Disease Models and Imaging Techniques Used in Pre-Clinical Studies - Endocrine Models

Full text

DERLEME
88
©Telif Hakkı 2019 Türkiye Nükleer Tıp Derneği / Nükleer Tıp Seminerleri, Galenos Yayınevi tarandan yayınlanmışr.
Nucl Med Semin 2019;5:88-95
AbstractÖz
Disease models are often used to obtain new information on
the etiology and biology of human diseases and/or neoplasms
and to develop new treatments. Although technological
advances in clinical diagnosis and genetic analysis have
further increased our understanding of the biology of
diseases in recent years, models created with the contribution
of genetic and tissue engineering to provide new biological
perspectives to cellular and molecular etiology can provide
a new platform. With the development of disease models
that accurately reflect the mechanisms and results of tissue
biology, data on the clinical features and genetic background
of diseases are increasing day by day. Models that simply
re-summarize diseases are indispensable to translate animal
model-based research into a clinic and to contribute to the
treatment strategies of these diseases. In this review, we
present the models of common endocrine diseases and we
emphasize the extent to which these models outline human
biology and the main ideas collected from recent studies. We
also presented the imaging modalities used in the diagnosis
of these diseases in the light of recent studies.
Keywords: Disease model, preclinical modeling,
diagnostic, imaging, endocrine, graves, thyroid cancer,
hyperparathyroidism, osteoporosis, pheochromocytoma,
Cushing’s disease, diabetes mellitus
Hastalık modelleri genellikle insan hastalıklarının ve/veya
neoplazmalarının etiyolojisi ve biyolojisi hakkında yeni bilgiler
edinmek ve yeni tedaviler geliştirmek için kullanılır. Klinik
tanı ve genetik analizdeki teknolojik gelişmeler son yıllarda
hastalıkların biyolojisine dair anlayışımızı daha da artırmış
olsa da hücresel ve moleküler etiyolojiye yeni biyolojik
bakış açıları kazanmak için genetik ve doku mühendisliği
katkısıyla oluşturulan modeller yeni bir platform sağlayabilir.
Doku biyolojisinin mekanizmalarını ve sonuçlarını doğru
yansıtan hastalık modelleri geliştirilmesiyle hastalıkların
klinik özellikleri ve genetik arka planı hakkında elde edilen
veriler gün geçtikçe artmaktadır. Hastalıkları basitçe yeniden
özetleyen modeller, hayvan modeli temelli araştırmaların
kliniğe çevrilmesi ve bu hastalıkların tedavi stratejilerine
katkıda bulunmak için vazgeçilmezdir. Bu derlemede sık
rastlanan endokrin hastalıkları modelleri ile bu modellerin
insandaki hastalık biyolojisini ne ölçüde özetlediğini ve son
çalışmalardan toplanan ana fikirleri vurguladık. Ayrıca bu
hastalıkların teşhisinde kullanılan görüntüleme yöntemlerini
son çalışmalar ışığında sunduk.
Anahtar Kelimeler: Hastalık modeli, preklinik modelleme,
tanısal, görüntüleme, endokrin, graves, tiroid kanseri,
hiperparatiroidi, osteoporoz, feokromasitoma, Cushing
hastalığı, diabetes mellitus
YazışmaAdresi/AddressforCorrespondence
Dr. Burcu Dirlik Serim, İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Kardiyoloji Enstitüsü, Nükleer Tıp Bölümü, İstanbul, Türkiye
E-posta: burcudirlik@hotmail.com ORCIDID: orcid.org/0000-0003-0173-4535
1İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Kardiyoloji Enstitüsü, Nükleer Tıp Bölümü, İstanbul, Türkiye
2Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi, Nükleer Tıp Anabilim Dalı, Kayseri, Türkiye
Burcu Dirlik Serim1, Mustafa Kula2
Disease Models and Imaging Techniques Used in Pre-Clinical
Studies - Endocrine Models
Klinik Öncesi Çalışmalarda Kullanılan
Hastalık Modelleri ve Görüntüleme
Teknikleri-Endokrinolojik Modeller
DOI:10.4274/nts.galenos.2019.0011

89
KlinikÖncesiÇalışmalardaKullanılanHastalık
ModelleriveGörüntülemeTeknikleri
EndokrinolojikModeller
Endokrinolojik hastalıklar konusunda biriken
epidemiyolojik ve klinik veriler, genel olarak hastalıkların
patolojik özelliklerine ışık tutmaktadır. Endokrin sistem
hastalıkları her ne kadar fizyopatolojinin bozulması
olarak tanımlansa da, nörohumoral ve epigenetik
ilişkiler etiyolojilerini daha iyi anlama gereksinimini
vurgulamaktadır. Hastalarla büyük ölçekli klinik
denemeler yürütmek ve dolayısıyla yeni tedavi
stratejilerinin geliştirilmesi her hasta grubunda
aynı derecede verimli olamamıştır. Bu sınırlamanın
üstesinden gelmek için oluşturulan hastalık modelleri,
bu hastalıkların ortaya çıkmasının özelliklerini
yansıtmaktadır.
Bu derlemede endokrinolojide sıklıkla rastlanılan
hastalıklarının modelleri ve bunların görüntülenmeleri
hakkındaki genel bilgiler ile bu modellerin insan
biyolojisini ne ölçüde özetlediğini, endokrin sisteme
etkilerini son çalışmalardan toplanan ana fikirler ile
birlikte sunuyoruz.
1.OtoimmünTiroidHastalıkları
Hashimoto tiroiditi ve Graves hastalığı (GH), iki
karşıt klinik sendrom olarak görülen otoimmün tiroid
hastalığıdır. Bunlar %1-2 oranında görülme sıklığı
ile organa özgü en yaygın otoimmun hastalık olup,
başlıca özellikleri tiroid bezinin lenfositler tarafından
enfiltrasyonu ve tiroid oto-antikorlarının üretimidir.
Hashimoto tiroiditindeki başlıca immünolojik durum,
lenfosit aracılı folliküler yıkım ve buna bağlı süreçlerdir.
Buna karşılık, GH, immun reaktivite sonucu oluşan
patojenik antikorların (Abs) folikül hücrelerindeki
tirotropin hormonu reseptörünü (TSHR) aktive ederek
foliküler hiperplaziye yol açması ve tiroid uyarıcı
hormonu (TSH) taklit etmesinin sonucu gelişir (1).
Oto-immünitenin deneysel hayvan modelleri,
kendiliğinden veya indüklenmiş modellere
dayanmaktadır. İnsandaki mekanizmanın aksine,
hayvanlarda tiroidit oluşumunda, ne TSHR antikorları ne
de Graves hipertiroidi kendiliğinden gelişir. GH için birkaç
farklı uyarılmış deneysel fare modeli tarif edilmiştir.
Hayvanlarda tiroidit oluşumu, ham tiroid özütlerinin
enjeksiyonu, protein ve/veya protein antijenini taşıyan
adjuvan özelliğinde bir maddenin enjeksiyonu ile
indüklenebilir. Protein ve adjuvan ile immünizasyonun
aksine, farklı fare suşlarının rekombinant TSHR proteini
ile immünizasyonu, deneysel otoimmün hipertiroidizm
indüklenmesine yol açmaz, bununla birlikte reseptör
proteinine antikorlar ve T hücre yanıtları belirgindir (2).
Shimojo ve ark. tarafından geliştirilen GH için ilk
başarılı hayvan modelinde, major histocompatibility
complex (MHC) II eksprese eden tirositlerin
otoimmüniteye yol açmasından faydalanılarak,
enjeksiyon için hem TSHR hem de MHC sınıf II antijenleri
taşıyan transfekte fibroblast hücre dizileri kullanıldı ve bu
modeldeki hastalık insidansı %10-15 olarak bildirildi (3,4).
TSHR antijenini rekombinant olarak vermek yerine, bunu
kodlayan plazmid vektörü enjekte edilen modellerde
otoimmünite gelişmekle birlikte insidans düşük olmaya
devam etti (1). Model, kendi genomunda yabancı
DNA parçası taşıyan transgenik HLA-DR3 farelerinde,
endojen MHC sınıf II’sinden yoksun sitokinler (IL-4 veya
GM-CSF) ile birlikte yapılan immünizasyonla hastalık
insidansında %30’luk bir artışla geliştirildi (5,6,7). TSHR
DNA’nın gen verme yönteminin farelerde plazmidden
rekombinant adenovirüsüne değiştirilmesiyle,
hastalık insidansı (%55) arttı ve tiroid stimülan antikor
(TSAb) bakımından büyük bir iyileşme elde edildi (1).
İmmünojenin, tam uzunluktaki TSHR yerine TSHR-A
alt birimi için kodlayan cDNA’ya değiştirilmesi, hayvan
gruplarının %70’inde hipertiroidizm başlangıcında bir
artışa yol açtı. Bu yöntem bugüne kadarki en yaygın
modeli temsil etmekte olup dişi BALB/c farelerine
rekombinant virüsün (50 uL, 109 parçacık) üç haftalık
aralıklarla üç kez enjekte edilmesine dayanır (8). Ancak
bu çalışmada da adenovirüsün kendi immünojenik
etkisinin katkısı mevcuttur; TSAb’ler son bağışıklamadan
sonra hızla düştüğünden uzun vadeli bağışıklığın
korunması zordur. GH’nin adenovirüs TSHR-A alt ünite
modeli üzerine yapılan çalışmalar, B hücrelerinin sadece
antikor salgılaması için değil aynı zamanda hastalık
sürecinde antijen sunan hücreler olarak da önemli rol
oynadığını göstermiştir. GH modelinde IFN-a, IL-4 ve
IL-10 gibi eksojen sitokin uygulanmasının, endojen
sitokinlerin varlığına kıyasla değişken sonuçlara yol
açması nedeniyle; Th1’e karşı Th2 tipi immün yanıt
ikilemi yapabilmek zor gözükmektedir (9).
GH için bir hayvan modelinin geliştirilmesine yönelik
sonraki adım, hücrelere kısa süreli yüksek güçte bir
elektriksel alan uygulayarak, hücre zarında DNA’nın
geçebileceği nanometre boyutunda geçici gözenekler
açılması mantığına dayanan gen aktarımı işlemi olan
elektroporasyon ile TSHR A-alt ünite DNA içeren plazmid
vektör ile immünizasyona dayanıyordu. HTSHR A-alt birim
genini BALB/c farelerinin bacak uyluk kaslarına aktarmak
için elektroporasyon kullanılması, immün farelerin %70-
Dirlik Serim ve Kula, Endokrinolojik Modeller

90
80’inde hipertiroidizmin indüklenmesine neden oldu ve
reseptöre uzun süreli bağışıklık, son enjeksiyondan sonra
birkaç ay sürdürüldü (8).
Sonraki çalışmalarda fare TSHR immünizasyonlarına
(yukarıda açıklanan tüm modellerde insan TSHR
immünizasyonlarına değil) dayalı yeni bir model tarif
edilmiş olup GH için gerçek, bir model olma yolunda
önemli bir adımdır (1). Model, TSHR otoimmünitesinin,
TSHR nakavt (KO) farelerden T hücresi eksik (çıplak)
farelere transferini içerir. Kısaca, vahşi tip fareler, aşılama
ile “kırılması” zor olan fare TSHR’ye karşı toleranslıdır,
ancak TSHR nakavt fareler, reseptöre tolerans
geliştirmez ve bu nedenle fare reseptörüne bir bağışıklık
tepkisinin indüklenmesine elverişlidir. Bununla birlikte,
hipertiroidizmin olması beklenmemektedir, çünkü bu
fareler endojen TSHR içermemektedir (1). Splenositlerin
TSHR KO farelerinden çıplak farelere uyarlanmasıyla,
alıcı farelerin %50’sinin 24 hafta devam eden TSHR
antikoruna sahip olduğu bulundu ama bunların çoğu
bloklayıcı antikorlardı ve 24 haftada, uyarıcı antikorları
daha önce tespit edilenlerin dominant bloke edici bir
antikor tepkisi vardı. Bununla birlikte, bu modelde, uzun
süreli bağışıklık ve küçük bir derece orbital enflamasyon
olmak üzere iki bulgu bildirilmiştir. Diğer modellerde
rastlanmayan orbital değişikliklerin bu çalışmada
bildirilmiş olması heyecan verici olmuştur (1).
GH’nin ilk fare modelinin geliştirilmesinden bu
yana geçen yirmi yıl boyunca, yüksek derecelerde
hastalık insidansı ve tekrarlanabilirliği olan daha iyi
modellerin tanımlanmasıyla antikorların hipertiroidizmi
indüklemedeki patojenik kabiliyetleri daha iyi
anlaşılmıştır.
Deneysel modellerde hipertiroidizm teşhisi,
birçok faktörden dolayı zordur. Laboratuvar testlerin
onaylandığı türlerde bile (örneğin; köpek ve kediler)
tiroid değerlerinin yorumlanması zor olarak kabul
edilebildiğinden tiroid bezinin fonksiyonel patolojilerinin
teşhisinde nükleer tıp daha güvenilir bir yöntemdir
(10). Tiroid bezinin değerlendirilmesinde sintigrafinin
kullanımı hayvanlarda tanımlanmıştır (11). Hem lokal hem
de metastatik ve/veya ektopik tiroid dokusunu saptamak
için kullanılabilir. Sintigrafi, farklı radyonüklidlerin seçici
olarak alınmasından dolayı fonksiyonel dokunun görsel
olarak tanımlanmasına izin verir ve laboratuvar testleri
anormal hale gelmeden önce hipertiroidizm teşhisini
sağlayabilir. Tiroid sintigrafisi için I-131, I-123 veya
Tc-99m perteknetat, gibi farklı izotopların kullanımı
tanımlanmıştır. Sintigrafinin kobaylardaki hipertiroidizm
tanısındaki spesifikliği net olmamakla birlikte potansiyel
olarak anormal bir tiroid bezinin işlevini belgelemek için
en kesin tanı araçlarından biri olduğu görülmektedir (12).
2.TiroidKanseri
Tiroid kanseri en sık görülen endokrin tümördür ve
görülme sıklığı artmaktadır. Diferansiye tiroid kanserleri
tiroid foliküler hücresi kaynaklı olup tiroid malignitelerinin
%80’inden fazlasını temsil eden en yaygın alt tip olan
papiller tiroid kanseri (PTC) ile ikinci büyük grup olan
foliküler tiroid kanseri (FTC) ve bunun varyantlarından
oluşur. Tiroid kanserlerinin diğer histolojik grupları
arasında, az farklılaşmış ve farklılaşmamış olanlar ile
parafoliküler C hücresi kökenli medüller tiroid kanseri ve
lenfoma bulunur. Aynı epitel hücresi kaynaklı olsalar da
PTC ve FTC arasındaki tümör biyolojisi belirgin farklılıklar
gösterir. Tiroid kanseri hastaları tipik olarak iyi prognoza
sahiptir, ancak metastatik hastalığı olan hastalar 10 yıl
boyunca %50’ye yaklaşan mortalite oranlarına sahip
olabilir ve FTC’li hastaların PTC’den daha kötü bir gidişatı
vardır.
Tiroid kanserini modellemek için geniş bir yelpaze
bulunmakla birlikte her birinin kendine özgü sınırlamaları
vardır. İnsan tiroid kanseri dokusunun kullanılmasındaki
en büyük zorluk, sınırlı mevcudiyetine bağlı heterojen
hasta grubunda malign/benign dokularda genetik ve
epigenetik ayrımı yapmanın zor olmasıdır. Tiroid kanseri
hücre kültürleri, sinyal yolakları tespiti ile farmasotik
ajanlara tümör yanıtını öngörmede faydalıdır (13). Ama
üç boyutlu tiroid folikülü olan tiroidin temel fonksiyonel
birimi, tek katmanlı kültürlerde kaybolur. İki boyutlu
kültür sisteminde, tirositler TSH yanıt verebilirliği gibi
normal fonksiyonlarını kaybedebilir. Üç boyutlu matris
veya diğer büyüme faktörlerine sahip kültür sistemleri
tiroid foliküllerini in vitro olarak yeniden oluşturabilir ve
tümör-stromal etkileşimi hakkında ek bilgi sağlayabilir.
Tümörleri indüklemek için üç genel yaklaşım vardır:
Karsinojenik bileşikler (guatrojen maddeler ile) kullanımı,
tümör hücrelerinin immün sistemi baskılanmış farelere
subkütan veya ortotopik (vericiden alınan dokunun,
alıcıda aynı anatomik bölgeye aktarılması) bir yolla
implantasyonu veya genetik olarak değiştirilmiş modeller
(13).
İnsan hücre kültürleri in vivo olarak immünojenik fare
suşlarında kullanılır, bunlar; ağır kombine immünojenik
(SCID) ve atimik (çıplak) suşları içerir (14). Farelerin
bağışıklık sistemlerinde tümör gelişimini etkileyebilecek
ince farklılıklar vardır, çünkü SCID fareler çıplak farelerden
farklı olarak insan lenfositlerini tolere edebilir (15). Ayrıca
Dirlik Serim ve Kula, Endokrinolojik Modeller

91
tümör gelişiminde; implantasyonunun tümör davranışını
etkilediği, ortotopik olarak implante edilenlerde
büyüme ve metastazının kolaylaştığı, ortotopik tiroid
kanseri modellerinin lenf nodu ve pulmoner metastaz
geliştirdiği, ancak diğer uzak metastaz bölgeleri olmadığı
gösterilmiştir. Kemik metastazını modellemek için
intrakardiyak veya tümör hücrelerinin kemiğe doğrudan
enjekte edilmesi gerektiği gözlenmiştir (13).
Genetiği değiştirilmiş modeller, ilgili genin döllenmiş
yumurtaya dahil edilerek rastgele entegrasyonu ile
yabancı DNA’nın fare genomuna öngörülemeyen kopya
sayıları ile sonuçlanan, yani DNA enjekte edilerek
oluşturulan geleneksel transgenik fareyi içerir. Tiroid
kanserinde birçok transgenik fare modeli mevcuttur.
Bunlardan bir tanesi tiroid spesifik bir onkogen
ekspresyonudur. Onkojenik hedef geni, ekspresyonunu
önleyen iki loxP bölgesi-durdurma sinyali-arasına
yerleştirilen bir fare ile Cre-rekombinaz eksprese eden
bir fare suşu ile çaprazlanır (13). Başında ve sonunda Cre-
rekombinaz enziminin tanıyıp kesebilecegi DNA parçaları
eklenmiş olan bu alanlar, örnekte okside edilmiş dizilimin
silinmesine ve gen etkisizleşmesine yol açar; durdurma
kısmının Cre-rekombinaz ile eksizyonu, sadece tiroid
içerisinde hedef onkojenik gen ekspresyonuna izin verir.
Aynı örnek hedef olarak tümör süpresör geni olan bir
farenin yine Cre-rekombinaz eksprese eden bir fare
suşu ile çaprazlanması yoluyla eksizyonun nakledilmesi
şeklinde de uygulanabilir. Cre, tiroid spesifik bir
promotörün (tiroglobulin gibi) kontrolü altındadır ve
ekspresyonu tiroid ile sınırlıdır. Bu örnekte hedef gen
okside edilen parçaların sonrasına değil, bizzat arasına
yerleştirilir ve çaprazlamayla rekombinaz tarafından
kesilerek silinmiş olur (16,17).
Diferansiye tiroid kanserinden sorumlu genler
hakkındaki veriler fare modellerinin kullanımıyla
kazanılmıştır. Rearranged in transformation (RET)/PTC
düzenlemeleri veya BRAF V600E mutasyonu gibi insan
PTC’de bulunan yaygın genetik değişiklikler, genetik
olarak değiştirilmiş fare serilerine modifiye edilmiştir
(18). Bu ve diğer preklinik fare modelleri, PTC’de siklik
adenozin monofosfat/protein kinaz A ve mitojenle
aktive olan protein kinaz sinyal yollarının önemini
doğrulamıştır. RAS mutasyonları hem papiller hem de FTC
gelişiminde rol oynamaktadır. Fosfatidilinol-3-kinazın-
AKT ve/veya tirotropinle düzenlenmiş sinyal yollarının
aşırı aktifleşmesine sahip farelerin FTC geliştirdiği
bulunmuştur. Uyarılabilir ekspresyon sistemlerini
kullanan ilave tiroid kanseri modelleri geliştirilmesi
kalıtımsal olmayan tiroid kanserlerinin çoğunu daha iyi
ifade edecektir (18).
Sodyum iyodür transport proteini-NIS, radyoaktif
iyotun hedefi olarak hem tanı hem de tedavide kritik
öneme sahiptir. İnsan tiroid kanserini saptamak için
klinikte kullanılanlara benzer şekilde, yüksek frekanslı
ultrason, mikro bilgisayarlı tomografi (BT) ve tek
foton emisyon tomografisi (SPECT) ile SPECT/BT ve
mikro pozitron emisyon tomografisi (PET) gibi mikro
görüntülemeler farelerde tümörü ve varsa metastazını
tespiti konusunda yol gösterici olacaktır. Örneğin; kanserli
farelerin PET taramasında sadece tümör bölgesinde
yüksek spesifik bir alım göstermekle birlikte; SPECT
çalışmalarında tümör taşımayan farelerde tiroidde ve
midede NIS’ye bağlı yüksel tutulum görülürken, tükürük
ve meme bezlerinde daha düşük bir alım saptanmış ve
bu sonuçlar biyodağılım çalışmaları ile doğrulanmıştır
(19). Bunun dışında ortotopik bir anaplastik tiroid
kanseri modelinin yeşil floresan proteinini stabil bir
şekilde eksprese eden bir hücre hattı ile geliştirilmesi,
lenf nodlarında ve akciğerde tiroid kanseri metastazının
flüoresans görüntüleme ile tespit edilmesinin
fizibilitesini göstermiştir. İn vivo çalışmalarda ışıldayan
proteinleri eksprese eden hücre dizilerinin ardışık olarak
görselleştirilmesi gelecekte tümörün ilerleyişini ve
sonunda terapötik maddelere verilen cevabı ölçmek için
kullanılabilir (20).
3.Hiperpararoidi
Primer hiperparatiroidizm bir veya daha fazla
paratiroid tümörü tarafından paratiroid hormonunun
(PTH) aşırı salgılanmasından kaynaklanan hiperkalsemi,
bu problemin incelenebileceği bir model sunar (21).
Bu hastalıkta sadece paratiroid hiperselülerliğine yol
açan proliferatif bir kusur değil, paratiroid hücrelerinin
patolojik çalışmaları da sorumludur. Aşırı paratiroid
endokrin hücre çoğalmasının, anormal hormonal
regülasyonun sonucu mu, yoksa nedeni mi olduğu
tartışmalıdır. Paratiroid adenomlarının patogenezinde
iki spesifik gen gösterilmiştir: siklin D1/PRAD1 onkogen
ve MEN1 tümör baskılayıcı gen (22). Siklin D1, hücre
siklusunun G1/S kontrol noktası boyunca ilerlemeyi
sağlamak için sikline bağımlı kinazlarla etki eden hücre
döngüsü düzenleyici yapının ayrılmaz bir bileşenidir.
Siklin D1 aşırı ekspresyonu, paratiroid adenomlarının
%20-40’ında bulunur. Siklin D1 onkogen, kromozom 11
inversiyonu olan bir paratiroid adenomu alt grubunda
aktifleştirilir. Paratiroid neoplazisinde siklin D1’in rolünü
tanımlamak ve bu hastalıkta proliferatif ve hormonal
düzenleyici anormallikler arasındaki ilişkiyi araştırmak
için, insan PTH-siklin D1 geni taklit eden bir transgen
kullanarak paratiroid bezlerinde siklin D1 onkojeni aşırı
eksprese eden transgenik fareler üretilmiştir (21).
Dirlik Serim ve Kula, Endokrinolojik Modeller

92
Dirlik Serim ve Kula, Endokrinolojik Modeller
Transgen ekspresyonu oluşan PTH-siklin D1 transgenik
vahşi tip farelerin paratiroid bezleri ve kemikleri
histolojik incelendi, serum kalsiyum, PTH seviyeleri
ölçüldü. Serum kalsiyum konsantrasyonundaki değişime
PTH yanıtı ile paratiroid bezinde kalsiyum reseptör
ekspresyonunun immünohistokimyasal analizleri yapıldı.
PTH-siklin D1 farelerinde sadece anormal paratiroid
hücre proliferasyonu gelişmeyip, aynı zamanda kemikte
karakteristik patolojiye yol açan kronik biyokimyasal
hiperparatiroidizm ve özellikle serum kalsiyum ve PTH
arasındaki ilişkide bir kayma gözlendi. Bu nedenle,
insan primer hiperparatiroidizminin bu hayvan modeli,
siklin D1 onkojenin aşırı ekspresyonunun aşırı paratiroid
hücre çoğalmasına yol açabileceği ve bunun da yalnızca
serum kalsiyumuna yanıt olarak salgılanan bir hormon
yüksekliği olmadığına dair deneysel kanıtlar sunmaktadır.
Hücre büyüme yolaklarının primer düzenlenmesi
nörohümoral cevaplarla,birbiriyle ilintilidir ancak bu
örnekte hormonal sekresyon (PTH), aşırı hücreselliğe
bağlı artmış olmakla birlikte, bu PTH artışı fizyolojik
cevabı olan Ca yüksekliğine yanıt vermemiş, PTH salınımı
hücre yapım artışına- selülariteye- bağlı olarak devam
etmiştir. PTH-siklin D1 transgenik farelerinin paratiroid
dokusunda kalsiyum reseptörü (CaR) ekspresyonunda
azalma görülmüş olup, bunun altında yatan mekanizma
bilinmemektedir (23). Bu model ile aşırı siklin D1
ekspresyonunun, doğrudan veya dolaylı olarak paratiroid
CaR’sinde böyle bir azalmaya neden olabileceği ortaya
konmuştur. Bu bulgu, insan hiperparatiroidizminin bir
modeli olarak PTH-siklin D1 fare modelini doğrular
ve azalmış CaR ekspresyonunun moleküler temeli ve
patofizyolojik rolünü gösteren deneysel bir sistem olarak
sunulabilir (21).
Preklinik paratiroid görüntülemesine dair ilk kapsamlı
çalışmalardan birinde; sıçan paratiroid bezinin aminoasit
alımının uygun bir pozitron emisyon tomografi (PET) ajanı
ile değerlendirilmesi amacıyla otobiyografik yöntem
kullanılmıştır. (24). İntravenöz enjeksiyonun ardından
karbon-14 lösin plazmadan hızla kaybolmuş ve 14C-lösin
ve 14C-arginininin, tiroid bezinin ve boyun kasının
alımı ile karşılaştırıldığında paratiroid bezleri tarafından
nispeten seçici bir şekilde alındığı görülmüştür. Böylece
her iki ajanın paratiroid bezinin PET taramasında
kullanılabilirliği gösterilmiştir (24).
Son zamanlarda doğal kimyasal yapıyı kullanarak
yakın kızılötesi (nearly infrared-NIR) floroforlara özgü
dokular oluşturmanın mümkün olduğunu gösterildi (25).
Domuzlarda sadece 0,06 mg kg-1’lik tek bir intravenöz
enjeksiyondan sonra spesifik bezlerde yüksek tutulum
gösteren 700-nm ve 800-nm halojenli floroforlar
sentezlenip çift kanallı yakın kızılötesi görüntüleme
sistemi kullanıldı. Kan ve çevre yumuşak doku bağlamında
aynı anda paratiroid ve tiroid bezlerinin gerçek zamanlı,
yüksek hassasiyetli ve net bir şekilde tanımlandığı
gösterildi. NIR floroforlar nispeten düşük foton dokusu
zayıflaması, düşük otofloresans ve 5 mm’ye kadar
hedef tespit derinliği nedeniyle tercih edilebilir ve baş
boyun cerrahisinde hassasiyet ve verimliliği arttırarak
önemli rol oynayabilme potansiyeline sahiptirler (25).
Görünür ışık mikron ölçeğinde dokuya nüfuz ederken,
NIR ışığı (700 nm - 900 nm) milimetreden santimetreye
kadar doku boyunca geçebilir. Doku NIR spektrumunda
neredeyse hiç otofloresans göstermediğinden, sinyal-
arka plan NIR floresan kontrast ajanları kullanarak
maksimize edilebilir ve “siyah gökyüzünde beyaz
yıldızlar” oluşturur. Ek olarak, iyonlaştırıcı radyasyon
kullanılmaz, lazer aydınlatma seviyelerine dikkat
edilmesi şartıyla doğal olarak güvenli bir tekniktir.
4.DiabetesMellitus
Diabetes mellitus, insülin eksikliği veya insülinin
etkisiz kalması sonucu oluşan; birlikte karbonhidrat,
protein ve yağ metabolizması düzensizliğinin eşlik
ettiği hiperglisemi ile seyreden kronik, metabolik bir
sendromdur. Diyabet hastalığının gelişiminde genetik ve
çevresel faktörler birlikte rol oynamaktadır.
Kobaylarda yapılan çalışmalarda diyabeti indüklemek
için pankreas langerhans adacıklarındaki beta hücresini
tahrip ederek hipoinsülinemik ve hiperglisemik duruma
neden olan streptozosin (STZ) uygulamaları mevcuttur
(26). Kobaylar yüksek yağ, yüksek karbonhidrat diyeti ile
beslendikten sekiz hafta sonra glukoz tolerans bozukluğu
geliştirmiş, diyetle indüklenen glukoz intoleransı,
hücre hiperplazisi, kompansatuar hiperinsülinemi ve
hepatoselüler steatozlu dislipidemi ile birlikte görülmüştür
(27). Tek başına STZ uygulamasının, kobaylarda diyabetik
hiperglisemiyi indüklemekte etkisiz kaldığı; bununla
birlikte yüksek yağ oranı, yüksek karbonhidrat diyeti
ile beslenen kobaylara STZ uygulanmasından 21 gün
sonra glukoz intoleransı ve açlık hiperglisemisinin devam
ettiği görülmüştür (28). Bu çalışmada, kobay glukozunda
yüksek yağ, yüksek karbonhidrat diyeti ve yoğun STZ
uygulaması optimizasyonu ile sıralı glukoz intoleransı
ve beta hücre kaybı modeli geliştirilmiştir. Bu modelde
pankreas dokusu immünofloresans ile tespit edilmiş,
histopatolojik görüntü analizi ile ölçüm yapılmıştır.
STZ ile deneysel diyabet oluşturmanın dışında
son yıllarda genetik mutasyonlu spontane diyabetik

93
Dirlik Serim ve Kula, Endokrinolojik Modeller
sıçanların kullanılması daha güncel bir konudur (29).
Böylece diyabetik indüksiyon için kullanılan STZ ve
buna bağlı oluşabilecek direkt doku hasarı önlenmekte
ve sadece hiperglisemiye bağlı etkilerin ortaya çıkması
sağlanmaktadır.
5.Feokromositoma
Feokromositomalar ve ekstra adrenal
paragangliomalar katekolamin üreten, kromaffin
hücre kaynaklı tümörler olup, somatostatin tip 2
reseptörlerinin (SSTR2) yüksek oranda ekspresyonu
vardır. Tümörlü dokunun nakledildiği bir fare
feokromositoma allograft modelinde, tümörde yüksek
SST2 yoğunluğu (mSSTR2) ve Cu-64-DOTATATE’in yüksek
tümör alımını göstermiştir (30). Bu durum lutesyum-177-
DOTA- gibi radyonüklidlere ve/veya sitotoksik bileşiklere
bağlı somatostatin analogları kullanılarak uygulanan
reseptör düzeyindeki moleküler tedavilere yönelik ilgiyi
arttırmıştır. Hem floresans görüntüleme hem de mikro-
PET görüntüleme yapılan bu çalışma metastazı belirleme
ve tedavi edebilme açısından da ufuk açıcı olmuştur.
Tümör taşıyan farelerde tümör büyümesinde ve tümörle
ilişkili böbrek monoamin atılımında önemli bir azalma
gösterilmiş olup, analizler tek mSSTR2 hedefleme
tedavisi sonrasında agonist bağımlı reseptör azalması
regülasyonu göstermemiştir. Bu allograft modeli in
vivo olarak SSTR2-hedefleme uygulamalarının preklinik
değerlendirmesi için önemli bir araçtır. Edinilen veriler
metastatik feokromasitoma tedavisi için somatostatin
analoglarının, özellikle [(177) Lu] Lu-DOTATATE’in
terapötik potansiyelini vurgulamaktadır (30).
6.CushingHastalığı
Cushing hastalığı, hiperkortizolizme yol açan
ACTH’yi aşırı salgılayan, kısmen glukokortikoide dirençli
hipofiz kökenli kortikotrop adenomların neden olduğu
bir nöroendokrin durumdur (31). Glukokortikoid
reseptörünün (GR) fonksiyonunu bozan mutasyonlar
sadece sporadik olgularda glukokortikoid direncini
açıklar. Kortikotrop adenomlarında, normal hipofizle
karşılaştırıldığında ısı şoku proteini 90’ın (HSP90) aşırı
ekspresyonu tespit edilmiştir. Bu proteinin iki ucunda
yer alan N- ve C-terminal inhibitörleri, kortikotrof hücre
proliferasyonunu ve GR transkripsiyon aktivitesini
düzenlemek için katalitik döngünün farklı adımlarında
etki ederler (32). Fare hipofiz hücre kültürüyle yapılan bir
çalışmada, C-terminal inhibitörünün, HSP90’ı ekspresyon
döngüsünden çıkarıp olgun GR’nin salınmasına yol açtığı
ve transkripsiyonel aktiviteyi kortikotrop hücre hattında
ve insan kortikotrop adenomlarının primer kültürlerinde
güçlendirdiği görülmüştür (33). Ayrıca yapılan bir
allograft fare modelinde, hücre koruyucu, anti-
enflamatuvar, anti-kanserojen ve anti-oksidan etkileri
olan silibininin C-terminal HSP90 inhibitörünün anti-
tümörojenik etkisi saptanmış, hormonal değişimlerin
kısmen geri döndürüldüğü ve Cushing hastalığının
semptomlarının hafiflediği gösterilmiştir. Bu sonuçlar,
ısı şoku proteinlerinin aşırı ekspresyonu ve dolayısıyla
yanlış düzenlenmiş GR duyarlılığının ekspresyonundan
kaynaklanan Cushing hastalığının patogenezinin, uygun
bir HSP90 inhibitörü ile farmakolojik olarak üstesinden
gelinebileceğini göstermektedir. Her iki modelde de;
hem hücre kültüründe hem de plazmadaki ACTH düzeyi
radyoimmünassay yöntemi ile belirlenmiştir (33).
7.Osteoporoz
Osteoporoz düşük kemik yoğunluğu ve kemik
yapısında bozulmayla karakterize, kemiğin kırılmaya
eğilimini artıran sistemik bir hastalık olarak tanımlanır.
İnsanlarda görülen başlıca osteoporoz tipleri,
postmenapozal osteoporoz (PO), kullanılmamaya bağlı
osteoporoz ve glukokortikoid kaynaklı osteoporozdur.
PO için hayvan modelleri overlerin çıkarılması ile
üretilir, östrojen eksikliği ile kemik kaybı, artmış kemik
rezorpsiyonu ve bozulmuş osteoblast işlevi ortaya
çıkar (34). Östrojen reseptörü osteoklast apoptozisini
indükler, ancak bozulmuş osteoblast fonksiyonu
için mekanizma net değildir. Kullanmamaya bağlı
modellemeler siyatik nörektomi, tenotomi veya alçı
döküm kullanılarak kuyruk süspansiyonu veya arka
bacak immobilizasyonu ile üretilir (35). Sempatik sinir
sisteminin dahil edilmesinin daha fazla araştırılması
gerekmekle birlikte, kullanmamaya bağlı kemik
üzerindeki mekanik stresin azaltılması, osteoblast
aracılı kemik oluşumunu inhibe eder ve osteoklast aracılı
kemik rezorpsiyonunu hızlandırır (35). Osteosit ağı,
mekanik strese tepki vererek kemik kütlesini düzenler.
Osteosit ağının tamamen bozulduğu osteoblast-spesifik
BCL2 transgenik fare modelinde, osteosit işlemlerinin
sayısı yüksek transgen ekspresyonlu osteoblastlarda
azalır ve bunlar kemik matrisine gömülerek osteositler
haline gelir (36). Osteosid süreçlerindeki ciddi azalma
nedeniyle, kanalikül sayısı da ciddi şekilde azalır. Bu
nedenle, hem hücre içi hem de hücre dışı iletişim
sistemleri bozulur, osteositler apoptosis ile yavaş yavaş
ölür. Tüm bu süreçlerde endosteumdaki osteoklastların
sayısı ve buna bağlı kemik emilimi azalır. Kemik
erimesinin arttırılmamasının sebebi, bozulmuş hücre
dışı iletişim sisteminden kaynaklanmaktadır, çünkü ölü

94
Dirlik Serim ve Kula, Endokrinolojik Modeller
osteositlerden salınan immünostimülatör moleküller
kemik yüzeyine erişemez. Her ne kadar BCL2 transgenik
fare, osteosit fonksiyonunun değerlendirilmesi için
ideal bir model olmasa da, osteosit ağlarının tamamen
bozulduğu ancak kemik onarım sürecinin başlayamadığı
tek fare modelidir (36). Bu modelde farelerin distal
femoral metafizinin iki boyutlu eksenel görüntüsü mikro-
BT ile alınarak trabeküler kemik hacmi ile trabeküler sayı
ve kalınlıkları analiz edilmiştir. Ayrıca trabeküler kemik
hacmi, osteoid kalınlığı, osteoblast ve osteoklast sayısı
ile aşınmış yüzey, mineral katılma oranı, mineralleşme
yüzeyi ve kemik oluşum hızı kemik histomorfometrik
analizi ile elde edilmiştir (36). Osteoporotik ilaçların tedavi
cevaplarının karşılaştırıldığı bir sıçan modelinde kemik
mineral yoğunlukları çift enerjili X-ışını absorpsiyometrisi
kullanılarak tespit edilmiş ve kan alkali fosfataz değeri ile
birlikte değerlendirilmiştir (37).
Finansal Destek: Makale hazırlanmasında finansal
destek alınmamıştır.
Çıkar çatışması: Yazarlar arasında çıkar çatışması
yoktur.
Kaynaklar
1. Moshkelgosha S, So PW, Diaz-Cano S, Banga JP. Preclinical
models of Graves’ disease and associated secondary
complications. Curr Pharm Des 2015;21:2414-2421.
2. Ng HP, Banga JP, Kung AW. Development of a murine model
of autoimmune thyroiditis induced with homologous mouse
thyroid peroxidase. Endocrinology 2004;145:809-816.
3. Shimojo N, Kohno Y, Yamaguchi K, et al. Induction of Graves
like disease in mice by immunization with fibroblasts
transfected with the thyrotropin receptor and a class II
molecule. Proc Natl Acad Sci USA 1996;93:11074-11079.
4. Rao PV, Watson PF, Weetman AP, Carayanniotis G, Banga
JP. Contrasting activities of thyrotropin receptor antibodies
in experimental models of Graves’ disease induced by
injection of transfected fibroblasts or deoxyribonucleic acid
vaccination. Endocrinology 2003;144:260-266.
5. Nagayama Y, McLachlan SM, Rapoport B, Niwa M. A major
role for non-major histocompatibility complex genes but
not for microorganisms in a novel murine model of Graves’
hyperthyroidism. Thyroid 2003;13:233-238.
6. Bottazzo GF, Pujol-Borrell R, Hanafusa T, Feldmann M. Role
of aberrant HLA-DR expression and antigen presentation in
induction of endocrine autoimmunity. Lancet 1983;2:1115-
1119.
7. Sasazuki T, Inoko H, Morishima S, Morishima Y. Gene map of
the HLA region, Graves’ Disease and hashimoto thyroiditis,
and hematopoietic stem cell transplantation. Adv Immunol
2016;129:175-249.
8. Kaithamana S, Fan J, Osuga Y, Liang SG, Prabhakar BS.
Induction of experimental autoimmune Graves’ disease in
BALB/c mice. J Immunol 1999;163:5157-5164.
9. Banga JP, Nielsen CH, Gilbert JA, El Fassi D, Hegedus.
Application of new therapies in Graves’ disease and thyroid-
associated ophthalmopathy: animal models and translation
to human clinical trials. Thyroid 2008;18:973-981.
10. Brandão J, Vergneau-Grosset C, Mayer J. Hyperthyroidism
and hyperparathyroidism in guinea pigs (Cavia porcellus). Vet
Clin North Am Exot Anim Pract 2013;16:407-420.
11. Künzel F, Mayer J. Endocrine tumours in the guinea pig. Vet J
2015;206:268-274.
12. Mayer J, Wagner R, Taeymans O. Advanced diagnostic
approaches and current management of thyroid pathologies
in Guinea pigs. Vet Clin North Am Exot Anim Pract
2010;13:509-523.
13. Kim CS, Zhu X. Lessons from mouse models of thyroid cancer.
Thyroid 2009;19:1317-1331.
14. Schweppe RE, Klopper JP, Korch C, et al. Deoxyribonucleic
acid profiling analysis of 40 human thyroid cancer cell lines
reveals crosscontamination resulting in cell line redundancy
and misidentification. J Clin Endocrinol Metab 2008;93:4331-
4341.
15. Talmadge JE, Singh RK, Fidler IJ, Raz A. Murine models to
evaluate novel and conventional therapeutic strategies for
cancer. Am J Pathol 2007;170:793-804.
16. Lakso M, Sauer B, Mosinger B Jr, et al. Targeted oncogene
activation by site-specific recombination in transgenic mice.
Proc Natl Acad Sci USA 1992;89:6232-6236.
17. Kusakabe T, Kawaguchi A, Kawaguchi R, Feigenbaum L,
Kimura S. Thyrocyte-specific expression of Cre recombinase
in transgenic mice. Genesis 2004;39:212-216.
18. Antonello ZA, Nucera C. Orthotopic mouse models for the
preclinical and translational study of targeted therapies
against metastatic human thyroid carcinoma with
BRAF(V600E) or wild-type BRAF. Oncogene 2014;20;33:5397-
5404.
19. Greco A, Auletta L, Orlandella FM, et al. Preclinical Imaging
for the Study of Mouse Models of Thyroid Cancer. Int J Mol
Sci 2017;18. pii: E2731.
20. Tran Cao HS, Kaushal S, Snyder CS, Ongkeko WM, Hoffman
RM, Bouvet M. Real-time imaging of tumor progression in
a fluorescent orthotopic mouse model of thyroid cancer.
Anticancer Res 2010;30:4415-4422.
21. Imanishi Y, Hosokawa Y, Yoshimoto K, et al. Primary
hyperparathyroidism caused by parathyroid-targeted
overexpression of cyclin D1 in transgenic mice. J Clin Invest
2001;107:1093-1010.
22. Arnold A, Shattuck TM, Mallya SM, Krebs LJ, Costa J, Gallagher
J, Wild Y, Saucier K. Molecular pathogenesis of primary
hyperparathyroidism. J Bone Miner Res 2002;17:N30-36.

95
Dirlik Serim ve Kula, Endokrinolojik Modeller
23. Kifor O, Diaz R, Butters R, Kifor I, Brown EM. The calcium-
sensing receptor is localized in caveolin-rich plasma
membrane domains of bovine parathyroid cells. J Biol Chem
273:21708-21713.
24. Wortman JA, Alavi A, Attie M, Yudd AP, Johnston SA,
Greenberg J. Quantitative autoradiography of parathyroid
glands in rats with carbon-14-labeled amino acids. J Nucl
Med 1987;28:1447-1452.
25. Hyun H, Park MH, Owens EA, et al. Structure-inherent
targeting of near-infrared fluorophores for parathyroid and
thyroid gland imaging. Nat Med 2015;21:192-197.
26. Lenzen, S. The mechanisms of alloxan- and streptozotocin-
induced diabetes. Diabetologia 2008;51:216-226.
27. Shafrir E, Ziv E, Mosthaf L. Nutritionally induced insulin
resistance and receptor defect leading to beta-cell failure in
animal models. Ann N Y Acad Sci 1999;892:223-246.
28. Podell BK, Ackart DF, Richardson MA, DiLisio JE, Pulford B,
Basaraba RJ. A model of type 2 diabetes in the guinea pig
using sequential diet-induced glucose intolerance and
streptozotocin treatment. Dis Model Mech 2017;10:151-162.
29. Chen D, Wang MW. Development and application of rodent
models for type 2 diabetes. Diabetes Obes Metab 2005;7:307-
317.
30. Ullrich M, Bergmann R, Peitzsch M, et al. Multimodal
Somatostatin Receptor Theranostics Using [(64)Cu]Cu-/
[(177)Lu]Lu-DOTA-(Tyr(3))octreotate and AN-238 in a Mouse
Pheochromocytoma Model. Theranostics 2016;6:650-665.
31. Newell-Price J, Bertagna X, Grossman AB, Nieman LK.
Cushing’s syndrome. Lancet 2006;367:1605-1617.
32. Lamberts SWJ. Glucocorticoid receptors and Cushing’s
disease. Mol Cell Endocrinol 2002;197:69-72.
33. Riebold M, Kozany C, Freiburger L, et al. A C-terminal HSP90
inhibitor restores glucocorticoid sensitivity and relieves
a mouse allograft model of Cushing disease. Nat Med
2015;21:276-280.
34. Komori T. Animal models for osteoporosis. Eur J Pharmacol
2015;759:287-294.
35. Takata S, Yasui N. Disuse osteoporosis. J Med Invest
2001;48:147-156.
36. Moriishi T, Maruyama Z, Fukuyama R, et al. Overexpression
of Bcl2 in osteoblasts inhibits osteoblast differentiation and
induces osteocyte apoptosis. PLoS One 2011;6:e27487.
37. Lucinda LMF, Aarestrup BJV, Reboredo MM, et al. Evaluation
of the anti-osteoporotic effect of Ginkgo biloba L. in Wistar
rats with glucocorticoid-induced-osteoporosis by bone
densitometry using dual-energy x-ray absorptiometry (DEXA)
and mechanical testing. An Acad Bras Cienc 2017;89:2833-
2841.