Rola i znaczenie PAF (czynnika aktywującego płytki) w chorobach

Acta Haematologica Polonica 2007, 38, Nr 1, str. 47–52
PRACA POGLĄDOWA – Review Article
MAŁGORZATA KULISZKIEWICZ-JANUS1, KRZYSZTOF GOMUŁKA1,
MARIUSZ ADAM TUZ2
Rola i znaczenie PAF (czynnika aktywującego płytki)
w chorobach nowotworowych krwi
The role and meaning of PAF (platelet activating factor) in hematological cancers
1
Klinika Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku AM we Wrocławiu
Kierownik: Prof. dr hab. Kazimierz Kuliczkowski
2
Zakład Nauczania Fizyki Instytutu Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Wrocławskiego
Kierownik: Prof. dr hab. Ewa Dębowska
STRESZCZENIE
PAF – czynnik aktywujący płytki jest glicerofosfolipidem, który odgrywa ważną rolę w procesach biologicznych zachodzących w osoczu, szpiku kostnym oraz elementach morfotycznych
krwi. Komórki nowotworowe krwi wywodzące się z różnych linii komórkowych mają inną zdolność do jego produkcji i uwalniania. Metabolizm PAF zostaje zaburzony w przebiegu chorób
nowotworowych krwi.
SŁOWA KLUCZOWE: PAF, fosfolipidy, choroby nowotworowe krwi,
SUMMARY
PAF – platelet activating factor is a glycerophospholipid, which plays significant role in biological events of plasma, bone marrow, and blood cells. Blood cancer cells derived from different
cell lines have various abilities of PAF synthesis and release. The PAF metabolism is disturbed
in the course of blood cancers.
KEY WORDS: PAF – Phospholipids – Hematological cancers
PAF jako związek biochemiczny
Czynnik aktywujący płytki (PAF - platelet activating factor) pod względem budowy chemicznej jest glicerofosfolipidem eterowym (1-alkilo-2-acetylo-sn-glicerolo3-fosfocholina), należącym do grupy plazmalogenów fosfatydylocholiny (CPLAS).
Powstaje z pochodnej fosfocholinowej (1-o-alkilo-2-acylo-glicerolofosfocholina) na
48
M. KULISZKIEWICZ-JANUS i wsp.
drodze acylacji i alkizacji. W procesie tym biorą udział: cząsteczka tlenu, NADH+H,
Co-A oraz enzymy: fosfolipaza A2 i PAF-acetylohydrolaza. Synteza PAF zachodzi
pod wpływem reakcji antygen-przeciwciało, trombiny, kolagenu, czynników chemotaktycznych, autakoidów (IL-1. IL-3, kininy). Przebiegać może w dwojaki sposób: (1)
w wyniku działania fosfolipazy A2 na zawarte w błonie alkilo etery zawierajace cholinę (droga acetylotransferazy). Szlak ten jest istotny w chorobach zapalnych i alergicznych; (2) syntezy de novo, tak zachodzi stała generacja niewielkich ilości PAF o niezupełnie poznanym znaczeniu fizjologicznym. Szybkość syntezy zależy od stężenia
wapnia, ponieważ aktywność enzymów w niej uczestniczących jest regulowana obecnością tego pierwiastka w organizmie. Degradacja PAF zachodzi przy udziale reakcji
odwracalnych tego samego szlaku metabolicznego, z wytworzeniem lizo-PAF jako
pośredniego produktu reakcji (1–3).
Funkcje biologiczne PAF
PAF produkowany jest zarówno w elementach morfotycznych krwi (płytki krwi,
monocyty, neutrofile, eozynofile, mastocyty), jak i w narządach i tkankach obwodowych (komórki śródmiąższowe i mezangialne nerki, komórki endotelium, miocyty).
PAF działa na komórki przez receptor błonowy związany z białkiem G, który jest
polipeptydem zbudowanym z 324 aminokwasów. Układają się one w serpentynową
strukturę z siedmioma transbłonowymi domenami. Gen receptora zlokalizowany jest
na ramieniu krótkim pierwszego chromosomu (1p35-1p34.3). Połączenie PAF ze swoistym receptorem pobudza tworzenie kompleksu białka G z trifosforanem guanozyny
(GTP) i wtórnie prowadzi do aktywacji przezbłonowych kanałów wapniowych, wymieniacza jonowego Na/H oraz fosfolipaz A2, C, D. Wewnątrzkomórkowe efekty
działania PAF nasilają przemiany fosfatydyloinozytolu do diacyloglicerolu i trifosforanu inozytolu, pobudzają kaskady przemian kwasu arachidonowego, powstanie nadtlenków i fosforylację białek, głównie miozyny, lipokortyny i proteaz (3, 4). Prowadzi
to do zmian w metabolizmie i aktywności komórek.
W naczyniach krwionośnych odpowiedź na działanie PAF jest dwufazowa. Początkowo dochodzi do rozkurczu mięśni gładkich naczyń i zwiększenia ich przepuszczalności, czego następstwem jest miejscowe przekrwienie i obrzęk. Następnie obserwuje się skurcz naczyń przez wzrost wydzielania tromboksanu (TXA2) i pobudzenie
agregacji płytek krwi (2, 3). Przez obkurczenie naczyń krwionośnych w nerkach PAF
doprowadza do spadku przesączania kłębuszkowego i zmniejszenia objętości moczu,
co wtórnie nasila wydzielanie przez aparat przykłębuszkowy prostaglandyn PGA i
PGE (3). W drogach oddechowych PAF powoduje skurcz mięśni gładkich, zwiększa
wytwarzanie śluzu i gromadzenie eozynofili w drzewie oskrzelowym (2, 3). Natomiast
w przewodzie pokarmowym wzmaga skurcz mięśni gładkich, głównie w trzonie żołądka (2, 3). W układzie płciowym żeńskim PAF współuczestniczy w procesie owulacji, zapłodnienia i implantacji zarodka w macicy. Nasila również amplitudę i rytmiczność czynności skurczowej macicy podczas porodu (3).
Rola i znaczenie PAF
49
W układzie krwiotwórczym, PAF powoduje zmianę kształtu płytek krwi, pobudza
wydzielanie mediatorów z ziarnistości alfa i gamma, nasila uwalnianie TXA2 oraz
wzmaga odczyn zlepny i agregację płytek przez odsłonięcie miejsc do wiązania fibrynogenu (1–3). Jako czynnik chemotaktyczny przyspiesza migrację i gromadzenie neutrofili, eozynofili, monocytów; zwiększa adhezję leukocytów do śródbłonka naczyń,
ich diapedezę i agregację z uwolnieniem leukotrienów, enzymów lizosomalnych i wolnych rodników tlenowych (3, 5). Stężenie PAF w surowicy krwi wynosi 240–285
pg/ml (4–6).
Ryc. 1. Rola PAF w hematopoezie (8)
Fig. 1. The role of PAF in haematopoiesis
Obecność i efekty biologicznego działania PAF wykryto również w szpiku kostnym, gdzie jego stężenie jest wyższe niż w surowicy i wynosi 535–615 pg/ml (4–7).
Uważa się, że PAF jest syntetyzowany zarówno przez linie komórek krwiotwórczych,
jak i komórki podścieliska. Na rycinie 1 przedstawiono wynik działania PAF-u na
wczesną ludzką hematopoezę (8). Nie można także wykluczyć, że część puli PAF produkowana w tkankach i krążąca w surowicy może przechodzić do szpiku kostnego.
50
M. KULISZKIEWICZ-JANUS i wsp.
Spośród komórek hemopoetycznych szpiku, za jego syntezę odpowiedzialne są tylko
jednojądrzaste komórki linii granulocytowej. Pozostałe linie komórkowe nie są zdolne
do jego syntezy. Udowodniono, że synteza PAF przez komórki linii granulocytowej
przebiega z wytworzeniem 1-o-alkilo pochodnych glicerofosfocholiny, podobnie jak
ma to miejsce w tkankach obwodowych i komórkach krwi krążącej . Pula PAF pochodząca z komórek zrębu (komórki epitelialne, komórki dendrytyczne, fibroblasty, adipocyty) jest około pięćdziesięciokrotnie większa od tej, produkowanej przez jednojądrzaste komórki linii granulocytowej. Komórki podścieliska wykazują większą zdolność do produkcji i wydzielania PAF po stymulacji jonami wapnia i lipopolisacharydem. Natomiast cytokiny takie jak IL-1, IL-3, IL-6 oraz SCF (stem cell factor) nie
pobudzają jego syntezy. Komórki podścieliska metabolizują PAF za pomocą innych
szlaków metabolicznych niż jednojądrzaste komórki linii granulocytowej. Głównymi
metabolitami w przypadku komórek podścieliska są 1-alkilo analogi fosfatydylocholiny (6, 9). W przeprowadzonyh przez Denizot i wsp. doświadczeniach izolowano PAF
ze szpiku kostnego, a następnie hamowano jego aktywność przez PAF-antagonistę
(CV 3988) i unieczynniano przez PAF-acetylohydrolazę. Stwierdzono, że aktywność
tej ostatniej jest zbliżona do tej oznaczonej w surowicy krwi i wynosi 48
nmol/min/ml) (6).
Obecność PAF w szpiku kostnym może potwierdzać jego domniemany wpływ na
procesy proliferacji i dojrzewania komórek szpiku kostnego. Pobudza on wbudowywanie do komórek macierzystych linii hemopoetycznych analogów organicznych zasad azotowych niezbędnych przy syntezie DNA. Nasila też różnicowanie eozynofili
i bazofili z komórek prekursorowych oraz indukuje syntezę IL-1 i TNF w monocytach
(4–7). PAF nie jest syntetyzowany ani przez limfocyty T, ani limfocyty B. Stwierdzono jednak obecność na ich powierzchni receptora błonowego dla PAF, a w cytoplazmie tych komórek aktywne są enzymy metabolizujące ten czynnik. Sądzić więc należy, że komórki linii limfoidalnej mają zdolność do wychwytywania i metabolizowania
PAF wytworzonego przez inne komórki, same jednak nie są zdolne do jego syntezy i
wydzielania w warunkach fizjologicznych (4, 6, 10). Na podstawie badań in vitro
stwierdzono natomiast, że PAF może być syntetyzowany przez białaczkowe limfocyty
T i B (11).
PAF w chorobach nowotworowych krwi
Komórki nowotworowe wywodzące się z różnych linii komórkowych mają inną
zdolność do jego produkcji i uwalniania. Metabolizm PAF zostaje zaburzony w przebiegu chorób rozrostowych krwi. Jego stężenie w surowicy obniża się i wynosi w przypadku chłoniaków złośliwych 74±11 pg/ml, a w ostrych bialaczkach szpikowych
i zespole mieloproliferacyjnym 106±22 pg/ml. Nie stwierdzono natomiast obniżenia
aktywności PAF – acetylohydrolazy w surowicy. Mogło by to sugerować, że za spadek
stężenia PAF w surowicy odpowiedzialne jest ograniczenie syntezy, a nie zwiększenie
aktywności enzymów biorących udział w jego degradacji (11).
Rola i znaczenie PAF
51
Niedojrzale limfocyty pochodzące z ostrych białaczek limfoblastycznych typu
common i T mają zdolność do uwalniania PAF-u, podczas gdy w limfocytach przewlekłej białaczki limfocytowej t. B ta zdolność jest obniżona. Natomiast w liniach
białaczkowych komórek mieloidalnych obserwuje się zależność między zdolnością
uwalniania PAF-u, a stopniem ich zróżnicowania. Największy stopnień uwalniania był
obserwowany w białaczkach typu AML M5. Zwrócono również uwagę, że w przebiegu białaczek PAF uwalniany jest w zwiększonej ilości z komórek endotelium i trombocytów, co jest prawdopodobnie reakcją na krążące w ustroju, nowotworowo zmienione komórki (12).
W komórkach układu granulocytarnego i limfatycznego stwierdzono obecność
błonowych i domniemanych wewnątrzkomórkowch receptorów dla PAF. Obecność
lub ich brak może być podstawą do określenie dojrzewania i róźnicowania się komórek. Używając metody cytometrii przepływowej badano obecność receptora błonowego i domniemanego wewnątrzkomórkowego na blastach ostrej białaczki pochodzących
od pacjentów w zależności od rodzaju białaczki. Receptor błonowy obecny był tylko
na blastach ALL, nie stwierdzono go natomiast na komórkach blastycznych AML.
Natomiast obecność domniemanego receptora wewątrzkomórkowego stwierdzono
zarówno na blastach wszystkich badanych pacjentów z ALL jak i z AML (13). Również badania Berdela i wsp. przy użyciu cytometrii przepływowej, służyły do testowania obecności błonowego receptora dla PAF na komórkach ostrej białaczki mieloidalnej. Zbadano 6 linii komórkowych oraz komórki blastyczne pochodzące ze szpików 10
pacjentów z AML. Wykazano brak ekspresji błonowego PAF-R w AML we wszystkich testowanych wg FAB subtypach. Było to prawdziwe nie tylko dla M0-M2, ale też
dla bardziej dojrzałych i zróźnicowanych podtypów takich jak M4 i M5, a takźe M3 i
M6. Na tej podstawie autorzy wykluczają możliwość użycia błonowego PAF-R jako
immunofenotypowego markera do kasyfikacji jak również do wykrywania choroby
resztkowej AML. Dla porównania testowano histiocytową linię chłoniakową oraz
granulocy/monocyty z krwi obwodowej osób zdrowych, używając ich jako jako kontroli. W przeciwieństwie do blastów AML ekspresja błonowego receptora PAF-R była
łatwo wykrywana na histiocytowych liniach komórkowych i dojrzałych granulocytach/monocytach krwi obwodowej (14). Zwrócono też uwagę, że błonowy receptor dla
PAF jest obecny w poszczególnych typach dojrzałych komórek linii limfoidalnej typu
B, m.in. w przewlekłej białaczce prolimfocytowej – 50%, chłoniaku płaszcza – 69%,
chłoniaku grudkowym – 20% oraz strefy brzeżnej – 80%, a także białaczce plazmocytowej – 60%. Badania te potwierdzają hipotezę ekspresji błonowego receptora PAF-R
jako markera dojrzewania i różnicowania komórek linii B (15).
Najnowsze badania uwydatniają obecność mRNA i białka PAF-R na niedojrzałych formach blastów białaczkowych. Ponadto wyraźnie wskazują, że PAF wpływa
na blasty pacjentów z ostrymi białaczkami, wyzwalając przez PAF-R szlak sygnałowy
Ca2+, co może mieć istotne znaczenie fizjologiczne w świetle znaczącej roli PAF na
dojrzewanie i funkcjonowanie leukocytów. Wyniki te dają podstawy do dalszych badań nad rolą PAF w regulacji proliferacji i apoptozy ludzkich blastów (16).
M. KULISZKIEWICZ-JANUS i wsp.
52
PIŚMIENNICTWO
1.
Murray R, Granner D, Mayes P, Rodwell V. Biochemia Harpera. PZWL, Warszawa, 2004, 322-
332.
2. Gołąb J, Jakóbisiak M, Lasek W. Immunologia. PZWL, Warszawa, 2005, 390-392.
3. Maśliński S, Ryżewski J. Patofizjologia. PZWL, Warszawa, 2002, 281-284.
4. Satoshi I, Takahide N, Takao S. Platelet-activating factor receptor. Prostaglandins Other Lipid
Mediat, 2002, 68-69, 599-609.
5. Fallani A, Grieco B, Baretta E, Mugnai G, Giorgi G, Salvini L, Ruggieri S. Synthesis of plateletactivating factor (PAF) in transformed cell lines of a different origin. Prostaglandins Other Lipid Mediat,
2002, 70, 209-226.
6. Denizot Y, Trimoreau F, Dupuis F, Verger C, Praloran V. PAF and haematopoiesis: III. Presence
and metabolism of platelet activating factor in human bone marrow. Biochim Biophys Acta, 1995, 1265,
55-60.
7. Denizot Y, Dupuis F, Trimoreau F, Verger C, Allegraud A, Praloran V. PAF and hematopoiesis:
IX. Platelet activating factor increases DNA synthesis in human bone marrow cells. J Lipids Mediators
Cell Signalling, 1996, 15, 1-4.
8. Denizot Y, Guglielmi L, Donnard M, Trimoreau F. Platelet-activating factor and normal or leukaemic haematopoiesis. Leuk Lymphoma, 2003, 44, 775-782.
9. Dupuis F, Rougier F, Trimoreau F, Ostyn E, Dulery C, Praloran V, Denizot Y. Production and metabolism of platelet-activating factor by human bone marrow cells. Res Immunol, 1997, 148, 119-126.
10. Garcia M, Garcia C, Gijon M, Fernandez-Gallardo S, Mollinedo F, Sanchez M. Metabolism of
platelet-activating factor in human haematopoietic cell lines. Biochem J, 1991, 273, 573-578.
11.Denizot Y, Dupuis F, Trimoreau F, Praloran V. Decreased levels of platelet-activating factor in
blood of patients with lymphoid and nonlymphoid hematologic malignances. Blood, 1995, 85, 2992-2993.
12.Foa R, Bussolino F, Ferrando M, Guarini A, Tetta C, Mazzone R, Gugliotta L, Camussi G. release
of platelet-activating factor in human leukemia. Cancer Res, 1985, 45, 4483-4485.
13.Donnard M, Guglielmi L, Turlure P, Piguet C, Couraud M, Bordessoule D, Denizot Y. Membrane
and intracellular platelet-activating factor expression in leukemic blasts of patients with acute myeloid and
lymphoid leukemia. Stem Cells, 2002, 20, 394-401.
14.Berdel W, Kulimova E, Kolkmeyer A, Zuhlsdorf M, Serve H, Buchner T, Oelmann E. Receptor
for platelet-activating factor (PAF) is not detectable by flow cytometry on the surface of myeloid leukemic
cells. Ann Hematol, 2005, 84, 771-773.
15.Guglielmi L, Trimoreau F, Donnard M, Jaccard A, Bordessoule D, Denizot Y. Presence of membrane platelet-activating factor receptors on B cells of chronic B cell leukemia patients. Leuk Lymphoma,
2003, 44, 1087-1088.
16.Reynaud S, Malissein E, Donnard M, Bordessoule D, Turlure P, Trimoreau F, Denizot Y. Functional platelet-activating factor receptors in immature forms of leukemic blasts. 2007, 31, 399-402.
Praca wpłynęła do Redakcji 24.11.2006 r. i została zakwalifikowana do druku 15.03.2007 r.
Adres Autora:
Małgorzata Kuliszkiewicz-Janus
Katedra i Klinika Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku
Wyb. Pasteura 4 , 50-367 Wrocław
tel. 071 784 2604