Glokom, multifaktöryel, progresif ve nörodejeneratif bir hastalık grubu olup, tedavi edilmediğinde görme kaybı ile sonuçlanır. Göz içi basınç (GİB) yüksekliği halen kontrol edilebilir tek majör risk faktörü olmakla birlikte, GİB kontrolüne rağmen ilerleme gösteren ya da GİB normal seviyede olmasına rağmen optik sinir hasarı gelişen olgular söz konusudur. Bu durumda yüksek GİB'ndan bağımsız başka mekanizmalar devreye girmektedir. Glokomda ganglion hücre hasarının kontrol altına alınması ve ilerlemenin durdurulması bu mekanizmalara ait fizyopatolojinin iyi anlaşılması ile mümkündür. Sonuçta etkin tedavi yöntemleri ancak bu şekilde geliştirilebilir.
Makalede glokomun fizyopatolojisine ışık tutan hasar mekanizmaları, bunlara ait güncel tedavi yaklaşımları ve gelecekte neler yapılabilir sorusunu aydınlatmaya yarayacak çalışma ve fikirler etraflıca irdelenecektir.
Kısaltmalar
PAAG; Primer Açık Açılı Glokom, NTG; Normal Tansiyonlu Glokom, OHT; Oküler Hipertansiyon, NVG; Neovasküler Glokom, RGH; Retinal Ganglion Hücre, ROT; Reaktif Oksijen Türevleri, NOS; Nitrik Oksit Sentetaz, ALS; Amyotrofik Lateral Skleroz, TNF; Tümör Nekrozis Faktör, EPO; Eritropoietin, TRX; Tioredoksin, NAD; Nikatinamid Adenil Dinükleotid, Nmnat; Nikotinamid mononükleotid adeniltransferaz, NMDA; N-metil-D-aspartat, NGF; Nöronal Büyüme Faktörü, BDGF; Beyin Kaynaklı Büyüme Faktörü, CNTF; Siliyer Nörotrofik Faktör, GDNF; Glial Hücre Nörotrofik Faktör, IGF-I; İnsülin Benzeri Büyüme Faktörü, Trk; Tropomiyozin-kinaz, AV; Adenovirüs, AAV; Adeno-Asosiye Virüs, LV; Lentivirüs, HSV; Herpes Simpleks Virüs, MMP; Matriks Metalloproteinaz, COX; Siklooksijenaz, 8-OHdG; 8-Hidroksil-2-Deoksiguanizin, BIRC; Bakuloviral Engelleyici Tekrar Muhtevi Protein, IAP; İnhibitör Apopitotik Protein, siRNA; Küçük Engelleyici RNA, shRNA; Kısa Firkete RNA, ROCK; Rho Kinaz, MLC; Miyozin Hafif Zincir, GTAaze; Guanozin 5-Trifosfataz.
GİRİŞ
Glokom nörodejeneratif bir hastalık grubunu tariflemekte olup, retina ganglion hücre (RGH) hasarı ve aksonal dejenerasyon ile seyreder. Retina ve optik sinir santral sinir sisteminin birer parçasıdırlar ve glokom olgularında normal bireylere göre lateral genikulat cismin MR değerlendirmelerinde dejenerasyon ve atrofik değişimlere rastlanmıştır. Bu bağlamda nöromotor sistemi (Parkinson, ALS) ve bilinç sistemini (Alzheimer) etkileyen nörodejeneratif patolojilere benzer olarak glokom da, görsel sistemi tehdit eden nörodestrüktif bir hastalıktır.[1,2] Dolayısıyla bu hastalık grubunda tedavi stratejileri geliştirilirken GİB kontrolü yanında nöronal korunmayı sağlayabilecek, hücresel apopitozisi engelleyebilecek yaklaşımların da devreye sokulma gerekliliği vardır. Ancak etkin tedavi metodlarının gelişimi glokomda hangi yollarla nöronal dejenerasyon ve apopitozis gerçekleşmektedir? sorusunun tam olarak yanıtlanabilmesiyle mümkündür. Glokomda patofizyolojinin anlaşılabilmesi için farklı glokom modellerinde birçok çalışma yapılmıştır.
Günümüze kadar elde edilen bilgiler ışığında RGH hasarında etkili olduğu düşünülen mekanizmalar: yüksek GİB’na bağlı barotravma dışında eksitotoksisite, oksidatif stres, reaktif oksijen ürünleri ve mitokondriyal disfonksiyon, nörotrofinlerin yetersiziliği, immün modülasyonun bozulması, inflamasyon, vasküler yetmezlik ve iskemidir (Resim 1).[3-6] Elbette orijinde genetik faktörler de büyük önem taşımaktadır.
;){kind=link}
RETİNA GANGLİON HÜCRE HASARI MEKANİZMALARI VE TEDAVİ STRATEJİLERİ
Eksitotoksisite
Hücreler arası iletişimde nörotransmitter olarak görev yapan glutamat fizyolojik sınırların üzerine çıktığında toksik etki göstermektedir. Normalde hücreler arası mesafeye salınan glutamat Müller hücreleri tarafından tutularak glutamin sentetaz ile glutamine çevrilir. Ancak farklı mekanizmalarla (yüksek GİB, iskemi gibi) bozulmuş ve strese girmiş hücrelerden fazla miktarda salındığında ortamdan uzaklaştırılamamakta ve eksisitoksisite kaskadının eksitatör nörötransmitteri olmaktadır.
Böyle bir durumda hücre duvarındaki NMDA reseptörlerini uyararak hücre içine fazla miktarda Ca+2 girişine neden olur. Bir yandan mitokondrilerden sitokrom C salınımı ve kaspazların (kaspaz 7,8,9 ve 3) aktivasyonuna neden olarak proteolizi tetiklerken; diğer yandan da NOS yolunu uyararak argininden fazla miktarda nitrik oksit (NO) sentezi gerçekleşir.
NOS’ın 3 tipi olup, NOS-2 (iNOS) indüklenen tipidir. Oksidatif stres sonucu açığa çıkan reaktif oksijen ürünleri (O2-, H2O2, OH) ve NOS yoluyla artan miktarda sentezlenen NO hücre için son derece toksik bir ortam yaratır (peroksinitrit ve nitrotrosin oluşumu ve birikimi). Sonuçta kromatin kondansasyonu ve DNA fragmantasyonu ile hücre ölümü meydana gelir.[3-6]
Riluzole gtutamaterjik sistem ve Na kanalları üzerinden etkili olduğu ileri sürülen ve ALS hastalarında FDA onaylı yaşam süresi üzerinde etkili olduğu bilinen bir ajandır. Antidepresan ve anksiyolitik etkileri de söz konusudur. NMDA reseptör antagonistlerinden MK-801 in vivo ve in vitro çalışmalarda RGH’inde güçlü koruma sağladığı gösterilen bir ajandır, ancak NMDA reseptörlerine güçlü afinitesi ve uzun süre ortamdaki mevcudiyeti nörotoksik etkiyle sonuçlanmaktadır.[7] Bir diğer eksitatör aminoasit antagonisti olan non-NMDA, AMPA (α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoxazolepropiyonik asit) reseptör antagonisti CNQX’dir.
Deneysel modelde MK-801’den daha etkin olarak RGH’inde yaşam oranını artırmıştır. Tacrin, antikolinesteraz bir ajan olup, Alzheimer tedavisinde kullanılmaktadır. Bis 7 tacrin (B7T) ise antikolinesteraz, anti-nitrik oksit sentetaz, anti NMDA reseptör ve anti-β amiloid özellikleriyle nöron koruma alanında dikkat çekici ajanlardandır. Nöron korumada memantinden daha etkin bulunmuştur.[8] Aminoguanidin asıl olarak NOS-2 ve kısmen de NOS-1 üzerinden NO sentezini bloklamakla birlikte, nöron koruyucu ajan olarak deneysel glokom modellerinde başarısız kalmıştır.[5,7] Bir dopaminerjik amantadin derivesi olan memantin glokomda en umut verici ajan olarak denenmiş olup, NMDA reseptörlerinin non-kompetetif antagonistidir. Alzheimer hastaları için FDA onaylıdır.
Deneysel glokom modellerinde farklı uygulama şekillerinde (cilt altı ve intraperitoneal enjeksiyon, oral kullanım) nöron koruyucu etkileri gösterilmiştir. Glokom hastalarında uygulanan Faz 3 çalışmaları sonunda plasebodan etkin bulunmamıştır. Ancak çalışmanın kurgusu ve sonlandırma şekliyle ilgili tartışmalar söz konusudur.[5,8] Alzheimer hastalarında nöron koruyucu etkinin potansiyalize edilmesi açısından memantin ve D vitamininin (antioksidan ve antiinflamatuar etkinlikden faydalanma) birlikte uygulandığı bir proje de yürütülmektedir.[8]
Apopitozisin İntrinsik ve Extrinsik Yolları
Apopitozis programlanmış hücre ölümü olup, bu süreçte kromatin kondansasyonu ve DNA fragmantasyonu, hücre organel hasarı ve sonuçta hücre zarı harabiyeti meydana gelmektedir. Apopitozisi intrinsik ve extrinsik faktörler tetikler ve hücre degradasyonu sürecinde bu yolaklar birbirleriyle ilişki halindedir. Kaspaz 3 aktivasyon aşamasında buluşurlar.
Extrinsik yolda Fas-ligandlar (FasL) ve TNFα büyük önem taşır. Bunlar ölüm reseptörlerine (Fas, TNFR) bağlanarak kaspazları aktive ederler. Önce kaspaz 8, ardından kaspaz 3 ve 7 aktive olur. İntrinsik yolda ise mitokondri ana hedeftir.
Eksitoksisite ile hücre içi girişi artan Ca+2, kalsiyum bağımlı katalitik enzimler olan kalsinörin ve kalpaini uyarır. Bu durumda bir yandan hücre iskelet sisteminin degradasyonuna giden süreçte siklin bağımlı kinaz 5, stresle aktivasyon gösteren protein kinaz ve glikojen sentetaz kinaz 3 aktive olurken; diğer yandan da mitokondiryal zara bağlı proapopitotik gen olan Bad defosforilasyonu gerçekleşir.
Ardından Bcl-2 veya Bcl-XL ile protein kompleksleri meydana gelir ve mitokondrinin zar geçirgenliği artarak sitokrom C salınımı olur. Bunun sonucunda apopitozom oluşumu ile kaspazların aktivasyonu (kaspaz 8,9 ve sonrasında 3) ve nükleer içeriğin yıkımı ile apopitozis gerçekleşir (Resim 2).[3-6]
;){kind=link}
Deneysel glokom modelinde FK 806 ile kalsinörin inhibisyonunu optik sinir ve RGH’inde nöron koruma sağlarken, aksotomi sonrası kalpain inhibisyonu da RGH’ni apopitozisden korumuştur. Kaspaz inhibitörlerinin göz içi enjeksiyonu dışında ileride gen tedavisi bölümünde de anlatılacağı üzere, farklı şekillerde ortak noktada kaspaz sisteminin aktivasyonunun engellenmesi nöroprotektif etki sağlamaktadır.
TNFα glokomdaki extrinsik yol ve inflamasyon sürecinin önemli bir nörodestrüktif sitokinidir. TNFα inhibitörü olan etanersept’in oküler hipertansiyon modelinde aksonal korunma sağladığı gösterilmiştir.[9]
Kalsiyum kanal blokerleri, Ca+2 bağımlı apopitotik yolakda üzerinde en fazla çalışma yapılan gruptur. Özellikle kan akımı artırıcı etkinlikleri ile ön plana çıksalar da, glutamat ile aktive olan eksitotoksisite ve endotelin 1 üzerine etkileri de vurgulanmıştır. NTG olgularında oküler kan akımını artırdıkları, görme alanı kayıpları ve kontrast duyarlılık üzerinde olumlu etki gösterdikleri bildirilmiştir. Flunarizin sonrasında üzerinde en fazla çalışılan ajanlar, nimodipin, nilvadipin ve lomerizin’dir. Flunarizin’in ayrıca GİB düşürücü etkisi de rapor edilmiştir. Kalsiyum kanal blokerlerinin klinik kullanımı konusunda en çok rahatsızlık duyulan konu sistemik hipotansiyon ve perfüzyon basıncı üzerine olumsuz yansımalarıdır.
Ancak okuler dokulara geçiş özellikleri oldukça iyidir. Japonya’da migren tedavisinde kullanılan lomerizin faz çalışmaları ile bu grubun en dikkat çeken ajanıdır.[10] Fizyolojik Ca+2 kanal blokeri olan Mg’un oküler kan akımı ve görme alanı üzerine olumu etkileri bildirilmiştir.[7]
Vasküler Disregülasyon-İskemi
Vasküler disregülasyon ve oküler perfüzyonun azalması hipoksi ile sonuçlanır. Hipoksi uzun süre devam ettiğinde hücrenin regülasyon mekanizmaları bozulur. Hayatiyette son derece önemli olan redox sistemi çökerken (Thioredoksin 1 ve 2’de azalma), reaktif oksijen türevleri (ROT) ve serbest radikaller artar.[11] Antioksidan moleküller (glutatyon, askorbik asit) ve antioksidan enzim sistemleri (süperoksit dismutaz, katalaz, glutatyon peroksidaz) bu süreçte yetersiz kalır. Hücre protein, lipid ve nükleik asit içeriği hasarlanır. Hücre onarılamayacak sürece girdiğinde p53 gen aktivasyonu ile apopitozis gerçekleşir. Farmakolojik oksidatif stres ve glokom modelinde TRX 1 ve 2’deki expresyon artışının RGH’inde koruma sağladığı gösterilmiştir.[11]
Vasküler regülasyonun sağlanmasında NO-prostasiklin (vazodilatasyon)/endotelin (vazokonstrüksüyon) homeostazisi önemlidir ve dengenin bozulması farklı patolojilere zemin hazırlar. Endotelin (ET) 1, yirmibir aminoasitli güçlü bir vazokonstrüktör peptiddir.
Vasküler endotelyal hücrelerce sentezlenir. Üç izoformu vardır (ET 1,2,3). Kendine özgü membran reseptörlerini aktive ederek inozitol trifosfat (İP3) ve diaçilgiserol aracılığı ile endoplazmik retikulumdan Ca+2 salınımını artırmak suretiyle vazokonstrüksüyona neden olur. ET 1 ve reseptörleri göz dokularında yoğun (iris, siliyer cisim, trabeküler ağ) olarak bulunur.
Trabeküler akımı azaltıp GİB artışına neden olması yanında (barotravma), okuler kan akımını etkileyerek (iskemi) RGH kaybı ve glokomatöz hasar gelişiminde rol oynadığı düşünülmektedir. Farklı glokom tiplerinde humör aköz ET 1 düzeylerinde artış bildirilmiştir.[12,13] Endotelin 1 reseptör antagonistleri 2 gruptur; peptid olanlar (BQ-123, BQ-485, BQ-788) ve asıl olarak pulmomer arteriyel hipertansiyon tedavisi için geliştirilen non-peptid bileşikler (ambrisentan, sitaxsentan, bosentan).
Peptid yapıda olanlar kan-beyin bariyerini geçemezler. Non-peptid olanların güçlü yan etkileri glokom tedavisi konusundaki gelişimlerini önlemiştir. Ancak deneysel modellerde oküler kan akımı üzerine olumlu etkileri ile nöron koruyucu etkileri açısından dikkat çekici özellikleri olup, farklı uygulama şekillerinin geliştirilmesiyle glokom tedavisinin yeni yaklaşımları arasında düşünülebilirler.[14]
Oksidatif Stres ve Mitokondiryal Disfonksiyon
Apopitozis kaskadında mitokondrinin apopitotik genlerin expresyonu (Bax, Bad, Bid) ve antiapopitotik genlerin (bcl-2, Bcl-XL) inhibisyonuyla harekete geçirilmesinin önemli rolü vardır. Sonuçta mitokondryal geçirgenliğin artması, sitokrom C salınımı ve kaspaz aktivasyonu ile devam eden süreç ile apopitozis gerçekleşir. RGH yüksek metabolik aktiviteye sahip hücreler olup, bunun için gerekli enerjinin temini düzgün çalışan mitokondiryal fonksiyonla mümkündür.[11] Ancak farklı faktörlerle tetiklenen apopitotik gen aktivasyonu, Ca+2 bağımlı enzimlerin uyarımı ve reaktif oksijen türlerinin etkisiyle mitokondiryal disfonksiyon gelişir ve ATP üretimi baltalanır. PGC-1α ( receptor-γ co-activator 1α) mitokondiryal biyoenerjinin anahtar moleküllerinden biridir. Birçok mitokondiryal disfonksiyona bağlı hastalıkta (nörodejeneratif ve kardiyovasküler hastalıklar, kanser) önemi gösterilmiştir. Ancak glokomdaki rolü henüz iyi anlaşılamamıştır.[15]
Glokom hastalarında aköz ve serum örneklerinde antioksidan kapasitenin durumu ve oksidatif hasara uğramış DNA düzeyleri (8-OHdG) çalışılmıştır. Antioksidan kapasite azalmış, antioksidan enzim aktivitesi ise artmış olarak saptanmıştır. Ayrıca aköz ve serum örneklerinde 8-OHdG düzeylerinin arttığı rapor edilmiştir.[16] Glokomda nöron koruyucu ajanlar olarak en çok çalışılmış grup antioksidan moleküllerdir. Serbest radikal tutucu özellikleriyle askorbik asit (C vit.) ve α tokoferol (E vit.)’ün glokomda olumlu etkilerini bildiren deneysel ve klinik çalışmalar mevcuttur.
Hayvan çalışmasında dietteki E vitamini yetersizliğinin daha fazla RGH hasarıyla birlikte olduğu gösterilmiştir.[7] Taurin, metionin ve sisteinden türetilen sülfür türevi bir aminoasit olup, antioksidan özellikleri vardır. Nöronal hasar sonrası organizmadaki düzeyleri artmaktadır ve nöroprotektif etkisi çalışmalarla gösterilmiştir. Gözde fotoreseptör hayatiyetinde önemli rolü olduğu belirtilen taurinin, farklı hayvan modellerinde NMDA reseptör aracılı eksitotoksisite üzerinden RGH koruyucu etkinliği bildirilmiştir.[17] Mexidol, Rusya’da kullanılan B6 vitaminine benzer özelliklerde, ancak Avrupa ve Amerika’da kullanım onayı olmayan bir ajandır. Rusya kökenli çalışmalarda glokom olgularında olumlu etkileri rapor edilmiştir.[18] Mirtogenol (piknogenol+mirtoselekt) spesifik flavonoidler içerir. Okuler kan akımını artırmaktadır. Endotel fonksiyonları ve siliyer fonksiyonlar üzerine olumlu etkileri vardır. GİB’nda da bir miktar düşüşe yol açtığı da bildirilmiştir.[19] Melatonin, biyoritim üzerinde etkili bir molekül olmasının yanında güçlü bir antioksidandır. DNA hasarında etkili olabilmesi yanında, NO’e bağlı apopitozisi azalttığı ve mitokondiryal sitokrom C salınımını inhibe ettiği bildirilmiştir.[20] EGb761, ginkgo biloba extratı olup, Çin ve Japon tıbbında geleneksel olarak uzun yıllardır kullanılmaktadır.
Güçlü bir antioksidan olup, nörodejeneratif hastalıklarda olumlu sonuçları bildirilmiştir. Okuler kan akımını artırdığı ve NTG olgularında görme alanı üzerine olumlu etkileri gösterilmiştir. Glokomda nöron koruyucu etkinliği tam olarak bilinmemekle birlikte, NO sentetazı inhibe ederek ya da β amiloid zincir reaksiyonu üzerinde etkili olabileceği ileri sürülmüştür.[8,21,22] Ancak beyana dayalı bir raporda EGb761 kullanımı ile glokom sıklığı arasında ilişki saptanmamıştır. α tokoferol ve ginkgo biloba içeren antioksidan kürün glokom progresyonu üzerine etkilerini inceleyen faz 3 çalışmanın sonuçları ise henüz yayınlanmamıştır.[8] Lisium barbarum kurt üzümü adıyla da bilinen bir polisakkarid olup, yıllardan beri Çin tıbbında kullanılmaktadır. Deneysel çalışmalarda nöron koruyucu etkinliği gösterilmiştir. Nöröprotektif etkisini ET-1, β amiloid ve AGEs (ileri glikasyon ürünleri) üzerine azaltıcı etkileriyle gerçekleştirdiği düşünülmektedir.[23] α lipoik asit güçlü bir antioksidan olup, optik diskte aksonal transportta olumlu etkileri ile antioksidan gen ve protein expresyonuna neden olduğu hayvan modelinde gösterilmiş bir ajandır.24 Resveratrol güçlü antioksidan diğer bir moleküldür. Oksidatif strese karşı trabeküler hücrelerde koruyucu etki gösterdiği ve retinal iskemi modelinde yine koruyucu etkilerinin tespit edildiği rapor edilmiştir.[15,25,26] Mitokondriyal enerji üretiminde etkin moleküller oldukları biyokimyasal olarak gösterilmiş ajanlar olan kreatin, nikotinamid ve koenzim Q glokom konusunda da test edilmişlerdir. Koenzim Q (ubikinon) mitokondrinin elektron transport zincirinde esansiyel bir kofaktör olup, ATP sentezini destekler. Bununla birlikte güçlü bir antioksidandır ve serbest radikal tutucu özelliği vardır. Deneysel modellerde hidrojen peroksite bağlı oksidatif stres ve yüksek basınca bağlı iskemik retinada RGH koruyucu özellikleri gösterilmiştir. Bunda antiapopitotik gen expresyonunun da rolü olduğu belirtilmiştir. Dolayısıyla oksidatif stres aracılı mitokondiryal disfonksiyon tedavisinde etkin rol oynayabileceği ileri sürülmüştür.[8,27] İdebenon, koenzim Q’ya benzer özellikler gösteren bir antioksidandır. Elektron transport zincirinde taşıyıcı özellik gösterir ve ATP üretimini artırır. İn vitro çalışmada oksidatif stres altındaki optik sinir başı astrosit kültüründe apopitotik gen expresyonnunu azaltıp, antiapopitotik gen expresyonunu artırarak (Bax/Bcl-2 stabilizasyonu) apopitozisi azalttığı ve glokomatöz dejenerasyonun kontrol altına alınmasında yararlı olabileceği rapor edilmiştir.[8,28] NAD, ATP üretiminde önemli bir başka önemli moleküldür. Nikotinamid mononükleotid, NAD biyosentezinin final basamağında rol alan nikotinamid mononükleotid adeniltransferaz (Nmnat) enzimi ile NAD’den sentezlenir. Çalışmalar Nmnat izoformlarının (Nmnat 1,2,3) aksonal dejenerasyonda koruyucu rolünü göstermiştir. Sitoplazmik Nmnat 1 expresyonunun iskemi ve glokom modelinde RGH’inde aksonal koruma sağladığı bildirilmiştir.[29,30]
Anormal Protein Birikimi
Nörodejeneratif hastalıklarda β amiloid ve Tau AT8 protein gibi birikimler görülmektedir.[2] Deneysel glokom modellerinde de RGH apopitozuyla beraber bu proteinlerin varlığı bildirilmiştir. β sekretaz inhibitörlerinin (Z-VLL-CHO) in vitro ve in vivo olarak RGH apopitozunu yavaşlattığı gösterilirken, anti β amiloid antikorları ve Kongo kırmızısının da koruyucu ajanlar olarak değerlendirilebileceği vurgulanmıştır.[31]
İmmün Modülasyon Bozukluğu
Glokomda T hücre aktivasyonu, kompleman aktivasyonu ve otoantikorlarla gelişen immün modülasyon bozukluğunun RGH hasarından sorumlu bir diğer yolak olduğu ileri sürülmektedir. Bu yolakta şüphesiz glial hücre aktivasyonu ve sitokinlerin (TNFα, interlökin 6) salınımı da önemli rol oynamaktadır. HSP (ısı şok proteinleri) ve miyelinizasyon ile ilgili proteinlerin antijenik özellikleriyle immün sistemi aktive ettikleri düşünülmektedir. HSP’ler stres durumlarında (hipoksi, ısı değişimi ve nutrisyonel bozukluklar gibi) açığa çıkmaktadır. Glokomlu gözlerde HSP 60 ve HSP 27 artışı gösterilmiştir. Ancak glokomda bu proteinlerin nasıl fonksiyon gösterdiği henüz çok iyi anlaşılamamıştır. Geranil geranil aseton’un yüksek basınçlı glokom modelinde HSP 27 expresyonuna neden olarak RGH hasarını azalttığı bildirilmiştir.[7,32] İmmün modülasyon amaçlı kullanılan Copolimer-1 (Cop-1), sentetik miyelin benzeri bir polipeptid (glatiramer asetat) olup, FDA onaylı olarak MS tedavisinde kullanılan bir antiinflamatuardır. Deneysel glokom modellerinde nöron koruyucu immün cevabı başlattığı savıyla RGH’inde yaşam süresini uzattığı bildirilmiştir. Aktif immünüzasyondaki (aşılamada) etkisinin majör histokompatibilite kompleks proteinleriyle bağlanarak ve nöroprotektif immün cevabı tetikleyen T lenfositleri aktive ederek gerçekleştirdiği ileri sürülmektedir.[5] Deneysel glokom modelinde gtatiramer asetat ile aşılama ve retinal kök hücre transplantasyonunun kombine edildiği bir çalışmada RGH’nin apopitozisden korunduğu ve bu etki altında yatan mekanizmanın nörotrofik faktörler (BNDF- IGF-I) olduğu bildirilmiştir.[33]
Nörotrofinlerin Azalması
RGH’nin gelişiminde, farklılaşmasında ve hayatiyetlerini sürdürmelerinde nörotrofinlerin (NGF, BDGF, CNTF, GDNF, NT-3,4,5) önemi büyüktür. Nörotrofinlerin biyolojik etkilerine aracılık eden 2 reseptör çeşidi vardır. Bunlar Trk A, B, C (tropomiyozin-kinaz) ve p75 (p75 NTR) reseptörleridir. Trk reseptörlerinin aktivasyonu hücre yaşamının devamı ile birliktedir. p75 NTR uyarımı ise hem yaşam, hem de apopitotik yolda rol oynar.[34,35] Avrupa orijinli hastalarda PAAG’lu olguların %1.7’sinde NTF4 gen mutasyonu saptanmıştır. Bu durum NTF4’ün TrkB reseptör afinitesinde azalma ve hastalığın progresyonu ile birliktelik göstermiştir.
NGF’ün lokal uygulamasının RGH üzerinde olumlu etkileri bildirilmiştir. İlginç bir çalışmada murin NGF 3 ay boyunca günde bir kez topikal damla şeklinde ileri evre glokom hastalarına uygulandığında görsel fonksiyonlarda düzelme geliştiği bildirilmiştir.[36,37] Rekombinant BDNF’in direkt aplikasyonu ya da viral vektör aracılı expresyonu deneysel glokom modellerinde RGH’nin korunması ile sonuçlanmıştır. GDNF ise nöronal korunmada BDNF’den daha az etkindir. CNTF primer olarak Müller hücrelerinde lokalizedir ve deneysel glokom modelleri ve aksotomiden sonra expresyonu artmaktadır. Lazerle gerçekleştirilen glokom modelinde CNTF’nin fazla salınımının RGH’nin yaşamını uzatabildiği bildirilmiştir.[38-40] Mezenşimal hücrelerin intravitreal enjeksiyonu ile kök hücre aracılı nörotrofin salınımı ve bu yolla nöron korumanın sağlanması deneysel glokom modelinde gösterilmiştir.[41] Nörorofinlerle nöron koruyucu tedavide bazı kısıtlamalar mevcuttur. Bunlar, nörotrofinlerin yarılanma ömrünün kısa oluşu, kan-retina bariyeri için düşük geçirgenlik, yüksek dozların gerekliliği ve hasara uğramış hücrelerde düşük reseptör düzeyidir. Ancak yeni taşıyıcı sistemlerin gelişimi, yarılanma ömrü uzun, kan-retina bariyerini kolay geçebilecek küçük moleküllü analogların gelişimi ya da reseptör upregülasyonuna yönelik çalışmalar nörotrofinlerin tedavide daha etkin şekilde kullanılabilmesine yardımcı olacak uygulamalardır.
Güncel Glokom İlaçları ve Nöron Koruma
Brimonidin antiapopitotik gen aktivasyonu (Bcl-2), glutamata bağlı iskeminin kontrol altına alınması, NMDA reseptör fonksiyonunun modülasyonu ve nörotrofin salınımının artırılması gibi çoklu mekanizmalarla nöron koruyucu etki gösterdiği düşünülen bir ajandır. NTG olgularında brimonidin ve timolol’ün karşılaştırıldığı çok merkezli çalışmada iki molekül arasında GİB düşüşü açısından istatistiksel fark saptanmazken; görme alnanı üzerine etki konusunda anlamlı farka rastlanmıştır. Görme alanı progresyon oranı timolol kullanan grupta daha yüksek bulunmuştur (%9.1’e karşılık %39.1).[42] Bu çalışma brimonidinin GİB düşüşünden farklı bir mekanizmayla görme alanı korunmasında timolol’e üstünlüğünü gösterse de, bu etkinin nöron koruma ile sağlanmış olabileceği tezi için ek çalışmalara ihtiyaç vardır.
β blokerlerin (betaksalol) voltaj bağımlı Ca+2 kanal blokajı ve oküler kan akımı artırıcı etkinlikleri ile nöroprotektif ajan olabilecekleri bildirimiştir. Prostaglandin analoglarının (latanoprost, travoprost, bimatoprost, tafluprost) etkin GİB düşüşü ile birlikte COX-2 aktivasyonuna negatif feedback etkisi ile eksitotoksisite üzerine etkili olabilecekleri düşünülmektedir. Ayrıca başta unoproston olmak üzere anti ET-1 etki ile oküler kan akımı artırıcı etkinliklerinin de olduğu ve bunun oküler perfüzyonu olumlu etkilemesinin yanında, nöron korumaya da katkı sağlayabileceği vurgulanmaktadır.
Karbonik anhidraz inhibitörlerinin ise oküler kan akımını artırdıkları çalışmalarla gösterilmiştir.[43]
Diğer Ajanlar
Eritropoietin (EPO), eritrositlerden salınan sitokin görevi gören bir glikoproteindir. Rekombinant teknoloji ile üretilerek tedavi amaçlı kullanılabilmektedir. Glokomda aköz eritropoietin düzeyleri yüksek olarak tespit edilmiştir. Farklı glokom tiplerinde ELİSA yöntemi ile yapılan değerlendirmelerde kontrol grubuna göre glokomlu gözlerde daha yüksek seviyeler saptanırken, en yüksek düzeylere NVG olgularında rastlanmıştır. Deneysel glokom modelinde farelere intraperitoneal enjeksiyonunun RGH’inde koruyucu etki gösterdiği rapor edilmiştir.[44,45]
İkinci jenerasyon tetrasiklin olan minosiklin antiinflamatuar ve deneysel glokom modellerinde nöpoprotektif etkileri bildirilmiş bir antibiyotiktir. Nörodejenetarif hastalık modellerinde de nöron koruyucu etkinliği gösterilmiştir. Kan-beyin bariyerini geçebilmektedir. Etkisini proapopitotik gen expresyonunu azaltıp, antiapopitotik gen ve protein expresyonunu artırarak (Bcl-2, IAP, survivin) göstermektedir. Ayrıca kaspaz inhibisyonu yapıcı etkisi de vurgulanmıştır. Dolayısıyla dengeyi nöronal hücrelerin apopitozunu azaltmak adına değiştirmektedir.[46]
Ancak nöroprotektif potansiyeli ile ilgili olarak glokomda kullanımı konusunda ileri çalışmalara ihtiyaç vardır. Östrojen analoglarının RGH üzerindeki koruyucu etkisi in vivo ve in vitro çalışmalarla gösterilmiştir. Glutamata bağlı eksitotoksisite üzerinden etki yanında, serbest radikallere karşı antioksidan özelliği de vurgulanmıştır.[47] 17β östradiol’ün farklı uygulama şekilleriyle nörotrofik ve nöroprotektif etki gösterdiği; topikal uygulama ile de hayvan modelinde yüksek GİB’na rağmen görme potansiyelinin korunabildiği bildirilmiştir.[48]
Weinreb’in glokomda ideal nöron koruyucu molekülde olması gereken özellikleri hatırlanacak olursa; ilacın retina veya optik sinirde spesifik reseptörlerinin olması, farmakolojik olarak bu dokularda etkin konsantrasyona erişebilmesi, deneysel modellerde nöronal hasarı azaltıp, hücrelerin yaşam sürelerini artırabildiğinin gösterilmesi ve insanlardaki randomize kontrollü klinik çalışmalarla nöroprotektif etkinin kanıtlanabilmesi gerekmektedir.
İn vivo ve in vitro çalışmalarda nöron koruyucu etkinliği gösterilen moleküllerin, faz çalışmalarında başarısız olabildiği düşünülürse (memantin) bu sürecin kolay ulaşılabilir olmadığı anlaşılacaktır. Ancak glokomda faz çalışmaları süren birçok molekül bulunmaktadır. Bu konudaki bilgi ve deneyimler giderek artarken, her saptanan bulgu bir diğer çalışma için yol gösterici olmaktadır.
Göz içi Basıncı Kontrolünde Yeni Hedef Moleküller ve Taşıyıcı Sistemler
Glokomda GİB kontrolü konusunda yeni moleküllerin gelişim süreci de devam etmektedir.[49-51] Yakın gelecekte en ümit verici ajan, Rho/ROCK inhibitörleridir. Rho küçük G ptoteinlerindendir. ROCK bir serin-treonin kinaz olup, GTAaze Rho’nun bir alt efektörüdür. Rho proteinlerinin hücre iskeletinin korunması ve apopitizisde önemli rolleri vardır. MLC fosforilasyonu ile aktomiyozin bağlanmasını tetikleyerek kasılmayı gerçekleştirirler. İnhibitörleri (AR-12286, INS-117548, K-115, Y-39983) ise siliyer kas ve trabeküler ağda gevşemeye neden olarak aköz drenajını artırırlar. Ayrıca bleb koruyucu antiskar etkinlikleri ile nöron koruyucu etkileri de vurgulanmıştır. Vasküler düz kas hücrelerini etkileyerek oküler kan akımını da artırmaktadırlar. Prostaglandinlere benzer olarak konjonktival hiperemi yapabilmektedirler.[52] Sonuçları yakın zamanda yayınlanmış olan Faz 2 çalışmada bir ROCK inhibitörü olan K-115 molekülü 210 PAAG ve OHT hasta popülasyonu 4 gruba ayrılarak 8 hafta boyunca farklı dozlardaki formülasyonları denenmiş ve sonuçlar plasebo ile karşılaştırılmıştır. Çok merkezli doz-cevap çalışmasına göre K-115’in %0.4’lük dozunun günde 2 kez uygulanması gün boyu etkili GİB düşüşü sağlamış ve glokom tedavisi için yeni bir molekül olarak umut vermiştir.[53] Diğer bir hedef molekül aktin olup, latrunkulin B ile polimerizasyonunun engellenmesi hücre iskelet yapısını bozar. Trabeküler akım artışıyla birlikte GİB düşer.[50,54] Yeni bir hedef alanı olan adenozin reseptör agonistleri (A1, A2a, A3) ise trabeküler ağda MMP senteziyle extraselüler matriksde yeni bir yapılanmaya ve hücresel değişikliklere neden olarak GİB düşüşü yapmaktadırlar.[50,51,55] Bunların dışında serotonin reseptör (5-HT2A) antagonisti ve kannabinoid reseptör agonistleri (CB1/CB2) ile ilgili çalışmalar vardır. RNA interreransı ile β2 adrenerjik reseptör blokajı, yeni bir prostanoid EP2 agonisti (taprenepag izopropil) ve FP reseptör agonisti (mopidamol) doz ve güvenlik çalışmaları süren moleküllerdir.[50,51]
İlaç geliştirme çalışmalarının bir diğer kolu, yeni ilaç taşıyıcı sistemlerdir. Puntal plaklar (latanoprost, bimatoprost), hidrojel kontakt lensler, nano teknoloji ile göz dokularına kolay ulaşabilir taşıyıcı sistemler, enkapsüle hücre teknolojisi ile geliştirilen ve cerrahi olarak göz içi uygulamalarıyla farklı hastalıklar için (makula dejeneresansı, retinitis pigmentoza, glokom) uzun süreli molekül salınımı sağlayacak biodegradasyona uğrayan implantlar üzerinde çalışılan ve gelişim süreçleri halen devam eden yaklaşımlardır.[56-58] Brimonidin intravitreal implantının preklinik çalışmalarda iyi tolere edildiği bildirilmiştir.[59] Durasert’in makula dejeneresansı için faz 3, glokom için faz 2 çalışmaları halen sürmektedir.
Yeni Bir Umut: Gen Tedavisi
Glokomun moleküler genetiğinin giderek daha iyi anlaşılması, gene yönelik tedavinin uygulanabilmesi açısından son derece umut vericidir. Günümüze değin PAAG ile ilişkili olmak üzere farklı lokuslar ve bu lokuslara ait hedef genler tespit edilebilmiştir. Özellikle juvenil başlangıçlı açık açılı glokomda miyosilin (MYOC), NTG olgularında belirgin optinörin, WDR36, PEXG’unda LOXL1 geni önemli saptamalardır.[60] Ancak hastalıktan sorumlu olabilecek gen mutasyonlarına ait araştırmalar henüz yetersiz olup, hızla devam etmektedir. Elbette uygun ve güvenli gen transferinin başarıyla gerçekleştirilmesi, genin kodladığı proteinin düzgün bir şekilde expresyonu ve işleve uygun fonksiyon görmesi, işlem sonrası gen kontrolünün sağlanması gibi konular, gen tedavisinin geliştirilmesi gereken diğer önemli basamaklarıdır.[61,62]
Göz uzun süreli lokal etkinin sağlanabilmesi açısından gen tedavisi için uygun bir organdır. Hedef dokular trabeküler ağ, siliyer cisim, siliyer kas ve retina olabilir. Gen tedavisi GİB’nı düşürme amaçlı ön segmente ya da nöron korunması amaçlı arka segmente yönlendirilebilir. Konjonktiva altı, ön kamara, vitreus içi, subretinal uygulama alanları dışında son zamanlarda kanaloplasti tekniğiyle hedefe yönelik intrakanaliküler gen transferi yapılabileceği düşüncesi öne sürülmüştür.[63]
Gen tedavisinde gen transferi dışında diğer bir yöntem de, hedef dokuya ilaç veya molekül aktarımlarının yapılmasıdır. Gözde gen tedavisine en güzel örneklerden biri, Leber’in konjenital amorozisidir. Burada hastalığa neden olan RPE65 geni viral vektörle (AVV) başarılı bir şekilde transfer edilebilmiştir. Gen transferinin yapıldığı hastalardan birinde mikroperimetride anlamlı görsel değişimler saptanmıştır.
Gen tedavisinde viral ya da viral olmayan taşıyıcılar kullanılmaktadır. Virüsler hücrelere kolay penetre olabilirler. Viral vektörler olarak AV, AAV, LV veya HSV’ler kullanılabilmektedir. HSV’ler gen aktarımına çok uygun değildirler ve gen expresyonunda etki süreleri kısadır. AAV ve LV vektörlerde ise uzun süreli gen etkisi sağlanabilmektedir. AAV’ler göz için en çok tercih edilen gruptur, ancak büyük gen aktarım potansiyelleri sınırlı olabileceği gözardı edilmemelidir. Viral olmayan gen aktarım yöntemleri, lipozomlar, çıplak DNA enjeksiyonu, RNA interferans teknolojisi ve kontakt lens tipi elektrodlarla DNA enjeksiyonu (plazmid DNA) sonrası lokal elektrik akımı verilmesi şeklinde uygulanan elektroporasyon tekniğidir. Lipozomlar DNA yapısına iyi entegre olamadıkları için uzun süreli expresyon sağlayamamaktadırlar. Elektroporasyon tekniği ise nörotrofik faktör (GDNF)’ün RGH’ine verilmesinde başarıyla kullanılmış ve hücrelerde korunma sağlanabilmiştir.[62,64]
Antiapopitotik genlerin viral vektörler aracılığı ile taşınımı başarıyla gerçekleştirilmiş ve hayvan modelinde RGH’inde apopitozis kontrol altına alınabilmiştir.[65] Steroid etkisiyle expresyonu azalan MMP1’in GİB yüksekliği ile ilişkili olduğunun anlaşılması ve sonrasında AV aracılı rekombinant MMP1 aktarımı ile GİB’nın düşürülebilmiş olması yanında[66,67], PAAG’da COX-2 expresyonunun azalmasına karşılık ön kamaraya LV aracılı COX-2 aktarımının uveoskleral akım artışıyla süreklilik gösteren (5 ay boyunca) GİB düşüşü sağlayabilmiş olması, gen tedavisi için umut veren ön çalışmalar olmuştur.[68]
Diğer bir uygulama şeklinde ön kamarada dışa akım artışıyla GİB düşüşü sağlayıcı etki hedeflenmiştir. Daha önceki bölümde GİB düşüşünde en umut verici molekül olarak bahsedilen Rho/ROCK sistemi üzerinden deneysel bir model geliştirilmiştir. Viral vektör aracılı ekzoenzim C3 expresyonu sağlanarak Rho GTPaze inhibe edilmiş ve aktomiyozin hücre çatısının değişime uğramasıyla dışa akım artışı sağlanmıştır.[69]
Extrinsik ve intrinsik apopitoz yolaklarının ortak noktası olan kaspaz sisteminin aktivasyonunun durdurularak nöron korunma sağlanması bir başka düşünce olmuştur. Bu amaçla güçlü kaspaz inhibitörleri olan BIRC4 ve IAP, AAV aracılı olarak hayvan modelinde denenmiş ve optik sinir akson canlılığı uzatılabilmiştir.[70,71] Gen tedavisinde nörotrofinlerden faydalanmak adına iki önemli çalışmadan birinde, AAV aracılı intravitreal BNDF aktarımı ile aksonları kesilmiş RGH’inde canlılığın devamı sağlanırken, bir diğerinde BNDF reseptörünün (TrkB) AVV vektörü ile aktarımı yapılarak (upregülasyon) aksotomi sonrası RGH’leri apopitozisden korunmuştur.[38],72] BNDF dışında GNDF ve CNTF’nin viral vektör aracılı taşınımları da RGH’inde koruyucu etki sağlamıştır. Ancak iki nörotrofik faktör birlikte uygulandığında etkinin potansiyalize olmadığı görülmüştür. Glokomda oksidatif stres ve mitokondiryal disfonksiyon yolağı düşünüldüğünde bu konudaki bir diğer seçenek antioksidan enzimlere ait genlerin aktarımı ile apopitozis sürecinin kontrol altına alınması ve nöronal korunma sağlanması olabilir.[61,64]
RNA interferans teknolojisinde kulanılan siRNA ve shRNA’larla gen ve protein expresyonu kontrol altına alınabilmektedir. siRNA, çift sarmal yapıdadır. Havyan modelinde karbonik anhidraz enzimine ait gen expresyonu, siRNA teknolojisi ile durdurularak OHT modelinde GİB düşüşü sağlanabilmiştir. siRNA ve shRNA’larla MYOC geninde de supresyon başarıyla gerçekleştirilmiştir.[74,75] Trabekülektomide fibroproliferasyonun inhibisyonu ile cerrahi başarının artırılması ve antimetabolit uygulamasına bağlı yan etkilerden uzaklaşılmasını sağlayacak virüs aracılı gen expresyonu (p21 WAF 1/Cip-1) gen tedavisinin bir başka uygulama alanı olmuştur.[76,77]
Glokomla ilgili moleküler genetik dataların artması nedene yönelik tedavi umutlarımızı artıracaktır. Böylelikle patolojiye neden olan genin kodladığı anormal protein ya da enzimatik yapının kontrol edilebilmesi mümkün olacaktır. Ancak diğer tedavi seçenekleri olan yeni hedef moleküller ve ilaç taşıyıcı sistemler üzerindeki araştırmalar da sürecektir. Genetik dışında özellikle nörobiyoloji konusundaki çalışmalar yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesine önemli katkı sağlayacaktır. Görünen o ki; glokomun geleceğine GİB kontrolü yanında aksonal korunmayı ve nöronal hücre bütünlüğünün devamını sağlayabilecek daha kolay uygulanabilir kombine tedavi metodları ile gen tedavisi damgasını vuracaktır.
KAYNAKLAR/REFERENCES