Çinko: Hasar Sonrası Optik Sinirin Yenilenmesinde Beklenmedik Hedef

İLK RESİM SIRASI:  Normal fare retinasındaki kesitlerde (lekelenme, soldaki resim)  çok az serbest çinko (Zn2+) görülmektedir. Ama bu miktar optik sinir hasarından sonra (sağdaki resim) çok artmaktadır. Sinir hasarı sonrası 1 saat  içinde, amakrin hücreler denen internöronların, retinal ganglion hücreler (RGCs) ile birleştiği yer olan retina tabakasında çinko yığılması başlar. Sonraki 2 gün boyunca çinko RGCs e geçer. Bu nöronlar ölür ve yaralanma esnasında hasar gören aksonların (sinir dokuları) yenilenmesine engel olur.

Çinko yığılmasını kıskaçlama(çelatlama-bağlama) bileşenleri ile engellemek, hasar görmüş retinal ganglion hücrelerinin (RGCs) çoğunun optik sinir hasarından aylarca sonra bile yaşamını devam etmesini mümkün kılar. Tablolar normal retinadaki sağlıklı RGCs(sol)leri gösteriyor. Sonrasında sırayla hasarlı ve optik sinir kusuru yaşayan retinanın 2 hafta sonra tedavi edilmemiş resmi (ortadaki) ve en sağda da hasardan 2 hafta sonra tedavi edilmiş retinanın durumu.

Alttaki iki resim hasardan 2 hafta sonra optik sinirin durumunu gösteriyor. Üstteki resim tedavi edilmeyen ve hasar sonrası akson yenilenmesi olmayan retinayı gösteriyor. Altındaki resim ise çinko kıskaçlaması (çelatlaması-bağlaması) ile tedavi edilen retinadaki müthiş akson yenilenmesini gösteriyor.

Boston Çocuk Hastanesi

20 yıldan uzun süredir araştırmacılar, doğal büyüme inhibisyonunun(yavaşlama) üstesinden gelen farklı büyüme faktörleri ve/veya etkenleri kullanarak hasar görmüş optik sinirini iyileştirmeye çalışıyorlar. Ama bu girişimler yaralanmış sinir dokularının en fazla %1ini iyileştirip yeniden beyine bağlıyorlar. Hücrelerin çoğu nihayteinde ölüyorlar. Boston Çocuk Hastanesi’ndeki araştırmacılar yepyeni bir yaklaşım uyguluyorlar: Hasar sonucu salınan çinkoyu kıskaçlama(çelatlama) yoluyla hücreler daha uzun süre yaşıyor. Farelerde önemli derecede akson yenilenmesi görüldü.

Eğer aynı şey insanlarda da ispatlanabilirse, bunun gibi bir tedavi optik sinir hasarı, glokom ya da merkezi sinir sistemindeki başka sinir dokusu hasarları(spinal kord hasarı gibi) olan hastalar için müthiş faydalı olabilir. Araştırmacılar, çinko şelatörlerinin zaten mevcut olduğunu ama sistematik veya enjeksiyonla da göze verilebileceğini söylüyorlar. Bulguları 2 Ocak haftasında “Proceedings of the National Academy of Sciences” dergisinde online olarak yayımlandı.

Gözden beyine görsel bilgiyi taşıyan optik sinir, retinal ganglion hücreleri denen nöronlardan uzanan aksonlardan oluşur. Normalde optik sinir hasar gördüğünde bu hücreler ölürler. Ama onların aslında neden öldüğü hala bilinmiyor.

Dr LArry Benowitz şöyle diyor: “Buradakiler de dahil olmak üzere en az 200 çalışmada bu hücrelerin neden öldüğü incelendi. Hücreler ölmese bile genellikle bağlantılarını yeniden sağlayamıyorlar.”

Dr Paul Rosenberg, hücre ölümünde çinkonun rolünü araştırıyordu. Görme sinyallerinin alındığı, proses edildiği ve beyne geri gönderildiği alan olan retinada çinko arama fikrini ortaya attı. Onun ve Benowitz’in laboratuvarı Dr Yiqing Li öncülüğünde 2010da birlikte çalışmaya başladı.

Çinko Artışı

Çinko pek çok hücre fonksiyonu için çok önemlidir. Pek çok nöronda çinko, minik kesecikler içindeki sinapslarla ve bu hücrelerin diğer hücrelerle iletişime geçmek için kullandıkları nörotransmitterler ile sarmalanmış durumdadır. Normalde çinko salınımı çok sıkı şekilde kontrol edilir çünkü yüksek dozları hücreler için toksiktir.

Farelerle yapılan deneylerde araştırmacılar, optik sinir hasarından sonra çinko seviyesinde çok belirgin bir artış fark ettiler. Şaşırtıcıdır ki bu artış zarar gören retinal ganglion hücrelerde değil, ama onlarla iletişimde olan hücrelerde oldu. Bunlar da amakrin hücre denilen aracı nöronlar. Çinkodaki bu artış hasardan 1 saat sonra oluştu. 2 yada 3 gün sonra çinko retinal ganglion hücrelere geçti ve ondan sonra hücreler ölmeye başaldı.

Yaşamalarını ve Yenilenmelerini Sağlamak

Çinko daha önce hücre ölümüyle ilişkilendirilmişti. Bu çalışma ise, çinkoyu hedeflemenin gözdeki hasarlı nöronları koruyabileceğini ve optik sinir boyunca aksonların canlanmasına yardımcı olabileceğini gösteren ilk çalışma. Canlı bir hayvan modelinde de çinko hedeflemenin sonuçlarını gösteren ilk çalışmalar arasında yer alıyor.

Benowitz: “Çinkoyu bağlayan etkenleri -şelatörleri – kullandığımızda, hasarlı hücrelerin yaklaşık %40’ının aylarca hayatta kalmasını sağladık. Büyüme ve hayatta kalma faktörleri geçici etkiye sahipler; hücre ölüm sürecini gerçekten durdurmuyorlar. Eğer doğru miktarı bulabilir ve çinko şelatörlerini sürekli aktarabilirseniz, retinal ganglion hücrelerin yarısının hayatta kalmasını sağlayabilirsiniz.”

Araştırmacılar ayrıca hücrelerin aksonlarında ciddi bir yenilenme gördüler. Yüzlerce akson, sinir hasarı alanının dışına doğru yayıldılar. Tedavi edilmeyen farelerde ise bu, çok az miktarda görüldü.

Bu çalışmalarda araştırmacılar, retina hücrelerindeki serbest çinko artışını gözlemlemek ve çinkoyu kıskaçlamak için çoklu aracılar kullandılar. Bunların arasında, MIT Kimya Bölümü’nde doktor olan Stephen Lippard tarafından yeni geliştirilen bileşikler de mevcut.

Kıskaçlamaya ek olarak Benowitz, Rosenberg ve Li, çinkoyu retinal ganglion hücrelerinin içine girmekten alıkoyacak başka bir sürü genetik ve farmakolojik yollar denediler. Bu metotlar hücre yaşam süresini artırdı. Li, tek yapılması gereken şeyin çinkonun sinapsı geçerek ganglion hücreler içine girmesine engel olmak olduğunu söylüyor.

Tedaviyle ilgili olasılıklar

Araştırmacılar, çinkonun retinal ganglion hücrelerine akmasından önceki gecikmenin sebebi olarak, hasarın hemen sonrasında oluşmasa bile çelatlamanın etkin olabileceğini gösterdiğini söylüyorlar.

Rosenberg şöyle diyor: “Çeşitli gruplar yenilenmeyi tetikleyecek farklı yöntemler bulmuş olsalar da, genellikle bu yöntemlerde hasardan hemen önce veya sonrasında gen ifadesini değiştirme söz konusudur. Çinkonun sinir yenilenmesinde engel olduğunu anlamak bizi hasardan sonra kullanabileceğimiz yaklaşımlar bulmaya itti.”

Bir süreliğine çinkoyu kıskaçlayacak, muhtemelen hastanın gözünden sadece tek bir iğne almasıyla olacak, yavaş salınımlı bir formulasyon geliştirmek üzere daha fazla bütçe bulabilmeyi umuyorlar.

Benowitz, Rosenberg ve Li aynı zamanda çinkonun hücre ölümüne nasıl sebep olduğunu ve yenilenmeyi nasıl engellediğini bulmaya çalışıyorlar. Rosenberg bir sonraki aşamanın bu adımlarda ilerlemek olduğunu söylüyor. Bu alanlardaki keşifler sayesinde tedavisel yaklaşımlara yenilerinin eklenebileceğini düşünüyorlar.

Çinko: Yeni Kalsiyum mu?

Bu çalışma, çinkonun optik sinir hasarındaki rolünü gösteren ilk çalışmadır. Ama çinko aynı zamanda felç hasarlarında, Alzeimer ve motor nöron hastalığında da etkin olarak gösterilmiştir. Aslında normal retinada bulunan nöronlardan çok daha fazla, beynin geri kalanındaki nöronlar da, yüksek miktarda reaktif çinko içermektedir.

Rosenberg: “Çinkonun sağlıklı sinir sistemi üzerindeki rolü hakkında çok az şey biliniyor. Dünyanın pek çok yerinde araştırmacılar bunun önemi hakkında hemfikir olmaya başladılar bile. Kalsiyumun sağlık ve hastalıkta en önemli regülatör olduğu düşünülmekteyken, çinkonun 21. yy.da bu rolü paylaşacağını düşünüyoruz.”

Çeviren : Sıdıka ÖZEMRE
https://m.medicalxpress.com/news/2017-01-zinc-regenerating-optic-nerve-injury.html

Check Also

Kuantum Fiziği ve Gerçeklik