Mechanizmy tworzenia naczy ńkrwiono...
-
Upload
duongkhanh -
Category
Documents
-
view
220 -
download
0
Transcript of Mechanizmy tworzenia naczy ńkrwiono...
Mechanizmy tworzeniaMechanizmy tworzenianaczynaczyńń krwionokrwionośśnychnych
dr Agnieszka Łoboda
Wykład 1 19.10.2013
ZakZakłład Biotechnologii Medycznejad Biotechnologii MedycznejWydziaWydziałł Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJBiochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ
http://biotka.mol.uj.edu.pl/zbm/KIEROWNIK ZAKŁADU –Prof. dr hab. Józef Dulak
Plan wykPlan wykłładadóóww
1. Mechanizmy tworzenia naczyMechanizmy tworzenia naczyńń krwionokrwionośśnych nych (19.10.2013)
2. Rola VEGF w 2. Rola VEGF w angiogenezieangiogenezie(30.11.2013)
3. Rola angiogenezy w procesach chorobowych 3. Rola angiogenezy w procesach chorobowych (1.12.2013)
gr.
angeion = naczynie
+ genesis = pochodzenie, powstawanie
proces tworzenia nowych naczyńkrwionośnych
AngiogenezaAngiogeneza
angioblast
bFGF
VEGF
VEGF
Ang1, bFGF
Waskulogenezatworzenie kapilar
z komórek progenitorowych
Angiogeneza tworzenie naczyń
krwionośnych z istniejących kapilar
Arteriogenezatworzenie dojrzałych naczyń, róŜnicowanie do Ŝył i tętnic
Trzy mechanizmy tworzenia naczyTrzy mechanizmy tworzenia naczyńń krwionokrwionośśnychnych
MCP-1, PDGF
Ang-2
System naczySystem naczyńń
Ŝyły(do 3cm)
arteriole(30 µµµµm)
tętnice(do 0.5 cm)
kapilary(6 µµµµm)
Naczynia w mięśniu szkieletowym
(by(by Anne Weston, Cancer Research UKAnne Weston, Cancer Research UK))
Wypływ erytrocytów z uszkodzonego naczynia
Naczynia krwionośne w siatkówce oka
Budowa naczyBudowa naczyńń krwionokrwiono śśnychnych
Cleaver O & Melton DA, Nature Med., 2003
PERYCYTY - komórki okołonaczyniowe, komórki tkanki łącznej właściwej występujące
w ścianach naczyń włosowatych i Ŝyłek postkapilarnych, spłaszczone, wypustkami
otaczające komórki śródbłonka
ŚŚciana naczynia krwionociana naczynia krwionośśnego nego
Składają się z, w różnym stopniu rozwiniętych, warstw:
• warstwa wewnętrzna lub błona wewnętrzna (łac. tunica intima) - utworzona przez komórki śródbłonka i leżącej pod nimi luźnej tkanki łącznej, która może zawierać komórki mięśniówki gładkiej i nieliczne fibroblasty; • błona sprężysta wewnętrzna (łac. membrana elastica interna) - utworzona z włókien sprężystych; zaliczana do warstwy wewnętrznej; • warstwa środkowa lub błona środkowa (łac. tunica media) - utworzona przez ułożone okrężnie komórkimięśniowe gładkie, włókna lub blaszki sprężyste oraz włókna kolagenowe; • błona sprężysta zewnętrzna (łac. membrana elastica externa) • warstwa zewnętrzna, przydanka lub błona zewnętrzna (łac. tunica adventitia lub tunica externa) - utworzonaz włókien kolagenowych, może zawierać ponadto włókna sprężyste, komórki tkanki łącznej (fibroblasty, makrofagi, komórki tuczne),
perycyty
perycyty
perycyty
Naczynia krwionoNaczynia krwionośśnene
Fizjologiczna angiogeneza jest relatywnie Fizjologiczna angiogeneza jest relatywnie rzadko wystrzadko wystęępujpująącym procesemcym procesem
łłooŜŜyskoysko endometriumendometrium
wzrost wwzrost włłososóóww gojenie rangojenie ran
Naczynie Naczynie krwionokrwionośśnene
Tworzenie naczyTworzenie naczyńń krwionokrwionośśnych nych w zranionej skw zranionej skóórzerze
Zdrowa tkanka Tkanka 60 h po zranieniu
Tworzenie naczyTworzenie naczyńń krwionokrwiono śśnychnych
NADMIERNE
NIEWYSTARCZAJ ĄCE
Tworzenie naczyTworzenie naczyńń krwionokrwionośśnych nych –– krkróótka historiatka historia
* * ClaudiusClaudiusGalenGalen(1(12929––199199)) odkryodkryłł , , ŜŜe naczynia se naczynia sąą wypewypełłnione nione krwikrwiąą. William . William HarveyHarvey(1578 (1578 --1657) odkry1657) odkryłł krkrąŜąŜenie krwienie krwi
* s* słłowo owo „„ angiogenezaangiogeneza”” zostalozostalouuŜŜyte po raz pierwszy w 1787 roku przez yte po raz pierwszy w 1787 roku przez DrDr. Johna Huntera, kt. Johna Huntera, któóry opisywary opisywałł wzrost naczywzrost naczyńń krwionokrwionośśnych w nych w poroporoŜŜu reniferu reniferóóww
•• Obserwacje naczyObserwacje naczyńń krwionokrwionośśnych z wykorzystaniem kurzych nych z wykorzystaniem kurzych embrionembrionóów przez F. w przez F. FuellebornFuellebornw 1895w 1895
* Dok* Dokłładne badania angiogenezy oraz adne badania angiogenezy oraz limfangiogenezylimfangiogenezyprzeprowadziprzeprowadziłła a FlorenceFlorenceSabin w latach Sabin w latach 1902 -19201920
•• Pierwsze obserwacje Pierwsze obserwacje „„ dzieldzieląących sicych sięę”” naczynaczyńń w larwach w larwach plazplazóówwobserwowaobserwowałł Elliot Clark w 1918Elliot Clark w 1918
„„Nowa EraNowa Era”” w badaniach dotyczw badaniach dotycząących cych tworzenia naczytworzenia naczyńń krwionokrwionośśnychnych
�� Pierwszy inhibitor angiogenezy odkryty przez Pierwszy inhibitor angiogenezy odkryty przez DrDr. . JudahJudahFolkmanaFolkmanaoraz Dr. Henry Brema oraz Dr. Henry Brema w 1975w 1975
�� Pierwszy Pierwszy proangiogennyproangiogennyczynnik czynnik –– VEGF VEGF –– czynnik wzrostu czynnik wzrostu śśrróódbdbłłonka naczyonka naczyńń zostazostałłodkryty przez odkryty przez DrDr. Harolda . Harolda DvorakaDvorakaw 1983 podczas badaw 1983 podczas badańń nad nowotworaminad nowotworami
��W 1971 Dr. W 1971 Dr. JudahJudahFolkmanFolkmanzasugerowazasugerowałł , i, iŜŜ wzrost nowotworwzrost nowotworóów jest zalew jest zaleŜŜny od tworzenia ny od tworzenia naczynaczyńń krwionokrwionośśnychnych
FolkmanFolkman et al. 1971et al. 1971
Prof. Judah Folkman, 1933-2008
Jak badać procesy tworzenia naczyń krwionośnych
w laboratorium?
KomKomóórki rki śśrróódbdbłłonka onka
Kluczowe komórki w procesie angiogenezy
Komórki śródbłonka w hodowli – struktura kostki brukowej
(ang. cobblestone)
HMEC-1 -komórki śródbłonka wyizolowane ze skóry(ang. human microvascular endothelial cells)
- Linia unieśmiertelniona
HUVEC –komórki izolowane z żyły pępowinowej(ang. human umbilical vein endothelial cell line)
- Komórki pierwotne
RRóóżżne typy komne typy komóórek rek śśrróódbdbłłonka onka
Izolacja komIzolacja komóórek rek śśrróódbdbłłonka z onka z żżyyłły py pęępowinowejpowinowej
Test tworzenia naczyń (tubul) na matriżelu
Hodowle sferoidalne śródbłonka
• Procent sferek zaktywowanych (z utworzonymi wypustkami)
• Średnia długość utworzonych wypustek na jedną sferkę
• Średnia liczba utworzonych wypustek na jedną sferkę
Zakład Biotechnologii Medycznej
kontrola
Stymulacja
czynnikiem proangiogennym
„Aortic rings” – krążki aortalne
Zakład Biotechnologii Medycznej
Modelowe organizmy do badania angiogenezyModelowe organizmy do badania angiogenezy
Dorsal Aorta(DA)
Posterior Cardinal Vein(PCV)
Intersegmental Vessels(Se)
Dorsal Longitudinal Anastomotic Vessel(DLAV)
Caudal Vein Capillary Plexus
Markery komMarkery komóórek rek śśrróódbdbłłonkaonka
Scavenger receptorUptake of Ac-LDL
Factor VIII von Willebrand Factor (vWF)
VEGFVEGFR-2
AngiopoietinsTie-2
Ephrin B2EphB4
EphB4Ephrin B2
ET-1Endothelin receptor B (ETBR)
CD144 homotypic interactionCD144 (VE-cadherin)
ThrombinCD141 (thrombomodulin)
VLA-4 integrinCD106 (VCAM-1)
TGF-β1 and –β3CD105 (endoglin)
Sialyl-Lewis-X antigen and other carbohydratesCD62E (E-selectin)
LFA-1 integrinCD54 (ICAM-1)
L-selectinCD34
CD31 on endothelial cells, leukocytes; glycosaminoglycansCD31 (PECAM-1)
LigandMarker
GGłłóówne czynniki wzrostowe i receptory wne czynniki wzrostowe i receptory zaangazaangażżowane w regulacjowane w regulacjęę angiogenezyangiogenezy
VEGF – vascular endothelial growth factors – czynnik wzrostu śródbłonka naczyń
VEGF-A – główny mediator angiogenezy
VEGF-R – receptory dla czynnika wzrostu śródbłonka naczyń
Angiopoetyny (Ang-1, 2) Tie- 2 – receptor dla Ang-1, -2
FGFs – czynniki wzrostu fibroblastów
PDGF – płytkowopochodny czynnik wzrostu(ang. platelet-derived growth factor)
VEGFVEGF--AA•• czynnik wzrostu czynnik wzrostu śśrróódbdbłłonka naczyonka naczyńń(ang. (ang. vascularvascular endothelialendothelial growthgrowth factorfactor, , vascularvascular permeabilitypermeability factorfactor, , vasculotropinvasculotropin))–– homodimerhomodimer, 34, 34--42 42 kDakDa
•• Produkowany przez wiele typProdukowany przez wiele typóów komw komóórek (rek (npnp. makrofagi, fibroblasty, . makrofagi, fibroblasty, komkomóórki mirki mięśęśni gni głładkich oraz komadkich oraz komóórki nowotworowe)rki nowotworowe)
•• Ekspresja VEGF jest indukowana przez niedotlenienie oraz Ekspresja VEGF jest indukowana przez niedotlenienie oraz cytokinycytokinyprozapalneprozapalne
•• Receptory (VEGFReceptory (VEGF--R1 i VEGFR1 i VEGF--R2) sR2) sąą obecne przede wszystkim na komobecne przede wszystkim na komóórkach rkach śśrróódbdbłłonka, dlatego VEGF dziaonka, dlatego VEGF działła ga głłóównie na komwnie na komóórki rki śśrróódbdbłłonka (ale ronka (ale róówniewnieżżna neurony czy komna neurony czy komóórki rki SchwannaSchwanna))
•• VEGFVEGF--R1 ulega ekspresji rR1 ulega ekspresji róówniewnieżż na monocytach i komna monocytach i komóórkach mirkach mięśęśni ni ggłładkich adkich –– jego aktywacja zwijego aktywacja zwięększa ekspresjksza ekspresjęę metaloproteinazmetaloproteinaz i nasila migracji nasila migracjęękomkomóórekrek
VEGFVEGF--AA
•• chroni komchroni komóórki rki śśrróódbdbłłonka przed onka przed apoptozapoptoząą, stymuluje proliferacj, stymuluje proliferacjęę i i migracjmigracjęę komkomóórek rek śśrróódbdbłłonkaonka
•• VEGF dziaVEGF działła protekcyjnie na neuronya protekcyjnie na neurony
•• VEGF jest konieczny do normalnego rozwoju embrionalnego, cyklicVEGF jest konieczny do normalnego rozwoju embrionalnego, cyklicznego znego wzrostu naczywzrostu naczyńń krwionokrwionośśnych podczas regeneracji nych podczas regeneracji endometriumendometrium u kobiet czy u kobiet czy podczas gojenia ranpodczas gojenia ran
•• Z drugiej strony, VEGF jest odpowiedzialny za patologicznZ drugiej strony, VEGF jest odpowiedzialny za patologicznąą angiogenezangiogenezęęobserwowanobserwowanąą podczas zwyrodnienia stawpodczas zwyrodnienia stawóów, w, łłuszczycy czy uszczycy czy nowotworzenianowotworzenia
Ferrara & Alitalo, Nature Med. 2000
Obok stymulatorObok stymulatoróów angiogenezy znamy w angiogenezy znamy wiele inhibitorwiele inhibitoróów tego procesuw tego procesu
Swidzinska et al., 2006
Tworzenie naczyTworzenie naczyńń krwionokrwionośśnychnych
a) Waskulogenezatworzenie kapilar z komórek progenitorowych
b) Angiogenezatworzenie naczyń krwionośnych z istniejących kapilar
c) Arteriogenezatworzenie dojrzałych naczyń, różnicowanie do żył i tętnic
Tworzenie naczyTworzenie naczyńń krwionokrwionośśnychnych
• Waskulogeneza:
a) zachodzi podczas rozwoju embrionalnego;
• Angiogeneza:
a) podczas rozwoju embrionalnego
b) w okresie postembrionalnym: gojenie ran, tzw. neowaskularyzacja, itd.
b) w okresie postembrionalnym – związana z krążacymi komórkami progenitorowymi
WWasaskulogenezakulogeneza
1. Pierwsza faza
• Rozpoczyna się utworzeniem hemangioblastów
2. Druga faza
• Hemangioblasty proliferują i różnicują do komórek śródbłonka
3. Trzecia faza
• Komórki śródbłonka tworzą pierwotny splot naczyń krwionośnych (ang. primary capillary plexus)
Hemangioblast jest wielofunkcyjną komórką, prekursorem komórek hematopoetycznych i komórek śródbłonka
Istnienie hemangioblastów zostało opisane w 1900 roku przezWilhelma Hisa.
HemangioblastHemangioblast
Tworzenie naczyTworzenie naczyńń krwionokrwionośśnychnych
WaskulogenezaWaskulogeneza
Do niedawna uważano, że waskulogenezaograniczona jest jedynie do okresu rozwoju embrionalnego,
ale ostatnie badania sugerują, iż tzw. waskulogenezapostnatalna z komórek progenitorowych pochodzenia szpikowego może przyczyniać się do tworzenia naczyń
krwionośnych w procesach fizjologicznych (np. dojrzewanie oocytów w jajniku), naprawczych (gojenie ran) oraz patologicznych (np. wzrost naczyń w nowotworach).
WaskulogenezaWaskulogeneza zachodzi rzachodzi róówniewnieżżw okresie postnatalnymw okresie postnatalnym
JCI 1999;103:1231-1236
• Klasyczny model: Angiogeneza
– Dojrzałe komórki śródbłonka migrują i proliferują w celu utworzenia nowych naczyńkrwionośnych
• Nowy model:Angiogeneza + Waskulogeneza
- Komórki progenitorowe ze szpiku kostnego są mobilizowane do miejsc neowaskularyzacji
Progenitorowe komórki śródbłonka –EPC – ang. endothelial progenitor cells
Komórki wytwarzane głównie w szpiku kostnym, które przechodzą do krwi oraz w miejsce
uszkodzenia i biorą udział w tworzeniu i naprawienaczyń krwionośnych przez bezpośrednią
inkorporację do uszkodzonych miejsc oraz przezparakrynną stymulację komórek sąsiednich.
Mobilizacja komórek progenitorowych jest w duŜej mierze wywoływana przez lokalne niedotlenienie
EPC – ang. endothelial progenitor cellsPAC – ang. proangiogenic endothelial cells
ProgenitoroweProgenitorowe komkomóórki rki śśrróódbdbłłonkaonka
• 1997 Asahara i współpracownicy donieśli, że proces waskulogenezy zachodzi w życiu postnatalnym
– Komórki posiadają charakter progenitorowy
– Komórki te różnicują się do dojrzałych komórek śródbłonka
– Komórki biorą udział w tworzeniu naczyńkrwionośnych po wstrzyknięciu w niedotlenione miejsce
Science 1997;275:964-967
ProgenitoroweProgenitorowe komkomóórki rki śśrróódbdbłłonkaonka
Pobieranie Pobieranie AcLDLAcLDL przez EPCprzez EPC
EPC
1:200 2h
ZakZakłład Biotechnologii Medycznejad Biotechnologii Medycznej
WiWiąązanie zanie izolektynyizolektyny przez EPC przez EPC
kontrola
izolektyna
Lektyna z Bandeira simplicifolia
Zakład Biotechnologii Medycznej
Markery Markery progenitorowychprogenitorowychkomkomóórek rek śśrróódbdbłłonkaonka
CD34VEGFR2CD133 (prominin, AC133)
Etapy angiogenezy
?
- zwiększenie przepuszczalności ściany naczynia
- rozluźnienie warstwy komórek wspomagających (perycytów)
- uwolnienie proteinaz przez komórki śródbłonka
- trawienie błony podstawnej i macierzy pozakomórkowej otaczającejnaczynie krwionośne
- migracja i proliferacja komórek śródbłonka
- tworzenie struktur naczyniowych
- łączenie (fuzja) nowych naczyń
- inicjacja przepływu krwi
- zahamowanie proliferacji komórek śródbłonka
- zahamowanie migracji komórek śródbłonka
- synteza błony podstawnej
Etapy angiogenezy
AngiogeneAngiogeneza za –– migracja kommigracja komóórek rek śśrróódbdbłłonkaonka
Śródbłonek
VEGF
Komórki mięśni
gładkich
Błonapodstawna
Kluczowa rola Kluczowa rola metaloproteinazmetaloproteinaz w w angiogenezieangiogenezie
MMP-2 – gelatinase AMMP-9 – gelatinase B
PRO-ANGIOGENNE
• degradacja błony podstawnej oraz macierzy zewnątrzkomórkowej umożliwia migrację komórek śródbłonka
• uwalnianie aktywnego czynnika VEGF z macierzy zewnątrzkomórkowej
• cięcie błony podstawnej w celu uwolnienia bFGF czy aktywacji TGFβ
MMPsMMPs ssąą zarzaróówno pro i wno pro i antyanty--angiogenneangiogenne
MMPsMMPs ssąą zarzaróówno pro i wno pro i antyanty--angiogenneangiogenne
ANTY-ANGIOGENNE
• Tworzenie antyangiogennych czynników
- angiostatyna z plazminogenu
- endostatyna, tumostatyna, arrestyna z kolagenu (typ XVIII i IV)
TIMPs – (ang. tissue inhibitors ofmetalloproteinases )
Tkankowe inhibitory metaloproteinaz
MMPs (ang. matrix metalloproteinases)metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej
zależne od cynku endopeptydazy
Równowaga pomiędzy MMPs i TIMPsRRóównowaga pomiwnowaga pomięędzy dzy MMPsMMPs i i TIMPsTIMPs
- zwiększenie przepuszczalności ściany naczynia
- rozluźnienie warstwy komórek wspomagających (perycytów)
- uwolnienie proteinaz przez komórki śródbłonka
- trawienie błony podstawnej i macierzy pozakomórkowej otaczającejnaczynie krwionośne
- migracja i proliferacja komórek śródbłonka
- tworzenie struktur naczyniowych
- łączenie (fuzja) nowych naczyń
- inicjacja przepływu krwi
- zahamowanie proliferacji komórek śródbłonka
- zahamowanie migracji komórek śródbłonka
- synteza błony podstawnej
Etapy angiogenezy
AngiogeneAngiogeneza za –– proliferacja komproliferacja komóórek rek śśrróódbdbłłonkaonka
VEGF
wydłuŜanie
Śródbłonek
Komórki mięśni
gładkich
Błonapodstawna
- zwiększenie przepuszczalności ściany naczynia
- rozluźnienie warstwy komórek wspomagających (perycytów)
- uwolnienie proteinaz przez komórki śródbłonka
- trawienie błony podstawnej i macierzy pozakomórkowej otaczającejnaczynie krwionośne
- migracja i proliferacja komórek śródbłonka
- tworzenie struktur naczyniowych
- łączenie (fuzja) nowych naczyń
- inicjacja przepływu krwi
- zahamowanie proliferacji komórek śródbłonka
- zahamowanie migracji komórek śródbłonka
- synteza błony podstawnej
Etapy angiogenezy
AngiogeneAngiogenezaza –– tworzenie kapilartworzenie kapilar
VEGF
Śródbłonek
Komórki mięśni
gładkich
Błonapodstawna
- zwiększenie przepuszczalności ściany naczynia
- rozluźnienie warstwy komórek wspomagających (perycytów)
- uwolnienie proteinaz przez komórki śródbłonka
- trawienie błony podstawnej i macierzy pozakomórkowej otaczającejnaczynie krwionośne
- migracja i proliferacja komórek śródbłonka
- tworzenie struktur naczyniowych
- łączenie (fuzja) nowych naczyń
- inicjacja przepływu krwi
- zahamowanie proliferacji komórek śródbłonka
- zahamowanie migracji komórek śródbłonka
- synteza błony podstawnej
Etapy angiogenezy
AngiogeneAngiogeneza za –– tworzenie funkcjonalnych naczytworzenie funkcjonalnych naczyńń
VEGF
SMC, pericyty
Śródbłonek
Komórki mięśni
gładkich
Błonapodstawna
Etapy angiogenezy
Angiogeneza
Dwa podstawowe mechanizmy:
a) sprouting angiogenesis – endothelialsprouting- kiełkowanie komórek śródbłonka
b) intussusceptive angiogenesis – wgłobienie do światła naczyń
SproutingSprouting angiogenesisangiogenesis ––„„kiekiełłkowaniekowanie”” komkomóórek rek śśrróódbdbłłonkaonka
Kiełkowanie komórek śródbłonka -wzrost i rozgałęzianie się (branching) istniejących naczyń w kierunku strefy awaskularnej
- degradacja macierzy zewnątrzkomórkowej
- migracja komórek śródbłonka
- proliferacja komórek śródbłonka
SproutingSprouting angiogenesisangiogenesis ––„„kiekiełłkowaniekowanie”” komkomóórek rek śśrróódbdbłłonkaonka
Kiełkująca komórka = komórka czołowa – tip cell
komórki śródbłonka
perycyty
błona podstawna
W „zaktywowanych” komórkach śródbłonka pojawia się tzw. komórka czołowa (tip cell). Dzięki filopodiom komórka ta „rozpoznaje” gradient stężenia
czynników proangiogennych wydzielanych przez komórki.
Suchting et al., Cell 2009 Kume, Journal of Angiogenesis Research 2009
W reakcji biorą takŜe udział receptory VEGF, neuropiliny (NRP), a takŜe białko NOTCH i jego ligandy: DDL4 i JAGGED. Proliferacja komórek śródbłonkowych (stalk cells) znajdujących się za komórką czołową jest kontrolowana m.in. przez
NOTCH, WNT, PlGF, FGF.
IntussusceptiveIntussusceptive oror nonnon--sproutingsprouting angiogenesisangiogenesisangiogeneza angiogeneza wgwgłłobieniowaobieniowa
tworzenie nowych naczyńkrwionośnych poprzez
wpuklanie tkanki łącznej – tworzącej tzw. kolumnytkankowe (tissue pillars)
– do wnętrza jużistniejących naczyń
Sacewicz et al. Postepy Hig Med Dosw, 2009
a: Remodeling: A pillar appears in closeproximity of the branching angle
b,c: From the pillar a fold developstoward the tissue of the branching angleand finally the pillar tissue merges withthe interstitium of the branching angle
d: As a result, the branching angle isrelocated proximalad and the angle isaltered
e: Pruning: A column of pillars arisesclose to the branching angleThe pillars can merge along a lineindicated by the arrows. The eccentriclocation of the pillars can lead to alterations in the diameter of a vascularbranch.
f: Ultimately, a branch can be completelypruned by repetition of the process(arrows along a theoretical line).
Mikroskopia skaningowa umożliwia wizualizację angiogenezy wgłobieniowej
Burri, PH Dev Dyn. 2004
Mechanizmy tworzenia naczyńkrwionośnych w nowotworach
Angiogeneza w nowotworachAngiogeneza w nowotworach
Loboda et al., 2012
Mechanizmy tworzeniaMechanizmy tworzenianaczynaczyńń krwionokrwionośśnych w nowotworach nych w nowotworach
Loboda et al., 2012
Loboda et al., 2012
Specjalne mechanizmy tworzeniaSpecjalne mechanizmy tworzenianaczynaczyńń krwionokrwionośśnych w nowotworach nych w nowotworach
wbudowywanie naczyńkrwionośnych gospodarza do guza
unikatowa zdolność komórek nowotworów złośliwych do ekspresji fenotypu ECs i
formowania struktur podobnych do naczyń
Jakie czynniki środowiskowe zwiększają
intensywność procesu angiogenezy?
HHIIPOPOKSJKSJAA -- NIEDOTLENIENIENIEDOTLENIENIE� dostępność czy dostarczenie tlenu jest niższe
niż jego prawidłowy poziom konieczny do utrzymania podstawowych funkcji danej tkanki
� dysproporcja między zapotrzebowaniem a zaopatrzeniem w tlen
� różne tkanki posiadają różne zapotrzebowanie na tlen
Stężenie atmosferyczne 21% O2
Kapilary płucne 13% O2
Zdrowe tkanki 2.5-9% O2
Tkanki zranione < 1% O2
Niedotlenienie w tkankachNiedotlenienie w tkankach
1. Fizjologiczny proces – szczególnie podczas embriogenezy
2. W sytuacjach patologicznych – nowotwory, zawał, niedotlenienie kończyn
W guzie nowotworowym jest niedotlenienieW guzie nowotworowym jest niedotlenienie
Brahimi-Horn et al., 2007
21%
~15-20%
~14 %~5 %
~0.5-2.5 %
~0.1-1.5 %
Jak komJak komóórki rki „„odczuwajodczuwająą””zmiany stzmiany stężężenia tlenu?enia tlenu?
Badania sekwencji HRE (ang. hypoxia response element)
w genie erytropoetyny doprowadziły do odkrycia czynnika HIF-1 przez dwóch badaczy w 1992 roku
Semenza GL & Wang GL. (1992). Mol. Cell. Biol. 12: 5447-5454.
HIFHIF--1: 1: HHypoxia ypoxia IInducible nducible FFactor actor –– 11
czynnik indukowany przez niedotlenienie
HIF-1 to białko o aktywności czynnika transkrypcyjnego- wiąŜe się do DNA i reguluje ekspresję genów
Jest zbudowane z dwóch podjednostek : HIF-1αααα i HIF-1ββββ
NiedotlenienieNiedotlenienie –– 0.50.5--2%O2%O22
Aktywacja czynnika HIFAktywacja czynnika HIF--1 zwi1 zwięększa ksza ekspresjekspresjęę VEGF w komVEGF w komóórkach rkach śśrróódbdbłłonkaonka
ELISA
EF2normoxia hypoxia
VEGF **
normoxia0
100
200
300
400
hypoxia
500
VE
GF
[% o
fcon
trol
]
RT-PCR
00,51
1,52
2,53
normoxia
*
hypoxia
QRT-PCR
VE
GF
mR
NA
∗ p<0,05 vs normoksja ∗∗ p<0,01 vs normoksja
normoxia
hypoxia
LobodaLoboda et al., 2006et al., 2006
Mechanizmy zaangaMechanizmy zaangażżowane w tworzenie naczyowane w tworzenie naczyńń krwionokrwionośśnych nych ssąą ewolucyjnie bardzo konserwatywneewolucyjnie bardzo konserwatywne
Schweitzer et al. Science 2005
Mechanizmy zaangaMechanizmy zaangażżowane w tworzenie naczyowane w tworzenie naczyńńkrwionokrwionośśnych snych sąą ewolucyjnie bardzo konserwatywneewolucyjnie bardzo konserwatywne
Obecność białek podobnych do VEGF u różnych zwierząt
U nicienia Caenorhabditis elegans znaleziono 4 homologiczne do ludzkich receptory (VER-1 to VER-4) i jeden ligand (PVF-1)
Jorgensen & Mango, Nat Rev Gen 2002; Tarsitano et al. FASEB J 2006
HUVEC HUVEC + VEGF HUVEC + PVF-1
Podsumowanie
1. Komórki śródbłonka stanowią wewnętrzną warstwę naczyńkrwionośnych
2. Istnieją trzy główne mechanizmy tworzenia naczyń krwionośnych – waskulogeneza, angiogeneza i arteriogeneza
3. Wiele czynników wzrostowych, cytokin i innych mediatorów reguluje proces tworzenia naczyń krwionośnych
4. Fizjologiczna angiogeneza w dorosłym organizmie występuje tylko w ściśle określonych sytuacjach, ale jest charakterystyczna dla rozwoju wielu chorób
5. Angiogeneza jest wieloetapowym procesem, na który składają sięm.in. aktywacja komórek śródbłonka, ich proliferacja i migracja
DziDzięękujkuj ęę za uwagza uwagęę !!
http://biotka.mol.uj.edu.pl/zbm/