(VEGF) i zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF)
advertisement
PRACE POGL¥DOWE Agnieszka MIZIA-MALARZ Gra¿yna SOBOL Halina WO Czynniki proangiogenne: naczynioworódb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF) i zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF) charakterystyka i funkcje Proangiogenic factors: Vascular-Endothelial Growth Factor (VEGF) and basic Fibroblast Growth Factor the characteristics and function Oddzia³ Onkologii, Hematologii i Chemioterapii Kliniki Pediatrii UM, Górnol¹skie Centrum Zdrowia Dziecka, Katowice Kierownik Kliniki: Dr hab. n. med. Halina Wo - Prof. UM Dodatkowe s³owa kluczowe: naczyniowo-ródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF) zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF) angiogeneza Additional key words: Vascular-Endothelial Growth Factor (VEGF) basic Fibroblast Growth Factor (bFGF) angiogenesis Adres do korespondencji: Dr n. med. Agnieszka Mizia-Malarz Oddzia³ Onkologii, Hematologii i Chemioterapii GCZDz, 40-752 Katowice, ul. Medyków 16 Tel.: 0-32 207 17 47, 600 948 788 Fax: 0-32 207 17 45 e-mail: [email protected] Przegl¹d Lekarski 2008 / 65 / 7-8 Tworzenie naczyñ krwiononych w organizmie odbywa siê na drodze waskulogenezy, angiogenezy, limfangiogenezy i arteriogenezy. Rozwój sieci naczyñ, jest niezbêdnym warunkiem do prawid³owego funkcjonowania organizmu. Proces ten, jest równie¿ nieod³¹cznym zjawiskiem jakie towarzyszy rozwojowi chorób, g³ównie zapalnych i nowotworowych. Naczynioworódb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF) i zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF) s¹ g³ównymi markerami stymuluj¹cymi tworzenie naczyñ krwiononych. Poznanie ich w³aciwoci i funkcji pozwoli na lepsze zrozumienie patogenezy chorób, a w przysz³oci byæ mo¿e przyczyni siê do szerszego ich wykorzystania w diagnostyce i leczeniu chorób, g³ównie nowotworowych. Przedstawiona praca stanowi syntezê aktualnych danych literaturowych dotycz¹cych budowy i funkcji VEGF i bFGF. The new blood vessels formation in the body is through vasculogenesis, angiogenesis, lymphangiogenesis and arteriogenesis processes. A process of creating new blood vessels is necessary for normal organism function, and is necessary too in pathogenesis of many diseases and disorders like inflammatory or malignancies. Vascular-Endothelial Growth Factor (VEGF) and basic Fibroblast Growth Factor (bFGF) are the main stimulators blood vessels formation. Knowledge about properties and function these markers can be used in diagnosis and treatment of diseases like malignancies. These article is summary knowledge about structure and function VEGF and bFGF. Wstêp Prawid³owy wzrost i dojrzewanie organizmu odbywa siê dziêki sta³emu dostarczaniu do komórek substancji od¿ywczych i odprowadzaniu z nich produktów przemiany. Podobne warunki s¹ niezbêdne do rozwoju chorób, w tym g³ównie zapaleñ i nowotworów. Naczynia krwionone i ch³onne, które stanowi¹ wzajemnie po³¹czon¹ sieæ, zapewniaj¹ sta³y transport powy¿szych substancji. Dane z pimiennictwa z ostatnich lat dostarczaj¹ wiele informacji na temat tworzenia naczyñ i czynników maj¹cych wp³yw na ten proces. W pracy przedstawiono syntezê aktualnych danych literaturowych na temat naczyniotworzenia i czynników proangiogennych w warunkach fizjologii i patologii. gioblastów, które s¹ prekursorami zarówno dla komórek ródb³onka, jak i komórek krwiotwórczych [2,7,21,29]. Proces ten ma miejsce g³ównie w okresie rozwoju embrionalnego, niemniej jednak w ostatnich latach udowodniono jego rolê w tkankach zmienionych zapalnie, nowotworowo czy te¿ niedokrwiennie [7,21,29]. Z kolei angiogeneza jest tworzeniem nowych kapilar na podstawie ju¿ istniej¹cych naczyñ krwiononych poprzez p¹czkowanie komórek ródb³onka w okresie ¿ycia pozap³odowego. Jest to z³o¿ony proces polegaj¹cy na degradacji zrêbu zewn¹trzkomórkowego, a nastêpnie aktywacji, proliferacji i migracji komórek ródb³onka oraz pericytów [7,11,15,16,17,44-47]. Analogicznie, tworzenie nowych naczyñ limfatycznych na bazie istniej¹cych zwane jest limfangiogenez¹ [42,45]. Proces arteriogenezy polega na rozbudowywaniu ciany istniej¹cego ju¿ naczynia krwiononego poprzez proliferacjê komórek miêni g³adkich [7,10,21]. Angiogeneza, limfangiogeneza i arteriogeneza stale odbywaj¹ siê w organizmie w warunkach fizjologii [2,7,13,21,25,44]. Udo- Naczyniotworzenie Naczynia krwionone i ch³onne powstaj¹ w organizmie w wyniku trzech procesów: waskulogenezy, angiogenezy, limfangiogenezy i arteriogenezy [7,21,29]. Waskulogeneza jest procesem powstawania uk³adu naczyniowego z hemangioan- 353 wodniono, ¿e procesy te le¿¹ tak¿e u podstaw patofizjologii wielu schorzeñ, w tym zapalnych i nowotworowych [7,10,16, 17,26,42,44,46,47]. Procesy tworzenia naczyñ w organizmie s¹ kontrolowane przez liczne czynniki, w tym cytokiny proangiogenne. Czynniki pobudzaj¹ce angiogenezê Tworzenie nowych naczyñ krwiononych stymulowane jest przez czynniki rodowiskowe, onkogeny oraz cytokiny. Czynniki rodowiskowe pobudzaj¹ce angiogenezê Najsilniejszym miejscowym czynnikiem rodowiskowym indukuj¹cym naczyniotworzenie jest hipoksja. Zarówno w stanach chorobowych o pod³o¿u niedotlenieniowoniedokrwiennym, jak i w nowotworach, lokalne niedotlenienie nasila angiogenezê [4,7,8,11,15,16,22,23,29,35,37,44]. Proces ten dok³adnie zosta³ zbadany w onkologii. W pocz¹tkowej fazie rozwoju nowotworu, skupisko oko³o 106 komórek nowotworowych (objêtoæ 2-3 mm3) od¿ywiane jest na drodze dyfuzji (carcinoma in situ) [4,7,10, 11,15,16,46]. Dalszy wzrost tkanki nowotworowej jest mo¿liwy tylko w obecnoci odpowiedniego unaczynienia. W skupisku komórek o objêtoci powy¿ej 3 mm3 powstaje lokalna hipoksja, która indukuje aktywnoæ genu koduj¹cego naczyniowo-ródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF; ang. Vascular Endothelial Growth Factor), a tym samym stymuluje komórki nowotworowe do produkcji i uwalniania cytokin pobudzaj¹cych naczyniotworzenie. One z kolei uruchamiaj¹ p¹czkowanie nowych naczyñ na bazie ju¿ istniej¹cych [2,10,42,44]. Powstanie unaczynienia poprawia utlenowanie i zaopatrzenie w substancje od¿ywcze skupiska komórek nowotworowych, a tym samym sprzyja ich proliferacji i tworzeniu przerzutów [2,13,22, 23,25,30,32,45-47]. Onkogeny pobudzaj¹ce angiogenezê Aktywacja onkogenów: KRAS, HRAS, SRC oraz bcl-2 odpowiedzialna jest nie tylko za transformacjê nowotworow¹, ale równie¿ za transkrypcjê VEGF, sprzyjaj¹c tym samym naczyniotworzeniu [7,37,44]. Podobnie mutacja genu supresorowego p 53 (gen kontroluj¹cy procesy apoptozy) prowadzi nie tylko do odpornoci komórek na apoptozê, ale tak¿e do upoledzonej kontroli transkrypcji genu VEGF, z czym wi¹¿e siê konstytutywna aktywacja genu VEGF [7,35,37]. Cytokiny pobudzaj¹ce angiogenezê Cytokiny stanowi¹ grupê bia³ek o masie 6-60 kDa wydzielanych przez komórki w odpowiedzi na ró¿ne bodce, warunkuj¹cych wzajemne oddzia³ywanie komórek i wp³ywaj¹cych na ich funkcje [28]. Cytokiny stymuluj¹ce angiogenezê podzielono na tzw. bezporednie oraz porednie markery proangiogenne. Bezporednie markery proangiogenne pobudzaj¹ komórki ródb³onka do migracji oraz proliferacji, indukuj¹ wzrost przepuszczalnoci naczyñ, a tak¿e aktywacjê enzymów proteolitycznych macierzy zewn¹trzkomórkowej oraz mobilizacjê pericytów. Pro354 Rycina 1 Mechanizmy dzia³ania cytokin VEGF i bFGF (schemat autorski). Mechanisms the function cytokines VEGF and bFGF (the author`s schema). wadz¹ przez to do utworzenia nowego naczynia krwiononego. Dodatkowo cytokiny proangiogenne maj¹ zdolnoæ pobudzania komórek ródb³onka i komórek nowotworowych do w³asnej produkcji na drodze autokrynnej [2,4,7,19,30,31,44]. Do grupy bezporednich markerów proangiogennych nale¿¹: naczyniowo-ródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF; ang. Vascular-Endothelial Growth Factor), zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF; ang. basic Fibroblast Growth Factor) oraz czynnik wzrostu hepatocytów (HGF; ang. Hepatocyte Growth Factor). Porednie markery proangionenne z kolei na drodze parakrynnej stymuluj¹ odpowiednie komórki do produkcji i wydzielania bezporednich angiogenów [4,31,44]. Nale¿¹ tutaj miêdzy innymi: interleukina-6 (Il-6), interleukina-8 (Il-8), p³ytkopochodny czynnik wzrostu (PDGF; ang. Platelet Derived Growth Factor), transformuj¹cy czynnik wzrostu beta (TGF b; ang. Transforming Growth Factor) prostaglandyna E1 i prostaglandyna E2 [1,2,18,21,31,37,44]. Czynnik wzrostu kolonii granulocytarnych (G-CSF; ang. Granulocyte Colony Stimulating Factor), czynnik wzrostu kolonii granolocytarno-makrofagowych (GM-CSF; ang. Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor) oraz czynnik wzrostu komórek macierzystych (SCF; ang. Stem Cell Factor) uwalniane przez komórki rób³onka równie¿ pobudzaj¹ syntezê VEGF w mechanizmie parakrynnym. Przez to, wymienione cytokiny tak¿e zyska³y nazwê porednich angiogenów stymuluj¹cych produkcjê VEGF [3,4,44]. Przegl¹d Lekarski 2008 / 65 / 7-8 Inn¹ grupê czynników pobudzaj¹cych angiogenezê stanowi¹ angiopoetyny (angiopoetyna 1, angiogenina 1, angiogenina 2, angiotropina) [1,7,37]. W procesie angiogenezy istnieje równie¿ szereg czynników wspó³dzia³aj¹cych w procesie degradacji macierzy zewn¹trznaczyniowej, co jest niezbêdnym, wstêpnym etapem naczyniotworzenia [10]. Podsumowuj¹c, zarówno proces waskulo-, angio- jak i arteriogenezy stymulowane s¹ przez odpowiednie cytokiny. Waskulogeneza pobudzana jest g³ównie przez angiogeninê 1 oraz VEGF, angiogeneza w g³ównej mierze przez VEGF, bFGF i angiogeninê 2, z kolei w procesie arteriogenezy g³ówn¹ rolê odgrywa bFGF i angiogenina 1 [29]. Naczyniowo-ródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF; ang. Vascular-Endothelial Growth Factor) Naczyniowo-ródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF) jest najsilniejszym czynnikiem stymuluj¹cym prawid³ow¹ i patologiczn¹ angiogenezê. Jest on glikozylowanym homodimerem o masie cz¹steczkowej 4648 kDa [1,2,14]. VEGF produkowany jest przez komórki ródb³onka, miocyty, makrofagi, limfocyty (CD4), komórki plazmatyczne, megakariocyty i komórki nowotworowe [4,31,37,41,45]. Z kolei magazynowany i transportowany jest we krwi przez leukocyty (WBC; ang. White Blood Cells) oraz p³ytki krwi (PLT; ang. Platelets) [8,19,24,25, 27,30-32,35,38,43]. Uwalnianie VEGF z WBC i PLT nasila siê w warunkach hipoksji, a tak¿e pod wp³ywem Il-6, Il-8, endoteliny oraz jonów wapnia [21,35]. A. Mizia-Malarz i wsp. Rodzina bia³ek VEGF Istnieje piêæ rodzajów VEGF zaliczanych do rodziny bia³ek VEGF. S¹ one spokrewnione strukturalnie, lecz ró¿ni¹ siê aktywnoci¹ biologiczn¹, powinowactwem wi¹zania z receptorami VEGF, lokalizacj¹ oraz intensywnoci¹ ekspresji [2]. Oznaczone s¹ one odpowiednio VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D oraz VEGF-E. Do tej rodziny nale¿y równie¿ ³o¿yskowy czynnik wzrostu (PIGF; ang. Placenta Growth Factor) [2,44]. Cytokina VEGF-A jako oczyszczone bia³ko VEGF zosta³a odkryta i po raz pierwszy opisana m.in. przez Ferrara i Henzla i wsp. [14] w 1989r. Gen koduj¹cy VEGF-A, na którego strukturê sk³ada siê osiem egzonów oddzielonych siedmioma regionami niekoduj¹cymi, zosta³ zlokalizowany na chromosomie 6p21.3 [2,44]. Wyodrêbniono osiem izoform tej cytokiny: VEGF121, VEGF145, VEGF148, VEGF162, VEGF165, VEGF183, VEGF189 oraz VEGF206 [2,21,31,35,37,44]. Poszczególne izoformy ró¿ni¹ siê m.in. d³ugoci¹ ³añcucha aminokwasów, zdolnoci¹ do wi¹zania z heparyn¹, aktywnoci¹ mitogenn¹ oraz powinowactwem wi¹zania z receptorami VEGF. Wszystkie izoformy VEGF posiadaj¹ sekwencjê lipidow¹ u³atwiaj¹c¹ ich sekrecjê do przestrzeni pozakomórkowej [2]. Najbardziej rozpowszechniona i najaktywniejsza biologicznie jest forma VEGF165 [2]. Cytokinê VEGF-B odkryto w 1995r. Jej gen zlokalizowany jest na chromosomie 11q13. Ekspresja VEGF-B czêsto wystêpuje ³¹cznie z VEGF-A i jest obserwowana ju¿ w ¿yciu p³odowym. Ma ona miejsce w komórkach miêniowych (kardiomiocyty, komórki miêni g³adkich naczyñ krwiononych oraz komórki miêni szkieletowych) i w komórkach endotelium. Cytokiny VEGF-A i VEGF-B dzia³aj¹c poprzez receptor 1 dla naczyniowo-ródb³onkowego czynnika wzrostu (VEGF-R1; ang. Vascular-Endothelial Growth Factor Receptor 1) odgrywaj¹ kluczow¹ rolê w rozwoju uk³adu sercowonaczyniowego u p³odu [2,4,29]. Cytokina VEGF-C, której gen zlokalizowany jest na chromosomie 4 q34, jest niezbêdna w procesie limfangiogenezy, ale wykazuje równie¿ aktywnoæ w tworzeniu naczyñ krwiononych [2,42,45]. Dodatkowo udowodniono, i¿ VEGF-C wykazuje dzia³anie mitogenne i ochronne w stosunku do komórek bia³aczkowych [2]. Stwierdzono równie¿, ¿e podwy¿szone stê¿enie VEGFC koreluje z podwy¿szonym ryzykiem przerzutów do regionalnych wêz³ów ch³onnych w wielu guzach litych [45]. Cytokina VEGFC produkowana jest przede wszystkim przez makrofagi [45]. VEGF-D, której gen zlokalizowany jest na chromosomie 10 p22.3, podobnie jak VEGF-C wykazuje mitogenne dzia³anie w stosunku do komórek ródb³onka naczyñ krwiononych i limfatycznych [42,45]. Pi¹ty, najmniej poznany typ VEGF-E dzia³aj¹c poprzez receptor 2 dla VEGF (VEGFR-2; ang. Vascular-Endothelial Growth Factor Receptor 2) stymuluje angiogenezê [2]. Receptory VEGF VEGF indukuje tworzenie nowych naPrzegl¹d Lekarski 2008 / 65 / 7-8 czyñ krwiononych poprzez po³¹czenie z receptorami. Istniej¹ trzy typy receptorów dla VEGF zawieraj¹ce domenê z kinaz¹ tyrozynow¹. Ich aktywnoæ pojawia siê ju¿ we wczesnym okresie rozwoju embrionalnego [2]. Receptor VEGFR-1 nazwany inaczej Flt1, wystêpuje g³ównie na komórkach ródb³onka naczyñ krwiononych, miêni g³adkich, monocytach, p³ytkach krwi oraz ich prekursorach [4,13,21,31,44]. Udowodniono, ¿e przy udziale tego receptora dochodzi nie tylko do naczyniotworzenia, ale pe³ni on bardzo istotn¹ rolê w utrzymaniu prawid³owej budowy nowych naczyñ krwiononych [2]. Badania ostatnich lat potwierdzi³y istnienie receptora Flt-1 równie¿ na komórkach ch³oniaka [4,41] oraz na komórkach blastycznych w ostrej bia³aczce nielimfoblastycznej [1]. Receptor VEGFR-2 inaczej KDR/Flk-1, zlokalizowany na komórkach ródb³onka naczyñ, p³ytkach krwi, komórkach macierzystych pnia oraz komórkach nowotworowych miêdzy innymi na komórkach ch³oniaka i komórkach blastycznych w ostrej bia³aczce nielimfoblastycznej [1-3,13,31,41,44]. Odgrywa istotna rolê w fizjologicznej angiogenezie w ¿yciu p³odowym [2]. Receptor VEGFR-3 (receptor 3 dla VEGF; ang. Vascular-Endothelial Growth Factor Receptor 3), nazwany inaczej Flt-4, zlokalizowany jest na komórkach ródb³onka naczyñ ch³onnych. Ma znaczenie w procesie limfangiogenezy, g³ównie przez po³¹czenie z VEGF-C i/lub VEGF-D [2,42,44]. Mechanizmy dzia³ania cytokiny VEGF Cytokina VEGF nazwana jest specyficznym czynnikiem proangiogennym, bowiem pomimo licznych ubocznych funkcji, najsilniej wyra¿one s¹ jej w³aciwoci proangiogenne [37]. VEGF produkowany i wydzielany g³ównie przez komórki ródb³onka dzia³a poprzez receptory miêdzy innymi na nich zlokalizowane. Prowadzi do zwiêkszenia przepuszczalnoci naczyñ krwiononych, a tak¿e przejcia komórek ródb³onka ze stanu spoczynku do stanu proliferacji, migracji i w efekcie formowania nowych naczyñ [2]. We wstêpnej fazie tworzenia naczyñ wykorzystywana jest wysoka zdolnoæ VEGF do modyfikowania ich przepuszczalnoci [21,31]. Udowodniono, i¿ VEGF jest 50 000 razy silniejszym czynnikiem przepuszczalnoci naczyñ ni¿ histamina [21]. Wzrost przepuszczalnoci naczyñ nastêpuje wskutek indukcji przez VEGF syntezy metaloproteinaz odpowiedzialnych za degradacjê macierzy zewn¹trzkomórkowej i b³ony podstawnej naczyñ. Procesy te s¹ niezbêdne do migracji komórek ródb³onka [2,44]. VEGF, oprócz roli indukuj¹cej angiogenezê, pe³ni równie¿ istotn¹ rolê w utrzymaniu prawid³owej budowy nowopowsta³ych naczyñ. W tym celu wykorzystywane jest dzia³anie VEGF jako czynnika stymuluj¹cego produkcjê kolagenu typu I i III [37] (rycina 1). Dodatkowo VEGF, jako aktywator szlaków antyapoptycznych w komórkach ródb³onka sprzyja stabilizacji ciany naczynia. Proces ten odbywa siê poprzez aktywacjê bia³ek rodziny bcl-2 przez VEGF [2,35] (rycina 1). VEGF bierze równie¿ bezporedni udzia³ w nowotworzeniu (rycina 1). Pobudza bowiem komórki nowotworowe, na drodze autokrynnej i parakrynnej, do ich proliferacji, a tym samym do wzrostu i rozsiewu nowotworu. Droga parakrynna odbywa siê przy udziale GM-CSF, G-CSF, SCF oraz Il6 cytokin produkowanych przez komórki ródb³onka [44]. Opisywany powy¿ej wzrost przepuszczalnoci naczyñ pod wp³ywem VEGF, równie¿ przyczynia siê do penetracji komórek nowotworowych do przestrzeni pozanaczyniowej i w efekcie ich rozrostu w nowym miejscu [1,35]. Komórki nowotworowe uruchamiaj¹ syntezê czynników ochronnych, które maj¹ ustrzec je przed dzia³aniem komórek odpornociowych. Do takich czynników nale¿¹: interleukina 10, czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF a; ang. Tumor Necrosis Factor a), TGF b, a tak¿e VEGF [11]. Tak wiêc cytokina VEGF, sprzyja nowotworzeniu tak poprzez stymulacjê proliferacji komórek nowotworowych i naczyniotworzenia jak i przez ochronê komórek nowotworowych przed komórkami uk³adu odpornociowego. VEGF ponadto ma wp³yw na procesy odpornociowe. Bezporednio bierze udzia³ w hamowaniu limfopoezy linii B-komórkowej, a tym samym blokuje syntezê przeciwcia³ [18]. Dodatkowo wykazuje hamuj¹cy wp³yw na dojrzewanie komórek dendrytycznych, jako g³ównych komórek prezentuj¹cych antygen, niezbêdnych do prawid³owego funkcjonowania uk³adu odpornociowego [32] (rycina 1). Powy¿sze zjawiska opisano zarówno w przewlek³ych stanach zapalnych wêz³ów ch³onnych, jak i w procesach rozrostowych. Wp³yw VEGF na lokalne procesy odpornociowe mo¿e wiêc sprzyjaæ miejscowemu nowotworzeniu, tak¿e we wczeniej zmienionej zapalnie tkance [18]. Zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF; ang. basic Fibroblast Growth Factor) Zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów - bFGF nale¿y do grupy fibroblastycznych czynników wzrostowych (FGF; ang. Fibroblastic Growth Factor), sporód których ma najwiêksze znaczenie w angiogenezie. Jest drugim, po VEGF, najlepiej poznanym czynnikiem stymuluj¹cym naczyniotworzenie [2,4,19,25,32,37,41,44]. Gen dla bFGF znajduje siê na krótkim ramieniu chromosomu 4 [44]. Cytokina bFGF jest monomerycznym bia³kiem sk³adaj¹cym siê ze 155-267 aminokwasów; zdeponowana jest g³ównie w j¹drach komórkowych [25]. Nie ma w³aciwoci liderowych, niejasny jest wiêc mechanizm uwalniania tej cytokiny do przestrzeni pozakomórkowej [2]. Znanych jest kilka izoform bFGF o masie cz¹steczkowej od 18 do 24 kDa [37]. Cytokina bFGF wytwarzana jest przez miocyty, fibroblasty, makrofagi, mastocyty i komórki nowotworowe [4,32,37,41]. Transportowana jest z kolei we krwi przez leukocyty i p³ytki krwi [8,19,25,27,38]. Zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów dzia³a poprzez cztery rodzaje receptorów nale¿¹cych do rodziny receptorów kinazy tyrozynowej. Receptory dla bFGF wystêpuj¹ na komórkach wywodz¹cych siê z neu355 roektodermy, mezodermy (w tym na komórkach ródb³onka), oraz na komórkach nowotworowych [3,19]. Cytokina bFGF z uwagi na swoje liczne pozaproangiogenne funkcje, które s¹ wyranie eksponowane, nazwana jest niespecyficznym czynnikiem proangiogennym [37]. W procesie angiogenezy bFGF stymuluje proliferacjê i migracjê komórek ródb³onka. Dodatkowo, przez zwiêkszenie aktywnoci kolagenaz, cytokina bFGF ma wp³yw na destrukcjê b³ony podstawnej naczyñ, co jest niezbêdne dla umo¿liwienia migracji komórek ródb³onka. Cytokina bFGF przez syntezê fibronektyny, kolagenu oraz proteoglikanów pe³ni istotn¹ rolê w utrzymaniu prawid³owej budowy nowopowsta³ego naczynia [21,37] (rycina1). bFGF dziêki swoim w³aciwociom stymuluje wzrost guza na drodze bezporedniej pobudzaj¹c proliferacjê komórek nowotworowych, jak równie¿ na drodze poredniej stymuluj¹c naczyniotworzenie [19,37]. Udowodniono znacz¹cy wzrost stê¿enia tej cytokiny w surowicy oraz moczu u chorych z chorob¹ nowotworow¹ [44]. Wed³ug doniesieñ Ho i wsp. [18] bFGF, podobnie jak TGF b oraz VEGF, reguluje limfopoezê linii B-komórkowej blokuj¹c dojrzewanie i ró¿nicowanie limfocytów B (rycina 1). Wykazano, i¿ proces ten dotyczy zarówno wêz³ów ch³onnych zmienionych zapalnie, jak i nowotworowo [18]. Czynniki hamuj¹ce angiogenezê Do czynników hamuj¹cych angiogenezê zaliczane s¹: angiostatyna, endostatyna, interferon alfa, interferon gamma, czynnik martwicy nowotworów alfa, trombospondyna, fibronektyna, tkankowy inhibitor metaloproteinaz, interleukina 1, interleukina 10 oraz interleukina 12 [1,8,37,44]. Udowodniono dzia³anie antyangiogenne znanych leków, co wykorzystywane jest w terapii. Do tej grupy nale¿¹ miêdzy innymi kwas retinowy oraz talidomid. Niektóre antybiotyki tetracykliny wykazuj¹ równie¿ dzia³anie hamuj¹ce angiogenezê [7,44]. Proces angiogenezy bêd¹cy pod kontrol¹ czynników pobudzaj¹cych i hamuj¹cych angiogenezê, zale¿y od ich wzajemnej równowagi [7,8,10,35,44]. Angiogeneza w stanach fizjologii i patologii Fizjologiczna angiogeneza Angiogeneza jest procesem fizjologicznie wystêpuj¹cym i niezbêdnym do prawid³owego rozwoju, wzrostu i dojrzewania organizmu. Nasilenie fizjologicznej angiogenezy ma miejsce w okresie embriogenezy, owulacji, ci¹¿y, menstruacji oraz podczas gojenia siê ran [2,8,21,31,44]. Naczyniotworzenie w zdrowym organizmie jest pod sta³¹ kontrol¹ czynników pro- i antyangiogennych, które znajduj¹ siê w równowadze. Istniej¹ doniesienia, ¿e infuzja czynników wzrostu do kr¹¿enia wieñcowego zdrowego miênia sercowego nie pobudza angiogenezy. Najpewniej jest to wynikiem braku receptorów dla angiogenów w naczyniach zdrowego miênia sercowego. Z kolei u pacjentów z chorob¹ niedokrwienn¹ serca i rozwiniêtym kr¹¿eniem obocznym stê¿enie inhibito356 rów angiogenezy jest o 40% ni¿sze ani¿eli u pacjentów bez rozwiniêtego kr¹¿enia obocznego [17]. Maj¹c powy¿sze na uwadze wydaje siê, ¿e do wzrostu nowego naczynia, równie¿ w warunkach fizjologii niezbêdne s¹ czynniki proangiogenne, odpowiednia iloæ receptorów oraz niskie stê¿enie inhibitorów naczyniotworzenia [17]. Patologiczna angiogeneza Naczyniotworzenie stanowi wa¿ny element patogenezy wielu chorób. Wg doniesieñ, nasilenie angiogenezy w organizmie, mo¿e byæ wyk³adnikiem aktywnoci choroby. Istniej¹ ró¿ne metody oceny stopnia i aktywnoci naczyniotworzenia do których nale¿¹ miêdzy innymi: ocena stê¿eñ cytokin proangiogennych (VEGF, bFGF) w surowicy krwi, osoczu, moczu, a tak¿e p³ynie mózgowo-rdzeniowym [12,13,18,22-26,30,32,37,45,46,48]; ocena ekspresji VEGF i bFGF w materiale tkankowym [3,18,41]; ocena ekspresji receptorów dla VEGF i bFGF metod¹ polimerazowej reakcji ³añcuchowej [3,18,41]; ocena gêstoci mikronaczyñ krwiononych (MVD; ang. Microvessel Density) i ch³onnych (LVD; ang. Lymphatic Vessel Density) w preparatach histopatologicznych w oparciu o znajomoæ antygenów powierzchniowych ródb³onka naczyñ krwiononych [45,48]; ocena liczby kr¹¿¹cych prekursorowych komórek ródb³onka (EPC; ang. Endothelial Progenitor Cells) metod¹ trójkolorowej cytofluorymetrii przep³ywowej [26]. Udowodniono znaczenie naczyniotworzenia w rozwoju chorób uk³adowych tkanki ³¹cznej takich jak: ³uszczyca, reumatoidalne zapalenie stawów, stany zapalne naczyñ [10,17]. Znana jest rola angiogenezy w schorzeniach gastrologicznych (nieswoiste zapalenia jelit, zapalenia b³ony luzowej ¿o³¹dka), kardiologicznych (mia¿d¿yca, choroba niedokrwienna miênia sercowego, sinicze wady serca), w neuroinfekcjach oraz cukrzycy [8,10,14,16,31,44]. Istniej¹ doniesienia na temat udzia³u VEGF w rozwoju kr¹¿enia obocznego w nadcinieniu wrotnym. Du¿o uwagi powiêca siê ostatnio angiogenezie w chorobach nowotworowych [3,12,13,15-17,22-26,30-32,37,41,45-48]. Powy¿sze informacje dotycz¹ce angiogenezy w stanach fizjologii, a szczególnie w stanach patologii stanowi¹ jedynie zapowied szerokiego problemu, którego omówienie przekracza ramy przedstawianej pracy. Podsumowanie Wraz z rozwojem nauk medycznych stale odkrywane s¹ nowe czynniki maj¹ce wp³yw na potogenezê chorób. Angiogeneza i czynniki j¹ stymuluj¹ce s¹ tego przyk³adem, stanowi¹ bowiem temat stosunkowo nowy, pozostaj¹cy stale w sferze badañ. Przedstawiona praca stanowi przegl¹d aktualnego pimiennictwa dotycz¹cego naczyniotworzenia i czynników reguluj¹cych ten proces tak w warunkach fizjologii jak i patologii. Czy czynniki proangiogenne bêd¹ kiedykolwiek uwzglêdnione w panelu diagnostycznym aktualnie nie wiadomo, niemniej jednak uznanie ich du¿ej roli w patogenezie chorób g³ównie zapalnych i nowoPrzegl¹d Lekarski 2008 / 65 / 7-8 tworowych znalaz³o ju¿ swoje odzwierciedlenie we wprowadzanej w ostatnich latach terapii antyangiogennej w schorzeniach o trudnym rokowaniu. Pimiennictwo 1. Aboudola S., Kini A.R.: Angiogenesis in lymphoproliferative disorders: a terapeutic target? Curr. Opin. Hematol. 2005, 12, 279. 2. Barañska P., Jerczyñska H., Paw³owska Z.: Czynnik wzrostu ródb³onka naczyñ - budowa i funkcje. Post. Bioch. 2005, 51, 13. 3. Barthlen W., Flaadt D., Girgert R. et al.: Significance of heparin - binding growth factor expression on cells of solid pediatric tumors. J. Pediatr. Surg. 2003, 38, 1296. 4. Bellamy W.T., Richter L., Frutiger Y. et al.: Expression of vascular endothelial growth factor and its receptors in hematopoietic malignancies. Cancer Res. 1999, 59, 728. 5. Bogus³awska-Jaworska J.: Nieziarnicze ch³oniaki z³oliwe u dzieci. [W:] Krzakowski M. red.: Onkologia kliniczna.Wydawnictwo Medyczne Borgis 2001, II, 657. 6. Bogus³awska-Jaworska J.: Choroba Hodgkina u dzieci. [W:] Krzakowski M. red.: Onkologia kliniczna. Wydawnictwo Medyczne Borgis 2001, II, 644. 7. Budryk M., Szala S.: Angiostatyna oraz inne polipeptydy hamuj¹ce angiogenezê nowotworów. Wsp. Onkol. 1997, 3, 11. 8. Carmeliet P.: Angiogenesis in health and disease. Nat. Med. 2003, 9, 653. 9. Ceglecka-Tomaszewska K.: Powiêkszenie wêz³ów ch³onnych u dzieci. Klin. Pediatr. 2001, 4, 4. 10. Cierniewski C.S.: Regulacja angiogenezy - nowa broñ w onkologii. Biol. Molek. 2006, 1, 20. 11. Davidoff A.M., Kandel J.J.: Antiangiogenic therapy for the treatment of pediatric solid malignancies. Semin. Pediatr. Surg. 2004, 13, 53. 12. El Houseini M.E., Abdel Azim S.A.F., El Desouky G.I. et al.: Clinical significance of vascular endothelial growth factor (VEGF) in sera of patients with pediatric malignancies. J. Egypt. Nat. Cancer. Inst. 2004, 16, 57. 13. Ferrara N.: Role of VEGF in the regulation of angiogenesis. Kidney Int. 1999, 56, 794. 14. Ferrara N., Henzel W.J.: Pituitary follicular cells secrete a novel heparin binding growth factor for vascular endothelial cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1989, 161, 851. 15. Folkman J.: Tumor angiogenesis: therapeutic implications. N. Engl. Med. J. 1971, 285, 1182. 16. Folkman J.: Clinical applications of research on angiogenesis. N. Engl. Med. J. 1995, 333, 1757. 17. Folkman J.: Angiogenesis in cancer, vascular rheumatoid arthritis and other disease. Nat. Med. 1995, 1, 27. 18. Ho C.L., Sheu L.F., Li C.Y.: Immunohistochemical expression of angiogenic cytokines and their receptors in reactive benign lymph nodes and nonHodgkin lymphoma. Ann. Diagn. Pathol. 2003, 7, 1. 19. Khnytkin D., Troen G., Berner J.N. et al.: The expression of fibroblast growth factors and their receptors in Hodgkin's lymphoma. J. Pathol. 2006, 208, 431. 20. Nishi J., Arimura K., Utsunomiya A. et al.: Expression of vascular endothelial growth factor in sera and lymph nodes of the plasma cell type of Castleman's disease. Br. J. Haematol. 1999, 104, 482. 21. Pa³gan I., Czerwionka-Szaflarska M., Pa³gan K. i wsp.: Ocena stê¿eñ wybranych czynników angio-gennych u zdrowych dzieci. Wiad. Lek. 2004, 57, 343. 22. Pa³gan I., Wysocki M., Szaflarska-Pop³awska A. i wsp.: Ocena stê¿eñ czynników angiogennych (VEGF i bFGF) w surowicy krwi u dzieci z ostr¹ bia³aczk¹ limfoblastyczn¹ (streszczenie). III Zjazd Polskiego Towarzystwa Onkologii i Hematologii Dzieciecej. Med. Wieku Rozw. 2005, 2, 288. 23. Pa³gan I., Wysocki M., Szaflarska-Pop³awska A. i wsp.: Czynniki angiogenne (VEGF i bFGF) w surowicy krwi u dzieci z guzami litymi (streszczenie). III Zjazd Polskiego Towarzystwa Onkologii i Hematologii Dzieciêcej. Med. Wieku Rozw. 2005, 2, 290. 24. Pedersen L.M., Klausen T.W., Davidsen U.H. et al.: Early changes in serum Il-6 and VEGF levels predict clinical outcome following first-line therapy in aggressive non-Hodgkin's lymphoma. Ann. Hematol. 2005, 84, 510. A. Mizia-Malarz i wsp. 25. Plavcovic H., Schutz V.V., Rossler J. et al.: Quantification of angiogenesis stimulators in children with solid malignancies. Int. J. Cancer 2001, 92, 756. 26. Porêba M., Jawiec B., Kuliczkowski K. i wsp.: Kr¹¿¹ce komórki ródb³onka, prekursory ródb³onka oraz stê¿enie VEGF i bFGF u chorych na ostre bia³aczki, ch³oniaki i szpiczaki. Pol. Arch. Med. Wewn. 2005, 113, 27. 27. Pinedo H.M., Verheul H.M.W., D'Amato R.J. et al.: Involvement of platelets in tumor angiogenesis? Lancet 1998, 352, 1775. 28. Roitt I., Brostoff J., Male D.: Immunologia. Warszawa PZWL; 2000. 29. Rusiecka E., Dró¿d¿ J.: Terapia naczyniowa. Pol. Przegl. Kardiol. 2005, 7, 351. 30. Salgado R., Benoy I., Weytjens R.: Serum vascular endothelial growth factor load and interleukin-6 in cancer patients. Br. J. Cancer 2000, 82, 1895. 31. Salgado R., Benoy I., Bogers J. et al.: Platelets and vascular endothelial growth factor (VEGF): a morphological and functional study. Angiogenesis 2001, 4, 37. 32. Salven P., Orpana A., Joensuu H.: Leukocytes and platelets of patients with cancer contain high levels of vascular endothelial growth factor. Clin. Cancer Res. 1999, 5, 487. Przegl¹d Lekarski 2008 / 65 / 7-8 33. Sharma V.K., Agrawal A., Pratap V.K. et al.: Mast cell reactivity in lymphoma: a preliminary communication. Indian J. Cancer 1992, 29, 61. 34. Van de Schoot L.: The role of FNA cytology in children with persistent or suspicious lymphadenopathy. J. Pediatr. Surg. 2001, 1, 7. 35. Szala S., Radzikowski C.: Pod³o¿e molekularne angiogenezy nowotworów. Nowotwory 1997, 47, 1. 36. Terai M., Honda T., Yasukawa K. et al.: Prognostic impact of vascular leakage in acute Kawasaki disease. Circulation 2003, 108, 325. 37. Tung - Ping Poon R., Tat-Fan S., Wong J.: Clinical implications of circulating angiogenic factors in cancer patients. J. Clin. Oncol. 2001, 19, 1207. 38. Trikha M., Nakada M.T.: Platelets and cancer: implications for antiangiogenic therapy. Semin. Thromb. Hemost. 2002, 28, 39. 39. Verheul H.M.W., Hoekman K., Luykx-de Bakker S. et al.: Platelet: transporter of vascular endothelial growth factor. Clin. Cancer Res. 1997, 3, 2187. 40. Walewski J.: Ch³oniaki z³oliwe. [W:] Krzakowski M., red. Onkologia kliniczna. Wydawnictwo Medyczne Borgis 2001, II, 468. 41. Wang E.S., Teruya-Feldstein J., Wu Y. et al.: Targeting autocrine and paracrine VEGF receptor pathways inhibits human lymphoma xenografts in vivo. Blood 2004, 1, 2893. 42. Wa H.: Charakterystyka antygenów i czynników wzrostu ródb³onka limfatycznego. Post. Bioch. 2005, 51, 209. 43. Whether K., Christensen I.J., Nielsen H.J.: Determination of vascular endothelial growth factor (VEGF) in circulating blood: significance of VEGF in various leukocytes and platelets. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 2002, 62, 343. 44. Wierzbowska A., Wrzesieñ-Kru A., Robak T.: Angiogeneza i jej znaczenie w biologii ostrej bia³aczki szpikowej. Acta Haemat. Pol. 2002, 33, 5. 45. Wróbel T., Mazur G., Dziêgiel P. et al.: Density of intranodal lymphatics and VEGF-C expression in Bcell lymphoma and reactive lymph nodes. Fol. Histochemica Cytobiol. 2006, 44, 43. 46. Wróbel T., Mazur G., Usnarska-Zubkiewicz L. et al.: Stê¿enie naczyniowo- ródb³onkowego czynnika wzrostu (VEGF) u chorych na ch³oniaki nieziarnicze. Pol. Arch. Med. Wewn. 2004, CXII, 919. 47. Wróbel T., Porêba M., Mazur G. et al.: Angiogenic and coagulation - fibrinolysis factors in non-Hodgkin's lymphoma. Neoplasma 2006, 53, 253. 48. Zhang J.Q., Wang J.K., Li Y.M.: Change of vascular endothelial growth factor and its receptors expression in acute myeloid leukemia before and after treatment (abstract). Zhong Xue 2004, 25, 100. 357
