سلولهای بنیادی ،مهندسی بافت
صفحه نخست   ::   آرشیو  ::   تماس با من   
 
 

A Novel Neuroprotectant and stem cell mobilization agent  Granulocyte-Colony Stimulating Factor

استفاده از فاكتورهاي رشد و عوامل محافظت كننده نرونها سالها  به وسيله محققين مختلف مورد در آزمايشات مختلف مورد استفاده و بررسي قرار گرفته است.آزمايشات مختلف در مدلهاي تجربي حيوانات اثر حفاظتي فاكتورهاي رشد مانند( (erythropoietin (EPO) وbdnf دربيماريهاي سيستم عصبي مركزي مانند سكته هاي مغزي يا ضربات مغزي و بيماريهاي نرود‍ژنرتيو را اثبات كرده اند.(1-3)بعضي از اين فاكتورهاي رشد مانند epo مورد استفاده كلنيكي قرار گرفته اند.(4)

Granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) از اعضاي خانواده فاكتور رشد ميباشد.كار اصلي آن اين  ميباشد كه با عث تمايز پروژنيتورهاي متعهد شده به سمت نوتروفيل و توزيع انها در بدن ميشود.و همچنين اثر تروفيك روی سلولهاي مختلف مانند سلولهاي عصبي دارد.(6)آزمايشات مختلف اثر تروفيك اين فاكتور رشد را در سيستم عصبي نشان داده اند.(7-16) با اين وجود مكانيزم دقيق اثر حفاظتي اين فاكتور رشد روي  نرونها نشان داده نشده است. با اين وجود ما خصوصيات بيولوژيكي كاربردهاي كلنيكي  اين فاكتور رشد را درحفاظت ار نرونها در سيستم عصبي مركزي خلاصه ميكنيم.

Structure of G-CSF and Its Receptor

G-CSF يك گليكوپروتيين شامل 4 رنجيره α-helical غير موازي با جرم مولكولي 19kd ميباشد.(17)طيف گسترده اي از سلولها شامل سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان وفيبروبلاستها و ماكروفاژها سلولهاي اندوتليال واستروسيتها در مقابل محركها ميتوانند G-CSF را توليد كنند.(5و18و19)تكثير و تمايز سلولهاي پروژنيتور نوتروفيلي به صورت گسترده به اتصال G-CSF به رسپتورش بستگي دارد.رسپتور G-CSF در سلولهاي بنيادي خونساز نيز بيان ميشود.و همچنين در سلولهاي غير خونساز شامل نرونها سلولهاي آندوتليال و سلولهاي گليايي بيان ميشود.(12.20و25) رسپتور G-CSF يك ساختمان مركب شامل سه قلمرو زير:

immunoglobulin-like domain, a cytokine receptor–homologous domain, and 3 fibronectin type III domains

ميباشد.قلمرو سيتوپلاسمي  اين رسپتورفاقد يك كيناز داخل سلولي ميباشد.قلمرو داخل سلولي اين رسپتورشامل 3 سكانس آمينو اسيدي كه در انتقال سيگنال ضروري ميباشند ميباشد.(26)G-CSF باعث برقراري تكثير تمايز و بقا سلولهاي بنيادي خونساز با فعال كردن  (Janus kinase (JAK)/signal transducer) و فعال كردن فاكتور ترجمه (STAT) و (Ras/mitogen-activated protein ((MAP) kinase  و مسيرphosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (also known as Akt) signaling pathways. ميشود.(27-30)

Clinical Applications of G-CSF

درFebruary 21, 1991 داروي r-metHuG-CSF (Filgrastrim) به وسيله FDA تاييد شد كه باعث كاهش التهاب

G-CSF as a Neuroprotectant

G-CSF and G-CSFR in the Brain

بيان شدن رسپتور G-CSF در محدوده گسترده اي از مغز نشان داده شده است كه شامل سلولهاي پيراميدال در كورتكس مغز سلولهاي پوركينژ در مخچه ودر منطقه CA3 هيپوكامپ منطقه ساب گرانولار گيروس دندانه اي .كورتكس انتورينال و پياز بويايي  ميباشند.(13) همچنين در يك مطالعه انساني پس از مرگ ان اين رسپتور در كورتكس فرونتال مغز ديده شده است.مطالعات مشابهي حضور اين رسپتور را در مغز و نخاع نشان داده است.(شكل 1)

مطالعات اخير پيشنهاد ميكند كه G-CSF يك اثر اتوكرين محافظتي بر روس نرونهاي آسيب ديده در ضايعات سيستم عصبي مركزي داشته باشد. UPREGULATION   رسپتور G-CSF و خود G-CSF در مدلهاي تجريي سكته هاي مغزي كه از طريق بسته شدن شريان ميدل سربلار صورت گرفته است ديده شده است .(13) Kleinschnitzو همكارانش نشان دادند كه بستن دايمي شريان مغزي مياني باعث افزايش سطح mRNAG-CSF در مقايسه با كورتكس نرمال بعد از 4 ساعت ميشود و بعد از دو روزبه انداز baseline كاهش ميابد.بنابراين يك افزايش بيان Mrna براي G-CSF نه تنها در منطقه ايسكمي ديده ميشود همچنين در مناطق غير ايسكميك نيز گزارش شده است.(36)

 G-CSF Has an Anti-Inflammatory Effect on CNS

التهاب در پاسخ به آسيب مغزي شامل نفوذ سلولهاي التهابي پارانشيم مغزي آسيب ديده و فعال شده سلولهاي مغزي ساكن آن ناحيه ميباشد.(37-38) والن و همكارانش به بررسي تاثير افزايش نوتروفيل در خون در اثر G-CSF رو ي نفوذ پذيري     blood brain barier(BBB) و ادم مغزي درمدلهاي ضربه مغزي در موش صحرايي پرداختند.انها اثبات كردند كه درمان با G-CSF باعث افزايش مقدار نوتروفيل خون كه با آسيب سد خوني مغزي  ارتباط دارد ميشود با اين وجود هيچ اختلافي در ادم مغزي و  تجمع نوتروفيلي نيمكرها در دو گروه كنترل و درمان با G-CSF ديده نشده است.در نتيجه اين دانشمند وهمكارانش پيشنهاد كردند كه توانايي G-CSF  براي مهاجرت نوتروفيلها به سمت ضايعه ممكن است آسيب ديده باشد.(39)با اين وجود پارك و همكارانش در آزمايشي متناقض با اين نشان دادند كه تزريق داخل صفاقي G-CSF بعد از خونريزي داخل مغزي باعث كاهش ادم مغزي و التهاب و كاهش نفوذ پذيري BBB در مدلهاي موش صحرايي شده بود.(11) گيبسون و همكارانش با استفاده از MRI نشان دادن كه G-CSF به صورت چشمگيري مقدار ادم مغزي را بعد از ايسكمي مغزي در موش كاهش ميدهد.(10)همچنين لي و همكارانش (10)نشان دادند كه G-CSF باعث كاهش اسيب BBB و پيشنهاد كردند كه علت اين امر كاهش التهاب و اسيب سلولي در فاز حاد اسيب مغزي ميباشد.بنابراين به كار بردن G-CSF هراه با كاهش برجسته مقدار نوتروفيلها در محل ضايعه ميشود.(10و12)

اين ام روشن شده است كه لوكوسيتهاي محيطي انزيمهاي پروتئوليتيك و راديكالهاي ازاد اكسيژن ازاد ميكنند.آنها همچنين سايتوكينهايي شامل tumor necrosis factor(TNF)-α و interleukin –(1L)-1β را آزاد ميكنند كه باعث تسهيل در آسيب سد خوني مغزي  و باعث مهاجرت لكوسيتهاي خوني به سمت منطقه آسيب ديده ميشوند.(37.40.41)آن فرض ميشود كه 1 مكانيزم عمل G-CSF در جلوگير از تخريب سد خوني مغزي باعث كاهش التهاب در منطقه اسيب ديده ميشود.براي مثال التهاب و و انتشار لنفوسيتهاي T به محل آسيب ديده به وسيله G-CSF در يك مدل allergic encephalomyelitis در موش صحرايي كاهش پيدا كرده بود.(42) مهاجرت لنفوسيت T به سيستم عصبي مركزي توسط شموكينهاي (macrophage inflammatory protein-1α) و

macrophage chemoattractant protein-1 صورت ميپذيرد.G-CSF نسبت macrophage inflammatory protein-1α را به macrophage chemoattractant protein-1 chemokine را  در مدلهاي تجربي allergic encephalomyelitis كاهش داده كه اين فرايند  باعث كاهش مهاجرت لنفوسيتهاي T به سمت سيستم عصبي مركزي ميشود.(42) اين فرايند همراه با افزايش  سطح IL-4 و TGF-β1 با كاهش مقدار INF-γ و  TNF-α ميباشد.(42) از طرف ديگر گيبسون و همكارانش گزارش دادن كه درمان با G-CSF به طور چشمگير باعث سركوب IL1-β بعد از  ايسكمي مغزي در موشهاي صحرايي شده بو د در صورتيكه هيچ تاثيري روي TNF-α يا مقدار inducible NO synthase (iNOS) نداشته است.(7)با اين وجود كومين كوباياشي و همكارانش نشان دادن كه G-CSF به صورت چشمگيري باعث كاهش مقدار iNOS

بعد از مدلهاي تجربي سكته هاي مغزي با بسته شدن شريان مغزي مياني شده بودند.(9)

G-CSF Has an Antiapoptotic Effect on Neurons

مرگ نروني در بسياري از بيماريهاي نرودژنرتيو سيستم عصبي مركزي وجود دارد.مطالعات گسترده اي روي بيماريهاي سيستم عصبي مركزي نشان داد كه G-CSF يك اثر ضد آپوپتوزي روي نرونها در شرايط invivo وinvitro دارد.(9-11-13)گزارش شده است كه G-CSF نرونهاي كورتكس را بر عليه آپوپتوزهاي القا شده به وسيله camptothecin و NO در شرايط invivo به كاهش مقدار caspase-3 وشكستن poly-ADP ribose polymerase محافظت كرده است.(13) قرار گرفتن در معرض G-CSF بععث فسفوريلاسيون سريع SATAT3  به وسيله JAK كيناز در نرونها ميشود.كه اين كيناز به وسيله AG-490  inhibit ميشود.(شكل 2)

G-CSF منجر به افزايش در سطح پروتيين ضد آپوپوتوزي BCL-XL كه target پروتيين SATAT ميباشد ميشود.متشابها شابيتز و همكارانش نشان دادند(12) كه بيان شدن STAT3 در منطقه نيمسايه يك مدل تجربي سكته مغزي بعد از درمان با G-CSF افزايش يافته بود. كومين موباياشي و همكارانش نشان دادن كه (9) فعال شده مسير JAK/STAT3  به وسيله G-CSF و فعال شده Bcl-2 باعث جلوگيري از مرگ نروني در مدلهاي تجربي سكته هاي مغزي با بستن شريان مغزي مياني ميشود.ان همچنين گزارش شده است كه فعال شدن مسير

PI3K/phosphoinositide-dependent kinase/Akt در نورنهاي كورتكس ميشود.تاثر ضد آپوپتوزي G-CSF بخشي به وسيله اين مسير صورت ميگيرد.(13)احتمالا Akt كه يك target  براي PI3K ميباشد يك فاكتور ضد آپوپتوزي ميباشد كه در كنترل تعادل بين آپوپتوز و بقا در چندين سيستم مانند نرونها با چندين مكانيزم  مانند فسفوريلاسون Bcl-2  و caspase-9 عمل ميكند.(43.47) Phosphoinositide-dependent kinase همچنين گزارش شده است كه باعث فسفوريله كردن و فعال كردن Akt ميشود تا باعث بقا نرونها شود.

سرانجام اندازه گيري مقدارextracellular signal–regulated kinase (ERK) نشان داد كه در صورتيكه ERK1/2 به صورت گذرا و ضعيف به وسيله G-CSF فعال شود ERK5 kinase به صورت شديد در نرونهاي كشت داده شده از كورتكس فعال ميشود.(13)ERK5 همچنين به عنوان

MAP kinase 1 (BMK1) بزرگ شناخته ميشود كه يك عضو ار خانواده MAP  كينازها ميباشد كه اثرات بيولوژيكي ناشناخته اي دارند.(49.50)

آن مهم است كه اعلام داريم كه G-CSF يك اثرضد آپوپتوزي بر بسياري از سلولهاي بنيادي خونساز  با فعال كردن مسيرهاي داخل  سلولي دارد.براي مثال G-CSF از آزاد شدن خودبخودي سيتوكروم c در مسير آپوپتوزي وابسته به ميتوكندري در سندرم myelodysplastic پرو‍‍ژنيتورهاي خونساز جلوگيري ميكند.(51)

G-CSF Drives Neurogenesis

سلولهاي بنيادي عصبي سلولهايي در مغز ميباشند كه قدرت ساختن سلولهاي مشابه خود و همينطور تبديل شدن به ساير سلولهاي مغزي مانند نرونها آستروسيت و اليگودنروسيت را دارا ميباشند.به نظر ميرسد كه G-CSF يك نقش مهمي در تمايز سلولهاي بنيادي عصبي هم در شرايط invivo و هم در شرايط invitro ايفا ميكند.(13) در كشت سلولهاي بنيادي عصبي حاصل از منطقهSVZ و منطقه هيپوكامپ  آناليز پاسخ  اين سلولهاي بنيادي نسبت به G-CSF اثبات كرد كه يك افزايش در تعداد سلولهاي عصبي بالغ كه ماركرهاي : MAP2, βtubulin ш , neuron specific elolase  را بيان ميكنند اتفاق افتاده است.(13)G-cs باعث افزايش نروژنزيز نه تنها در موشهاي ايسكميك ميشود بلكه در موشهاي غير ايسكميك نيز اين اتفاق ميافتد.

بر پايه اين اطلاعات آن ميتواند فرض شود كه G-CSF يك نقش مهمي را در افزايش نروژنزيس و مهاجرت نروبلاستها با فعال كردن مسير سلولي PI3K/Akt ايفا مكند.همانطور كه پيشتر بحث شد يك مسير داخل سلولي مهم در پيشبرد نروژنزيس به وسيله G-CSF ميباشد.اين مسير داخل سلولي از طريق c-GMP با عث تكثير پروژنيتورهاي عصبي منطقه SVZ ميشود.(52)همچنين فرض ميشود كه اين مسير داخل سلولي باعث مهاجرت نروبلاستها بعد از سكتههاي مغزي در موش صحرايي ميشود.(53)

سيستم CXC chemokine receptor 4 (CXCR4)/stromal cellderived factor-1 (SDF-1) يك سيستم ضروري براي متحرك سازي سلولهاي  بنيادي خونساز به سمت خون محيطي ميباشد.(54)اين سيستم همچنين نقش مهمي را در مهاجرت سلولهاي  بنيادي عصبي بازي ميكند.آن نشان داده شده است كه CXCR4 در پروژنيتورهاي عصبي موش صحرايي و انسان بيان ميشود و همچنين نشان داده شده است كه اين وجود  سيستم در مهاجرت سلولهاي بنيادي عصبي به سمت ضايعه ايسكميك  بسيار مهم ميباشد.(56و57)

Does G-CSF Mobilize Hematopoietic Stem Cells to the Injured Brain?

آن نشان داده شده است كه به كار بردن G-CSF باعث متحركسازي سلولهاي بنيادي خونساز CD34 به سمت گردش خون محيطي ميشود.(58) استفاده از G-CSF باعث كاهش برجسته در  هجم منطقه  infract با متحرك سازي سلولهاي بنيادي خونساز در مدلهاي تجربي سكته مغزي در موش صحرايي شده بود.(16)Shyu و همكارانش نشان دادند كه درمان با G-CSF با عث افزايش سلولهاي  5-bromodeoxyuridine مثبت كه ماركرهاي نروني MAP2,NeuN و ماركر گليايي GFAP را بيان ميكنند در محل ضايعه در مدلهاي تجربي سكته هاي مغزي در موش صحرايي شده بود.(15)

Other Neuroprotective Properties

در يك مطالعه اخير Lee و همكارانش ثابت كردد  كه (10)در مدلهاي تجربي سكتههاي مغزي در موش صحرايي به كار بردن G-CSF باعث افزايش آنژيوژنزيس و افزايش ترشح endothelial NO synthase,angiopoetin-2  در منطقه اسيب ديده ميشود.مولكولهاي سمي بوجود آمده در محل ضايعه مانند گلوتامات يك اثر سمي بر روي نرونها ايجاد ميكنند به نظر ميرسد كه G-CSF سلولهاي گرانولي كورتكس مغز را از آسيب ديدن توسط اين ماده سمي محافظت ميكند.

dd

dgf

 

 

 

 

 

 


پيام هاي ديگران () | یکشنبه ۱۳۸٦/٩/۱۱ - یک منتظر |لینک به نوشته