonu kas farklılaşma programını başlatmaktadır. MyoD'nin makrofajlar ve olgun adipositler gibi farklılaşma programını tamamlamış senescent hücreler üzerinde etkisi bilinmemektedir. Bu çalışmada viral vektörlerle MyoD gen transferi ile makrofaj ve olgun adipositlerde kas farklılaşma programı tetiklenmeye çalışılmıştır. Makrofajlara lentiviral gen transfer vektörü ile MyoD transdüksiyonu sonrasında miyoblastlarla kokültürde, bu hücrelerin miyoblastlarla füzyona girmedikleri gözlenmiştir. Füzyon, kas farklılaşma programının en önemli fenotipik belirleyicisidir. Bunun dışında MyoD transdüksiyonu yapılan makrofajlarda kas farklılaşma programına ait proteinler de gözlenememiştir. Adipositlerde hazırlanan adenoviral MyoD viral vektörü ile in vitro ve in vivo deneylerde gen transferi gerçekleştirilmiş, bu hücrelerin MyoD etkisi ile sitoplazmik yağ miktarlarını azaltmaya başladıkları gözlenmiştir. Bu gözlemin de ötesinde transdükte adipositlerde in vitro şartlarda bazı morfolojik değişiklikler gözlenmiştir: Yağ içeriğini azaltan adipositlerin yuvarlak şekillerini terk ettikleri, limon benzeri bir şekil kazandıkları ve polarite geliştirdikleri anlaşılmıştır. Transdüksiyonun 15. gününden itibaren adipositlerin polar uçlarından geliştirdikleri sitoplazmik uzantılar aracılığı ile birbirleri ile ve çevrelerindeki diğer committed hücrelerle füzyona girdikleri gözlenmiştir. İn vivo deneylerde MyoD transdüksiyonu sonrasında adipositlerin sitoplazmalarında miyojenik farklılaşma programına ait yapısal proteinlerin de gözlenmesi mümkün olmuştur. Bu bulgular MyoD transkripsiyonunun makrofajlarda değilse de adipositlerde kas farklılaşma programını başlatabildiği ve bu durumun adipositlerce tolere edilebildiğini göstermiştir.Anahtar kelimeler: MyoD, transdifferentiation, adipogenez, miyogenez, gen transferi, viral vektörler.

Abstract:
The two important cell types that are observed in pathologic muscle tissue undergoing degeneration are the macrophages and the adipocytes. While t he infiltrating m acrophages in the degenerating muscle tissue are clearing away the necrotic debris, the origin of the adipocytes and the fatty infiltration is still obscure. The fate change of macrophages to myogenic lineage may facilitate these cells to be employed as shuttle vectors for gene replacement therapy. The conversion of the infiltrating adipocytes to myogenic program may ameliorate the contractile function. MyoD is the master transcription factor initiating both the regeneration and the embryogenesis of the muscle tissue. The biological effect of MyoD on terminally differentiated senescent cells like macrophages and adipocytes are unknown. In this study, induction of myogenic differentiation program is tested on macrophages and mature adipocytes with MyoD gene transfer via viral vectors. Despite the successful lentiviral MyoD gene transfer into macrophages, they did not undergo fusion during co-culture with p rimary m yoblasts. F usion is the m ost important p henotypic marker of myogenesis. These macrophages did not express any structural proteins of myogenic program as well. MyoD gene transfer in to adipocytes has been achieved via adenoviral vectors. Following the gene transfer, as the first observation in the in vivo and in vitro experiments, adipocytes transduced with MyoD deployed their cytoplasmic fat content over time. Following this, some other morphological changes have been observed: The adipocytes loosing their fat acquired a fusiform shape developing polarity. Starting from the 15th day of the transduction, these lemmon shaped adipocytes developed cytoplasmic extensions from poles which eventually fused with bystander adipocytes or other cells. In the in vivo experiments, it was also possible to observe the existence of the structural muscle proteins in the cytoplasm of the adipocytes. These findings point out that MyoD is capable of inducing myogenic differentiation program in mature adipocytes but not in macrophages.Keywords: MyoD, transdifferentiation, adipogenesis, myogenesis, gene transfer, virai vectors.