Spinal Muskuler Atrofide Tedavi

Spinal Musküler Atrofide Tedavi Yaklaşımları ve Kurkuminin Rolü

SMA tedavisinde bugün için kesin çözüm sağlayan bir yöntem bulunmamaktadır. Bununla birlikte klinik uygulamaya girmediği halde hastalığın şiddetini azaltmak için geliştirilmeye çalışılan çeşitli tedavi yaklaşımları bulunmaktadır. Bu yaklaşımların temel amacı hastalarda var olan SMN2 geninden sentezlenen sağlıklı tam uzunluktaki SMN protein miktarını artırmak şeklindedir.

Bunu gerçekleştirmek için SMN2 promotör bölgesinin aktivitesini artıracak; SMN2 işlenmesini düzelterek SMN miktarını artıracak veya SMN2 mRNA’sını kararlı hale getirerek SMN miktarını artıracak bileşiklerin kullanımı gündeme gelmiştir (3). Bu bileşiklerin içinde histon deasetilasyonunu engelleyerek gen ifade miktarlarını artıran histon deasetilaz inhibitörleri dikkat çekmektedir.

Bu tedavi yöntemlerine ek olarak SMA’da SMN eksikliğine bağlı gelişebilecek oksidatif hasarı azaltmak da yeni bir strateji olabilir. Bu amaçla antioksidan bileşikler kullanılabilir. Son dönemlerde antioksidan özellikleriyle polifenol grubu bileşikler dikkati çekmektedir. Polifenoller; moleküler yapı başına birden fazla fenol grubu içeren, bitkisel kökenli bileşiklerdir. Yapılarındaki para-hidroksil grubu polifenolleri önemli bir serbest radikal karşıtı ve etkili bir metal şelatörü haline getirmektedir (20). Antioksidan özellikleriyle gündeme gelen polifenoller, patogenezinde oksidatif stresin önemli bir yer tuttuğu nörodejeneratif hastalıklarda tedavi yaklaşımı olarak gündeme gelmiştir

Curcuma longa bitkisinin köklerinden elde edilen köri baharatının içinde bulunan sarı pigmentli polifenolik bir bileşiktir. Antioksidan ve antiinflammatuar özellikleriyle dikkat çeken kurkuminin hücresel Alzheimer modellerinde β-amiloid birikimini azaltarak koruyucu etkisinin olduğu gösterilmiştir (23). Ayrıca kolesterol metabolizmasını etkileyerek hiperkolesterolemilerde de tedavi edici etkisinin olduğu bildirilmiştir (24). Kurkumin, antioksidan ve antiinflamatuar etkisini çeşitli enzim sistemleri ve transkripsiyon faktörlerini etkileyerek göstermektedir. Transkripsiyon faktörlerinden NFκB ve HIF-1 kurkumin
tarafından inhibe edilmekte, böylece hücre içinde inflamatuar yanıt baskılanmaktadır (25). Bununla birlikte kurkumin hücre içi antioksidan sistem elemanlarından tiyoredoksinleri, hem oksijenazı, Hsp 70’i ve sirtuin ailesini aktive etmektedir

Bir nörodejeneratif hastalık olan SMA’da da antioksidan etkisi nedeniyle kurkumin tedavide önemli bir aday olabilir. Daha önce yapılan bir araştırmada polifenol grubu bileşiklerden kurkuminin SMN2 gen ekspresyonunu artırmada etkili olduğu gösterilmiştir (26). Ne var ki SMA hastalarında olası oksidatif strese yönelik etkileri bilinmemektedir. Bu nedenle tez çalışmasının ilk basamağında SMAlı hücrelerle sağlıklı hücreler oksidatif stres yükü ve antioksidan yanıt açısından karşılaştırılacak; ikinci basamakta ise sağlıklı ve hasta hücre hatlarına kurkumin uygulanarak kurkuminin oksidatif stres yükü ve antioksidan yanıt üzerindeki etkisi değerlendirilecektir.

Oksidatif Stres ve Nörodejenerasyon İlişkisi

Oksidatif stres, yaşlanma ve nörodejenerasyon ilişkisi; 1950lerde ilk kez
Denham Harman tarafından ortaya atılan “Yaşlanmada Serbest Radikal Kuramı”ndan beri bilinmektedir. Serbest radikal molekülleri son yörüngelerinde eşleşmemiş elektron taşıyan, bu nedenle de kolayca tepkimeye girebilen yapılardır.


Bu moleküllerin oluşumu aslında mitokondride gerçekleşen aerobik metabolizmanın fizyolojik bir sonucudur. Aerobik metabolizma sürecinde oksijen molekülü seri tepkimeler sonucunda su molekülüne indirgenir; ancak bu süreçte mitokondriden kaçaklar oluşmakta, bu nedenle oksijen molekülü yetersiz indirgenmektedir.

Moleküler oksijen (O2) temel kararlı durumunda reaktif değildir; ancak yetersiz
indirgendiğinde süperoksit (O2-), hidrojen peroksit (H2O2) ve hidroksil radikali (HO )

gibi reaktif oksijen bileşiklerinin oluşumuna neden olmaktadır. Hücre içinde
oluşan reaktif oksijen bileşiklerinin miktarını belirlemek amacıyla, reaktif oksijen bileşiklerinin varlığında aktive olarak kendiliğinden floresan hale geçen diklorodihidrofloresein diasetat gibi bileşikler kullanılmaktadır.

Reaktif oksijen bileşiklerinin üretimi normalde hücre içi antioksidan savunma sistemleriyle dengelenmektedir. Hücre içi antoksidan savunma hattı çeşitli enzim sistemlerini (süperoksit dismutaz, katalaz, tiyoredoksin redüktaz, glutatyon peroksidaz, glutatyon redüktaz), biyoaktif molekülleri (glutatyon, tiyoredoksin ve flavonoidler) ve transkripsiyon faktörlerini içermektedir (13). Sağlıklı bir hücrede normalde reaktif oksijen bileşiklerinin üretimiyle antioksidan sistem arasında bir denge mecuttur; ancak herhangi bir nedenle antioksidan sistem devre dışı kaldığında ya da reaktif oksijen bileşiklerinin üretilen miktarı antioksidan sistemin kapasitesini aştığında bir dengesizlik meydana gelir. Bu dengesizlik reaktif oksijen bileşiklerinin birikmesi sonucunda hücre içi redoks durumunun değişmesine ve DNA, protein ve lipid membranlar üzerinde hasar meydana gelmesine neden olur.

Diğer dokularla karşılaştırıldığında sinir sisteminin yüksek metabolik aktivitesine bağlı olarak daha fazla reaktif oksijen bileşiği ürettiği bilinmektedir. Buna karşılık göreceli olarak kıyaslandığında sinir sisteminde antioksidan savunma mekanizmaları daha zayıftır, özellikle katalaz ve süperoksit dismutaz düzeylerinin diğer dokulara oranla daha düşük olduğu bilinmektedir. Bu nedenle sinir sistemi diğer dokularla karşılaştırıldığında oksidatif hasara daha duyarlıdır.

Oksidatif Stres ve Spinal Musküler Atrofi İlişkisi

Oksidatif strese bağlı nöronal hasar; Alzheimer, Parkinson, Huntington hastalıkları ve amiyotrofik lateral skleroz (ALS) gibi birçok nörodejeneratif hastalıkta önerilen ortak bir mekanizmadır. SMA’nın da bir nörodejeneratif hastalık olarak bu grup hastalıklarla ortak bazı özellikler göstermesi oksidatif stresi hastalık mekanizmasında gündeme getirmiştir.
ALS beyin ve omurilik dokusunda özgül olarak motor nöronların ölümüyle sonuçlananan, erişkin yaş grubunda görülen ölümcül bir nörodejeneratif hastalıktır.

SMA’ya benzer patolojik özellikleri olan ALS hastalarının ailesel alt grubunda süperoksit dismutaz (SOD1) mutasyonlarının saptanması, SMA patogenezinde oksidatif stres hipotezini doğurmuştur (16). Ayrıca antioksidan savunmada kilit enzimlerden olan SOD1 mutasyonu taşıyan farelerle yapılan bir araştırmada; normalde yaşayamayan bu farelerin SMN proteini fazla miktarda ifade ettirildiğinde yaşayabilir hale gelmeleri, spinal musküler atrofinin altta yatan bir oksidatif stresle ilintili olabileceğini düşündürmüştür

2004 yılında yapılan bir çalışmada SMA hastalarının beyin kesitlerinde glutamatın eksitotoksisitesine bağlı nöronal hasar izlenmiştir. Ayrıca yakın dönemde gerçekleştirilen bir başka araştırmada da immünhistokimya tekniğiyle SMA hastalarının otopsi materyalleri incelenmiş; sonuçta oksidatif hasarla uyumlu bulgular gözlenmiştir

Bunların dışında SMN proteininin hücre içinde antioksidan savunma mekanizmasında rolü olabileceğine dair yayınlar da mevcuttur. Sağlıklı bireylerde hücre strese girdiğinde, sitoplazmada strese karşı koruyucu stres granülleri oluşmaktadır. Stres durumunda yeni protein sentezi durdurulur, sitoplazmadaki serbest mRNAlar ise bu granül yapılarında toplanır. RNA metabolizmasında görevli olan SMN’nin bu granüllerin oluşumunda ana rolü oynadığı gösterilmiştir

Bütün bu bulguların ışığında hücrede SMN yokluğunun bir oksidatif stres yanıtını tetikleyebileceği, sağlıklı ve hasta hücreler karşılaştırılarak bu yanıtın araştırılabileceği düşünülmüştür.

Spinal Muskuler Atrofi Hastaligi

Spinal Musküler Atrofi Hastalığının Tanımı ve Klinik Özellikleri

Spinal musküler atrofi (SMA) ön boynuz motor nöron hücrelerini etkileyen, ilerleyici kas zayıflığıyla karakterize nörodejeneratif bir hastalıktır. İnfantil mortalitenin bilinen en sık genetik nedenidir. Otozomal resesif kalıtılan hastalığın toplumda taşıyıcılığı 1/35, görülme insidansı 1/6000’dir

SMA hastalarında, omurilik ön boynuz motor nöronlarının simetrik kaybına bağlı olarak iskelet kaslarının denervasyonu görülmektedir. Önceleri tanı elektromyografi ve kas biyopsisi bulgularının bütünleştirilmesiyle konulurken bugün DNA analizleri ile kesinleştirilmektedir. Hastaların kas biyopsisinde, atrofik fibriller ve gruplar halinde reaktif kas hipertrofisi izlenir. Bununla birlikte omurilik kesitlerinde ise ön boynuzda motor nöron kayıpları görülmektedir

SMA şiddeti ve tanı aldığı yaşa göre üç (bazı kaynaklara göre dört) klinik alt tipte incelenmektedir:

1. SMA tip I (Werdnig-Hoffman Hastalığı): En ağır ve en sık görülen klinik formdur. Hastaların %50’si 6 aylık olmadan önce tanı alır ve 2 yaşa ulaşmadan yaşamlarını yitirir. Belirgin hipotoni, simetrik flasid felç görülen hastalarda baş kontrolü gerçekleşmez; desteksiz oturma becerisi yoktur. Kas güçsüzlüğü nedeniyle sık sık aspirasyon pnömonisi gelişir ve solunum depresyonu nedeniyle hastalar kaybedilir

2. SMA tip II: Orta şiddetli formdur. Tanı 7-18 ay arası konur. Hastalar desteksiz oturabilir; ancak yürüyemezler. Yutma güçlüğü nedeniyle kilo alımı zayıftır. Adolesan dönemde solunum yetmezliği nedeniyle hastalar kaybedilir

3. SMA tip III (Kugelberg-Welander): En hafif klinik formdur. Genellikle 3-15 yaş arasında tanı konulur. Hastalık semptomları oldukça heterojendir. Hastalar sıklıkla yürüyebilirler; çoğunlukla kas güçsüzlüğüne bağlı eklem dejenerasyonları görülürken, hastaların bir kısmı minor kas güçsüzlüğüyle hayatlarına devam edebilirler
.
4. SMA tip IV: Kimi kaynaklarda tip III’ün içinde sınıflandırılmaktadır. Erişkin tipi SMA olarak da bilinen hastalık 3. veya 4. dekadda tanı alır. Kas güçsüzlüğü görülmekle birlikte, hastalar yaşamlarını sürdürebilmektedirler. Bu form bir başka nörodejeneratif hastalık olan amiyotrofik lateral sklerozla benzerlik göstermektedir.

2Spinal Musküler Atrofinin Genetiği

SMA’nın farklı klinik formları genetiğiyle doğrudan ilintilidir. İlk olarak 1990 yılında bağlantı analizi yöntemiyle kromozom 5’in uzun kolunda SMA gen bölgesi saptanmıştır. 1995’te ise SMN (survival of motor neuron) geni hastalıktan sorumlu olan gen olarak tanımlanmıştır. SMN geni genomda 2 kopya olarak bulunmaktadır; telomerik bölgede bulunan SMN1 geni ve sentromerik bölgede yerleşik SMN2 geni. Bu iki gen, yalnızca bir tanesi kodlayan bölgede olmak üzere toplam 5 nükleotidlik fark göstermektedir. Her iki gende de 9 ekson, 10 intron bulunmaktadır. Hastaların %98’inde homozigot SMN1 mutasyonları izlenmektedir; ancak tüm hastalarda en az bir kopya SMN2 geni bulunmaktadır.

SMN2 genini SMN1’den ayıran en önemli özellik 7. eksonun 6. pozisyonundaki sitozinin timine dönüşmesidir. Bu durumda SMN2 geninden üretilen pre-mRNA’da alternatif işlenme sırasında büyük ölçüde ekson 7 atlaması görülür. Dolayısıyla SMN2 geninden %80-90 oranında ekson 7 içermeyen kısaltılmış SMNΔ7 proteini oluşur; ancak bu protein işlevsiz bir proteindir, sentez sonrası kısa sürede yıkılır. SMN2 geninden %10 oranında da sağlıklı işlenme sonucu tam uzunlukta SMN proteini sentezlenir, bu nedenle hastalığın farklı klinik formlarını belirleyen SMN2 geninin kopya sayısıdır. SMN2’nin kopya sayısı arttıkça hastalık kliniği iyileşmektedir. SMA tip I’de yaklaşık %9, tip II’de yaklaşık %14, tip III’te ise %18 oranında SMN proteini bulunur. Bir hücrede yaklaşık %23 oranında SMN proteini olması motor nöron ölümünü durdurmaya yetmektedir.

SMN proteininin motor nöron devamlılığında elzem olması nedeniyle hücresel işlevlerini bilmek önem taşımaktadır. SMN; 38 kDa’lık, evrim sürecinde korunmuş, tüm hücrelerde bulunan bir housekeeping proteindir. Hem çekirdek hem de sitoplazmada bulunan SMN’in en fazla görüldüğü hücαr em otor nöronlarıdır. SMN proteini çekirdekte mRNA işlenmenin gerçekleştiği Cajal cisimciği olarak da bilinen “gem” yapılarında yer almaktadır. SMN proteini snRNAlar ve serin-arjininden zengin SR proteinleriyle heteromerik ribonükleoprotein kompleksi oluşturarak işlenmede görev alır

SMN proteininin RNA metabolizması dışında da etkilerinin olabileceği hücre iskelet proteinleriyle etkileşiminin gösterilmesi sonucunda ortaya çıkmıştır (5). SMN hnRNP molekülleri aracılığıylaβ -aktine bağlanmakta ve onun taşınmasında rol almaktadır. Ayrıca nöronlarda akson ucu ve dendritlerde de SMN proteini tanımlanmıştır. SMN’in akson dallanma noktalarında bulunması nörit uzaması ve aksonogenezde rolü olduğu fikrini doğurmuştur (6). SMN mutant nöronlarda akson uçları küntleşmekte, akson tepeciklerinde küçülme saptanmaktadır (7). Bütün bu etkiler, SMN eksikliğinde motor nöronlarda görülen hücreye özgü hasar bulgularıdır.

SMN proteini her ne kadar tüm hücrelerde yaygın olarak bulunan bir protein olsa da SMA hastalarında hasar hücreye özgü bir biçimde ortaya çıkmakta özellikle motor nöronlar zarar görmektedir. Yaygın bulunan bir housekeeping proteinin eksikliğinin nasıl böyle özgül bir hasar yarattığı merak konusudur. Bu hastalarda dikkat çekici olarak SMN eksikliğinin yarattığı hasar yavaş yavaş ortaya çıkmakta, hastalık kliniği yavaş ve ilerleyici olarak seyretmektedir. Bu nedenle bir nörodejeneratif hastalık olan SMA’nın gelişiminde, farklı mekanizmaların etkileşiminin birikici rolü sonucunda, seçilmiş motor nöron hasarının gerçekleşebileceği düşünülmüştür. Hasarı yaratan ve hastalığın oluşumuna neden olan aday mekanizmaların başında diğer nörodejeneratif hastalıklarda da olduğu gibi oksidatif stresin olabileceği öne sürülmüştür.