Talasemi majörlü hastalarda Mezenkimal kök hücre özellikleri ve kemik iliğinde GDF15 ve Eritropoetin düzeyleri
Characteristics of Mesenchymal stem cells in thalassemia major patients and GDF 15 and Erythropoietin levels in bone marrow
Yazar: ALI GULİYEV
Danışman: PROF. DR. DUYGU UÇKAN ÇETİNKAYA
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2010
Konu: Hematoloji = Hematology ; Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases
Dizin: Büyüme faktörleri = Growth factors ; Eritropoietin = Erythropoietin ; Kemik iliği = Bone marrow ; Kök hücreler = Stem cells ; Talasemi = Thalassemia

Özet:
Son yıllarda stromal hücrelerin organ ve doku fonksiyonlarının devamında önemli rolü olduğu gösterilmiştir. Kemik iliği stroması ve stromanın öncül hücreleri olan mezenkimal kök hücreler (MKH) ile hematopoetik hücreler yakın ilişki ve etkileşim halinde bulunmakta ve sağlıklı hematopoez gelişimi için kritik önem taşımaktadır. Kemik iliği mikroçevresindeki bozuklukların anormal hematopoez gelişmesinde rolü olabileceği ileri sürülmektedir.Son yıllarda MKH'ler ile ilgili çok sayıda araştırma yapılmakta ve temel bilim ve klinik alanda büyük ilgi uyandırmaktadır. Bununla birlikte patolojik durumlarda kemik iliği mikroçevresi ve MKH'ler fazla incelenmemiştir ve araştırmalara açık konu olarak düşünülmektedir. Talasemi majorlü (TM) hastalarda hemoglobin yapısındaki değişiklikler ve genetik özellikleri detaylı araştırılmış olmasına rağmen kemik iliğinin defektif eritropoez durumunda geliştirdiği adaptif mekanizmalar bilinmemektedir. Stromal kaynaklı hücrelerden defektin kompanze edilmesine yönelik büyüme faktörleri, sitokinler, kemokinler gibi solubl faktörlerin salınımında değişiklikler olacağı düşünülerek bu çalışma planlanmıştır. Bu yaklaşımın, hematopoez mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunabileceği düşünülmüştür.Bu amaçla, ineffektif eritropoez ile karakterize TM hastalığında kemik iliği mikroçevresinin önemli bir komponenti olan MKH'lerin incelenmesi planlanmıştır. TM olan 10 hastadan elde edilen MKH'ler in-vitro kültür ortamında çoğaltıldıktan sonra morfolojik, fenotipik, farklılaşma özellikleri incelenmiş ve hücre kültürleri süpernatantlarında ve kemik iliği mikroçevresini yansıtacağı düşünülen kemik iliği plazmasında, eritropoez ile yakından ilişkili olan GDF 15 ve EPO düzeyleri ölçülerek sağlıklı kemik iliği vericilerinden elde edilen kemik iliği MKH'leri ile karşılaştırılmıştır.Hastaların tamamından MKH kültürleri geliştirilebilmiş ve morfolojik, antijenik ve farklılaşma özellikleri açısından sağlıklı kontrollerden elde edilen MKH'ler ile benzerlik gösterdiği görülmüştür. Ayrıca hastaların kemik iliği plazmasında EPO ve GDF 15 düzeyleri belirgin olarak yüksek bulunmuştur. Hastalardan dördünde MKH supernatantlarında GDF 15 düzeyleri yüksek bulunarak bu faktör salınımına MKH'lerin direkt katkısı bulunduğu gösterilmiştir. Bu bulgular, TM'lu hastalarda ineffektif eritropoezle karakterize anormal kemik iliği aktivitesine rağmen kemik iliği MKH'lerinin morfolojik, fiziksel, antijenik özellikleri ve farklılaşma kapasitesi yönünden sağlıklı kontrollerden geliştirilen hücrelerle benzer olduğunu, ancak MKH'lerin en önemli özellikleri olan sekretuar kapasite yönünden farklılık gösterdiğini, MKH'lerden GDF 15 salınımı olduğunu ve bunun hastadan hastaya farklı olduğunu göstermiştir.Sonuç olarak, talasemi majorlu hastalarda kemik iliği plazmasında yüksek saptanan GDF-15 ve EPO düzeylerinin kemik iliği mikroçevresinin ineffektif eritropoeze cevabını yansıtabileceği, mikroçevrenin bir bileşeni olan MKH'lerin de sekretuar fonksiyonu ile bu cevabın gelişmesine katkı sağladığı gösterilmiştir. MKH lerden GDF15 salınımının hastadan hastaya farklılık göstermesi, eritrosit ve demir metabolizmasında etkili heterojen faktörlerin rolünü düşündürmüştür. Hastalarda hematopoetik kök hücre nakli sonrasında normal hematopoez sağlanmasına rağmen kemik iliğinde GDF15 ve EPO salınımı yüksek olarak devam etmiştir. Bu durumun demir yükü ile ilişkili olabileceği düşünülmüştür.

Abstract:
In the past few years studies have shown the importance of stromal cells in maintenance of organ and tissue functions. It is known that the stromal cells of the bone marrow are critical for healthy hematopoetic development and it has been suggested that stromal defects contribute to abnormal hematopoesis. The microenvironment of the bone marrow has not been investigated in pathological cases and is a subject very open to study.The structural changes in hemoglobin and genetic findings have been studied in great detail in thalassemia major (TM). However adaptational changes of the bone marrow stroma and the stroma precursor cells- the mesenchymal stem cells(MSC) in defective erytropoesis has not been studied. It is known that there is ineffective eritropoesis in thalassemia. In that pathological environment investigation of MSCs is expected to contribute to better understanding of disease pathophysiology. In the present study it is hypothesied that defective hematopoesis may induce some changes in the stromal cells to secrete certain factors including growth factors, cytokines and chemokines, perhaps as an adaptive mechanism.This will enable us study the relationship of stromal cells and hematopoetic cells, and the effect of stroma on erytropoesis.In the present study bone marrow derived MSC?s from 10 patients with TM were expanded in in-vitro cultures, and their proliferative characteristics, morphology, phenotype and differentiation capacity were examined. In addition, culture supernatants and bone marrow plasmas were analyzed for GDF 15 and EPO. Bone marrow derived MSCs from healthy marrow donors were used as controls. MSC expansion was succesful in all samples obtained from controls and TM patients. Morphological, surface antigenic properties and differantiation capacity of MSC?s were similar in patient and control samples. GDF 15 and EPO levels were very high in bone marrow plasma of TM patients. GDF 15 level was high in MSC supernatants of four patients as well indicating the direct effect of MSC?s on GDF 15 secretion. Thus, in spite of similar morphologic/phenotypic properties and differentiation capacity MSC?s differed by their secretory capacity in patient and control samples. İn conclusion, these preliminary data suggest that MSC?s play active role in erithropoesis as an essential component of microenvironment, if necessary participates in regulation of eritropoesis by their secretory role. There was not a direct relation between GDF 15 and EPO and probably for control of GDF 15 secretion another control mechanisms like apoptotic stimulants or different factors that secreates from MSC?s may be essential. So, further studies are needed to understand the nature of GDF 15.