HEMATOPOEZ TPHD. 24 Nisan 2008-Samsun

HEMATOPOEZ TPHD KEMİK İ İLİĞİ İĞİ YETMEZLİĞİ SEMPOZYUMU 24 Nisan 2008-Samsun Dr. Gülersu İrken k

Gelişimsel Hematopoez Yolk kesesi 3-12. hafta Karaciğer 5-6. hafta 6. ay Dalak 4-8. aylar Kemik iliği ğ 5.ay devreye girer 7. aydan itibaren hayat boyu ana hematopoez organı

Normal bir erişkin Kİ günde 200 milyar 100 milyar 100 milyar eritrosit lökosit trombosit üretir Gerektiğinde üretim artar

Hematopoetik tik Kök Hücreler 1. Kendini i yenileyebilir (Self renewal) 2. Çok yönlü farklılaşabilir ş (Pluripotent) 3. Kemik iliğinden periferik kana geçebilir (Mobilizasyon) veya tam tersi periferden kemik iliğine dönebilir (Homing) 4. Apoptoza gidebilir 5. Özel koşullarda non-hematopoetik hücrelere farklılaşabilir (Plastisite)

Hematopoetik kök hücrelerin kaderini Sitokinler Transkripsiyon i faktörleri Sinyal dönüştürücüler Epigenetik düzenleyiciler Apoptotik p ve antiapoptotik p düzenleyiciler tayin eder

Apoptoz p İki kök hücrenin oluşması ş ile sonuçlanan simetrik bölünme İstirahat Farklılaşma ile sonuçlanan simetrik bölünme Hem bir kök hücrenin hem de farklılaşmış bir hücrenin oluşması ile sonuçlanan asimetrik bölünme Homeostaz sağlanır

İnsanda hayat boyu hematopoez nasıl devam eder? 1. Model; embriyogenezden belli sayıda kalan kök hücreler random proliferasyon ve differansiyasyona girer. Prolifere oldukça kendini yenileme özelliğini kaybeder. 2. Model; embriyogenezde az sayıda kök hücre yapılır. Bunlar kendilerini çok fazla yeniler. Yeni hücreler ilk hücre ile aynı özelliktedir. Bunların bir kısmı differensiye olur.

Figure 1. A sketch of the telomerase and H/ACA small nucleolar ribonucleoprotein complexes

HKH Morfolojik olarak lenfosit büyüklüğünde Yüksek k N/S oranlı Belirgin nükleoluslu Bazofilik ve granülsüz sitoplazmalı Mononükleer hücreler

HKH ve öncülleri hakkındaki İn vitro çalışmalar bilgiler Non-obes obes diyabetik fare/scid fare, koyun fetusu, transplantasyonlar Primatlara yapılan transplantasyonlardan l elde elde edilmiş İnsan ve fare HKH lerinin büyük oranda benzediği ğ görülmüş

Hematopoetik kök hücreyi tanımak İlk kez 1988 de Irving Weissman ve ark. fare HKK yüzey antijenleri ile tanımladılar HKH yi vital boyalar (Rhodamine 123, Hoechst 33342 ile) boyanmaları az İnsan HKH belirleyicileri Lin - CD34 + CD59 + CD90/Thy1 + CD38 lo/- CD117/c-Kit -/lo Lin - CD13, Cd33 Myeloid CD71 Eritrodi CD19 B lenf. Cd3, CD4, CD5 T lenf. CD61 Megakar. (14 farklı olgun hematopoetik hücre belirleyicisinin negatif olması)

HKH LTRC (uzun süreli kendini yenileyebilenler) STRC (kısa süreli kendini yenileyebilenler) Yönlenmiş Öncül Hücreler Multipotent Oligopotent Unipotent Bölünen ve Olgunlaşan Hücreler

SLAM (Lenfosit Aktivasyon Sinyal Molekülleri) 2005 de tanımlandı (Kiel MJ ve ark.) >10 molekül HKH CD150 + CD48 - CD244 - MPP CD150 - CD48 - CD244 + Diziye sınırlı öncül CD150 - CD48 + CD244 +

Hematopoetik Kök Hücreler LTHSC 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 +, Cd11b lo Erken MPP CD34 +,Sca Sca-l +, Thy1-,,cKt,Ln, c-kit +, Lin -, CD135 -, Slam fl/cd150 -, Cd11b lo, CD4 lo G PP l h hi Geç MPP CD34 +, Sca-l +, Thy1-, c-kit +, Lin -, CD135 hi, Slam fl/cd150 -, Cd11b lo, CD4 lo

İnsan Kİ hücrelerinde CD34 + %0,5-5 LTRC CD34 + CD38 - CD34 + CD38 lo uzun süre engraftamn kapasitesini i i kaybediyor ve lenfo/myeloid bipot. oluyor CD133 de iyi bir HKH belirleyicisi Ancak CD34 e üstünlüğü yok

HKH ler Rhodamine-123 ve Hoechst-33342 boyalarını dışarı ş çıkarır (MDR proteinleri). 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 Çoğalma Olgunlaşma F kl l Farklılaşmaya yönlenme

Hematopoetik Büyüme Faktörlerinin Yapımının Düzenlenmesi

Hematopoetik Büyüme Faktörü Sinyal İletimi

Hematopoezde Rolü olan Sitokinler A) Koloni stimüle edici faktörler Granülosit koloni stimüle edici faktör (G-CSF) Granülosit-makrofaj koloni stimüle edici faktör (GM-CSF) Makrofaj koloni stimüle edici faktör (M-CSF) İnterlökin-3 (IL-3) Eritropoetin (Epo) Trombopoetin (Tpo) İnterlökin-5 5(IL-5) Ek uyarıcı sitokinler: Stem cell faktör (SCF) Flt3 Ligand (FL) İnterlökin-6 ailesi (IL-6, IL-11, LIF, Oncostatin M)

Hematopoezde Rolü Olan Sitokinler B) Hematopoetik aktivitesi i i olan diğer interlökinler l IL-1, IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-10, IL-12, IL-17, IL-20 C) Hematopoetik aktivitesi olan klasik büyüme faktörleri İnsülin benzeri büyüme faktörü-1 (IGF-I), IGF-II Basic fibroblast büyme faktörü (b-fgf) Hepatosit büyüme ü faktörü (HGF) Trombosit kaynaklı büyüme faktörü (PDGF)

Hematopoezde Rolü Olan Sitokinler D) Hematopoetik aktivitesi i i olan yeni faktörler Notch ligandları Wnt ailesi Vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) ailesi E) Hematopoezi baskılayıcı sitokinler Kemokinler İnterferonlar Tümör nekroze edici faktör-α (TNF-α) Transforme edici büyüme faktörü-β (TGF-β)

HKH nin kendini yenilemesini i i sağlayan diğer faktörler Wnt Notch Bmp Bmi-1 HKH nin yönlenmesini sağlayan faktörler Wnt kaybı Notch Hbx B 4

HKH Proliferasyonu Wnt(+) Notch(+) Wnt(+) Notch(+) Notch Wnt Sinyali Sinyali (+) (+) HKH Andiferansiye HKH Wnt(+) Notch(+) Wnt(+) Notch(+) Notch sinyali inhibe olursa HKH ler diferansiye olmaya başlar Notch sinyali Wnt ye Wnty bağlı HKH nin andiferansiye kalması için gereklidir. Fakat yaşam ş veya hücre siklusuna girmesi için gerekli değildir. Diferansiye progenitör hücreler

Kendini Yenileme HKH SCF, FLT3 Ligand IL13611 1,3,6,11 SCF TPO IL 7 MKH İlkel Öncül Hücreler LKH IL 3 SCF TPO GM-CSF IL 7 IL 7 ME GM Yönlenmiş Öncül Hücreler T, NK B TPO EPO IL 7 IL 7 Diziye IL 2 Yönlenmiş Öncül Hücreler MegaK E M G T NK IL 4 TPO G-CSF IL 5 SCF EPO M-CSF IL 7 IL 2 SCF IL 15 Trombosit Eritrosit Monosit T Lenfosit NK B Lenfosit Mast hücresi NötrofilEozinofil Bazofil

Ortak lenfoid öncül IL-3 M-CSF GM-CSF M-CSF GM-CSF M-CSF CFU-E/Meg PHKH CFU-GEMM CFU-GM SCF IL-3 IL-6 GM-CSF G-CSF CFU-M IL-3 GM-CSF G-CSF Monoblast Promonosit Monosit GM-CSF G-CSF G-CSF G-CSF SCF IL-3 IL-5 GM-CSF SCF IL-4 IL-5 IL-5 IL-3 GM-CSF CFU-Bazo CFU-G SCF IL-3 IL-4 GM-CSF IL-5 GM-CSF Bazofilik myelosit Myeloblast Myelosit Metamyelosit Nötrofil IL-3 IL-4 Bazofil CFU-Eo Eozinofilik myelosit Eozinofil

Transkripsiyon Faktörleri DNA üzerinde belli bir diziye i bağlanabilen bil proteinlerdir (Diziye i özgün bağlanma proteini). Gen transkripsiyonunun artmasında (aktivatör) veya azalmasında (represör) rol oynar. Hematopoezdeki transkripsiyon faktörleri özel bir subgrup değil. Hemen hepsinin rolü var. Transkripsiyon faktörleri ile hücrenin fenotipi intrensek belirlenir.

Belli Hematopoetik Dizilere Yönlendiren Transkripsiyon Faktörleri Pax5 (B hücre) İkaros (B/T hücre) Pu-1 ve c/ebpα (Myeloid ve B hücre) GATA-1 (Eritrosit i ve megakaryosit) Fli-1 (Megakaryosit) Bu transkripsiyon faktörlerinin genetik eliminasyonu belli hücreleri elimine eder. Mesela c/ebpα yok ise mutlak nötropeni gelişir.

Transkripsiyon Faktörleri Etkilerini 1) Ekspresyon düzeylerine göre 2) Multiple transkripsiyon faktörleri karşılıklı rakip işbirliği Etkileşim 3) Hücre tipine göre (Multipotent hücrelerde diziye yönlenme ve farklılaşmada önce diziye has TF gen ekspresyonu, diziye has olmayanlar ise ) 4) Yaşa göre gösterirler

Transkripsiyon Faktörleri Hematolojik malignensilerdeki l mutasyonlardan etkilenir Bunların mutasyonları da lösemiye yol açabilir Örnek; Down sendromunda akkiz GATA-1 mutasyonu ile AML-M M 7 gelişimi

PHKH AML-1 SCF Runx-1 Scl/TAL-1 LMO 2 MLL Tel BMi-1 Gfi-1 GATA-2 ME GATA-1 GATA-1, FOG1, Fli-1 Eritrosit Megakaryosit GATA-2 Ikaros PU.1 GM C/EBPα,ε Nötrofil PU.1, C/EBPβ LMiy C/EBPα,β,ε Monosit LKH Pax5 Notch E2A T B lenfositler Eozinofil

GATA Ailesi 6 altgrup GATA 1,2,3: Hematopoezde görevli (A/T) GATA (A/G) DNA dizilerine bağlanır GATA-1 1(NFE (NF-E 1 ) Eritroid seri Megakaryositler Eozinofil Mast hücrelerinde eksprese olur

GATA-1 in Hematopoezdeki Hedef Genleri α ve β globin genlerindeki birçok düzenleyici bölge Hem biyosentezindeki enzimler ( ALA ) Epo ve EpoR BCL LXL Megakaryosit spesifik genler Hücre siklusu ve proliferasyonu ile ilgili l genler

GATA-2 Hematopoetik kök k hücre ve öncül hücrelerde eksprese edilir. Bunların idamesi ve proliferasyonunda lf rol oynar. GATA-2 azalınca hematopoetik öncüller diferensiye oluyor. GATA-2 deki 2deki mutasyonlar aplastik anemili hastalarda CD34 + hücrelerde bulunmuş. GATA-3 T öncüller için önemli

GATA-1 deki Mutasyonlar

Transkripsiyon faktörleri veya sinyal moleküllerindeki mutasyonlara bağlı ğ kalıtsal trombositopeniler Genetik Mutasyonlar Protein Disfonksiyonu Hastalık c-mpl in hücre dışı veya Sinyal yok Konjenital amegakaryositik k membran içindeki trombositopeni mutasyonları GATA-1 N V205G GATA-1 ve FOG ilişisinde ii X e bağlı CDA ve ağır bozulma trombositopeni GATA-1 N V208S GATA-1 ve FOG ilişkisinin bozulması X e bağlı makrotrombositopeni, i hafif diseritropoez GATA-1 1ND218G GATA-1 ve FOG ilişkisinde hafif bozulma GATA-1 N R216Q FOG un DNA ya bağlanmasında azalma Anemisiz makrotrombositopeni X2e bağlı trombositopeni ve talasemi Terminal 11q delesyonu ETS-1 protein-fli 1 kaybı Jacobsen ve Paris- Trousseau sendromu, dismegakaryopoez RUN X/AML1 DNA bağlanmasında kayıp AML ye yatkınlık ile ailevi trombosit hastalıkları

Trombositozla giden mutasyonlar TPO mutasyonları ----------------- Kalıtsal trombositoz C-Mpl transmembran mutasyonları ----------------- Ailesel esansiyel trombositemi JAK 2 V617F ----------------- Ailesel esansiyel trombositemi Down sendromu ----------------- AMKL (M7) GATA-1 truncated izoformları Geçici miyeloproliferatif hastalık

Antiapopitotik Proapopitotik Proapopitotik Bcl-2 Ailesi Üyeleri

Eritrosit Megakaryosit Nötrofil Monosit Blenf Tlenf NK Hematopoetik Farklılaşmada Apopitotik Kontrol Noktaları

HKH MİKROÇEVRESİ 1. Osteoblastik (Endosteal) niş - Osteoblast - Osteoklast HKH - Nöral hücreler 2. Vasküler (endotelyal) l) niş - Endotel/HKH

Kemik İliği Stroması Hücreler -Fibroblastlar -Adipositler -Makrofajlar -Endotel hücreleri -Osteoblastlar l Hücre dışı matriks proteinleri -Kollajen -Fibronektin -Laminin i -Tenscin -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 (G 1 S) sağlarlar İntegrin doğrudan diğer hücre veya araya giren ekstrasellüler matriks proteinleri ile hücrenin yaşamasını sağlar (ilişki bozulursa apoptoz p m. gelir)

Hematopoetik Kök Hücrelerin Nişteki Aktivitelerini Düzenleyen Bazı Önemli Moleküller Kök hücre nişindeki ligandlar HKH deki reseptörleri Fonksiyon N-Cadherin N-Cadherin(CD 45) Hücre adezyonu VCAM İntegrin g (VLA4) Hücre adezyonu Anjiopoetin-1 Tie-2 HKH yi istirahatte tutar Jagged-1 Notch HKH kendini yeniler Wnt 3a Frizzled HKH kendini yeniler Ca +2 CaR HKH nin osteoblastik tik nişe dönüşünü sağlar SDF-1(CXCL12) CXCR4 Homing, mobilizasyon Osteopontin Alfa, beta integrin HKH istirahatte tutar SCF c-kit HKH nin proliferasyonunu artırır

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 ş bir parçası olduğu ğ ve kanser gelişimi ş ile ilişkili ş olduğu 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 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

HKH Promegakaryoblastlar Osteoblastik niş Kemik iliği Trombosit Olgun megakaryosit Megakaryoblast Vasküler niş

Homing

Nişin İstenmeyen Katkıları Malign hücrelerin sığınağı olabilir mi? Metastazları kolaylaştırabilir mi? Malignensilerde sitotoksik tedaviye direnç gelişmesinde rolü?

23 Nisan Milli Egemenlik ve Çocuk Bayramınız Kutlu Olsun!