Nörodejeneratif Hastalıkların Tedavisinde Zebra Balığı Modeli
Güncelleme tarihi: 9 Nis 2021
Esengül Öztürk - Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi
Günümüzde hafızası zayıf olan insanlara “balık hafızalı” denildiğini duymuşsunuzdur. Her ne kadar balıkların hafızalarının zayıf olduğu düşünülse de aslında durum böyle değildir. Hatta, öğrenme ve hafıza ile ilgili yapılan araştırmalarda zebra balığı kusursuz bir model organizma olarak karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca, başta Alzheimer hastalığı olmak üzere çeşitli nörodejeneratif hastalıklara ait mekanizmaların anlaşılmasında zebra balığı son yıllarda sıkça adını duyduğumuz bir organizmadır[1].
Nörodejenerasyon, kısaca nöronların yapısal ve işlevsel olarak bozulması anlamına gelir. Bu bozulma nöron hücrelerinde olağandışı çalışmayı beraberinde getirir ve hücreler apoptoz sürecine girerek faaliyetlerini durdurur. İnsan beyninde ortaya çıkan bu anormallikler, çoğunlukla yaştaki ilerlemeyle de birlikte çeşitli nörodejeneratif hastalıklara sebep olmaktadır. Bu hastalıkların genellikle ortaya çıkış sebebi bilinmemekle birlikte çoğu zaman hastalığın seyrininin önüne de geçilememektedir[2,3]. Şu ana kadar bilinen nörodejeneratif hastalıklardan bazıları;
-Alzheimer hastalığı,
-Parkinson hastalığı,
-Huntington hastalığı,
-Amyotrofik lateral skleroz,
-Frontotemporal demans,
-Spinoserebellar ataksi
şeklindedir[3].
Nörodejeneratif hastalık grubunun yarattığı ciddi etkiye ve tehlikeye baktığımızda örneğin, “bunama” olarak adlandırılan Demans hastalığının, 2030 yılına kadar dünya çapında 75 milyon yetişkin bireyi etkileyeceği öngörülmektedir[1]. Diğer yandan Alzheimer hastalığının ise, 2030 yılına kadar dünya genelinde 82 milyon insana ulaşacağı tahmin edilmektedir[4].
Nörodejenaratif hastalıkların patofizyolojik etkilerini incelediğimizde örneğin, Alzheimer hastalığı beyin korteksinin nöron ve sinapslarında amiloid peptidlerin birikmesi ve nörofibriler yumakların oluşmasından kaynaklanmaktadır[4]. Parkinson hastalığında ise sinir hücrelerinin birbiriyle iletişimini sağlayan dopamin hormonunun eksikliği yani, dopamin hormonunu üreten hücrelerin dejenerasyonu sonucu ortaya çıkmaktadır[5]. Dolayısıyla insan beyninde bulunan nöron hücreleri kendilerini yenileyebilme ve nöral kök hücre proliferasyonu (farklılaşma) özelliklerine sahip değildir[6].
Bu kapsamda, güçlü nöral rejenerasyon yeteneğine ve kök hücre proliferasyon özelliklerine sahip olan Zebra balığı (Danio rerio), beyin dokularının yenilenmesine ait çalışmalarda kilit role sahip bir organizmadır[7]. Özellikle insanda kalp, beyin, omurilik gibi yenilenme ve farklılaşma özelliklerine sahip olmayan dokularda rejenerasyon yeteneği sahiptir[8]. Bunun yanı sıra, zebra balığı davranışsal patofizyolojik, nöroanatomik açıdan insanla önemli benzerliklere sahiptir[4].
Zebra balığı, birçok nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu konuyla ilgili en dikkat çeken çalışma Alzheimer hastalığının tedavisi için zebra balığına ait nöral kök hücrelerle yapılan çalışmadır. Bu araştırmada sağlıklı ve yetişkin zebra balıklarına Alzheimer’a neden olan Aβ42 (Amiloid-beta42) peptitleri mikroenjeksiyon yöntem ile verilir. Sonrasında yapılan gözlemlerde nöron hücrelerinde Aβ42 peptit birikmiş olan zebra balıklarında, Alzheimer hastalığına sahip olan insanların hastalık belirtilerine eşdeğer olan nöronal ölüm, iltihaplanma, sinaptik dejenerasyon, hafıza ve öğrenme eksiklikleri belirlenmiştir. Ancak bu gözlemin ardından, hasta zebra balıkları nöron hücrelerindeki hasarı tamir etmek için nöral kök hücreleri uyarak rejenerasyon faaliyetini başlatır. Böylece ölü sinir hücrelerinin yerine nöral kök hücreleri sayesinde yeni hücreler gelerek Alzheimer hastalığında iyileşme sağlanmaktadır[9].
Nörodejeneratif hastalıkların tedavisi ile ilgili yapılan son yıllardaki çalışmalar, özellikle zebra balığının kritik öneme sahip bir organizma olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, zebra balıklarının nörogenez yeteneğinin anlaşılması ve bu mekanizmanın hasta bireylere entegrasyonu için çeşitli ilaç ve tedavi yöntemleri üzerinde çalışılması gelecekte birçok insanın karşılaşacağı nörodejeneratif hastalıklar için umut verici niteliktedir[9].
Referanslar
1. Gerlai, R. 2016. “Learning and Memory in Zebrafish (Danio Rerio).” Methods in Cell Biology. doi: 10.1016/bs.mcb.2016.02.005.
2. Chauhan, Neelima B., and Jogender Mehla. 2015. “Ameliorative Effects of Nutraceuticals in Neurological Disorders.” in Bioactive Nutraceuticals and Dietary Supplements in Neurological and Brain Disease: Prevention and Therapy.
3. Gitler, Aaron D., Paraminder Dhillon, and James Shorter. 2017. “Neurodegenerative Disease: Models, Mechanisms, and a New Hope.” DMM Disease Models and Mechanisms.
4. Saleem, Suraiya, and Rajaretinam Rajesh Kannan. 2018. “Zebrafish: An Emerging Real-Time Model System to Study Alzheimer’s Disease and Neurospecific Drug Discovery.” Cell Death Discovery.
5. Bhattarai, Prabesh, Alvin Kuriakose Thomas, Mehmet Ilyas Cosacak, Christos Papadimitriou, Violeta Mashkaryan, Yixin Zhang, and Caghan Kizil. 2017. “Modeling Amyloid-Β42 Toxicity and Neurodegeneration in Adult Zebrafish Brain.” Journal of Visualized Experiments. doi: 10.3791/56014.
6. DeMaagd, George, and Ashok Philip. 2015. “Parkinson’s Disease and Its Management Part 1: Disease Entity, Risk Factors, Pathophysiology, Clinical Presentation, and Diagnosis.” P and T.
7. Bhattarai, Prabesh, Alvin Kuriakose Thomas, Mehmet Ilyas Cosacak, Christos Papadimitriou, Violeta Mashkaryan, Cynthia Froc, Susanne Reinhardt, Thomas Kurth, Andreas Dahl, Yixin Zhang, and Caghan Kizil. 2016. “IL4/STAT6 Signaling Activates Neural Stem Cell Proliferation and Neurogenesis upon Amyloid-Β42 Aggregation in Adult Zebrafish Brain.” Cell Reports 17(4):941–48. doi: 10.1016/j.celrep.2016.09.075.
8. Cosacak, Mehmet Ilyas, Prabesh Bhattarai, Susanne Reinhardt, Andreas Petzold, Andreas Dahl, Yixin Zhang, and Caghan Kizil. 2019. “Single-Cell Transcriptomics Analyses of Neural Stem Cell Heterogeneity and Contextual Plasticity in a Zebrafish Brain Model of Amyloid Toxicity.” Cell Reports. doi: 10.1016/j.celrep.2019.03.090.
9. Kizil, Caghan, and Prabesh Bhattarai. 2018. “Is Alzheimer’s Also a Stem Cell Disease? – The Zebrafish Perspective.” Frontiers in Cell and Developmental Biology. doi: 10.3389/fcell.2018.00159.