Angiogeneza — możliwości, problemy, perspektywy

Postępy Biochemii 61 (1) 2015 25

Angiogeneza — możliwości, problemy, perspektywy

Agata Kurzyk

Centrum Onkologii–Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie, Warszawa

Centrum Onkologii–Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie, Zakład Onkologii Mo-lekularnej i Translacyjnej, Pracownia Inży-nierii Komórkowej, ul. Roentgena 5, 02-781 Warszawa; tel: (22) 546 28 70, faks: (22) 546 30 60, e-mail: [email protected]

Artykuł otrzymano 25 sierpnia 2014 r.Artykuł zaakceptowano 5 listopada 2014 r.

Słowa kluczowe: angiogeneza, śródbłonek, czynnik proangiogenny, czynnik antyan-giogenny, antyangiogenna terapia, nowo-twór, komórki macierzyste

Wykaz skrótów: AML (ang. acute myelo-id leukemia) — ostra białaczka szpikowa; FGF (ang. fibroblast growth factor) — czyn-nik wzrostu fibroblastów; MMP (ang. ma-trix metalloproteinases) — metaloproteazy macierzy pozakomórkowej; PDGF (ang. platelet-derived growth factor) — płytkowy czynnik wzrostu; PF (ang. plasmaphere-sis) — plazmaferaza; PIGF (ang. placental growth factor) — łożyskowy czynnik wzro-stu; TGF-β (ang. Transforming Growth Factor beta) — transformujący czynnik wzrostu; VEGF (ang. vascular endothelial growth fac-tor) — czynnik wzrostu śródbłonka naczy-niowego

Podziękowania: Praca powstała podczas realizacji projektu badawczego finansowa-nego ze środków UE dla Programu Ope-racyjnego Innowacyjna Gospodarka „BIO-IMPLANT dla potrzeb leczenia ubytków tkanki kostnej u chorych onkologicznych” POIG.01.01.02-00-022/09-00.

STRESZCZENIE

Angiogeneza to tworzenie nowych cienkościennych naczyń krwionośnych z już istnie-jących. Proces ten zachodzi poprzez tzw. pączkowanie (ang. sprouting angiogenesis) ko-

mórek śródbłonka w okresie życia pozapłodowego. Proces ten ma zasadnicze znaczenie dla wielu zjawisk fizjologicznych i patologicznych, tj. wzrost nowotworów litych, rozwój chorób niedokrwiennych i przewlekłych zapaleń. Poznano różne mechanizmy tworzenia nowych naczyń krwionośnych i odkryto szereg czynników działających proangiogennie i antyangio-gennie. Zrozumienie funkcji tych czynników, przyczynia się do tworzenia nowych narzędzi terapii klinicznych w procesach patologicznych. W pracy przedstawiono charakterystykę procesów regulacji angiogenezy z uwzględnieniem najważniejszych czynników proangiogennych i ich inhibitorów. Opisuje wybrane mechani-zmy, na których opiera się działanie obecnie stosowanych leków antyangiogennych oraz jest przeglądem prowadzonych badań wykorzystujących czynniki w terapii antyangiogenicznej.

WPROWADZENIE

Angiogeneza, czyli tworzenie nowych naczyń krwionośnych, jest sekwencją procesów o kluczowym znaczeniu fizjologicznym i patologicznym [1-3]. Jest zjawiskiem ściśle regulowanym, a regulacji podlega zarówno lokalizacja, jak i czas trwania tego procesu. W warunkach fizjologicznych zachodzi między in-nymi na pewnych etapach cyklu menstruacyjnego w śluzówce macicy czy for-mowania ciałka żółtego. Odgrywa znaczącą rolę podczas implantacji zarodka do błony śluzowej macicy i tworzeniu łożyska. W warunkach patologicznych jest jednym z elementów zaangażowanych w powstawanie i przebieg schorzeń kardiologicznych, gastrologicznych i reumatoidalnych. Jest także związana z tworzeniem tkanki tłuszczowej, zatem bierze udział w powstawaniu otyłości. W procesie nowotworzenia proces angiogenezy wymyka się spod kontroli dając w efekcie warunki korzystne dla rozwoju guza [1,2,6].

ROLA KOMÓREK ŚRÓDBŁONKA W PROCESIE ANGIOGENEZY

Podczas rozwoju embrionalnego układ krążenia powstaje z hemangioblastu. We wczesnym stadium rozwoju, komórki krwi i naczynia krwionośne powstają z angioblastu, który w życiu postnatalnym nie występuje [5,7], natomiast ko-mórki o podobnym do angioblastu potencjalne różnicowania, znajdują się we krwi obwodowej osób dorosłych. Populację tych komórek nazwano prekurso-rami komórek śródbłonka (EPC, ang. endothelial progenitor cells) [4,5]. Głównymi markerami błonowymi tej populacji są antygeny: CD133, CD34, CD31 oraz re-ceptor czynnika wzrostu śródbłonka naczyń VEGFR-2. W procesie formowania nowego naczynia włosowatego, czoło naczynia utworzone zostaje przez komór-ki EPC, które migrują do otaczającej tkanki, tworząc strukturę rurki otoczonej pojedynczą warstwą komórek, stanowiącej w dalszym etapie wewnętrzną ścia-nę naczynia. Podczas migracji, komórki przylegają do białek macierzy poza-komórkowej (np. fibrynogenu) za pośrednictwem receptorów integrynowych. Poza tym, komórki śródbłonka wydzielają liczne czynniki wpływające m.in. na proces krzepnięcia i fibrynolizę (wydzielają przeciwzakrzepowe czynniki synte-tyzowane przez trombomoduliny). Biorą też udział w regulacji procesów zapal-nych, interakcji pomiędzy ścianą naczyń a komórkami krwi oraz wpływają na przepuszczalność ściany naczyń [4,5].

MECHANIZMY TWORZENIA NACZYŃ KRWIONOŚNYCH

Odkryto kilka mechanizmów wieloetapowego procesu tworzenia naczyń krwionośnych [7,8]:

26 www.postepybiochemii.pl

1. Tzw. pączkowanie (ang. sprouting angiogenesis) polega na formowaniu się kolumn („pączków”) komórek śród-błonkowych (ang. endothelial sprouts), których wydłużanie odbywa się w kierunku guza nowotworowego i ostatecznie prowadzi do powstawania zamkniętych pętli i sieci kapi-larnych. Jest to proces najczęściej występujący w przebiegu nowotworzenia i jednocześnie najlepiej opisany.

2. Podział „naczynia matki” w wyniku nacisku tkanek pozanaczyniowych (ang. intusussception).

3. Podział „naczynia matki” poprzez powstawanie we-wnątrznaczyniowych, śródbłonkowych przegród (ang. splitting angiogenesis).

Powyższe mechanizmy, w różnych kombinacjach wystę-pują we wszystkich procesach prowadzących do powstania nowych naczyń krwionośnych:

1. Waskulogenezy — która zachodzi głównie we wcze-snej embriogenezie [2,8] i polega na formowaniu naczyń krwionośnych komórek macierzystych śródbłonka he-mangioblastów, powstających w wyspach krwionośnych woreczka żółtkowego zarodka. Efektem jest wytworzenie pierwotnego splotu naczyniowego w trzecim tygodniu embriogenezy. Angioblasty okrywające komórki hemato-poetyczne charakteryzują się produkcją antygenu CD34. W życiu pozapłodowym nie dochodzi do tworzenia naczyń krwionośnych na drodze waskulogenezy. Wyjątkiem są pewne stany patologiczne takie jak: choroby nowotworowe czy niedokrwiennne [4,8,9]

2. Arteriogenezy — prowadzącej do tworzenia dojrza-łych naczyń, przekształcających się w funkcjonalne tętnice, w wyniku pogrubienia ich warstwy mięśniowej. Arterio-geneza zachodzi także w życiu pozapłodowym organizmu (np. w przebiegu niedotlenienia mięśnia sercowego czy nie-dokrwistość) [10,11].

3. I wreszcie angiogenezy — czyli tworzenia nowych na-czyń krwionośnych w drodze tzw. pączkowania komórek śródbłonka ścian i końców naczyń włosowatych [7,8]. Pro-ces ten jest regulowany szeregiem czynników proangiogen-nych i antyangiogennych. W zależności od tego, która grupa czynników dominuje, ma miejsce indukcja lub hamowanie angiogenezy. W zdrowym organizmie naczynia włosowate, a także naczynia przed- i pozawłosowate uczestniczą w wy-mianie gazów i substancji pomiędzy krwią a tkankami. Po-zostałe, większe naczynia stanowią jedynie drogi transpor-tu krwi. Równowaga pomiędzy czynnikami pro- i antyan-giogennymi stanowi gwarancję prawidłowego funkcjono-wania organizmu, zaś wynikiem jej naruszenia jest rozwój chorób naczyniowo-sercowych czy niedokrwiennych [9].

Szczególnym przypadkiem jest proces naczyniotwórczy w chorobie nowotworowej. Przesunięcie równowagi w kie-runku angiogenezy staje się punktem zwrotnym dla trans-formacji złośliwej, powstają sieci naczyń przenikających guz, którego odżywione komórki zaczynają się intensywnie namnażać. Dostępność czynników wzrostu (w tym pocho-dzących z tworzących się naczyń) warunkuje szybki wzrost nowotworu i tworzenie nacieków nowotworowych [6,9].

ETAPY POWSTAWANIA NACZYŃ

Neowaskularyzacja, czyli tworzenie de novo (nowych naczyń) naczyń krwionośnych dokonuje się w następują-cych etapach:

1. Inicjacja - Sygnałem zapoczątkowującym kaskadę neo-waskularyzacji jest zwiotczenie ściany naczynia krwiono-śnego, najczęściej pod wpływem tlenku azotu. Dochodzi do pobudzenia komórek śródbłonka i zmian morfologicznych powodujących zmniejszenie ich przylegania. Etap ten opie-ra się na interakcji różnego rodzaju komórek, składników macierzy zewnątrzkomórkowej oraz związków o charakte-rze stymulującym bądź hamującym angiogenezę. Kluczową rolę odgrywa VEGF zwiększając przepuszczalność naczyń krwionośnych, co umożliwia gromadzenie się białek osocza w przestrzeni pozakomórkowej. Kolejnym procesem jest destabilizacja naczyń i degradacja błony podstawnej. Proce-sy te przygotowują tkankę do następnego etapu, w którym dochodzi do inwazji, migracji i proliferacji komórek śród-błonka [7,8].

2. Migracja i proliferacja komórek śródbłonka - Migracji komórek śródbłonka towarzyszy wytwarzanie nowej błony podstawnej naczyń. Wbudowane w nią perycyty (komórki przydanki) stabilizują i utrzymują nowo powstające naczy-nie. Komórki śródbłonka, dzięki obecnym na powierzchni błony komórkowej cząstek adhezyjnych (np. integryny, E--selektyny), mają zdolność przylegania do siebie i nowej błony podstawnej. Reakcją komórek śródbłonka na działa-nia takich czynników jak VEGF, FGF, angiopoetyny i angio-geniny jest ich proliferacja. Skutkuje ona pojawianiem się

Rycina 1. Etapy powstania naczyń krwionośnych [15]. Proangiogenne czyn-niki (VEGF i FGF) wiążą się z receptorami (VEGFR i FGFR). MMP rozkładają błonę podstawną. Działanie integryn α i β ułatwiających adhezję i migrację komórek. Proliferacja komórek śródbłonka. Dojrzewanie i stabilizacja przy udziale angiopoetyny-1 za pomocą receptora Tie-2.


wydłużonych „pędów” łączących się końcami, tworząc w ten sposób pętle naczyń włosowatych [8,9].

3. Dojrzewanie nowych naczyń krwionośnych - Ostatnim etapem jest dojrzewanie nowego naczynia i jego stabilizacja. Odbywa się to przy udziale VEGF, angiopetyny-1 (Ang-1, ang. angiopoietin), uwalnianej przez komórki mezenchymal-ne i wiążącej się z receptorami Tie-2 (receptor kinaz tyro-zynowej, ang. receptor tyrosine kinase) [12] i angiopoetyny 2 (Ang-2). W rozwoju naczyń VEGF i angiopoetyny uzu-pełniają się. Aktywacja receptora Tie-2 uruchamia kaskadę sygnałów, poprzez aktywację oddziaływań pomiędzy ko-mórkami śródbłonka i otaczającymi je komórkami podpo-rowymi, co powoduje przebudowę prymitywnych naczyń oraz stabilizuje naczynia dojrzałe. Ang-2 występuje głównie w miejscach przebudowy naczyń, gdzie jest w stanie blo-kować działanie stabilizujące Ang-1. Angiopoetyna 2, kiedy brak jest VEGF, powoduje regresję naczyń przez indukcję apoptozy komórek śródbłonka, natomiast w obecności du-żych stężeń VEGF aktywuje proces angiogenezy. Ważnym regulatorem procesu dojrzewania naczynia są monocyty/makrofagi, które kontrolują oddziaływania między komór-kami wchodzącymi w skład nowo powstałego naczynia [13-15] (Ryc. 1).

METODY OCENY ANGIOGENEZY

Metody oceny procesu angiogenezy można podzielić na bezpośrednie [16-22] i pośrednie [25-36]. W tych pierwszych podstawową techniką jest badanie histopatologiczne, pole-gające na mikroskopowej analizie pobranego wycinka ma-teriału. Zazwyczaj analizuje się 10 pól widzenia o najwięk-szej liczbie naczyń tzw. „hot spots”, a następnie dokonuje się oceny całkowitej powierzchni TVA (ang. total microvascular area).

Bezpośrednim wykładnikiem intensywności neoangio-genezy jest ocena gęstości mikrounaczynienia (MVD, ang. microvessel density), którą wykonuje się za pomocą badań immunohistochemicznych, przy użyciu przeciwciał prze-ciw antygenom specyficznym dla śródbłonka naczyń. Na-leżą do nich m.in. antygen CD34, CD31 oraz czynnik von Willebrandta; pozwalają określić lokalizację naczyń krwio-nośnych, średnią ich długość oraz średnią powierzchnię pojedynczego naczynia [23]. Czynnik von Willebrandta (czynnik VIII; (FVIII)) jest najlepiej poznanym i opisanym markerem komórek śródbłonka. Glikoproteina ta odgrywa istotną rolę w adhezji komórek i jest umiejscowiona na ich powierzchni. Kolejnym markerem charakterystycznym dla komórek śródbłonka jest sialomucyna, przezbłonowa gli-koproteina CD34, regulująca migrację komórek podczas dojrzewania nowych naczyń, pojawia się we wczesnych etapach ich tworzenia i jest obecna w trakcie ich różnico-wania [16-18]. Innym markerem komórek śródbłonka jest CD31, glikoproteina należąca do nadrodziny immunoglo-bulin zwanych PECAM (płytkowo-śródbłonkowa cząstecz-ka adhezji komórkowej, ang. platelet endothelial cell adhesion molekule). W porównaniu z czynnikiem von Willebranda CD34 występuje w o wiele wyższym stężeniu, stąd jest naj-łatwiejsza do zlokalizowania [25]. Biorąc pod uwagę brak specyficzności komórkowej w/w markerów, analiza komó-rek śródbłonka opiera się na wyznakowaniu ich wszystkimi

trzema markerami, a za wynik pozytywny uważa się po-trójne wybarwienie komórek. Ostatnie doniesienia sugerują przydatność antygenu CD105 (endoglina, ENG, ang. endo-glin) w obrazowaniu procesów angiogenezy. Glikoproteina ta jest koreceptorem dla transformującego czynnika wzrostu TGF-β. Wykazano, że CD105 ulega nadprodukcji w śród-błonku naczyń krwionośnych tkanek, w których dochodzi do waskularyzacji. Badania tego markera znajdują coraz większe zastosowanie w analizie procesów neoangiogenezy fizjologicznej, jak i w procesach nowotworzenia [24].

Do metod pośrednich oceny angiogenezy należy ozna-czenie produkcji cytokin angiogennych. Wśród czynników najsilniej stymulujących ten proces wyróżnia się VEGF oraz bFGF [25,26]. Poziom syntezy tych czynników i ich recep-torów oznacza się testem immunoenzymatycznym ELISA [30,34], który pozwala ilościowo oznaczyć poziom tych czynników i jest on wprost proporcjonalny do poziomu stopnia zaangażowania procesu angiogenezy wpływającej na migrację i proliferację komórek epitelialnych [29-31].

Do nowszych metod, opartych na technikach biologii molekularnej należy ocena stopnia produkcji różnych re-ceptorów, czynników zaangażowanych w angiogenezę naj-częściej flt-1 (ang. vascular endothelial growth factor receptor 1) i flk-1 (ang. kinase insert domain receptor) [32,33].

Charakterystyka i obrazowanie procesu angiogenezy oparta na opisanych technikach jest wciąż niewystarczają-ca dla pełnego zrozumienia tego procesu i bezpośrednie-go przełożenia jego znaczenia na procesy nowotworzenia tkankowego [34-36].

NACZYNIA KRWIONOŚNE A NOWOTWORZENIE

Nowotworzenie jest procesem zależnym od genetycz-nych i epigenetycznych zmian kumulowanych w komór-kach w trakcie ich fizjologicznych podziałów. Komórki nowotworowe są oporne na apoptozę i są zdolne do nie-ograniczonej liczby podziałów. Wydzielają i wykorzystują własne czynniki wzrostu, stając się oporne na te dostarczo-ne z zewnątrz. Wytwarzają własną sieć naczyń krwiono-śnych, które odgrywają ważną rolę w powstawaniu immu-nosupresyjnego środowiska ułatwiającego „ucieczkę nowo-tworu” przed układem odpornościowym. Nowe naczynia pośredniczą w rozsiewie komórek nowotworowych i utrzy-maniu specyficznego mikrośrodowiska nowotworowego. Wykazują wiele strukturalnych i funkcjonalnych nieprawi-dłowości. Chaotyczny przebieg naczyń i ślepe zakończenia spowalniają przepływ krwi obwodowej, a nieszczelności naczyń powodują wzrost ciśnienia śródmiąższowego, któ-ry jest przyczyną wspomnianego ograniczenia w dopływie krwi obwodowej do tkanki guza [35].

Judah Folkman jako pierwszy1 postawił hipotezę, że wzrost guza nowotworowego wydaje się być „zależny od angiogenezy” (ang. tumor growth is angiogenesis dependent) i hamowanie angiogenezy może stanowić cel bezpośredniej interwencji terapeutycznej w leczeniu przeciwnowotworo-wym [3]. Do rozwoju nowotworu, zarówno miejscowego

1 Judah Folkman J (1971) Tumor angiogenesis. Therapeutic implications. N Engl J Med 285: 1182–1186


jak i rozsiewu, niezbędne są składniki odżywcze dostar-czane przez sieć nowych naczyń krwionośnych [18,34]. Za-hamowanie proliferacji komórek śródbłonkowych naczyń przez leki antyangiogenne może prowadzić do zahamowa-nia wzrostu guzów pierwotnych i przerzutów. Ten kieru-nek walki z chorobą nowotworową stanowi obecnie inten-sywnie rozwijającą się dziedziną badań [18,34,35,37].

REGULACJA PROCESU ANGIOGENEZY

Powstanie nowych naczyń krwionośnych następuje w momencie kompleksowego zaburzenia syntezy czynników hamujących angiogenezę [8,9]. W rezultacie prowadzi to do wzrostu stężenia tak, aby przewagę uzyskały czynniki sty-mulujące angiogenezę czynników proangiogennych. Folk-man nazwał ten proces pojęciem „przełącznika angiogenne-go” (ang. angiogenic switch). W warunkach fizjologicznych proces tworzenia nowych naczyń jest praktycznie wyłączo-ny. Jednym z mechanizmów utrzymujących ten stan rów-nowagi jest oddziaływanie VEGF i angiostatyny. Czynnik wysoce proangiogenny jakim jest VEGF, ułatwia aktywację plazminogenu, którego proteolityczny fragment to angio-statyna, jeden z najsilniejszych inhibitorów angiogenezy. Czynniki regulujące angiogenezę mogą działać endokryn-nie, parakrynnie lub autokrynnie zaś zasadniczym celem ich działania w każdym przypadku są komórki śródbłonka (Tab. 1) [3-9,29].

CZYNNIKI ANGIOGENNE

Większość czynników proangiogennych występuje w dużych stężeniach w przestrzeni pozanaczyniowej. Nato-miast prawie wszystkie z substancji hamujących powstawa-nie naczyń działają endokrynnie i oddziałują na komórki, które wraz z krwią obwodową krążą po całym organizmie. Są one „strażnikami” pilnującymi, aby neowaskularyzacja była w stanie uśpienia. Lokalnie, w miejscu gdzie konieczne jest powstanie nowych naczyń, następuje wzmożona pro-

dukcja aktywatorów, które przełamują ogólnoustrojową blokadę angiogenezy (Tab. 2 i 3) [18,30,34,39].

Do czynników proangiogennych zalicza się szereg cy-tokin i mediatorów komórkowych, które stymulują proli-ferację i dojrzewanie komórek śródbłonka (np. FGF,VEG-F,IGF-1), degradują macierz zewnątrzkomórkową (np. MMP,TF,IL-8), bądź wpływają na dojrzewanie naczyń krwionośnych (np. PDGF,FGF-1,Tie-1,Tie-2) [3,9,40,41].

bFGF - ZASADOWY CZYNNIK FIBROBLASTÓW

Pierwszą molekułą proangiogenną, która została odkryta [27,28] był zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów. bFGF jest jednym z najlepiej scharakteryzowanych modulatorów angiogenezy. Może działać jako czynnik wzrostu i stymu-lować neowaskulogenezę wpływając na wzrost nowych naczyń krwionośnych podczas gojenia ran, jak i w czasie embriogenezy [36]. Cytokina ta wywiera biologiczne dzia-łanie za pośrednictwem receptorów należących do rodziny receptorów kinazy tyrozynowej.

bFGF jest uznawany za silny induktor angiogenezy w przebiegu chorób takich jak: niedokrwienie kończyn i cho-roby niedokrwiennej serca. Choroby te są skutkiem znacz-nego zwężenia lub „zamknięcia” głównych szlaków tętni-czych, u podstaw których leży szereg zmian patologicznych związanych z rozwojem miażdżycy [35].

Tabela 1. Działanie stymulatorów i inhibitorów angiogenezy na poszczególnych jej etapach [29].

Etapy angiogenezy Czynniki stymulujące

Czynniki hamujące

Migracja błony podstawnej uPa, TPA, MMPs TiMPs, PAI

Proliferacja komórek śródbłonka VEGF-A,-B,-C,-D trombospondyna

angiostatyna

Proliferacja komórek śródbłonka

PDGF, PDECGF, FGF

endostatynaprolaktyna

Tworzenie zawiązków światła naczynia

angioopetyna 1TGF-α

interferony angiopoetyna-2

Stabilizacja przewodu powstałego naczynia

EGFangiogenina

uPa (ang. urokinase plasminogen activator) – urokinazowy aktywator plazminoge-nu; TPA (ang. tissue plasmingoen activator) – tkankowy aktywator plazminogenu; MMPs (ang. metallproteinases)-metaloproteinazy; TiMPs (ang. tissue inhibitors of metalloproteinases) – tkankowe inhibitory metaloproteinaz; TGF (ang. tumor growth factor) czynnik wzrostu nowotworu; EGF (ang. epidermal growth factor) – naskór-kowy czynnik wzrostu; PDG F(ang. platelet-derived growth factor) – czynnik wzro-stu pochodzenia płytkowego; PDECGF (ang. platelet-derived endothelial cell growth factor) – czynnik wzrostu pochodzenia płytkowego komórek śródbłonka; FGF (ang. fibroblast growth factor) – fibroblastyczny czynnik wzrostu

Tabela 2. Ważniejsze endogenne czynniki stymulujące angiogenezę [30,39].

Czynniki wzrostu

angiogeninyangiotropiny nabłonkowy czynnik wzrostu (EGF) czynnik stymulujący wzrost kolonii granulocytarnych (GCSF) czynnik wzrostowy hepatocytów (HGF) płytkowy czynnik wzrostu (PDGF) czynnik martwicy nowotworów (TNF-α) transformujący czynnik wzrostu (TGF α i β) czynnik wzrostowy fibroblasów (a i b FGF)

Proteazy aktywatory plazminogenu typu urokinazy (uPA) macierzy pozakomórkowej

Pierwiastki śladowe miedź

Onkogeny c-myc, ras, c-src, v-raf, c-jun

Cytokiny interleukina-1 (IL-1) interleukina-6 (IL-6) interleukina-8 (IL-8)

Inne

integryna αVβ3 angiopoetyna-1 angiostatyna II endotelina erytropoetyna hipoksja tlenek azotu czynnik aktywujący płytki prostaglandyna E1 i E2 trombopoetyna ceruloplazmina urokinaza


VEGF - CZYNNIK WZROSTU ŚRÓDŁONKA NACZYNIOWEGO

VEGF jest jednym z kluczowych regulatorów tworzenia naczyń krwionośnych, określanym początkowo jako czyn-nik przepuszczalności naczyń (VPF, ang. vascular permeabi-lity factor) [28,37].2 VEGF jest syntetyzowany przez wiele typów komórek, a jego produkcja stymulowana w środo-wisku o niedostatecznej ilości tlenu. Przewlekła hipoksja indukuje komórkową produkcję HIF (ang. hypoxia inducible factor), czynnika transkrypcji, który stymuluje produkcję i nasila uwalnianie VEGF [21,22,39,42]. Rodzina VEGF składa się z: VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF--F oraz łożyskowego czynnika wzrostu PlGF. Czynniki te wiążą się do swoistych specyficznych receptorów, obecnych na komórkach śródbłonka. Receptory te ulegają dimeryza-cji, aktywują wewnątrzkomórkowe kinazy tyrozynowe, przekazując sygnał promujący angiogenezę. Receptory te, to przede wszystkim VEGFR-1, VEGFR-2, i VEGFR-3 kolejne dwa to neuropilina-1 i neuropilina-2, które zwięk-szają powinowactwo wiązania VEGF z jego receptorami [27,28,38,40,41]. Aktywacja receptora VEGFR prowadzi w efekcie do indukcji czynników antyapoptotycznych wpły-wających na komórki śródbłonka w nowych naczyniach [6,8,9,20]. Indukuje ich proliferację, wzrost i migrację oraz organizację przestrzenną podczas formowania się naczyń [9]. Zwiększa ich przepuszczalność poprzez tworzenie przerw między komórkami, powodując wyciek białek oso-cza do przestrzeni zewnątrzkomórkowej i formowanie się międzykomórkowej macierzy (Ryc. 2).

Produkcję VEGF stwierdzono również w wielu guzach nowotworowych, tj. raku płuc [41 ], piersi [43], żołądka [44], nerek [45], pęcherza moczowego [46], jajników, trzo-nu i szyjki macicy [47], glejaku wielopostaciowym [48]. W licznych badaniach wykazano obecność korelacji pomiędzy stopniem unaczynienia, złośliwością guza oraz ekspresją

2 Po raz pierwszy opisany przez Napoleone Ferrarę i współpracowników z Uni-versity of California, San Diego Moores Cancer Center.

genu kodującego VEGF. Stąd jednym z rozwijających się kierunków doświadczalnej terapii antynowotworowej jest miejscowe podanie przeciwciał anty VEGF lub anty VEGFR [32].

ANGIOPOETYNA

Kolejnym białkiem o silnym działaniu proangiogennym jest angiopoetyna (ang, angiopoietin) [50]. Parakrynnie dzia-łająca angiopoetyna 1 indukuje migrację, adhezję, a także przeżycie komórek śródbłonka [5]. Produkowana jest głów-nie w perycytach, fibroblastach i komórkach mięśni gład-kich [51,52]. Ich synteza jest regulowana przez czynnik in-dukowany hipoksją (HIF-1α) [48,49], a działanie Ang-1 jest głównie miejscowe [52].

Angiopoetyna 2 (Ang-2, ang. angiopoietin-2) lokalizowana jest w komórkach śródbłonka w miejscach przebudowy na-czyń [50,53]. Jej autokrynne działanie osłabia oddziaływa-nia pomiędzy komórkami śródbłonka i otaczającymi je ko-mórkami, zwłaszcza perycytami [53]. Regulacja jej syntezy odbywa się z udziałem HIF-1α i VEGF [49]. Angiopoetyna 2 przy braku VEGF powoduje regresję naczyń poprzez in-dukcję apoptozy komórek śródbłonka. W obecności dużych stężeń VEGF aktywuje proces angiogenezy, zatem poziom syntezy Ang-2 i VEGF może decydować o tym czy nastąpi regresja naczyń, czy też ich rozwój.

Angiopoetyny uczestniczą również w regulacji angioge-nezy nowotworowej. Badania doświadczalne pokazują, że Ang-1 może być zarówno czynnikiem proangiogennym, jak i antyangiogennym. Z jednej strony mogą promować wzrost guza poprzez indukcję angiogenezy nowotworowej i zahamowanie apoptozy komórek nowotworowych [42]. Z kolei z drugiej strony, nadprodukcja Ang-1 może powo-dować hamowanie wzrostu guza [54,56]. Niejasną rolę we

Tabela 3. Ważniejsze czynniki hamujące angiogenezę [30,39].

Inhibitory proteaztkankowe inhibitory metaloproteinaz (TIMP-1,TIMP-2), inhibitor aktywatora plazminogenu-1 (PAI-1)

Pierwiastki śladowe cynk

Produkty genów supresorowych P53, RB

Cytokiny Interleukina-10 (IL-10) Interleukina-12 (IL-12)

Inne

angiopoetyna-2 angiotensyna angiostatyna endostatyna interferony α, β, γ, czynnik płytkowy-4 prolaktyna trombospondyna 1 i 2 troponina-1 somatostatyna witamina A retinoidy laminina

Rycina 2. Komórki nowotworowe jak i komórki mikrośrodowiska biorące udział w stymulacji angiogenezy. Nowo powstałe naczynia krwionośne są w wysokim stopniu niesprawne. Wokół takich naczyń pojawia się niedotlenienie. W niedo-tlenowanych komórkach nowotworowych, pod wpływem czynnika transkryp-cyjnego HIF-1 indukowanych jest wiele różnych procesów, które modyfikują fenotyp komórek nowotworowych [42].


wzroście guzów nowotworowych odgrywa również Ang-2. Według Cao i wsp. [55] nadprodukcja Ang-2 prowadzi do masywnej regresji naczyń (nawet bez zahamowania VEGF), aktywacji apoptozy i zahamowania wzrostu guza. Z kolei Oliner i wsp. dowiedli [54], że zastosowanie inhibitora Ang-2 powoduje zahamowanie proliferacji komórek śródbłonka, ale i wzrost guza. Jakkolwiek wzrost produkcji angiopoetyn w komórkach nowotworowych wykazano, np. w raku jelita grubego [56], wątroby [57], w glejaku czy zwojaku zarodko-wym [58,59], to rola ich w procesie nowotworzenia wymaga dalszych badań.

CZYNNIKI ANTYANGIOGENNE

Mechanizmy działania tych czynników mogą być różne, od hamowania proliferacji komórek śródbłonka, ich migra-cji, poprzez, proteolizę błony podstawnej. Spośród wielu inhibitorów angiogenezy (Tab. 4) na większą uwagę zasłu-gują dwa:

ANGIOSTATYNA (ang. angiostatin) jest jednym z najsil-niejszych inhibitorów angiogenezy [60,62]. Jest produktem proteolizy plazminogenu, wykazującym swoiste działanie w stosunku do komórek śródbłonka naczyń, w odwracalny sposób hamując proliferację. Angiostatyna aktywując kina-

zy FAK (ang. focal adhesion kinase), prowadzi do wzbudze-nia sygnałów, zaburzających prawidłowe funkcjonowanie połączeń pomiędzy komórkami śródbłonka, indukując tym samym apoptozę. Poprzez wzbudzenie przejściowej defos-forylacji w komórkach śródbłonka, angiostatyna zmniejsza wpływ proangiogennych czynników tj. bFGF i VEGF na aktywację kinaz. Badania w układzie in vitro jednoznacznie pokazują, że dodatek do hodowli plazminogenu blokuje tak proliferację jak i rozprzestrzenianie się komórek śród-błonka. Antyangiogenne działanie angiostatyny pozwala mieć nadzieję na możliwość wykorzystania jej w terapii an-tynowotworowej. Wykazano już, że znacząco podnosi się poziom apoptozy w komórkach nowotworowych, co jest skutkiem, jak się wydaje, zmniejszenia unaczynienia guza [62,65] (Tab. 4).

ENDOSTATYNA (ang. endostatin) powstaje w wyniku proteolitycznego odszczepienia NCI, końcowego fragmen-tu kolagenu XVIII (NCI), lokalizującego się dalej w błonie podstawnej ściany naczyń [63]. Hamuje proliferację komó-rek śródbłonka i ich migrację stymulowaną przez VEGF. W wyniku działania endostatyny zmniejsza się napływ komó-rek śródbłonka do nowo tworzonej błony podstawnej oraz dochodzi do indukcji apoptozy. Molekularny mechanizm komórkowego działania endostatyny niestety nie jest jesz-cze w pełni poznany [60,63]. Tak jak w poprzednim przy-padku jest to czynnik pozytywnie działający w terapii an-tynowotworowej.

REGULACJA ANGIOGENEZY — ZASTOSOWANIA KLINICZNE

Znaczny postęp w opracowaniu strategii antyangio-gennych datuje się na lata 90., kiedy poznano dokładnie mediatory neowaskularyzacji i mechanizm ich działania. Umożliwiło to opracowanie terapii celowanych hamujących powstanie nowych naczyń w zastosowaniu szczególnie w terapii antynowotworowej. Obecnie znanych jest ponad 20 czynników o działaniu antyangiogennym, które przecho-dzą kolejne fazy badań klinicznych. W grupie leków anty-angiogennych znajdują się substancje otrzymane technika-mi inżynierii molekularnej np. przeciwciała monoklonalne skierowane przeciwko i blokujące działanie czynników proangiogennych, jak również rekombinowane inhibitory krwiotworzenia. Działanie leków (substancji) hamujących proces powstawania naczyń krwionośnych opiera się na dwóch podstawowych mechanizmach:

1) bezpośrednich:- hamowanie proliferacji komórek śródbłonka (taxol, her-

bimycyna, TNP-470, talidomid) [33], - hamowanie migracji komórek śródbłonka (linomid, ge-

nistenina) [17];

2) pośrednich: - blokowanie cytokin proangiogennych oraz substancji

współdziałających, oparte głównie na zastosowaniu skie-rowanych przeciwko nim specyficznych przeciwciał mono-klonalnych (np. bevacizumab-VEGF) lub brokerów recep-torów komórek śródbłonka (np. sorafenib, sunitinib) [71],

Tabela 4. Najważniejsze endogenne inhibitory angiogenezy.

Endogenne inhibitory angiogenezy

Inhibitor Mechanizm działania

angiostatyna hamowanie migracji komórek śródbłonka i apoptoza

endostatyna hamowanie proliferacji komórek

fragment 16kD

hamowanie przekazywania sygnału VEGF i bFGF, prolaktyny utrzymujące w spoczynku komórki śródbłonka w normalnej tkance

trombospondyna-1 hamowanie migracji i proliferacji komórek śródbłonka

trombospondyna-2 hamowanie migracji komórek śródbłonka

TIMPs (tkankowe) hamowanie proteolizy błony podstawnejinhibitory metaloproteinaz macierzy

PAI-1, PAI-2 hamowanie proteolizy błony podstawnej

TGF-β hamowanie migracji i proliferacji komórek śródbłonka

TNF-α hamowanie proliferacji komórek śródbłonka

IFN-α wzrost wytwarzania IP-10 i zmniejszenie syntezy bFGF, wytwarzania IL-8, GRO ( ang. growth-related oncogene) i ENA-78

IL-1 hamowanie proliferacji komórek śródbłonka i hamowanie syntezy receptorów bFGF

IL-10 obniżenie wytwarzania VEGF pochodzenia makrofagowego

IL -12 indukcja wytwarzania INF-γ

F-4 hamowanie działania VEGF, bFGF, IL-8

PAI-1, PAI-2 (ang. plasminogen activator inhibitor-1) – inhibitor aktywatora plazmi-nogenu; TNF-α (ang. Tumor Necrosis Factor) – czynnik martwicy guza, czynnik nekrozy nowotworów; IFN-α (ang. Interferon type I) – interferony typu I); ENA-78 (ang. epithelial neutrophil activating peptide-78) – nabłonkowo-neutrofilowy peptyd aktywujący.


- hamowanie angiogenezy, poprzez zastosowanie re-kombinowanych czynników hamujących takich jak angio-statyna i endostatyny, retinoidy,

- hamowanie enzymów proteolitycznych (inhibitory me-taloproteinaz np. marimastat, prinomastat) [27].

Jakkolwiek zastosowanie leków antyangiogennych celo-wane jest głównie na terapię antynowotworową (pierwszy oficjalnie zatwierdzony specyfik tego typu: bewacizumab był wykorzystywany w leczeniu raka jelita) [74], to znajduje ono zastosowanie również w takich przypadkach jak: zwy-rodnienie plamki żółtej [72], cukrzycowa ślepota [72,73], reumatoidalne zapalenie stawów, łuszczyca, wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z anomaliami fizjologicznymi w zakresie tworzenia naczyń krwionośnych [3].

Zastosowanie leków/specyfików antyangiogennych w terapii antynowotworowej obejmuje większość guzów i znajduje się na różnych etapach badań klinicznych. Ostat-nie doniesienia opisują aktywną fazę III w przypadkach takich jak: rak piersi [76], rak jelita grubego [77], rak prze-łyku [78], nowotwór podścieliska przewodu pokarmowego (GIST) [79], nowotwór nerek [80], nowotwór wątroby [81], chłoniak [82], czerniak [83], niedrobnokomórkowy rak płu-ca (NSCLC) [84], nabłonkowy rak jajnika [85], rak trzustki [86], rak prostaty [87], rak żołądka [88].

Jednym z rozwiązań, w którym nie powinno pojawić się zjawisko oporności, może być indukcja odpowiedzi odpornościowej skierowanej przeciwko białkom swoistym dla komórek śródbłonkowych naczyń nowotworowych. Odpowiedź ta powinna łamać tolerancję immunologiczną wobec własnych antygenów i eliminować komórki śródbłonkowe naczyń nowotworowych przez aktywowane cytotoksyczne limfocyty T. Odpowiedź taką można uzyskać przeciwko endoglinie (CD105) [60-62,64-69]. Endoglina (CD105) (ENG, ang. endoglin) to glikoproteina towarzysząca receptorowi TGF-β, występuje na proliferujących, aktyw-nych komórkach śródbłonkowych naczyń krwionośnych [64-69]. TGF-β reguluje główne procesy komórkowe, takie jak: proliferacja, migracja, programowana śmierć komórki, adhezja, organizacja cytoszkieletu, przekształcanie macie-rzy pozakomórkowej i plastyczność fenotypowa. Produk-cja endogliny w warunkach fizjologicznych jest niewielka, w stanach patologicznych występuje w formujących się komórkach śródbłonka w obrębie tkanek zmienionych za-palnie, nowotworowo i regenerujących się, przez co odgry-wa ważną rolę m.in. w progresji nowotworu oddziałując na procesy angiogenezy, migracji i przerzutowania [67,69] (Ryc. 3).

Nowatorskim podejściem w terapii antyangiogennej jest wykorzystanie właściwego układu immunologicznego w blokowaniu angiogenezy. Tworzenie specyficznych szcze-pionek immunologicznych sprowadza się do „produkcji” w warunkach in vitro limfocytów T uczulonych na jakieś pro-angiogenne mediatory i miejscowe ich podanie. Pozytywne efekty uzyskano tutaj w odniesieniu do wspomnianej już endogliny (CD105) [30,64,65,67].

TERAPEUTYCZNA ANGIOGENEZA W CHOROBACH SERCA

Odwrotnymi do opisanych powyżej terapii są te, których efektem ma być wywołanie angiogenezy i poprawienie unaczynienia danego obszaru ciała czy narządu. Dotyczy to takich schorzeń jak choroba niedokrwienna serca, nie-wydolność krążeniowa, kardiomiopatia czy terapia poza-wałowa. Zastosowaną techniką może w takich przypad-kach być podanie proangiogennych substancji i czynników wzrostowych, co jest stosowane w klinice dość pospolicie [1-3,8,9,17] lub przeszczepienie namnożonych wcześniej w układzie in vitro komórek, biorących udział w angiogene-zie, jak chociażby komórki śródbłonka [89]. Zarówno czyn-niki jak i wybrane komórki podawane są miejscowo do na-czyń wieńcowych. Takie podanie mioblastów, w układzie doświadczalnym, powodowało znaczący wzrost VEGF w miejscu ich podania i znaczące przyspieszenie procesów angiogennych [57]. Bardzo obiecującą i szeroko badaną w ostatnich czasach techniką wspomagania angiogenezy jest przeszczepienie w wybrane miejsce prekursorów komórek śródbłonka (EPC). Komórki te w miejscu docelowym róż-nicują się w komórki śródbłonkowe znacząco przyspiesza-jąc proces tworzenia naczyń. Obiecujące efekty otrzymano przy zastosowaniu tej metody w eliminacji skutków zawału serca w zwierzęcym modelu doświadczalnym [90].

KOMÓRKI MACIERZYSTE W TERAPII UKŁADU WIEŃCOWEGO

Użycie komórek macierzystych w przypadkach koniecz-ności regeneracji tkanek czy narządów pomału zaczyna być rutyną i staje się metodą z wyboru. Podanie ich dożylne w przypadkach chorób niedokrwiennych serca [91,92] powo-duje znaczące przyspieszenie regeneracji funkcji serca, jed-nak wydajność takiej ich aplikacji nie jest satysfakcjonująca. Stąd sposób aplikacji komórek w uszkodzone miejsca jawi się obecnie kluczowym problemem w tej metodzie terapii.

Obiecujące wydaje się tutaj rozwiązanie zaproponowane przez Liao i wsp. [91]. Technika zwana UTMD (ang. ultra-sound targeted microbubble destruction) polega na podaniu do krążenia lipidowych pęcherzyków, wewnątrz których zamknięte mogą być bioaktywne substancje, jak i komór-

Rycina 3. Poziom endogliny i wpływ na angiogenezę, migrację i przerzutowanie [69].


ki. Przy pomocy USG droga tych pęcherzyków może być śledzona i po dotarciu do miejsca przeznaczenia, pęche-rzyk taki jest degradowany impulsem ultradźwiękowym, a zawartość uwalniana do środowiska. Jakkolwiek techni-ka UTMD dedykowana była dystrybucji na terenie orga-nizmu czynników wzrostowych, wektorów czy genów, to w ostatnim roku wiele doświadczalnych modeli wykazuje jej skuteczność w dystrybucji komórek krwiotwórczych ze szpiku, komórek mezenchymalnych ze szpiku czy z tkanki tłuszczowej, czy komórek EPC [93-95,98,99] w takich scho-rzeniach jak zawał serca, choroba niedokrwienna mięśnia sercowego czy przewlekłe niedokrwienie kończyn (Ryc. 4) [91].

PODSUMOWANIE

Komórki śródbłonka odgrywają podstawową rolę w mi-gracji i tworzeniu się sieci naczyń, a czynniki angiogenne zostają aktywowane poprzez ściśle regulowane procesy kontrolujące stan komórki. Szeroko rozwinięte badania nad wykorzystaniem tych czynników podczas leczenia chorych, mogą wspomóc założenia, że proces angiogenezy, w zależ-ności od zastosowanych czynników może być regulowany na wielu poziomach. Jakkolwiek badania prowadzone nad terapiami angiogennymi są nadal w fazach klinicznych lub nawet na poziomie badań podstawowych.

Obiecujące wydaje się połączenie klasycznych koncepcji komórkowego wspomagania procesu angiogenezy w po-łączeniu z innowacyjnymi technikami ich podania. Jakkol-wiek proces tworzenia nowych naczyń krwionośnych jest poznany w dość dużym zakresie to pełne jego wykorzysta-nie w klinice wymaga długich i zaawansowanych na szero-ką skalę badań.

PIŚMIENNICTWO1. Kinja K, Rohit S, Mandloi A, Sharma I, Savita S (2011) Anti-angiogenic

therapy - past, present and future. Rec Res Sci Tech 3: 8-152. King A, Balaji S, Keswani SG, Crombleholme TM (2014) The Role of

Stem Cells in Wound Angiogenesis. Adv Wound Care (New Rochelle) 3: 614-625

3. Shojaei F (2012) Anti-angiogenesis therapy in cancer: Current chal-lenges and future perspectives. Cancer Lett 320: 130-137

4. Tomczyk M, Nowak W, Jaźwa A (2013) Śródbłonek w fizjologii i pato-genezie chorób. Postepy Biochem 59: 357-365

5. Lee PS, Poh KK (2014) Endothelial progenitor cells in cardiovascular diseases. World J Stem Cells 6: 355-366

6. Shahneh FZ, Baradaran B, Zamani F, Aghebati-Maleki L (2013) Tumor angiogenesis and anti-angiogenic therapies. Hum Antibodies 22: 15-19

7. De Bock K, Georgiadou M, Carmeliet P (2013) Role of endothelial cell metabolism in vessel sprouting. Cell Metab 18: 634-647

8. Skóra J, Biegus J, Pupka A, Pupka A, Barć P, Sikora J, Szyber P (2006) Molekularne podstawy angiogenezy. Postepy Hig Med Dosw (online) 60: 410-415

9. Zielonka TM (2003) Angiogeneza - część I. Mechanizm powstawania nowych naczyń krwionośnych. Alergia Astma Immunologia 8: 169-174

10. Xu WH (2014) Large artery: an important target for cerebral small ves-sel diseases. Ann Transl Med 2: 78

11. Tian XL, Li Y (2014) Endothelial Cell Senescence and Age-Related Vas-cular Diseases. J Genet Genomics 41: 485-495

12. Moss A (2013) The angiopoietin:Tie 2 interaction: a potential target for future therapies in human vascular disease. Cytokine Growth Factor Rev 24: 579-592

13. Benton G, Arnaoutova I, George J Kleinman HK, Koblinski J (2014) Matrigel: From discovery and ECM mimicry to assays and models for cancer research. Adv Drug Deliv Rev 79-80C: 3-18

14. Bai Y, Zhao M, Zhang C, Li S, Qi Y, Wang B, Huang L, Li X (2014) Anti-angiogenic effects of a mutant endostatin: a new prospect for treating retinal and choroidal neovascularization. PLoS One 9: e112448

15. Harper J, Moses MA (2006) Molecular regulation of tumor angiogen-esis: mechanisms and therapeutic implications. EXS 96: 223-268

16. Cao Y (2014) VEGF-targeted cancer therapeutics-paradoxical effects in endocrine organs. Nat Rev Endocrinol 10: 530-539

17. Eichholz A, Merchant S, Gaya A (2010) Anti-angiogenesis therapies: their potential in cancer management. OncoTargets Therapy 3: 69-82

18. Ausprunk DH, Folkman J (1977) Migration and proliferation of en-dothelial cells in preformed and newly formed blood vessels during tumor angiogenesis. Microvasc Res 14: 53-65

19. Pan Q, Wang M (2011) Predictive biomarkers for bevacizumab in anti-tumor therapy. Zhongguo Fei Ai Za Zhi 14: 606-612

20. Poulsen HS, Urup T, Michaelsen SR, Staberg M, Villingshøj M, Lassen U (2014) The impact of bevacizumab treatment on survival and qual-ity of life in newly diagnosed glioblastoma patients. Cancer Manag Res 6: 373-387

21. Dong R, Yang GD, Luo NA, Qu YQ (2014) HuR: a promising therapeu-tic target for angiogenesis. Qu YQ Gland Surg 3: 203-206

22. Choi KS, Bae MK, Jeong J, Moon HE, Kim KW (2003) Hypoxia-induced angiogenesis during carcinogenesis. J Biochem Mol Biol 36: 120-127

23. Bamias A, Kyriakou F, Chorti M (2008) Microvessel density (MVD) and cyclooxygenase-2 (COX-2)/ beta-catenin interaction are associat-ed with relapse in patients with transitional carcinoma receiving adju-vant chemotherapy with paclitaxel/carboplatin: a hellenic cooperative oncology group (HECOG) study. Anticancer Res 28: 2479-2486

24. Kuiper P, Hawinkels LJAC, de Jonge-Muller ESM, Biemond I, Lamers CB, Verspaget HW (2011) Angiogenic markers endoglin and vascular endothelial growth factor in gastroenteropancreatic neuroendocrine tumors. World J Gastroenterol 17: 219- 226

25. Funakoshi T, Lee CH, Hsieh JJ (2014) A systematic review of predic-tive and prognostic biomarkers for VEGF-targeted therapy in renal cell carcinoma. Cancer Treat Rev 40: 533-547

26. Eriksson U, Alitalo K (2002) VEGF receptor 1 stimulates stem-cell re-cruitment and new hope for angiogenesis therapies. Nature Medicine 8: 775-777

27. Keerl S, Gehmert S, Gehmert S, Song YH, Alt E (2010) PDGF and bFGF modulate tube formation in adipose tissue-derived stem cells. Ann Plas Sur 64: 487-490

28. Katoh M, Nakagama H (2014) FGF receptors: cancer biology and ther-apeutics. Med Res Rev 34: 280-300

Rycina 4. Mechanizm działania techniki UTMD (ang. Ultrasound Targeted Micro-bubble Destruction) [91].


29. Dmoszyńska A (2009) Angiogeneza i leczenie antyangiogenne w szpiczaku mnogim. Onkologia w Praktyce Klinicznej, tom 5, supl. A, A56–A61

30. Brem H, Folkman J (1975) Inhibition of tumor angiogenesis mediated by cartilage. J Exp Med 141: 427-439

31. Eleutherakis-Papaiakovou V, Karali M, Kokkonouzis I, Tiliakos I, Di-mopoulos MA (2003) Bone marrow angiogenesis and progression in multiple myeloma:clinical significance and therapeutic approach. Leu-kemia Lymphoma 44: 938-939

32. De Falco S (2012) The discovery of placenta growth factor and its bio-logical activity. Exp Mol Med 44: 1-9

33. Losordo DW, Isner JM, Diaz-Sandoval LJ (2003) Endothelial recovery. The next target in restenosis prevention. Circulation 107: 2635

34. Hanahan D, Folkman J (1996) Patterns and emerging mechanisms of the angiogenic switch during tumorigenesis. Cell 86: 353-364

35. Döme B, Hendrix MJC, Paku S, Tóvári J, Tímár J (2007) Alternative Vascularization Mechanisms in Cancer: Pathology and Therapeutic Implications. Am J Pathol 170: 1-15

36. Amat D, Becerra J, Medina MA, Quesada AR, Marí-Beffa M (2012) Stem cell therapies embryology - updates and highlights on classic topics stem cell therapies, chapter 8, ISBN 978-953-51-0465-0

37. Kerbel RS (2000) Tumor angiogenesis: past, present and the nearest future. Carcinogenesis 21: 505-515

38. Prigent A, Chaumet-Riffaud P (2014) Clinical problems in renovas-cular disease and the role of nuclear medicine. Semin Nucl Med 44: 110-122

39. Hawighorst T, Skobe M, Streit M, Hong YK, Velasco P, Brown LF, Riccardi L, Lange-Asschenfeldt B, Detmar M (2002) Activation of the tie2 receptor by angiopoietin-1 enhances tumor vessel maturation and impairs squamous cell carcinoma growth. Am J Pathol 160: 1381-1392

40. Gong Y, Koh DR (2010) Neutrophils promote inflammatory angiogen-esis via release of preformed VEGF in an in vivo corneal model. Cell Tissue Res 339: 437-448

41. Wójcik E, Jakubowicz J, Skotnicki P, Sas-Korczyńska B, Kulpa JK (2010) IL-6 and VEGF in small cell lung cancer patients. Anticancer Res 30: 1773-1778

42. Szala S (2009) Angiogeneza i immunosupresja: jin i jang progresji no-wotworów? Postepy Hig Med Dosw 63: 598-612

43. Adams J, Carder PJ, Downey S, Forbes MA, MacLennan K, Allgar V, Kaufman S, Hallam S, Bicknell R, Walker JJ, Cairnduff F, Selby PJ, Per-ren TJ, Lansdown M, Banks RE (2000) Vascular endothelial growth factor (VEGF) in breast cancer: comparison of plasma, serum, and tis-sue VEGF and microvessel density and effects of Tamoxifen. Cancer Res 60: 2898-2905

44. Wang X, Chen X, Fang J, Yang C (2013) Overexpression of both VEGF-A and VEGF-C in gastric cancer correlates with prognosis, and silenc-ing of both is effective to inhibit cancer growth. Int J Clin Exp Pathol 6: 586-597

45. Schrijvers BF, Flyvbjerg A, De Vriese AS (2004) The role of vascular endothelial growth factor (VEGF) in renal pathophysiology. Kidney Int 65: 2003-2017

46. Yang Y, Zhang X, Song D, Wei J (2014) Association between vascular endothelial growth factor gene polymorphisms and bladder cancer risk. J Mol Clin Oncol 2: 501-505

47. Shimizu T, Hoshino Y, Miyazaki H, Sato E (2012) Angiogenesis and microvasculature in the female reproductive organs: physiological and pathological implications. Curr Pharm Des 18: 303-309

48. Kumar S, Arbab AS (2013) Neovascularization in Glioblastoma: Cur-rent Pitfall in Anti-angiogenic therapy. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi 1: 16-19

49. Yamakawa M, Liu LX, Date T, Belanger AJ, Vincent KA, Akita GY, Kuriyama T, Cheng SH, Gregory RJ, Jiang C (2003) Hypoxia-inducible factor-1 mediates activation of cultured vascular endothelial cells by inducing multiple angiogenic factors. Circ Res 93: 664-674

50. Harfouche R, Hussain SN (2006) Signaling and regulation of endothe-lial cell survival by angiopoietin-2. Am J Physiol Heart Circ Physiol 291: H1635-634

51. Stuart J (2005) Cyclo-Oxygenase-2 Inhibitors Beneficial or Detrimental for Athletes with AcuteMusculoskeletal Injuries? Warden Sports Med 35: 271-283

52. Yeo NH, Woo J, Shin KO, Park JY, Kang S (2012) The effects of differ-ent exercise intensity on myokine and angiogenesis factors. J Sports Med Phys Fitness 52: 448-454

53. Fiedler U, Krissl T, Koidl S, Weiss C, Koblizek T, Deutsch U, Martiny-Baron G, Marmé D, Augustin HG (2003) Angiopoietin-1 and angiopoi-etin-2 share the same binding domains in the Tie-2 receptor involving the first Ig-like loop and the epidermal growth factor-like repeats. J Biol Chem 278: 1721-1727

54. Oliner J, Min H, Leal J Yu D, Rao S, You E, Tang X, Kim H, Meyer S, Han SJ, Hawkins N, Rosenfeld R, Davy E, Graham K, Jacobsen F, Ste-venson S, Ho J, Chen Q, Hartmann T, Michaels M, Kelley M, Li L, Sit-ney K, Martin F, Sun JR, Zhang N, Lu J, Estrada J, Kumar R, Coxon A, Kaufman S, Pretorius J, Scully S, Cattley R, Payton M, Coats S, Nguyen L, Desilva B, Ndifor A, Hayward I, Radinsky R, Boone T, Kendall R (2004) Supression of angiogenesis and tumor growth by selective inhi-bition of angiopoietin-2. Cancer Cell 6: 507-516

55. Cao Y, Sonveaux P, Liu S, Zhao Y, Mi J, Clary BM, Li CY, Kontos CD, Dewhirst MW (2007) Systemic overexpression of angiopoietin-2 pro-motes tumor microvessel regression and inhibits angiogenesis and tu-mor growth. Cancer Res 67: 3835-3844

56. Conde-Agudelo A, Papageorghiou AT, Kennedy SH, Villar J (2013) Novel biomarkers for predicting intrauterine growth restriction: a sys-tematic review and meta-analysis. BJOG 120: 681-694

57. Moon WS, Rhyu KH, Kang, Lee DG, Yu HC, Yeum JH, Koh GY, Tar-nawski AS (2003) Overexpression of VEGF and angiopoietin 2: a key to high vascularity of hepatocellular carcinoma? Mod Pathol 16: 552-557

58. Koga K, Todaka T, Morioka M, Hamada J, Kai Y, Yano S, Okamura A, Takakura N, Suda T, Ushio Y (2001) Expression of angiopoietin-2 in human glioma cells and its role for angiogenesis. Cancer Res 61: 6248-6254

59. Reiss Y, Machein MR, Plate KH (2005) The role of angiogenesis during angiogenesis in gliomas. Brain Pathol 15: 311-317

60. Zielonka TM (2004) Angiogeneza - część II. Czynniki modulujące pro-ces powstawania nowych naczyń krwionośnych. Alergia Astma Im-munologia 9: 25-31

61. Pérez-Gómez E, Del Castillo G, Juan Francisco S, Lopez-Novoa JM (2010) The role of the TGF-β coreceptor endoglin in cancer. Sci World J 10: 2367-2384

62. Wietecha MS, Cerny WL, DiPietro LA (2013) Mechanisms of vessel re-gression: toward an understanding of the resolution of angiogenesis. Curr Top Microbiol Immunol 367: 3-32

63. Yamaguchi Y, Feghali-Bostwick CA (2013) Role of endostatin in fibro-proliferative disorders.-as a candidate for anti-fibrosis therapy. Nihon Rinsho Meneki Gakkai Kaishi 36: 452-458

64. Bernabeu C, Lopez-Novoa JM, Quintanilla M (2009) The emerging role of Tgf-β superfamily co-receptors in cancer. Biochim Biophys Acta 1792: 954-973

65. O’Reilly MS, Holmgren L, Shing Y, Chen C, Rosenthal RA, Moses M, Lane WS, Cao Y, Sage EH, Folkman J (1994) Angiostatin: A novel an-giogenesis inhibitor that mediates the suppression of metastases by a Lewis lung carcinoma. Cell 79: 315-328

66. Hawinkels LJ, Kuiper P, Wiercinska, Verspaget HW, Liu Z, Pardali E, Sier CF, ten Dijke P (2010) Matrix metalloproteinase-14 (MT1-MMP)-mediated endoglin shedding inhibits tumor angiogenesis. Cancer Res 70: 4141-4150

67. Romero D, O’Neill C, Terzic A, Contois L, Young K, Conley BA, Ber-gan RC, Brooks PC, Vary CP (2011) Endoglin regulates cancer-stromal cell interactions in prostate tumors. Cancer Res 71: 3482-3493

68. Pardali E, van der Schaft DW, Wiercinska E, Gorter A, Hogendoorn PC, Griffioen AW, ten Dijke P (2010) Critical role of endoglin in tumor cell plasticity of Ewing sarcoma and melanoma. Oncogene 30: 334-345

69. Jarosz M, Szala S (2013) Endoglina jako cel terapii przeciwnowotworo-wej. Postepy Hig Med Dosw 67: 79-89


70. Vosooghi M, Amini M (2014) The discovery and development of cy-clooxygenase-2 inhibitors as potential anticancer therapies. Expert Opin Drug Discov 9: 255-267

71. Gotink KJ, Verheul HM (2010) Anti-angiogenic tyrosine kinase inhibi-tors: what is their mechanism of action? Angiogenesis 13: 1-14

72. Ng EW, Adamis AP (2005) Targeting angiogenesis, the underlying disorder in neovascular age-related macular degeneration. Can J Oph-thalmol 40: 352-368

73. Małecki M, Jastrzębski Z, Przybyszewska M, Proczka R, Janik P (2004) Antiangiogenic Gene Therapy — Applications of Soluble FLT-1 Re-ceptor. Adv Clin Exp Med 2: 227

74. Khoo CP, Micklem K, Watt SM (2011) A comparison of methods for quantifying angiogenesis in the Matrigel assay in vitro. Tissue Eng Part C Methods 17: 895-906

75. Siemann DW (2011) The unique characteristics of tumor vasculature and preclinical evidence for its selective disruption by tumor-vascular disrupting agents. Cancer Treatment Rev 37: 63-74

76. http://www.cancer.gov/clinicaltrials/search/results?protocolsearchid=4586362













89. Reiner Ž, Catapano AL, Backer De G (2011) The Task Force for the Management of Dyslipidaemias of the European Society of Cardiol-ogy (ESC) and the European Atherosclerosis Society (EAS). Eur Heart J 32: 1769-1818

90. Kawamoto A, Gwon HC, Iwaguro H, Yamaguchi JI, Uchida S, Ma-suda H, Silver M, Ma H, Kearney M, Isner JM, Asahara T (2001) Thera-peutic potential of ex vivo expanded endothelial progenitor cells for myocardial ischemia. Circulation 103: 634-637

91. Liao Y-Y Chen Z-Y, Wang YX, Lin Y, Yang F, Zhou QL (2014) New Progress in Angiogenesis Therapy of Cardiovascular Disease by Ul-trasound Targeted Microbubble Destruction. Biomed Res Int 2014: 872984

92. Imada T, Tatsumi T, Mori T, Nishiue T, Yoshida M, Masaki H, Okigaki M, Kojima H, Nozawa Y, Nishiwaki Y, Nitta N, Iwasaka T, Matsubara H (2005) Targeted delivery of bone marrow mononuclear cells by ul-trasound destruction of microbubbles induces both angiogenesis and arteriogenesis response. Arterioscler Thromb Vasc Biol 25: 2128-2134

93. Otani K, Yamahara K, Ohnishi S, Obata H, Kitamura S, Nagaya N (2009) Nonviral delivery of siRNA into mesenchymal stem cells by a combination of ultrasound and microbubbles. J Control Release 133: 146-153

94. Xu Y-L, Gao Y-H, Liu Z, Tan KB, Hua X, Fang ZQ, Wang YL, Wang YJ, Xia HM, Zhuo ZX (2010) Myocardium-targeted transplantation of mesenchymal stem cells by diagnostic ultrasound-mediated micro-bubble destruction improves cardiac function in myocardial infarction of New Zealand rabbits. Int J Cardiol 138:182-195

95. Ucuzian AA, Greisler HP (2007) In vitro models of angiogenesis. World J Surg 31: 654-663

96. Ling ZHI Yu, Shu SY, Zhongetal SG (2013) Ultrasoundtargeted mi-crobubble destruction promotes angiogenesis and heart function by inducing myocardial microenvironment change. Ultrasound Med Biol 39: 2001-2010

97. Song X, Zhu H, Jin L, Zhang CM, Liu L, Pan SH, Wu CJ (2009) Ul-trasound-mediated microbubble destruction enhances the efficacy of bone marrow mesenchymal stem cell transplantation and cardiac function. Clin Exp Pharmacol Physiol 36: 267-271

98. Kuliszewski MA, Kobulnik J, Lindner JR, Stewart DJ, Leong-Poi H (2011) Vascular gene transfer of SDF-1 promotes endothelial progeni-tor cell engraftment and enhances angiogenesis in ischemic muscle. Molec Ther 19: 895-902

99. Zhong S, Shu S, Wang W, Luo J, Zhong W, Ran H, Zheng Y, Yin Y, Ling Z (2012) Enhanced homing of mesenchymal stem cells to the isch-emic myocardium by ultrasound-targeted microbubble destruction. Ultrasonics 52: 281-286

Angiogenesis - possibilities, problems and perspectivesAgata Kurzyk

M. Skłodowska-Curie Memorial Cancer Center and Insitute of Oncology, Department of Molecular and Translational Oncology, Laboratory of Cell Engineering, 5 Roentgena St., 02-781 Warsaw, Polande-mail: [email protected]

Key words: angiogenesis, endothelium, pro-angiogenic factor, antiangiogenic factor, antiangiogenic therapy, cancer, stem cells

ABSTRACTAngiogenesis is the formation of new blood vessels from existing vessels. This process occurs via budding endothelial cells in postnatal period, which is essential to many physiological phenomena (e.g. wound healing, formation of the placenta) and pathological ones such as cancer, ischemic diseases, and chronic inflammation. Various mechanisms of the formation of new blood vessels have been discovered and a number of pro-angiogenic and anti-angiogenic factors have been found. Understanding the function of these factors contributes to the cre-ation of new tools and applications in the treatment of pathological processes. Article describes the regulation of angiogenesis and is a review of the most significant angiogenic factors and their inhibitors. It shows the selected mechanisms which underlie the action of currently used anti-angiogenic drugs and is a review of research which use these factors in anti-angiogenic therapy.

Angiogeneza — możliwości, problemy, perspektywy

Documents

Transcript of Angiogeneza — możliwości, problemy, perspektywy