Akut Böbrek Hasarında

Öne Çıkan Deneysel Tedaviler

Prof. Dr. Belda Dursun

Pamukkale Üniversitesi Tıp Fakültesi,

Nefroloji Bilim Dalı, Denizli

Deneysel ABH-Modeller

Deneysel ABH

Modelleri

Septik ABH Aseptik ABH

İskemik

(iskemi-reperfüzyon-

hasarı)

Nefrotoksik

(ör: cisplatin)

LPS

injeksiyonu

Çekal

ligasyon

Sıcak iskemi

renal arter

klemp+normotermi

Soğuk iskemi

renal arter

klemp+hipotermi

• İnflamasyon, oksidatif stres mekanizmalarının aktivasyonu

• Mikrovasküler hasar ve disfonksiyon

• Tübüler epitelyal hücre hasarı (apopitoz/nekroz) ve disfonksiyonu

Deneysel ABH-Patofizyoloji

Orarım slide ekle• Doku onarım sürecinde: endotelyal, epitelyal, stromal ve immün

sistem/inflamatuvar hücre ve moleküler mekanizmaları

• Sağ kalan böbrek renal tübül hücrelerinde farklılaşma, migrasyon,

proliferasyon ile renal rejenerasyon

• Onarım sürecinde maladaptif mekanizmalar: fibrozis ve KBH süreci

Deneysel ABH-Patofizyoloji

David P. BasileCompr Physiol 2011.

Copyright © 2011 American Physiological Society

• ABH’da yüksek morbidite/mortalite ve

KBH’ya ilerleme riski nedeniyle etkin

tedavilere şiddetle gerek var

• Deneysel ABH’daki olumlu sonuçların

kliniğe uyarlanmasında sorunlar var

• Günümüzde hala insanda ABH tedavisinde

etkin tedavi ajanları bulunmamaktadır

ABH-Tedavi

Akut Böbrek Hasarında

Öne Çıkan Deneysel Tedavi Alanları

1. Antiapopitoz/nekroz ilaçlar

2. Anti-inflamatuvar ilaçlar

3. Sitokin ve büyüme faktörleri

4. Antioksidan-mitokondrial koruma

5. Endotelyal/Epitelyal koruma

6. Gen ekspresyonu

7. Hücre tedavileri

• Antiapoptotik tedaviler (öz. pan-caspaz inhibitörleri) ile

çelişkili sonuçlar

• RIPK1 kinaz (receptor interacting serin/threonin kinase-1)

aracılı regüle edilebilen nekroz mekanizmasının

(nekropitoz) nekrostatin (RIPK1 inhibitörü) ile inhibisyonu

ile lethal iskemi-reperfüzyon hasarı modelinde anlamlı

korumaLinkermann A. KI 2012; 81: 751-61.

Antiapopitoz/nekroz tedaviler

• TWEAK (tumor necrosis factor-like weak inducer of

apoptosis) bir TNF süperfamily sitokini

• TWEAK ile tübüler hücre inflamasyonu ve hücre ölümü

aktivasyonu ABH sonrası fibrozis sürecinde önemli

• TWEAK inhibisyonu (otoantikor) ile ABH’da klotho (anti-

aging molekül) ekspresyonun korunması fibrozise (KBH)

karşı koruyucu

Antiapopitoz/nekroz tedaviler

Moreno JA. JASN 2011;22:1315-25.

• p53: pro-apoptotik protein, hücre döngüsünü düzenleyen

transkripsiyon faktörü, deneysel ABH’da G2/M hücre

siklus arresti ve:

– fibrozis aktivasyonu

– JNK sinyali ve TGF-β gibi pro-fibrotik sitokin salınımı

• JNK ve p53 inhibisyonu ABH sonrası fibrozise karşı

koruyucu

Antiapopitoz/nekroz tedaviler

Yang L. Nat Med 2010;16: 535-43.

• Tetrasiklinlerin (minosiklin, doksisiklin) antinflamatuvar

(TNF-α, IL-1β, MMP-2 inhibisyonu) ve antiapoptotik

özellikleri deneysel ABH’da koruyucu

Kholmukhamedov. Shock 2014;42: 256-63.

• Aktive protein-C: trombin-trombomodulin kompleksi ile

endotelde üretilen fizyolojik antikoagülan:

– Antiinflamatuvar

– Antiapoptotik etkiler

– İskemi-reperfüzyon modelinde lökosit infiltrasyonunu bloke eder

ve koruyucu

Anti-inflamatuvar tedaviler

Melanokortinler:

• α-MSH: potent anti-inflamatuvar (NF-kB inhibisyonu),

septik ve iskemik ABH’da koruyucu

Doi K. Kidney Int 2008; 73: 1266-74.

• ACTH (TNF-α inhibisyonu) septik ABH modellerinde

koruyucu

Si J. Kidney Int 2013; 83: 635-46.

• Melatonin: iskemik böbrekte endotelial progenitor hücre

aktivasyonu yoluyla koruyucu (vasküler koruma)

Patschan D. Am J Physiol Renal Physiol;2012: 302: F1305-12

Anti-inflamatuvar tedaviler

Sitokin ve Büyüme faktörleri

Yang Y. Pharmacol Ther 2016;163: 58-73.

• ICAM-1 monoklonal antikoru

• TNF-α inhibitörü pentoksifilin

• IL-10 (TNF-α, ICAM-1, iNOS

inhibisyonu)

• CXCR4 (chemokine receptor 4)

inhibitörü plerixafor

Ramesh G. J Clin Invest 2002; 110: 835-42.

Zuk A. AJP Renal Physiol. 2014; 307: F783-97.

Deng J. KI 2001; 60: 2118-28

Sitokin ve Büyüme Faktörleri

• NGAL (antiapopitoz),

• L-FABP (liver-type-fatty acid-

binding proteins) (antioksidan)

Matsui K. Am J Pathol 2011; 178: 1021-32.

• Eritropoietin (EPO) (hücre

ölümünü inhibisyonu ve onarım

aktivasyonu)

Moore E. Ann Intensive Care 2011; 36: 356-.

• ABH’da artmış oksidan stres:

– Antioksidan aktivitenin azalması

– Makrofaj ROS salınımı (hücresel artıklarını fagositozu)

– Mitokondri disfonk/fragmantasyonu: ROS salınımı ve apopitoz

Antioksidan ve Mitokondrial

Koruma

Kezic A.

Oxidative Medicine and Cellular Longevity 2016

Sitokrom C

aracılı

apopitoz

• Glutatyon (GSH) majör antioksidan (N-asetilsistein,

glutamin,glycine), ayrıca nötrofil infiltrasyonu ve tübül hücre

apoptozu inhibe edici etkiler ile renoproteksiyon

Peng Z. Eur J Pharmacol 2013; 705: 11-19.

• Hücresel antioksidan enzim ile (rMnSOD-superoksit

dismutaz) kontrast-madde aracılı ABH’da korunma Pisani A. Clin exp Nephrol 2014

• Mitokondriyi hedefleyen antioksidan bileşikler (SKQR1)

ile renal koruma

Szeto H. JASN 2011; 22: 1041-52.

Antioksidanlar

• Minosiklin: apopitoz

mekanizmaların

inhibisyonu

• mdivi-1 (mitokondri

fission inhibitörü) ABH’da

koruyucu

Brooks C. JCI 2009; 119: 1275

Mitokondrial Koruma

Mitokondri biyogenezinin

aktivasyonu:

– SIRT1 aktivatörü ile iskemik

ABH’da koruma

Ishimoto Y. NDT 2016;31: 1062-9.

Funk JA. Toxicol Appl Pharmacol 2013.

Silent information regulator,

sirtuin 1: PPAR-gamma-

cofactor alfa ekspresyon

artışı): hücresel rejenerasyon

• ABH’da gen ekspresyon profilinin değişimi sözkonusu:

• İnflamasyon tetikleyen transkripsiyon faktörü NF-kB artışı

– NF-kB inhibisyonu (transfeksiyon yoluyla veya milrinone,

resveratrol) iskemik ve toksik ABH’da koruyucu

• ICAM, MCP, monosit/makrofaj infiltrasyonunda azalma

Jung Y. Biochem Biophys Res 2012

• HIF (hipoksi ile indüklenen factor): renoprotektif transkipsiyon faktörü

– Farmakolojik veya genetik yolla artışı ABH’da koruyucu

Fahling M. JASN 2013;24: 1806

Gen Ekspresyonun Değiştirilmesi

• Mikro-RNA: Küçük endojen RNA molekülleri, hedef gen

ekspresyonunu «translasyon aşamasında» bloke eder

• ABH’da hasar ve onarım mekanizmalarını tetikleyen

mikroRNA’lar (microarray analiz)

• miR-24, miR-687 hücre ölümünde; mi-127 ise renal korumada

etkin

• Sorumlu miRNA susturulması (silencing) ve koruyucu miRNA-

indüksiyonu ile koruyucu terapötik etki

Lorenzen JM. JASN 2014; 25: 2717-29.

Gen Ekspresyonun Değiştirilmesi

MikroRNA’lar

• «genotipte değişiklik yapmadan fenotipi değiştirmek»

• Epigenetik: DNA sekansını değiştirmeden gen

ekspresyonunu değiştiren mekanizmalar:

– DNA metilasyon

– Post-translation histon modifikasyonu (asetilasyon)

– Gen ekspresyon indükdiyonu /blokajı

• HDAC (histon deasetilaz inhibitörü) trichostatin A ile

yüksek dozda renal toksite ve düşük dozda renal

korumaCianciolo CC. JASN 2013;24: 943-53.

• Spesifik epigenetik mekanizmalar ile ABH tedavisi?

Epigenetik regülatörler

• Kemik iliği kaynaklı kök hücreler (BMSC multipotent):

– Hematopoietik kök hücre (HSC)

– Mezenkimal kök hücre (MSC)

• Diğer doku kaynaklı MSC (adipoz doku, wharton-jeli, göbek

kordon kanı, fötal membran, iskelet kası, periostal doku, diş

pulpası, amniotik sıvı)

Hücre Tedavileri

• Hücre kültüründe kolaylıkla

çoğaltılabilme özelliği

• Fibroblast benzeri yapılar (CFU-

fibroblasts)

• Multipotent ve kendini yenileme

özelliği

• Yüzey antijenleri: CD73, CD90, CD105

• Hematopoietik ve MCH klas II ve co-

stimulator eksprese etmezler)

• Otolog ve allojenik tedavi olanağı

• Teratom oluşturma riski düşük

Mezenkimal Kök Hücreler

Wise AF. Nephrology 2012; 17:1-10

Mezenkimal Kök Hücreler

• Mezoderm germ tabakasından köken alır:

– Mezenkimal ve mezenkimal-olmayan hücre hattına

farklılaşma özelliği (kemik, kartilaj, kas, yağ, nöron,

kardiyomyosit)

Pavyde E. Stem Cells Int 2016

• ABH’da BMSC’nin hasar alanına yerleşmesi ve

onarım sürecinde «renal tübüle farklılaşması»?

Kale S. JCI 2003; 112: 42-49.

• Onarım alanına yerleşen kök hücre sayısı ve

farklılaşma sınırlı oranda?

Duffield JS. JCI 2005; 115: 1743-55.

Li L. JASN 2007; 18: 3067-77.

Kök Hücre Tedavileri

İskemik ABH’da MSC ile farklılaşmadan bağımsız

mekanizmalarla koruma

Togel F. AJP Renal Physiol 2005

• intra-karotis allojenik BM-

MSC uygulamasından 10

dk sonra peritübüller

kapiller ve glomerül

düzeyinde MSC

lokalizasyonu

• Uygulamanın 3. gününde

böbrekte MSC

saptanmıyor

Y kromozom FISH

Togel F. AJP Renal Physiol 2005

İskemik ABH’da MSC ile farklılaşmadan bağımsız

mekanizmalarla koruma

İskemik ABH’da MSC ile farklılaşmadan bağımsız

mekanizmalarla koruma

Togel F. AJP Renal Physiol 2005

İskemik ABH’da MSC ile farklılaşmadan bağımsız

mekanizmalarla koruma

Togel F. AJP Renal Physiol 2005

MSC yüksek

oranda IGF-1

ekspresyonu

İskemik ABH’da MSC ile farklılaşmadan bağımsız

mekanizmalarla koruma

Togel F. AJP Renal Physiol 2005

MSC uygulanan böbrekte 24. saatte:

• Proinflamatuvar (IL-1B

• TNF-a) sitokinlerde azalma

• Antiinflamatuvar (IL-10)

sitokinlerde artış

İskemik ABH’da MSC ile farklılaşmadan bağımsız

mekanizmalarla koruma

• MSC uygulanan farelerde sağkalım yüksek

• Onkojenik transformasyon yok

• Tedavinin 3. ayında renal fonsiyon korunmuş ve interstisyel fibrozis kontrollere

göre daha düşük

Togel F. AJP Renal Physiol 2005

• MSC muamele edilen sıvının intraperitoneal injeksiyonu

ABH’da intravenöz MSC etkisine benzer koruyucu

Bi B. JASN 2007; 18: 2486-96.

• IGF-1 veya VEGF ekspresyonundan yoksunlaştırılmış MSC

ile cisplatin-nefrotoksitesinde ve iskemik ABH’da koruyucu

özellik kaybediliyor.

Imberti B. JASN 2007; 18: 2921-8.

Tögel F. J Cell Mol Med 2009; 13: 2109-14.

Mezenkimal Kök Hücre:

parakrin/endokrin etkiler

Mezenkimal Kök Hücresi: IGF-1 aracılı

koruma

Imberti B. JASN 2007; 18: 2921-8.

Cisplatin nefrotoksite hücre Kültür

modeli:

BM-MSC ile proksimal tübül

epitelde apopitoz inhibisyonu

Allojenik BM-MSC ile

-peritübüler kapillerde

endotelyal korunma

-tübüllerde ki67 artışı :

h.proliferasyonu

-Y kromozom eksik (endojen

renal hücre proliferasyonu)

Imberti B. Kidney Int 2011; 1:90-93

Mac

• Dendritik hücre farklılaşması/aktivasyonu inhibisyonu

• sitotoksikT hücre proliferasyonu inhibisyonu

• T regülatuar hücre uyarımı

• Makrofajların M2 fenotipine yeniden-programlanmasıCho DI. Exp Mol Med 2014; 46: e70

Yan Z. Exp Cell Res 2014;324: 65-74

Mezenkimal Kök Hücre:

immün modülasyon etkileri

Pro-inflamatuvar

(hasar)

fenotipi

Anti-inflamatuvar

(onarım)

fenotipi

CSF:

colony

stimulating

factor

• ABH’da akciğer ve dalakta MSC birikimi ve T

regülatuar hücre indüksiyonu ile renal koruma

Hu J. Kidney Int 2013; 84: 521-531.

Mezenkimal Kök Hücre:

immün modülasyon etkileri

«Uzak organ» MSC aracılı koruma

Mezenkimal Kök Hücre:

parakrin/endokrin etkiler

Peritübüler

kapiller

Wise AF. Nephrology 2012; 17: 1-10.

• ABH’da kemik iliği kökenli MSC ile çalışmalar ön planda

– invazif

– Yeterli hücre elde etme sorunu

• Kordon kanı, Wharton-jeli MSC ile iskemi sonrası daha

yüksek proliferatif özellik, daha az apopitoz/ fibrozis

(HGF aracılı)

• Adipöz doku kaynaklı MSC ile nefrotoksik ABH’da

belirgin düzelme (HGF ve VEGF aracılı)

Du T. Cytotherapy 2012;14: 1215-27

Katsuno T. Cell Transplant 2013;22: 287-97.

Mezenkimal Kök Hücre Tedavileri

Cisplatin nefrotoksitesi (rat)

Farklı MSC tedavi etkinliği karşılaştırması

Tedavi BUN (mg/dl) Renal histoloji

4.gün

Sağkalım

7.gün

Salin >140 hasar 0

BM-MSC 63 korunma 50

Kordon-kanı MSC 58 korunma 86

Morigi M. NDT 2013;28: 788

Pavyde E. Pharmacol Research 2016

• NNCT0073376, Faz 1:on-pump kardiyak cerrahi sonrası ABH riski

yüksek hastalarda allojenik MSC ile güvenlik çalışması0

• NCT01275612, faz 1: solid organ kanseri olan hastalarda cisplatin

kemoterapisi sonrası ABH gelişenlerde otolog ex-vivo çoğaltılmış

MSC ile böbrek koruyucu tedavi güvenlik ve etkinlik çalışması3

• NCT0160232838, faz 2: kardiak cerrahi sonrası 48 saat içinde

böbrek hasarı gelişenlerde allojenik kemik iliği MSC tek injeksiyonu

ile renal koruma76

Mezenkimal Kök Hücre:

Klinik Çalışmalar

Sağkalım, hospitalizasyon,

renal koruma, güvenlik

açısından olumlu sonuçlar

MSC adverse issues

• Terapötik etkide değişkenlik ihtimali:

– Farklılaşma bozukluğu (maladaptasyon-fibrozis

– Tümör oluşumu

– Aşırı immün depresyon

Kunter U. JASN 2007

Djouad F. Blood 2003

• Geliştirmesi gerekenler:

– Uzun dönem advers etkiler

– Farklı doku kaynaklı hücrelerin rejeneratif etki karşılaştırması

– Spesifik parakrin mediatörlerin belirlenmesi

Mezenkimal Kök Hücre:

Tartışmaya açık konular

MV

• Mezenkimal kök hücre kaynaklı

mikroveziküllerin komşu

hücrelere füzyon aracılığı ile

içeriğini aktarması:

– spesifik protein

– genetik (mRNA, mikroRNA)

materyal direkt transferi ile

ABH’da böbrek onarımını

arttırıcı etki

Bruno S. PloSOne 2012

Mezenkimal Kök Hücre Kaynaklı

Mikrovezikül/Eksozomlar

Bruno S. Eur J Pharmacol 2016

• Biyolojik ajanlar: melatonin ile öncü-tedavi (parakrin

etkiyi artırıcı-HGF salınımının artışı)

• Genetik modifikasyon: CXCR4 ekspresyonun

arttırılması (hasarlı alana göçün artırılması ve sitokin

BMP-7, HG ve IL-10 salınım artışı)

Mias C. Stem Cells 2008; 26: 1749-57

Liu N. AJP Renal Physiol 2013;305: F1064-73

Mezenkimal Kök Hücre Etkinliğinin

Arttırılması

• EPC: Kemik-iliği kökenli endotel hücre hattı progenitör

hücresi, dolaşımda bulunur

• ABH: mikrovasküler endotelyal hücre disfonksiyonu ve

peritübüller kapillerde perfüzyon azalması ve EPC artışı

• EPC (sistemik/tx) uygulaması ile böbrek koruyucu etki:

– Endotelyal koruyucu miRNA’ların artışı

– VEGF-1, IGF-1, HGF artışı

Bitzer M. Kidney Int 2012; 82: 375-77.

Endotelyal progenitör hücreler (EPC)

Barnes CJ. Am J Stem Cells 2016; 5: 1-10

Akut Böbrek Hasarında

Öne Çıkan Deneysel Tedavi: Mezenkimal

Kök Hücre

SON SÖZ

«ileriyi görmek için geriye bakınız»• Deneysel modeller ABH patofizyolojinde ufuk

açmaya devam edecek

• Deneysel ABH’da öne çıkan mezenkimal kök hücre

kaynaklı tedaviler yanısıra diğer yolakları hedef

alan «kombinasyon tedavileri» gelecek için umut

kaynağı olabilir

İlginize teşekkürler