Büyüme Faktörleri
Ağırlıkları 4000-60 000 dalton arasında de¬ğişen, çok az miktarları bile hücresel aktiviteleri etkileyebilen proteinlerdir. Farklı faktörlerin görevleri ve etkileri ile ilgili yeni buluşlar sürmektedir.
Büyüme faktörleri, hücresel fonksiyonları endokrin, parakrin, otokrin veya intrakrin mekanizmalarla sağlar.
- Endokrin yolla etkileyen faktörler hedef hücreye kan yoluyla gider ve uzaktaki hücreleri de etkiler.
- Parakrin yolla etki eden faktörler salgılandıkları bölgede etkilidirler.
- Otokrin faktörler, tarafından salgılandıkları hücrenin fonksiyonlarını etkiler.
- Bazı transforme fibroblastlar, hiç salgılanmamış faktörlere hücrenin kendi içinde, intrakrin mekanizma ile yanıt verirler.
Büyüme faktörlerinin herhangi bir hücreyi etkileyebilmesi, o hücrenin, o faktör için reseptöre sahip olup olmamasına bağlıdır. Reseptöre bağlanma sonucu hücre içinde özgün bir cevaba neden olan bir seri sinyal ortaya çıkar. Etki, çoğunlukla tirozin kinaz uyarılarak sağlanır. Her hücrenin farklı büyüme faktörleri için farklı sayıda reseptörü bulunur. Büyüme fak¬törlerinin o bölgedeki konsantrasyonu ve reseptöre bağlanan miktarı, elde edilecek sonucu belirler. Matriks de, büyüme faktörlerinin çözünebilirliğini değiştirerek, hücresel aktiviteleri düzenleyecek faktör konsantrasyonunun değişmesini sağlayabilir. Ayrıca matriks, büyüme faktörlerinin bağlanıp çözülmesini ayarla¬yarak, ortamdaki faktörler için rezervuar göre¬vi görür. Yine matriks, herhangi bir hücrenin, herhangi bir büyüme faktörüne vereceği yanıtı belirleyebilir.
Yara iyileşmesinde etkili olan tanımlanmış büyüme faktörleri;
- Epidermal Büyüme Faktörü (EGF),
- Trombositlerce salınan Büyüme Faktörü (PDGF)
- Asidik ve bazik Fibroblast Büyüme Faktörü (FGFs),
- Transforming Büyüme Faktörü alfa ve beta (TGF ),
- Interlökin l (IL-1),
- Interlökin 2 (IL-2),
- Tümör nekroz faktör alfa (TNF ) dır.
1- Epidermal Büyüme Faktörü (Epidermal growth factor, EGF); Urogastron ile idantik olup 53 amino asitlik bir polipeptittir. Birçok dokuda bulunur ve trombosit degranülasyonu sırasında salınır. Hücrelerin çoğunda EGF'e ait reseptörler bulunur. En çok sayıda reseptör epitel hücrelerde bulunur; ancak endotel hüc¬reler, fibroblast ve düz kas hücrelerinde de re-septörler vardır. Epitel hücreler, endotel ve fibroblastlar için kemotaktik özelliği vardır. Anjiogenezi ve kollagenaz aktivitesini uyarıcı özelliğe sahiptir.
Farklı yara modellerinde EGF'lerin etkilerini araştıran birçok çalışma yapılmıştır. EGF, her gün topikal uygulandığında, tavşan kulağı yara modeli, split-thickness epidermal yaralar ve parsiyel kalınlıktaki yanıkların epitelizasyonunu arttırmıştır. Kobaylarda, EGF ile destek¬lenen yaralarda, desteklenmeyenlere oranla, daha fazla kollajen ve glikozaminoglikan top¬landığı, ayrıca selülaritenin arttığı gösterilmiş¬tir. Diabetik kobaylarda, EGF desteği, kollajen birikimini hızlandırmıştır. EGF, sistemik uygulanan metilprednizolon'un yara iyileşmesini geciktirici etkisini geri döndürebilmiştir.
2- Fibroblast Büyüme Faktörü (Fibroblast growth factor, FGF); Mezenkimal hücreler için mitojen olarak ilk kez bulunan bu faktörün an-jiogenezi uyardığı ve yara iyileşmesinde rolü olduğu gösterilmiştir. Hem asidik hem de bazik olmak üzere iki tip FGF tanımlanmıştır. Bazik FGF'ün damarlanmayı uyarıcı özelliği yaklaşık 10 kat fazladır. Endotelial hücreler FGF'yi hem sentezler hem de ona yanıt verir¬ler. Her iki tip FGF de endotel proliferasyonu ve motiliteyi arttırarak neovaskülarizasyonu hızlandırır. Heparinin etkilerini güçlendirir. Bazik FGF, ayrıca kollajen sentezini de uyarır; yara kontraksiyonunu, epitelizasyonu, fibronektin ve proteoglikan sentezim uyarır.
FGF de çeşitli hayvan modellerinde incelen¬miş; kobay kulağındaki yaraya topikal uygulanımı sonrası, bazik FGF'nin epitelizasyonu hız¬landırdığı gösterilmiştir. Kobaylara subkütan enjeksiyon ile hücre sayısı ve kollajen içeriği artmıştır. Topikal bazik FGF, farelerde enfeksi¬yon ve diabetin neden olabileceği yara iyileş¬mesi sorunlarına olumlu etki eder.
3- Trombosit Kaynaklı Büyüme Faktörü
(Platelet-derived growth factor, PDGF); Trombositlerin alfa granülleri içinde bulunur. 32000 dalton ağırlığında bir glikoprotein olan PDGF, 2 disülfit bağıyla bağlanmış bölümden oluşur. A ve B adını alan bu üniteler %56 oranında benzerlik gösterirler. AA, AB ve BB şekillerin¬de ifade edilen faktörün her üç formunun bi¬yolojik aktiviteleri temelde benzer olup B üni¬tesi mitogenezi biraz daha güçlü uyarabilir. Tümörler, endotel hücreler, makrofajlar, düz kas hücreleri ve trombositler PDGF benzeri bü¬yüme faktörleri salgılarlar.
Trombosit kaynaklı büyüme faktörü; mak¬rofajlar ve polimorf nüveli lökositlerin kemotaksisini uyarır. Fibroblast ve düz kas hücrele¬rinde hem kemotaksis hem mitogenezi uyarır. Trombosit kaynaklı büyüme faktörü, kollajen, hyalüran ve fibronektin sentezini uyarır; ayrı¬ca kollajenaz aktivitesini arttırır.
Trombosit kaynaklı büyüme faktörünün bir alandaki konsantrasyonu, hangi hücrelerin ona daha çok yanıt verme yeteneğinde olduğu¬nu gösterir, çünkü farklı hücreler, farklı PDGF konsantrasyonları ile o ortama çekilirler.
Trombosit kaynaklı büyüme faktörü, hay-van modellerinde, etkili bir yara iyileşmesi destekleyicisi olarak gösterilmiştir. Tavşan ku¬lağı modelinde epitelizasyon hızını arttırdığı saptanmıştır. Farelere yerleştirilen subkütan sponçlara hergün PDGF beta enjekte edilmiş ve enjeksiyon yapılmayanlara oranla, yapılan¬larda, tedavinin 7. gününde hücre miktarında ve kollajen içeriğinde artma saptanmıştır. Farelerdeki insizyonel yaralanmalara kollajen vehikül içinde PDGF-BB uygulandığında, 7 hafta sonunda, kontrollere oranla, yara iyileşmesi daha belirgin olarak saptanmıştır. Radyasyon uygulanmış kobaylardaki insizyonel yaralar, kollajen vehikül içinde PDGF-BB ile desteklen¬diğinde, 7 ve 12. günlerde, yaranın sağlamlı¬ğında belirgin artma olduğu gösterilmiştir. Diabetik farelerde eksizyonel yaralar, PDGF'ün topikal uygulanımı ile desteklendiğinde daha hızlı kapanmıştır.
4- Somatomedinler (veya insülin benzeri büyüme faktörleri); esas olarak hepatosit ve fibroblastlarca sentezlenir ve fibroblast proliferasyonunu uyarmada PDGF ile birlikte çalışır.
Trombosit kaynaklı büyüme faktörleri ve FGF gibi maddeler, hücrelerin, hücre siklusuna erken girmelerini sağlar (G0 ve G1); kompetans faktörü olarak davranırlar. İnsülin, EGF ve somatomedinler de progresyon faktörü ola¬rak davranır ve hücre siklusunun diğer basa¬maklarının ilerlemesini sağlar (S1, G2, M).
5- Transforme Edici Büyüme Faktörü -
(Transforming growth factor , TGF - ); trombositler, makrofajlar, lenfositler, kemik, böbrek gibi farklı dokulardan izole edilmiştir. Trombositlerin alfa granülleri içinde yoğun miktar¬da bulunur, hasarlanan bölgeye degranülasyonla salınır. Makrofajlar tarafından kendi üretimini otokrin yolla düzenler. Ayrıca monositleri uyararak FGF, PDGF, TNF - , IL-1 gibi büyüme faktörlerinin salınımını sağlar. Hemen hemen tüm hücrelerin TGF- için reseptörü vardır ve en azından teorik olarak TGF - ile uyarılabilirler.
Transforme edici büyüme faktörü - 'da, yara iyileşmesinde kullanılmaktadır. Tavşan kulağı modelinde epitelizasyonu hızlandırdığı kanıtlanmamıştır. Ancak kollajen sentezini uyarır. Yenidoğan farelerde subkütan enjeksi-yon ile kollajen sentezi ve anjiogenezi uyardığı saptanmıştır. Gine domuzlarındaki yaralar açık bırakılmış ve TGF- içeren sponçlarla mu¬amele edilmiş, sonuçta, 8. günde, bu tedaviyi görmeyenlere oranla, daha fazla granülasyon dokusu içerdikleri saptanmıştır. Farelerdeki insizyonel yaralara kollajen vehikül içinde TGF- uygulandığında, 3 ve 14. günler arasında, ya¬ranın sağlamlığında, kontrollere oranla artma saptanmıştır. Transforme edici faktör - deste¬ği, Adriamycin'e bağlı yara iyileşmesindeki za-yıflamanın üstesinden gelebilmektedir. Glukokortikoide bağlı yara iyileşmesi zaafını, kollajen vehikül içinde TGF - desteği, 7. gün¬den itibaren ortadan kaldırmaktadır.
Transforme edici faktör- , makrofajlar için kemotaktiktir; fibroblast kemotaksisi ve proliferasyonunu uyarır. TGF- , kollajen sentezi¬nin en güçlü uyarıcısı olarak bilinir. Ayrıca kollajenazı aktive eden diğer faktörlerin uyarı¬cı etkisini azaltır. TGF- fibroblastlarca fibronektin ve proteoglikan sentezini; keratinositlerce de fibronektin sentezini uyarır. Yara kontraksiyonun da rol oynar. Matriksi organize edebilme özelliği nedeni ile remodeling olayın¬da görev yapar.
Transforme edici faktör - tek başına, endotel hücre proliferasyonunu inhibe ederken, başka bir kofaktörle birlikte anjiogenezi stimüle eder. Ayrıca epitelyal hücre proliferasyonu¬nu uyarır.
6- Transforme Edici Faktör - Alfa (Transforming growth factor-alpha, TGF- ); hem EGF hem de vaccinia büyüme faktörüne (VGF) benzer. Epidermal büyüme faktörü ile %30 ya¬pısal benzerlik gösterir; EGF'nin daha otokrin çalışabilen bir varyantı olarak kabul edilebilir. Uyarılmış makrofajlar, trombositler ve keratinositler ve vücuttaki diğer bazı hücrelerce sentezlenir. Biyolojik etkilerini EGF reseptörlerine bağlanarak gösterir. Mezenşimal, epitelyal , endotelyal hücre büyümesini ve endotel hücre kemotaksisini uyarır. Endotelial hücre prolife¬rasyonunu sağlaması açısından EGF ile aynı güçte; ancak anjiogenezi stimüle etmesi açısın¬dan 10 kat daha güçlüdür. Agar plaklarında fibroblast uyarımı sağlarken, TGF- 'nın mutla¬ka olması gereken bir kofaktörüdür.
7- Interlökin - l (Interleukin - l, IL-1); ilk olarak endojen bir pirojeri ve lenfosit proliferasyon uyarıcısı olarak tanımlanmıştır. Makro¬fajlar tarafından olduğu gibi, bazı başka hücre¬lerce de, bakteriyal ürünler, C5a, immün kompleksler, gama interferon ve prostaglan-dinlerin uyarımı ile salgılanır. Epitel hücreleri, polimorf nüveli lökositler, monosit ve lenfosit¬ler için kemotaktik; fibroblastlar için değildir. IL-1, fibroblast proliferasyonunu, araşidonik asit metabolizmasını, kollajen sentezini, kollajenaz ve hyalüronidaz aktivitesini uyarır. Vasküler endotel hücrelerinin proliferasyonunu inhibe eder.
8- Interlökin - 2 (Interleukin-2, IL-2); esas görevi T hücre büyüme faktörü olarak davranmaksa da, yara iyileşmesinde rol oynayabilir.
9- Tümör Nekroz Faktörü - Alfa (Tümör necrosis factor-alpha, TNF ); adını ilk olarak, in vitro tümör hücreleri için sitostatik veya sitosidal bulunduğu için almıştır. Carswell tara¬fından yumuşak doku sarkomlarında nekroz oluşturabilmesi ile dikkatleri üzerine çekmiş¬tir. Kanser kaşeksisi, endotoksik şokta da rol oynadığı düşünülmektedir. Sonraları, tümör hücrelerinin olduğu kadar, normal hücrelerin de TNF reseptörlerine sahip olduğu gösteril-miştir. Kaşeksiye neden olan kaşektin ile idantik olduğu ve ateş yükseltici özelliği olduğu gösterilmiştir.
Tümör nekroz faktörü-alfa; TNF - ile uya¬rılmış makrofajlar tarafından sentezlenen, 157 amino asitli bir polipeptittir. Fibroblastlar için mitojenik özellik taşır; kollajen ve kollajenaz biyosentezi ve prostaglandir E-2 salınımını uyarır. In vitro, endotel proliferasyonunu inhi¬be etmesine rağmen anjiogenezi uyarıcı etkisi¬ni, ikinci bir mesajcı yoluyla yaptığı sanılmak¬tadır. Bir seri hücresel fonksiyonu düzenleyen değişik faktörlerin salınmasını uyarır.
İnsan Çalışmaları
Büyüme faktörlerinin, birçok hayvan modelinde yara iyileşmesini hızlandırdığı açıkça gösterildiği için, insan çalışmalarına geçilmesi konusunda yapılacak araştırmalar desteklen¬mektedir. İlk araştırmalar, otolog trombosit ekstrelerinin kollajen vehikül içinde uygulan¬ması suretiyle yapılmıştır. Trombosit kaynaklı yara iyileştirme faktörü (Platelet derived wound healing factor, PDWHF), kronik yarala¬rı olan bazı hastalarda hergün topikal olarak uygulanmış, kronik, iyileşmesi güç yaraların ortalama 10.6 haftada kapandığı görülmüştür.
İleri araştırmalar için PDWHF ve plasebo, randomize, prospektif bir çalışmada, kronik deri ülserleri olan hastalara uygulanmıştır. PDWHF ile tedavi edilen hastaların %81'i 8 haftada iyileşirken, aynı süre içinde plasebo grubunda düzelme %15 oranında bulunmuş-tur. Sonuçlar istatistiksel olarak anlamlı bulun¬muştur.
Üçüncü bir çalışmada, ülserasyonlar önce serum fizyolojik veya Silvadene krem ile 3 ay boyunca tedavi edildikten sonra, Silvadene ta¬şıyıcısı içinde PDVVHF ile tedaviye geçilmiştir. İlk 3 aylık sürede lezyonların sadece % 11'inde iyileşme görülmüştür. PDVVHF eklendikten sonra ortalama 9.67 hafta içinde %100 düzelme saptanmıştır.
Başka bir çalışmada, diabetik nöropatik ül¬serleri olan 13 hastaya, PDVVHF veya plasebo, prospektif, çift-kör olarak uygulanmış; PDVVHF ile tedavi edilen 7 hastanın 5'inde tam iyileşme saptanırken, plasebo uygulanan 6 hastadan sadece l'inde düzelme görülmüştür. PDVVHF ile tedavi edilen lezyonların küçülme miktarı 6.2 mm2/gün iken, plasebo grubunda aynı oran 1.8 mm2/gün olup aradaki fark ista-tistiksel olarak anlamlı bulundu.
Prospektif randomize çift-kör bir başka ça¬lışmada PDVVHF topikal solüsyon içinde, 26 adet alt ekstremite ülserasyonu olan 18 hasta¬ya uygulanmış ancak bu çalışmada her iki grup arasında anlamlı olabilecek bir fark bu¬lunmamıştır.
Bazı ülserlerin tedavisinde, saflaştırılmış PDGF-BB topikal olarak sıvı taşıyıcı içinde de-nenmiştir. Yüz mikrogr/ml gibi yüksek bir konsantrasyon ile tedavi edilen lezyonlar; ça-lışma öncesi boyutlarının %4'üne ulaşırken, kontrol grubu çalışma öncesi alanının %21.8'ine ulaşmıştır. Pozitif bir etkiye işaret et¬mesine rağmen istatistiksel olarak anlamlı bu-lunmamıştır.
Epidermal büyüme faktörünün, deri grefti donör bölgelerine, Silvadene taşıyıcı içinde, to¬pikal uygulandığı çift-kör başka bir çalışmada, epitelizasyon ortalama 1.5 gün kısalmıştır. Başka bir çalışmada, iyileşmeyen ülserasyonları olan 9 hasta, Silvadene ile 3 hafta-6 ay tedavi görmüş ve çok az iyileşme elde edilmiştir. Sil¬vadene içine EGF eklenip tedaviye geçildiğin¬de 9 hastanın 8'inde ortalama 34 gün içinde iyi¬leşme saptanmıştır.
Venöz staz ülserlerinin tedavisinde büyüme faktörlerinin kullanımını araştırmak için yapıl¬mış çift kör bir çalışmada, sıvı taşıyıcı içinde EGF topikal olarak uygulanmış; 10 haftalık ça¬lışma süresinin sonunda EGF ile tedavi olan grupta %35, kontrol grubunda %11'lik düzel¬me saptanmıştır. Ülserasyonların küçülmesi, çalışma grubunda haftada %7 oranında bulu¬nurken; kontrol grubunda haftada %3 oranın¬da bulunmuştur.
Bazik fibroblast büyüme faktörü, çok mer¬kezli, çift kör bir çalışmada bası ülserlerinde kullanılmış; dört hafta süreyle yatan hastalar¬da, sıvı taşıyıcı içinde bFGF kullanılmış ve plaseboya oranla düzelme, anlamlı şekilde üstün bulunmuştur. Histolojik olarak da bFGF uygu¬lanan hastaların yaralarında, fibroblast ve kol¬lajen miktarında artma görülmüştür.
Büyüme faktörleri ile yapılan insan deney-leri, ne yazık ki hayvan deneyleri kadar başarı¬lı bulunamamıştır. Tüm araştırmacılar, PDVVHF ile olumlu sonuçlar elde etmiştir. PDGF insanlarda bası ülserlerinde belirgin bir etki sağlayamazken, bFGF dekübitis ülserlerin¬de, plaseboya oranla, istatistiksel olarak an¬lamlı bir düzelme sağlayabilmiş, ancak çalışma sonunda yine bazı hastaların lezyonlarının devam etmesini engelleyememiştir. Staz ülser-lerinde EGF kullanımı, tek olumlu sonuç veren çalışma olarak görünmektedir. Sonuç olarak büyüme faktörlerinin insanlarda kullanımının deneme aşamasında olduğu söylenebilir.
İnsan modelleri neden hayvan deneyleri kadar başarılı değil?
- İnsan modellerinin kontrolü daha güç (diabetes mellitus, kemoterapi, steroid, radyotera¬pi gibi tedaviyi güçleştirici faktörlerin varlığı),
- Hastanın yaşı, ülserasyonun tipi, lokalizasyonu ve yara iyileşmesini etkileyebilecek sekonder faktörler (beslenme vb),
- Kronik insan ülserasyonlarında bulunan bazı proteolitik enzimlerin, topikal olarak ekle¬nen büyüme faktörlerini bozabilmesi gibi ne¬denleri öncelikle düşünmeliyiz.
Sonuçlar
- Normal yara iyileşmesinde görev yapan faktörlerin sırasıyla ve kombine olarak kulla-nılmasının, yara iyileşmesini olumlu etkileye-ceği mantıklıdır.
- Yara iyileşmesinin bozulabildiği durum-larda, eksik olan faktörlerin yerine konması, iyileşmeyi hızlandırır.
- Deneysel modellerde, faktörlerin tek tek kullanımının, kombine şekilde kullanılmala-rından daha az etkili olduğu gösterilmiştir.
Sonuç olarak, Büyüme faktörlerinin tedavi¬yi desteklemek amacıyla kullanılması klinik açıdan çok önemlidir ancak kullanım dozu formülasyonu ve zamanlaması gibi pratik bilgi¬lerden yoksun olmamız, tedavinin standardizasyonunu maalesef engellemektedir.
Kaynaklar
1. Laato M, Heino J, Kahari VM et al. Epidermal growth factor prevents methylprednisolone in-duced inhibition of wound healing. J Surg Res, 1989; 17:354-359.
2. Brown GI, Nanney LB, Gri f fen J et al. Enhancement of wound healing by topical treatment with epidermal growth factor. N Engl J Med 1989; 321:76-79.
3. Brown GL, Curtsinger L, Jurkiewics MJ et al. Stim-ulation of healing of chronic wounds by epidermal growth factor. Plast Reconst Surg, 1991; 88:189-196.
4. Lawrence WT, Diegelmann RF. Growth factors in wound healing. Clinics in Dermatology, 1994; 12:157-169.
5. McGee GS, Davidson JM, Buckley A et al. Recombi-nant basic fibroblast growth factor accelerates wound healing. J Surg Res, 1988; 45:145-153.
6. Mooney DP, O'Reilly, Gamelli RL. Tumor necrosis factor and wound healing. Ann Surg, 1990; 211:124-129.
7. Robson MC, Phillips LG, Lawrence WT et al. The safety and effect of topically applied recombinant basic fibroblast growth factor on the healing of chronic pressure sores Ann Surg 1992; 216:401-406.
8. Sprugel KH, McPherson JM, Clowes AW et al. Ef-fects of growth factors in vivo. Am J Pathol, 1987; 129:601-613.
Yara İyileşmesi ve Büyüme Faktörleri
Dr. Sevda CİĞER
Alsancak Devlet Hastanesi Dermatoloji Kliniği Uzmanı
BİYOLOJİ ÖDEV YARDIM
-
Mercanlar ve Mercan resifleri hakkında bilgi
-
Kulak Nedir? Kulağın Yapısı ve Görevleri Nelerdir?
-
Göz nedir ? Gözün görevleri nelerdir ? Canlılarda göz ve görme organı
-
Boğaz nedir ? Boğazın kısımları nelerdir ?
-
Omurga, columna vertebralis nedir ? Görevleri nelerdir ?
-
Doğal gübreler nelerdir
-
Kimyasal (yapay) gübreler nelerdir
-
Kortizol Nedir
-
Semantik Nedir ?
-
Karasal Ve Sucul Biyomların Özellikleri Nelerdir ?
-
Kaç çeşit biyom vardır
-
Bitki Ve Hayvanların Yeryüzündeki Dağılımını Etkileyen Faktörler Nelerdir?
-
Bitkisel dokular hakkında bilgi
-
Ekosistemde besin zinciri ve besin ağının önemi nedir ?
-
Genetik Algoritmalar