Deneysel astım modelleri, astım gelişiminde ve ilerlemesinde rol oynayan mekanizmaların anlaşılmasında; özellikle potansiyel ilaç hedeflerinin belirlenmesinde ve tedavide yeni kullanılacak terapötik ajanların güvenilirliği, selektivitesi ve klinik etkinliğinin değerlendirilmesinde oldukça önem taşımaktadır. İnsanlarda doku izolasyonu ile ilişkili çalışmaların sınırlamaları nedeniyle, astımın deneysel modelleri, hastalığın patogenezi ve yeni terapötiklerin keşfi konusunda önemli bilgiler sağlar. Karşılaştırmalı tıp alanında elde ettiğimiz bu değerli bilgilerle günümüzde temel araştırmaların, in vitro ve in vivo çalışmalarda elde edilen verilerin klinik uygulamalara aktarıldığı bir alan olan translasyonel tıp kavramı ortaya çıkmıştır (1-3).
Astımın deneysel modellerinde hayvanların kullanılması öngörü açısından insanlardaki çalışmalar için vazgeçilmezdir. Mevcut hayvan modelleri yelpazesi geniştir. Geçmişte yapılan pek çok araştırmada maymun, köpek, rat veya kobaylar ile modeller oluşturulmuş, moleküler biyolojideki devrim ile Transgenic ve nakavt fareler de yaygın oranda kullanılmaya başlanmıştır. Bu modellerden elde edilen bilgilerin doğru değerlendirilmesi ve elde edilen bulguların insana uyarlanması; etkili tedavilerin geliştirilmesi açısından önemli bir unsurdur. Astımın heterojen ve kompleks bir hastalık olma özelliği de göz önüne alındığında tek bir modelin astımın tüm klinik özelliklerini doğru yansıtamayacağı açıktır. Bu gerekçelerle doğru astım hayvan modeli seçimi oldukça önemlidir; bunun için de her bir deneysel astım modelinin nispi avantajlarını ve sınırlamalarını iyi tanımanın yanında doğru araştırma sorusunu da sormak gereklidir (1-5).
Astımın hayvan modelleri yaklaşık 100 yılı aşan bir süredir kullanılmaktadır. Astımın hayvan modeli ile ilgili ilk uluslararası yayınının 1968’de yapıldığı, 1990’lardan sonra bu yayınların sayısının belirgin olarak arttığı bilinmektedir (3). Bilimsel literatür taramasına göre Türkiye’den astım tedavisi alanında deneysel hayvan modelinin kullanıldığı ilk uluslararası yayının 1998’de yılında Ceyhan B ve ark. tarafından yapıldığı görülmüştür (6). Bu alanda günümüze kadar Türkiye’den yapılan ve uluslararası indekslerde ve tr. dizinde taranan dergilerde yayınlanmış toplam 35 çalışma olduğu saptanmıştır (6-40). Bu çalışmaların çoğunda fare ve ratlarda ovalbümin (OVA) ile indüklenmiş deneysel astım modeli oluşturularak başta antiinflamatuar özellikte çeşitli ajanlar, bronkodilatörler ve çeşitli antijenlerle immünoterapiler olmak üzere farklı astım tedavilerinin etkinlikleri daha çok histopatolojik yöntemlerle değerlendirilmiştir.
Deneysel astım modeli oluşturularak astım tedavisinde kullanılabilecek potansiyel ajanlarının etkinliğinin değerlendirildiği ve Türkiye merkezli yapılan, uluslararası indekslerde ve tr. dizinde taranan dergilerde yayınlanmış toplam 35 çalışma olduğu görülmüştür (Tablo 1) (6-40). Bu çalışmaların yıllara göre dağılımına baktığımızda ilk yayının 1998’de yapıldığını ardından 2002-2018 yılları arasında bu alandaki yayınların yapıldığı son 5 yılda ise maalesef bu alanda ülkemizden neredeyse hiç yayına rastlanmamıştır.
Genel olarak tüm hastalıklar için hayvan modelleri beş başlık altında toplanmaktadır. Bunlar; spontan modeller, indüklenmiş modeller, negatif modeller, olası modeller ve transgenik modellerdir. Astım ve alerjik hastalıklarda hayvan modeli olarak sıklıkla indüklenmiş modeller kullanılmaktadır (1,2). İndüklenmiş modellerde hayvana dışarıdan verilen biyolojik ya da kimyasal bir ajan ile insandaki hastalık süreci taklit edilmeye çalışılır. Tekrarlanan alerjen aerosolü ile oluşturulmuş modelin insan astımının önemli özelliklerini taklit ettiği gözlenmiştir. Bu modelde IgE üretimi ile birlikte alerjen bağımlı duyarlanma, hava yolu mukozasına eozinofil göçü ile karakterize alerjik inflamasyon, hava yolu remodelingi, hava yolu hiperreaktivitesi ve alerjen spesifik erken yanıt görülmektedir (2,3,4).
Akut ve kronik astım modelleri arasında en fazla kabul gören ve atıf alan çalışma Temelkovski ve ark.’nın çalışmasıdır (5). Bu modelde önce sensitizasyon amacıyla OVA+ AlOH3 karışımı intraperitoneal yolla farelere uygulanmaktadır. Son immunizasyondan 7 gün sonra (21.günden itibaren) ardışık olarak 8 hafta boyunca serum fizyolojik içindeki %2,5’lik OVA solüsyonu nebülizatör aracılığı ile kapalı bir kabinde bütün vücut inhalasyon sistemi ile farelere uygulanmaktadır. Ülkemizdeki deneysel astım modelleri ile ilgili çalışmaların tümünde allerjen sensitizasyonu (intraperitoneal ovalbümin (OVA) enjeksiyonu ile sensitizasyon) ve ardından tekrarlanan alerjen (OVA) inhalasyonu ile gerçekleşen indüklenmiş model kullanılmıştır. Laboratuar hayvanı olarak da daha çok BALB/c türü fareler ve rat (sıçan) tercih edilmiştir. Astımda en yaygın olarak klasik Th2 fenotipi oluşturulmuştur. Bu fenotip, yüksek düzeylerde antijen spesifik IgE, eozinofil hakimiyeti olan inflamasyon ve Th2 sitokin (IL-4, IL-5, IL-13) paternini içerir. BALB/c soyunun astımın klasik Th2 fenotipini en iyi yansıtan fare soyu olduğu bildirilmektedir (2-4).
Bütün deneysel modellerde olduğu gibi astım modellerinde de deneyin sonunda insan hastalık süreci ile benzerlikler ve farlılıklar kanıtlanmalıdır. Bu noktada BAL, serum ve akciğer dokusu örnekleri destekleyicidir. Solunum yolu doku ve organlarında (trakea, akciğer) elektron ve ışık mikroskobu değerlendirmelerinde hava yolu inflamasyonu, bazal membran ve subepitelyal düz kas kalınlığının, müsin sekrete eden goblet hücreleri, eozinofil ve mast hücrelerinin gösterilmesi, kontrol grupları ile karşılaştırmalı olarak skorlanması güçlü verilerdir. Ayrıca serum ve BAL örneklerinde Th2 sitokin düzeylerinin, serumda alerjen spesifik IgE’nin belirlenmesi değerlendirme kriterleri arasında yer alır (). Laboratuvar hayvanlarında astım gibi hastalık modellerinin değerlendirme ölçütleri arasında SFT ölçümü de yer almaktadır. Vücut pletismografı içine yerleştirilen hayvan doğala yakın solunum yapar. Ancak bu yöntemin insandaki ölçüm sürecini tam olarak yansıtmadığı söylenebilir (2-4). Ülkemizde yapılan deneysel astım hayvan çalışmalarının neredeyse tümünde araştırılan tedavi ajanının etkinliğinin değerlendirilmeleri, akciğer ve hava yolu histopatolojik değişikliklerine ve BAL sıvı örneklerinde çeşitli sitokin ve inflamatuar hücre ölçümlerine dayanmaktadır. Tahminen alt yapı olanakları kısıtlılıkları nedeniyle solunum fonksiyon testinin ülkemizdeki deneysel hayvan çalışmalarında tedavi etkinliğini değerlendirme kriterleri arasında kullanılmadığı görülmüştür.
Ülkemizde yapılan bu deneysel astım çalışmalarında başta antiinflamatuar özellikte çeşitli ajanlar, bronkodilatörler ve çeşitli antijenlerle immünoterapiler olmak üzere farklı astım tedavilerinin etkinlikleri değerlendirilmiştir. İlgili çalışmaların sonuçlarına göre lökotrienler, IL-4 ve IL-5 gibi çeşitli sitokinlerin fonksiyonlarına yönelik antiinflamatuar etkileri bilinen çeşitli terapötiklerin fare ve sıçanlardaki astım modelinde eozinofil, bazofil ve nötrofil toplanmasını belirgin veya kısmen azalttığı saptanmıştır. Bu terapötik ajanların Th-2 sitokinleri modüle ederek ve havayolu epitelyal hücre apopitozisini inhibe ederek havayolu remodellingini düzelttiği düşünülmüştür. Çeşitli antijenlerle immünoterapilerin etkinlikleri de ülkemizdeki deneysel astım modellerinde çalışılmıştır. İmmünoterapi ajanı olarak en çok M. Vaccae’ nin kullanıldığı çalışmalar göze çarpmıştır. İmmünizasyon ile havayollarında astıma bağlı bazal membran kalınlaşması, epitelyal kalınlaşma gibi kronik değişiklikleri önlemede etkili bulunmuştur gerek M.vaccea gerek diğer alerjenlerle mukozal immünizasyonunun T hücre cevabını regüle alerjik inflamasyon üzerine koruyucu etkisi olabileceği şeklinde yorumlanmıştır. Ülkemizdeki deneysel astım modellerinde etkinliği sıklıkla araştırılan diğer bir terapötik grup anti-TNF-alpha olmuştur. İnfliximab, Etanercept ve Adalimumab gibi anti-TNF-alpha ajanları bu deneysel astım modellerinde çalışılmış ve bu ajanların allerjenin indüklediği akciğer inflamasyonunu azaltarak önemli ölçüde antiinflamatuar etki gösterdiği ve goblet hücre sayısı azalttığı gösterilmiştir.
Özetle astım için dünyada yeni tedavi arayışları halen devam etmekte ve deneysel modeller tedavide mevcut bilgilere yenilerini ekleyebilmek adına ciddi katkılarda bulunmaktadır. Deneysel araştırmalarının tedavi amaçlı hastaların yararına klinik uygulamalara dönüşümünün bir diğer değişle translasyonel tıp kavramının öneminin anlaşılmasıyla dünyada bu alandaki çalışmalar giderek artmaktadır. Bununla birlikte ne yazık ki ülkemizde astım tedavisi alanında deneysel çalışmalar oldukça az sayıda olup, bu temel araştırmaları destekleyici bilimsel politikaların ve alt yapı olanaklarının geliştirilmesi oldukça önemlidir.