tphd kemİk İlİĞİ yetmezlİĞİ sempozyumu · gelişimsel hematopoez yolk kesesi →3-12. hafta...
TRANSCRIPT
HEMATOPOEZ
TPHD
İ İ İĞİ İĞİKEMİK İLİĞİ YETMEZLİĞİ SEMPOZYUMU
24 Nisan 2008-SamsunD Gül İ kDr. Gülersu İrken
Gelişimsel HematopoezYolk kesesi
→ 3-12. hafta
KaraciğerKaraciğer → 5-6. hafta → 6. ay
Dalak → 4-8. aylar
Kemik iliği → 5.ay devreye girerğ y y g
7. aydan itibaren hayat boyu ana hematopoez organıhematopoez organı
Figure 2. Hematopoiesis begins in the yolk sac with migrants then seeding in the fetal liver
f S C
Copyright ©2007 AlphaMed Press
Metcalf, D. Stem Cells 2007;25:2390-2395
Normal bir erişkin KİNormal bir erişkin Kİ
gündegünde
200 milyar 100 milyar 100 milyareritrosit lökosit trombosit
üretir
Gerektiğinde üretim artar
H t tik Kök Hü lHematopoetik Kök Hücreler
1 K di i il bili (S lf l)1. Kendini yenileyebilir (Self renewal)2. Çok yönlü farklılaşabilir (Pluripotent)Ç y ş ( p )3. Kemik iliğinden periferik kana geçebilir
(Mobilizasyon) veya tam tersi(Mobilizasyon) veya tam tersi periferden kemik iliğine dönebilir (Homing)(Homing)
4. Apoptoza gidebilir5 Ö l k ll d h k5. Özel koşullarda non-hematopoetik
hücrelere farklılaşabilir (Plastisite)
Hematopoetik kök hücrelerin kaderini
• SitokinlerT k i i f ktö l i• Transkripsiyon faktörleri
• Sinyal dönüştürücüler• Epigenetik düzenleyiciler• Apoptotik ve antiapoptotik düzenleyicilerp p p p y
tayin edertayin eder
Apoptoz İki kök hücrenin oluşması p p şile sonuçlanan simetrik bölünme
İstirahat
Farklılaşma ile sonuçlanan simetrik bölünme
Hem bir kök hücrenin hem de farklılaşmış bir hücrenin oluşması ile sonuçlanan asimetrik sonuçlanan asimetrik bölünme
Homeostaz sağlanır
İnsanda hayat boyu hematopoez İnsanda hayat boyu hematopoez nasıl devam eder?
1. Model; embriyogenezden belli sayıda kalan kök hücreler random proliferasyon vekök hücreler random proliferasyon ve differansiyasyona girer. Prolifere oldukça kendini yenileme özelliğini kaybederkendini yenileme özelliğini kaybeder.
2. Model; embriyogenezde az sayıda kök hücre yapılır Bunlar kendilerini çok fazla yenileryapılır. Bunlar kendilerini çok fazla yeniler. Yeni hücreler ilk hücre ile aynı özelliktedir. Bunların bir kısmı differensiye olurBunların bir kısmı differensiye olur.
Figure 1. A sketch of the telomerase and H/ACA small nucleolar ribonucleoprotein complexes
HKH
•Morfolojik olarak lenfosit büyüklüğünde
Yüks k N/S l•Yüksek N/S oranlı
•Belirgin nükleoluslu
•Bazofilik ve granülsüz sitoplazmalı
•Mononükleer hücreler•Mononükleer hücreler
HKH ve öncülleri hakkındaki HKH ve öncülleri hakkındaki bilgiler
• İn vitro çalışmalarNon obes diyabetik fare/SCID fare koyun• Non-obes diyabetik fare/SCID fare, koyun fetusu, transplantasyonlarP l l l l d ld• Primatlara yapılan transplantasyonlardan elde elde edilmiş
• İnsan ve fare HKH’lerinin büyük oranda benzediği görülmüşğ g
Hematopoetik kök hücreyi tanımakHematopoetik kök hücreyi tanımak
İlk k 1988’d I i W i k f• İlk kez 1988’de Irving Weissman ve ark. fare HKK yüzey antijenleri ile tanımladılarHKH’ i it l b l (Rh d i 123 H hst• HKH’yi vital boyalar (Rhodamine 123, Hoechst 33342 ile) boyanmaları az
İnsan HKH belirleyicileri Lin-
CD34+ CD13, Cd33 MyeloidCD59+
CD90/Thy1+
CD38 lo/
CD71 EritrodiCD19 B lenf.Cd3 CD4 CD5 T l fCD38 lo/-
CD117/c-Kit -/lo
Lin-
Cd3, CD4, CD5 T lenf.CD61 Megakar.(14 farklı olgun hematopoetikLin (14 farklı olgun hematopoetik hücre belirleyicisinin negatif olması)
HKHLTRC (uzun süreli kendini (yenileyebilenler)
STRC (kısa süreli kendini yenileyebilenler)
Yö l i Ö ül Yönlenmiş Öncül Hücreler
MultipotentMult potentOligopotentUnipotent
Bölünen ve Olgunlaşan
Hücreler
SLAM (Lenfosit Aktivasyon Sinyal y yMolekülleri)
• 2005’de tanımlandı (Kiel MJ ve ark.)10 l kül• >10 molekül
HKH → CD150+ CD48- CD244-
MPP→CD150- CD48- CD244+
Diziye sınırlı öncül→CD150- CD48+ CD244+Diziye sınırlı öncül→CD150 CD48 CD244
Hematopoetik Kök HücrelerHematopoetik Kök Hücreler
LTH C CD34 l Th 1 /l K LLTHSC→ CD34-, Sca-l+, Thy1+/lo, c-Kit+, Lin-, CD135-, Slam fl/CD150+
LTHSC→ CD34+, Sca-l+, Thy1+/lo, c-Kit+, Lin-, CD135- Slam fl/CD150+ Cd11bloCD135 , Slam fl/CD150+, Cd11blo
Erken MPP→ CD34+, Sca-l+, Thy1-, c-Kit+, Lin-, Er n M D , Sca , hy , c K t , L n ,CD135-, Slam fl/CD150-, Cd11blo, CD4lo
G PP l h hiGeç MPP→ CD34+, Sca-l+, Thy1-, c-Kit+, Lin-, CD135hi, Slam fl/CD150-, Cd11blo, CD4lo
İnsan Kİ hücrelerindeİnsan Kİ hücrelerinde
%• CD34+ %0,5-5• LTRC→ CD34+ CD38-LTRC→ CD34 CD38
CD34+ CD38lo→ uzun süre ft k it i i k b diengraftamn kapasitesini kaybediyor ve
lenfo/myeloid bipot. oluyory p y• CD133 de iyi bir HKH belirleyicisi
Ancak CD34’e üstünlüğü yok• Ancak CD34 e üstünlüğü yok
HKH’lerHKH ler
h h• Rhodamine-123 ve Hoechst-33342 boyalarını dışarı çıkarır (MDR proteinleri).y ş ç ( p )
ATP b ğl k t t l il• ATP bağlayıcı kaset taşıyıcıları ile yapar. Bu özellik LT-HKH, CD34+ CD38- Lin- “Side Population” hücreleri belirler.
G-CSF
Fonksiyonel stimülasyon
Yaşam
ÇoğalmaOlgunlaşma
Çoğalma
F kl l Farklılaşmaya yönlenme
Hematopoetik Büyüme Faktörlerinin Yapımının Düzenlenmesi
Hematopoetik Büyüme Faktörü Sinyal İletimi
Hematopoezde Rolü olan SitokinlerHematopoezde Rolü olan Sitokinler
A) Koloni stimüle edici faktörlerA) Koloni stimüle edici faktörlerGranülosit koloni stimüle edici faktör (G-CSF) Granülosit-makrofaj koloni stimüle edici faktör (GM-CSF) Granülos t makrofaj kolon st müle ed c faktör (GM SF)Makrofaj koloni stimüle edici faktör (M-CSF) İnterlökin-3 (IL-3) Eritropoetin (Epo) Trombopoetin (Tpo) İnterlökin 5 (IL 5)İnterlökin-5 (IL-5) Ek uyarıcı sitokinler:Stem cell faktör (SCF) f ( )Flt3 Ligand (FL) İnterlökin-6 ailesi (IL-6, IL-11, LIF, Oncostatin M)
Hematopoezde Rolü Olan SitokinlerHematopoezde Rolü Olan Sitokinler
B) H ik k i i i l diğ i l ki lB) Hematopoetik aktivitesi olan diğer interlökinler
IL-1, IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-10, IL-12, IL-17, IL-20IL 1, IL 2, IL 4, IL 7, IL 9, IL 10, IL 12, IL 17, IL 20
C) Hematopoetik aktivitesi olan klasik büyüme f ktö l ifaktörleriİnsülin benzeri büyüme faktörü-1 (IGF-I), IGF-II
Basic fibroblast büyme faktörü (b-FGF)
H t it bü ü f ktö ü (HGF)Hepatosit büyüme faktörü (HGF)
Trombosit kaynaklı büyüme faktörü (PDGF) m y üyüm f ü ( D F)
Hematopoezde Rolü Olan Sitokinler
D) H ik k i i i l i f k l
Hematopoezde Rolü Olan Sitokinler
D) Hematopoetik aktivitesi olan yeni faktörlerNotch ligandları Wnt ailesi Vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) ailesi E) Hematopoezi baskılayıcı sitokinlerKemokinler İnterferonlar Tümör nekroze edici faktör-α (TNF-α) ümör nekroze ed c faktör ( NF )Transforme edici büyüme faktörü-β (TGF-β)
HKH’nin kendini il i i ğl
HKH’nin yönlenmesini ğl f k lyenilemesini sağlayan
diğer faktörlersağlayan faktörler
WntNotch
WntNotch
kaybıNotchBmpB i 1
Notch
Bmi-1Hbx B4
HKHProliferasyonu
Wnt(+)Wnt(+)
Proliferasyonu
Wnt(+)Notch(+)
Wnt(+)Notch(+)
NotchSinyali
( )
WntSinyali
( )
Wnt(+)Notch(+)
Wnt(+)Notch(+)
(+) (+)
HKH AndiferansiyeHKH
Notch sinyaliinhibe olursa HKH’ler diferansiye HKH HKH ler diferansiye olmaya başlar
Notch sinyali Wnt’ye bağlı
Diferansiye itö
N tch nya Wnt y ağHKH’nin andiferansiye kalması için gereklidir. Fakat yaşam veya hücre
progenitör hücreler
y ş ysiklusuna girmesi içingerekli değildir.
HKHSCF, FLT3 LigandIL 1 3 6 11
Kendini HKH
SCFTPO
IL 7
IL 1,3,6,11Yenileme
MKH LKH
IL 3SCFTPO
GM-CSF IL 7 IL 7
İlkel Öncül Hücreler
ME GM T, NK B
TPO
TPO EPO IL 7 IL 7
Yönlenmiş ÖncülHücreler
MegaK E M G T NK
TPO EPO IL 7IL 2
IL 7
IL 4
DiziyeYönlenmiş Öncül
Hücreler
TPOG-CSFIL 5SCF
M-CSFEPO IL 7IL 2
IL 15
SCF
Trombosit Eritrosit Monosit T Lenfosit NK B Lenfosit
NötrofilEozinofilBazofil
Mast hücresi
O k l f id ö ül
IL-3M-CSF
GM-CSFM-CSFGM-CSF M-CSF
MonositPromonositMonoblastCFU-M
Ortak lenfoid öncül
CFU-E/MegSCF
CFU GEMM CFU GM
IL-3GM-CSFG-CSF
GM-CSFG-CSF G-CSF G-CSF
IL-3IL-6
GM-CSFG-CSF
CFU-G Myeloblast Myelosit Metamyelosit Nötrofil
PHKH CFU-GEMM CFU-GM
SCFIL 3
SCFIL-4 IL-3
IL-4GM-CSF
IL-3IL-4
IL-4IL-5SCF
IL-3IL-5
GM-CSF
CFU-BazoBazofilik myelosit
Bazofil
IL-5
CFU-Eo Eozinofil
IL-5GM-CSF
IL 5IL-3
GM-CSF
CFU Eo EozinofilEozinofilik myelosit
Transkripsiyon FaktörleriTranskripsiyon Faktörleri
DNA ü i d b lli bi di i b ğl bil t i l di (Di i• DNA üzerinde belli bir diziye bağlanabilen proteinlerdir (Diziye özgün bağlanma proteini).
• Gen transkripsiyonunun artmasında (aktivatör) veya azalmasında p y m ( ) y m(represör) rol oynar.
• Hematopoezdeki transkripsiyon faktörleri özel bir subgrup değil. Hemen hepsinin rolü varHemen hepsinin rolü var.
• Transkripsiyon faktörleri ile hücrenin fenotipi intrensekbelirlenir.
Belli Hematopoetik Dizilere Yönlendiren Belli Hematopoetik Dizilere Yönlendiren Transkripsiyon Faktörleri
• Pax5→ (B hücre)İkaros → (B/T hücre)• İkaros → (B/T hücre)
• Pu-1 ve c/EBPα → (Myeloid ve B hücre)GATA 1 (E i i k i )• GATA-1 → (Eritrosit ve megakaryosit)
• Fli-1 → (Megakaryosit)
Bu transkripsiyon faktörlerinin genetik p y geliminasyonu belli hücreleri elimine eder.Mesela c/EBPα yok ise mutlak nötropeni gelişir.Mesela c/EBPα yok ise mutlak nötropeni gelişir.
Transkripsiyon Faktörleri EtkileriniTranskripsiyon Faktörleri Etkilerini
1) Ekspresyon düzeylerine göre1) Ekspresyon düzeylerine göre2) Multiple transkripsiyon faktörleri karşılıklı
ki• rakip• işbirliği
) H ( l h l d
Etkileşim
3) Hücre tipine göre (Multipotent hücrelerde diziye yönlenme ve farklılaşmada önce diziye h F k d hhas TF gen ekspresyonu ↑, diziye has olmayanlar ise↓)
4) Yaşa göregösterirlergösterirler
Transkripsiyon FaktörleriTranskripsiyon Faktörleri
l k l l k• Hematolojik malignensilerdeki mutasyonlardan etkileniry
• Bunların mutasyonları da lösemiye yol açabiliraçabilir
Örnek; Down sendromunda akkiz GATA-1 mutasyonu ile AML M elişimimutasyonu ile AML-M7 gelişimi
EritrositPHKH Runx-1
Scl/TAL-1LMO2
Megakaryosit
MLLTelBMi-1Gfi-1AML-1
SCF
ME
GATA-1
GATA-2SCFGATA-1, FOG1,
Fli-1
PU 1 GM
GATA-2 NötrofilPU.1
Ikaros
PU 1 C/EBPβ
C/EBPα,εGM
MonositC/EBPα,β,εPU.1, C/EBPβ
LMiy
EozinofilPax5Notch
B
LKH
T
Blenfositler
E2A
GATA Ailesi 6 altgrupGATA Ailesi 6 altgrup
l• GATA 1,2,3: Hematopoezde görevli• (A/T) GATA (A/G) DNA dizilerine(A/T) GATA (A/G) DNA dizilerine
bağlanırGATA 1 (NF E )• GATA-1 (NF-E1)– Eritroid seri– Megakaryositler– Eozinofil– Eozinofil– Mast hücrelerinde eksprese olur
GATA-1’in Hematopoezdeki Hedef pGenleri
• α ve β globin genlerindeki birçok düzenleyici bölgey g
• Hem biyosentezindeki enzimler (∆ ALA…)E E R• Epo ve EpoR
• BCL XLL XL• Megakaryosit spesifik genler
H kl l f l l l• Hücre siklusu ve proliferasyonu ile ilgili genlerg
GATA-2GATA-2
H k k k h l h l d• Hematopoetik kök hücre ve öncül hücrelerde eksprese edilir. Bunların idamesi ve
l f d lproliferasyonunda rol oynar.• GATA-2 azalınca hematopoetik öncüller p
diferensiye oluyor.• GATA-2’deki mutasyonlar aplastik anemiliGATA 2 deki mutasyonlar aplastik anemili
hastalarda CD34+ hücrelerde bulunmuş.
GATA-3 → T öncüller için önemli
GATA-1’deki Mutasyonlar
Transkripsiyon faktörleri veya sinyal moleküllerindeki mutasyonlara bağlı kalıtsal trombositopenilery ğ p
Genetik Mutasyonlar Protein Disfonksiyonu Hastalık
l’ h d l k l k kc-Mpl’in hücre dışı veya membran içindeki mutasyonları
Sinyal yok Konjenital amegakaryositik trombositopeni
GATA 1 N V205G GATA 1 FOG ili i i d X’ b ğl CDAGATA-1 N V205G GATA-1 ve FOG ilişisinde ağır bozulma
X’e bağlı CDA ve trombositopeni
GATA-1 N V208S GATA-1 ve FOG ilişkisinin b l s
X’e bağlı k t b sit i h fifbozulması makrotrombositopeni, hafif
diseritropoez
G 1 N D218G G 1 F G l k dGATA-1 N D218G GATA-1 ve FOG ilişkisinde hafif bozulma
Anemisiz makrotrombositopeni
GATA-1 N R216Q FOG’un DNA’ya b ğl d l
X2e bağlı trombositopeni ve t l ibağlanmasında azalma talasemi
Terminal 11q delesyonu ETS-1 protein-Fli 1 kaybı Jacobsen ve Paris-Trousseau sendromu, dismegakaryopoezdismegakaryopoez
RUN X/AML1 DNA bağlanmasında kayıp AML’ye yatkınlık ile ailevi trombosit hastalıkları
Trombositozla giden mutasyonlarTrombositozla giden mutasyonlar
TPO mutasyonları ----------------- Kalıtsal trombositozm y m
C-Mpl transmembran mutasyonları
----------------- Ailesel esansiyel trombositemi
JAK 2 V617F ----------------- Ailesel esansiyel trombositemi
Down sendromu ----------------- AMKL (M7)GATA-1 truncated izoformları
( )Geçici miyeloproliferatif hastalıkhastalık
Antiapopitotik
Proapopitotik
Proapopitotik
Bcl-2 Ailesi Üyeleri
Eritrosit Megakaryosit Nötrofil Monosit B lenf T lenf NKEritrosit Megakaryosit Nötrofil Monosit B lenf T lenf NK
Hematopoetik Farklılaşmada Apopitotik Kontrol Noktaları
HKH MİKROÇEVRESİHKH MİKROÇEVRESİ1. Osteoblastik (Endosteal) niş
Osteoblast- Osteoblast - Osteoklast HKH- Nöral hücreler
2 V skül ( d t l l) iş
HKH
2. Vasküler (endotelyal) niş- Endotel/HKH
Kemik İliği StromasıKemik İliği Stroması
HücrelerFibroblastlar
Hücre dışı matriks proteinleriKollajen-Fibroblastlar
-Adipositler
M k f jl
-Kollajen
-Fibronektin
L i i-Makrofajlar
-Endotel hücreleri
l l
-Laminin
-Tenscin
l-Osteoblastlar -Heparan sülfat
-Hyaluronan
-Glikoproteoglikanlar
İntegrinler• Heterodimerik transmembran adezyon molekülleri
• HKH ve öncüllerde var
• 18α ve 8β subunit, 20 farklı hücre adezyon molekülü oluştururlar
• Hücrelerin çevre ile ilişkisini, yaşamasını ve proliferasyonunu (G1→ S) sağlarlar
• İntegrin doğrudan diğer hücre veya araya giren ekstrasellüler matriks proteinleri ile hücrenin yaşamasını sağlar (ilişki bozulursa apoptoz m. gelir)p p g )
Hematopoetik Kök Hücrelerin Nişteki Aktivitelerini Düzenleyen Bazı Önemli MoleküllerDüzenleyen Bazı Önemli Moleküller
Kök hücre nişindeki ligandlar
HKH’deki reseptörleri FonksiyonligandlarN-Cadherin N-Cadherin(CD 45) Hücre adezyonu VCAM İntegrin (VLA4) Hücre adezyonu g ( ) yAnjiopoetin-1 Tie-2 HKH’yi istirahatte
tutarh k lJagged-1 Notch HKH kendini yeniler
Wnt 3a Frizzled HKH kendini yeniler C +2 C R HKH’ i t bl tikCa+2 CaR HKH’nin osteoblastik
nişe dönüşünü sağlar SDF-1(CXCL12) CXCR4 Homing, mobilizasyon SDF ( X L ) X R4 Hom ng, mob l zasyonOsteopontin Alfa, beta integrin HKH istirahatte tutar SCF c-Kit HKH’nin
proliferasyonunu artırır
Şekil 1: Osteoblastik ve vasküler niş Şekil 1: Osteoblastik ve vasküler niş a) Osteoblastlar endosteal yüzeyde HKH’yi istirahatte tutar. Kalsiyum iyonları HKH’nin
üzerindeki reseptörleri sayesinde HKH’nin osteoblastik nişte uzun süreli kalmasına yardımcı olur. Osteoklastların nişin bir parçası olduğu ve kanser gelişimi ile ilişkili y ş p ç ğ g ş şolduğu yeni anlaşılmıştır.
b) HKH’lerin nişten çıkmaları (mobilizasyon) ve nişe geri dönmeleri (homing) büyüme faktörleri, kemokinler, hücre yüzey ve adezyon molekülleri, birçok enzim ve iyonların karşılıklı etkileşimi ile olurkarşılıklı etkileşimi ile olur.
c) Mobilizasyon ve farklılaşma için aktive olmuş HKH’ler vasküler nişe yerleşir. Kemik iliğindeki vasküler niş tek tabaka halindeki endotel hücrelerinden oluşur.
TRENDS in Biochemical Sciences Vol.31 No.10, 589-595
TRENDS in Biochemical Sciences Vol.31 No.10, 589-595
HKH Mobilizasyonu
HKHHKHPromegakaryoblastlar
Osteoblastik niş
Kemikk
iliği
Trombosit Olgun megakaryosit Megakaryoblast
Vasküler niş
Homing
Nişin İstenmeyen KatkılarıNişin İstenmeyen Katkıları
• Malign hücrelerin sığınağı olabilir mi?
• Metastazları kolaylaştırabilir mi?Metastazları kolaylaştırabilir mi?
• Malignensilerde sitotoksik tedaviye direnç gelişmesinde rolü?direnç gelişmesinde rolü?
23 Nisan Milli Egemenlik 23 Nisan Milli Egemenlik
ve
Çocuk Bayramınız
K tl Ol !Kutlu Olsun!