Biyoloji
Zebra Balığı Hasarlı Kalp Dokusunu Nasıl İyileştirir?
Kalp krizi insan kalbinde kalıcı bir yara izi bırakır; ancak bazı balıklar ve amfibiler de dahil olmak üzere diğer hayvanlar, yetişkin olduklarında kalpteki yara dokusunu temizleyebilir ve hasarlı kasları yeniden geliştirebilmektedirler. Bilim adamları, insan kalp hastalarına yönelik tıbbi tedavileri ilerletme umuduyla bu özel gücün nasıl çalıştığını anlamaya çalıştılar, ancak balıklar ve memeliler arasındaki büyük fizyolojik farklılıklar bu tür araştırmaları zorlaştırmaktadır.
Yardımcı doçent Jamie Gagnon liderliğindeki Utah Üniversitesi biyologları, kalbini yenileyebilen zebra balığı ve bunu yapamayan medaka olan iki balık türünü karşılaştırarak sorunu çözmüşlerdir. Ekip, yeni yayınlanan araştırmaya göre zebra balığının kalp dokusunu nasıl düzelttiğine dair çoğunlukla bağışıklık sistemiyle ilişkili birkaç olası açıklama belirlemiştir.
Gagnon laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve yeni çalışmanın baş yazarı Clayton Carey, ‘Benzer kalp morfolojisine sahip olan ve benzer habitatlarda yaşayan bu iki balığı karşılaştırarak, temel farklılıkların gerçekte ne olduğunu bulma şansımızın daha yüksek olabileceğini düşündük.’ diyerek açıklamıştır. Gagnon'un ekibi henüz gizemi çözemedi ancak çalışmaları, zebra balığının kalp yenilenmesinde rol oynayan moleküler ve hücresel mekanizmalara yeni bir ışık tutmuştur. Gagnon, ‘Bize çok benzer görünen bu iki kalbin aslında çok farklı olduğunu gösterdi.’ demiştir.
Işın yüzgeçli balıklar, zebra balığı (Danio rerio) ve medaka'dan (Oryzias latipes) oluşan Teleost ailesinin her iki üyesi de milyonlarca yıl önce yaşamış ortak bir atadan gelmektedir. Her ikisi de yaklaşık 3 cm uzunluğunda, tatlı suda yaşar ve iki odacıklı kalplerle donatılmıştır. Medakalar Japonya'ya ve zebra balığı ise Ganj Nehri havzasına özgüdür.
Araştırmaya göre, yenilenemeyen balıkların varlığı, yenilenen türlere özgü hücresel özellikleri tanımlamak için yaralanmaya verilen farklı tepkileri karşılaştırma fırsatı sunmaktadır. Gagnon, kalp yenilenmesinin tüm teleostlarda ortak olan atalardan kalma bir özellik olduğundan şüphelenmektedir. Bazı teleost türlerinde bu yeteneğin kaybına yol açan evrimsel yolu anlamak, memelilerin neden yetişkin olarak yenilenemedikleri konusunda paralel bilgiler sunabilmektedir.
Kendine özgü yatay çizgileri ile zebra balığı, Amerika Birleşik Devletleri'nde uzun süredir evcil hayvan olarak popülerdir. 1970'lerde zebra balığı, biyologlar tarafından omurgalıların embriyonik gelişimini incelemek için bir model organizma olarak benimsenmiştir. Bununla beraber, bilim insanları zebra balığını laboratuvarlarda hızla binlerce sayıya ulaşabiliyor, üzerinde çalışılması kolay ve son derece dayanıklı oldukları için tercih ediyorlardır.
Gagnon laboratuvarı, deneylerini yürütmek için, balık kalplerini insanlarda kalp krizlerini taklit edecek şekilde yaralamak için kriyoprob adı verilen bir cihaz kullandı ve ardından, iki türün nasıl farklı tepkiler verdiğini öğrenmek için belirli zaman dilimlerinden sonra kalpleri çıkarmışlardır. Carey, kriyoprobu, sıvı nitrojende yaklaşık eksi 170°C'ye soğutulan bir parça bakır telden yapmıştır. Ekip üyeleri, balığın karnında küçük kesikler açarak kalplerini açığa çıkardılar ve ardından sondayı 23 saniye boyunca kalbin kenarına uygulamışlardır. Vakaların %95'inde balıklar bu işlemden çok uzun süre olmasa da kurtulmuşlardır. Üç gün veya 14 gün sonra, kalpleri çıkarıldı ve tek hücreli bir çözelti içinde çözüldü; bu daha sonra balığın yaralanmaya nasıl tepki verdiğini gösteren işaretleyicilerin araştırılması için RNA dizilimine tabi tutulmuştur.
Carey, ‘Zebra balığı, viral bir enfeksiyon sırasında görebileceğiniz, interferon tepkisi adı verilen tipik bir bağışıklık tepkisine sahiptir. Bu yanıt medaka'da tamamen yoktur.’ diyerek açıklamıştır. Çalışma, bağışıklık hücresi alımı ve davranışındaki, epikardiyal ve endotelyal hücre sinyallemesindeki farklılıkları ile kalbin yapısında meydana gelen değişiklikleri belgelemiştir. Örneğin medaka, zebra balığında bulunan belirli bir tür kas hücresinden yoksundur.
Araştırma, zebra balığının yenilenme yeteneğinin bağışıklık sistemiyle bir ilgisi olduğunu gösteriyor ancak bunun tam olarak nasıl yapılacağının anlaşılması için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir. Örneğin, zebra balığındaki yara bölgesine medakadakinden çok daha fazla makrofaj, özel bağışıklık hücresi göç etmiştir. Medaka'nın aksine zebra balığı, sert dokuya dönüşmeyen geçici bir yara izi oluşturmaktadır.
Gagnon, ‘İnterferon tepkisinin, bu özel makrofaj hücrelerinin o yara bölgesine gelmesine ve yeni kan damarlarının büyümesini teşvik etmeye başlamasına neden olduğunu düşünüyoruz.’ diyerek açıklamıştır.
Zamanla hasarlı kalp dokusunun yerini yeni kas alır ve kalp iyileşmektedir. Gagnon, ‘Umudumuz, hayvanlarda gerçekten erişilebilir ve inanılmaz ayrıntılarla incelenebilecek bu bilgi tabanını oluşturmamız, daha sonra bu bilgiyi memelilerde ve belki bir gün insan hastalarda daha odaklı deneyler oluşturmak için kullanmamızdır.’ diyerek eklemiştir.
Kaynakça:
