Ο ρόλος των δραστικών μορφών οξυγόνου στην κυτταρική επιβίωση και απόπτωση

• Κύριος συγγραφέας: Παπαδοπούλου, Αριάδνη
• Άλλοι συγγραφείς: Παπαδημητρίου, Ευαγγελία
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2009
• Θέματα: Δραστικές μορφές οξυγόνου; Κυτταρική παραγωγή ROS; Οξειδωτικό στρες; Reactive oxygen species; Oxidative stress; 571.945 3

Τις τελευταίες δεκαετίες υπάρχει ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον για το ρόλο των ROS στην πειραματική και κλινική ιατρική (Alexandre et al., 2007; Zheleva et al., 2007; Videla et al., 2007). Οι ROS, όπως το ανιόν του υπεροξειδίου, το υπεροξείδιο του υδρογόνου (ΗΡ) και η υδροξυλική ρίζα, είναι γνωστό ότι διαδραματίζουν ένα διττό ρόλο στα βιολογικά συστήματα, όπου είναι επιβλαβείς στις υψηλές και ευεργετικές στις χαμηλές συγκεντρώσεις (Valko et al., 2004). Στις υψηλές συγκεντρώσεις οι ROS φαίνεται να διαμεσολαβούν την απόπτωση. Ενδογενή ή εξωγενή ερεθίσματα οδηγούν στη συσσώρευση των ROS, το λεγόμενο «οξειδωτικό στρες», που χαρακτηρίζεται από βλάβη των κυτταρικών δομών, των λιπιδίων, των μεμβρανών, των πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών οξέων (Poli et al., 2004). Αντίθετα, οι χαμηλές συγκεντρώσεις των ROS μέσα στα κύτταρα δρούν ως δεύτεροι αγγελιοφόροι σε αρκετά ενδοκυτταρικά σηματοδοτικά μονοπάτια που οδηγούν στην ενεργοποίηση κινασών τυροσίνης, των ΜΑΡ κινασών, της πρωτεϊνικής κινάσης C, του υποδοχέα του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα, πρωτεϊνικών φωσφατασών, των καναλιών καλίου και των μεταγραφικών παραγόντων AP-1 και NF-κB (Droge, 2002). Πρόσφατα έχουμε δείξει ότι υπό φυσιολογικές, μη-στρεσογόνες συνθήκες, το ΗΡ επάγει τον πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση στα ανθρώπινα κύτταρα καρκίνου του προστάτη LNCaP, μέσω ενεργοποίησης της έκφρασης του αυξητικού παράγοντα HARP (Polytarchou et al., 2005). Η HARP ή πλειοτροπίνη είναι ένας εκκρινόμενος αυξητικός παράγοντας 18 kDa που παρουσιάζει υψηλή συγγένεια για την ηπαρίνη. Η HARP είναι υψηλά συντηρημένη μεταξύ των διαφόρων ειδών, όπως ο άνθρωπος, το ποντίκι, ο αρουραίος, τα βοειδή, τα ψάρια, ο βάτραχος και τα έντομα, και το γονίδιό της εκφράζεται σε ένα ιδιαίτερα περιορισμένο χρονικό και χωρικό μοτίβο κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Φαίνεται ότι η HARP είναι μια σημαντική πρωτεΐνη που συμβάλλει ενδεχομένως στη λειτουργία διαφόρων ρυθμιστικών συστημάτων. Αρκετά δεδομένα υποδεικνύουν ότι η HARP εμπλέκεται στον πολλαπλασιασμό, τη μετανάστευση και τη διαφοροποίηση των κυττάρων και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στις διάφορες κυτταρικές διαδικασίες (Kadomatsu and Muramatsu, 2004; Papadimitriou et al., 2004). Επιπλέον, η HARP ανιχνεύεται σε μια πληθώρα καρκινωμάτων λειτουργώντας ως πρωτο-ογκογονίδιο και φαίνεται να παίζει κύριο ρόλο στη φυσιολογική και την επαγόμενη από καρκινικούς όγκους αγγειογένεση (Kadomatsu and Muramatsu, 2004; Papadimitriou et al., 2004; Hatziapostolou et al., 2005;2006; Polykratis et al., 2005; Christman et al., 2005; Zhang et al., 2006). Είναι πλέον γνωστό ότι οι χαμηλές συγκεντρώσεις ROS ενεργοποιούν ενδοκυτταρικά σηματοδοτικά μονοπάτια που οδηγούν σε ενισχυμένη αγγειογένεση in vivo (Maulik and Das, 2002; Polytarchou and Papadimitriou, 2004; Ushio-Fukai, 2006; Kim et al., 2006; Chen et al., 2007) και ενεργοποίηση των ενδοθηλιακών κυττάρων in vitro (Lelkes et al., 1998; Maulik and Das, 2002; Stone and Collins, 2002; Yasuda et al., 1999; Polytarchou and Papadimitriou, 2004; Ushio-Fukai, 2006; Kim et al., 2006; Chen et al., 2007; Guo et al., 2007). Επίσης, οι ROS, όπως το ανιόν του υπεροξειδίου και το ΗΡ, φαίνεται να διαμεσολαβούν τα αγγειογενετικά σήματα που ξεκινούν από αυξητικούς παράγοντες, όπως ο VEGF (Lin et al., 2003 Ushio-Fukai et al., 2002). Προηγούμενη μελέτη της ερευνητικής μας ομάδας έδειξε ότι το ανιόν του υπεροξειδίου και το ΗΡ είναι πιθανοί επαγωγείς των λειτουργιών των ενδοθηλιακών κυττάρων in vitro, ενδεχομένως μέσω επαγωγής της ενεργοποίησης της ενδοθηλιακής συνθάσης του μονοξειδίου του αζώτου (eNOS), που οδηγεί σε αυξημένη παραγωγή του ενδογενούς μονοξειδίου του αζώτου (NO) και επακόλουθη ενεργοποίηση της διαλυτής γουανυλικής κυκλάσης (sGC) (Polytarchou and Papadimitriou, 2005). Ο κύριος στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί η πιθανή εμπλοκή της eNOS στην επαγωγή της παραγωγής της HARP από χαμηλές συγκεντρώσεις ΗΡ. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η ενεργοποίηση του ανθρώπινου γονιδίου της HARP επάγεται από το ΗΡ μέσω ενεργοποίησης της eNOS στα κύτταρα HUVEC και LNCaP. Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, περίσσεια ROS σε συνδυασμό με ανεπάρκεια των κυτταρικών αντιοξειδωτικών συστημάτων οδηγεί σε οξειδωτικό στρες (Halliwell and Whiteman, 2004) και ενεργοποίηση μονοπατιών απόπτωσης και νέκρωσης (Paraskevas et al., 2000; Fleury et al., 2002; Nakano et al., 2004). Ένα δεύτερο μέρος της παρούσας εργασίας ασχολείται με τον τρόπο που οι υψηλές συγκεντρώσεις ΗΡ επηρεάζουν την ανάπτυξη των ενδοθηλιακών κυττάρων από στεφανιαία φλέβα βοός (CVEC).