Mateusz Adamiak. Rozprawa doktorska na tytuł doktora nauk o zdrowiu.

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Mateusz Adamiak. Rozprawa doktorska na tytuł doktora nauk o zdrowiu."

Laura Kołodziej
6 lat temu
Przeglądów:

Mateusz Adamiak ROLA SFINGOZYNO-1-FOSFORANU W PROCESACH ZASIEDLANIA SZPIKU KOSTNEGO ORAZ FARMAKOLOGICZNEJ MOBILIZACJI KRWIOTWÓRCZYCH KOMÓREK MACIERZYSTYCH.

1 Mateusz Adamiak ROLA SFINGOZYNO-1-FOSFORANU W PROCESACH ZASIEDLANIA SZPIKU KOSTNEGO ORAZ FARMAKOLOGICZNEJ MOBILIZACJI KRWIOTWÓRCZYCH KOMÓREK MACIERZYSTYCH. The role of sphingosine-1-phosphate in the process of bone marrow engraftment and mobilization of hematopoietic stem cells. Rozprawa doktorska na tytuł doktora nauk o zdrowiu. Promotor: Prof. dr hab. n. med. Mariusz Z. Ratajczak Kierownik Jednostki: Prof. dr hab. n. med. Mariusz Z. Ratajczak Zakład Medycyny Regeneracyjnej, II Wydział Lekarski z Oddziałem Nauczania w Języku Angielskim oraz Oddziałem Fizjoterapii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Stem Cell Institute, James Graham Brown Cancer Center, University of Louisville Praca współfinansowana z grantów NCN: OPUS nr. UMO-2016/23/B/NZ3/03157 oraz Preludium nr. UMO-2016/23/N/NZ4/ Ponadto w okresie 2017/2018 autor był stypendystą programu START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (FNP) nr Warszawa 2018

2 Streszczenie. Jednym z najważniejszych czynników mających wpływ na skuteczność przeszczepień krwiotwórczych jest liczba przeszczepianych krwiotwórczych komórek macierzystych (KKM). Dlatego tez dokładne poznanie mechanizmów uwalniania KKM ze szpiku kostnego do krwi obwodowej oraz wszczepiania przeszczepionych KKM do nisz szpikowych, pozwoli na optymalizacje metod transplantacji KKM w walce z wieloma chorobami hematologicznymi. Sfingozyno-1-fosforan (S1P) to bioaktywny fosfosfingolipid uwalniany z erytrocytów, aktywowanych płytek krwi oraz komórek śródbłonka. S1P razem z czynnikiem pochodzenia stromalnego (SDF-1), ceramido 1-fosforanem (C1P), czy nukleotydami zewnątrzkomórkowymi ATP oraz UTP stanowi jeden z kilku do tej pory zidentyfikowanych czynników, które wykazują właściwości chemotaktyczne wobec krwiotwórczych komórek macierzystych (KKM). Badania wykazały, że spośród licznych funkcji S1P jedną z nich jest udział w regulowaniu migracji KKM, gdzie obok osi SDF-1-CXCR4, oś S1P-S1P receptor typu pierwszego pełni bardzo ważną rolę we wszczepieniu KKM do szpiku kostnego oraz mobilizacji KKM ze szpiku do krwi obwodowej. Główne enzymy regulujące produkcję S1P to kinazy sfingozyny, które należą do klasy ewolucyjnie konserwatywnych kinaz lipidowych. Aktywność SphK i w konsekwencji produkcja S1P jest zależna od licznych bodźców komórkowych, które decydują o losie komórki. Do tej pory scharakteryzowano dwie izoformy kinazy sfingozyny: SphK1 i SphK2. Pomimo wysokiego podobieństwa w sekwencji aminokwasowej tych dwóch izoform, kodowane są one przez odrębne geny, wykazują rożną tkankowo specyficzną ekspresję oraz lokalizację w obrębie komórki, a także różne właściwości kinetyczne. Różnice między tymi dwoma izoenzymami sugerują, że biorą one udział w odmiennych procesach fizjologicznych. W rozprawie wykazano defekt we wszczepieniu oraz zasiedlaniu przez KKM myszy szczepu dzikiego (WT) oraz KKM CXCR4 -/- szpiku kostnego myszy SphK1 -/-. Tak więc, uzyskane wyniki wskazują, że S1P ulegający ekspresji w mikrośrodowisku szpiku kostnego odgrywa ważną rolę we wszczepieniu i zasiedleniu KKM do szpiku kostnego. Otrzymane wyniki potwierdzają ponadto, że poziom S1P w krwi obwodowej jest głównym chemoatraktantem dla rezydujących w niszy szpikowej KKM. Tak więc, zmiany w gradiencie S1P pomiędzy szpikiem kostnym i krwią obwodową regulują zjawisko mobilizacji KKM, a także mogą wpływać na wszczepienie tych komórek podczas transplantacji KKM. Wykazano również że leki, 2

3 które hamują aktywność SphK2 (np. SLM ) lub hamują Sgpl1 (np. THI) mogą zwiększać farmakologiczną mobilizację KKM do krwi obwodowej. Wykazano również, że poziom we krwi innego bioaktywnego fosfosfingolipidu, C1P, który reguluje również migracje KKM jest także podwyższony u zwierząt SphK2 -/-. Potrzebne są więc dalsze badania mające za zadanie ocenić role C1P w procesie mobilizacji KKM. Podsumowując przeprowadzone w trakcie realizacji rozprawy doktorskiej badania rzucają nowe światło na zjawisko mobilizacji oraz wszczepienia KMM, a także mogą przyczynić się do opracowania nowych strategii leczniczych mogących usprawnić te zjawiska. Badania te miały na celu ocenę roli S1P we wszczepieniu KKM do szpiku kostnego, wykorzystując dostępne modele mysich mutantów potwierdzenie jego dominującej roli w procesie mobilizacji KKM oraz zbadanie czy niskocząsteczkowe inhibitory enzymów biorących udział w metabolizmie S1P mogą potencjalnie znaleźć zastosowanie w mobilizacji KKM. 3

4 Summary. One of the most important factors affecting the effectiveness of hematopoietic transplantation is the number of transplanted hematopoietic stem cells (HSC). Therefore, the exact understanding of the mechanisms of HSC release from the bone marrow to the peripheral blood and engraftment of transplanted HSC into the bone marrow, will allow for the optimization of HSC transplantation protocols. Sphingosine-1-phosphate (S1P) is a bioactive phospholipid released from erythrocytes, activated platelets and endothelial cells. S1P together with stromal-derived factor (SDF-1), ceramide-1-phosphate (C1P), or ATP and UTP nucleotides is one of the few factors identified so far that have chemotactic properties against hematopoietic stem cells (HSC). Studies have shown that among numerous S1P functions, one of them is regulation of HSC migration, where beside the SDF-1-CXCR4 axis, the S1P-S1P receptor axis plays a very important role in the homing and engraftment of HSC into the bone marrow as well as in mobilization of HSC from bone marrow to peripheral blood. The main enzymes that regulate the production of S1P are sphingosine kinases that belong to the class of evolutionarily conserved lipid kinases. The activity of SphK and, consequently, the production of S1P is dependent on numerous cellular stimuli that determine the fate of the cell. To date, two isoforms of sphingosine kinases have been characterized: SphK1 and SphK2. Despite the high similarity in the amino acid sequence of these two isoforms, they are encoded by separate genes, exhibit different tissue-specific expression and localization within the cell, as well as different kinetic properties. Differences between these two isoenzymes suggest that they take part in different physiological processes. The dissertation revealed a defect in the engraftment by HSC of the wild-type (WT) and HSC CXCR4 -/- in bone marrow of SphK1 -/- mice. Thus, the results obtained indicate that S1P expressed in the bone marrow microenvironment plays a role in HSC engraftment into BM alongside the SDF-1-CXCR4 axis. The obtained results also confirm that the level of S1P in peripheral blood is the main chemoattractant for HSC residing in the BM niches. Thus, changes in the S1P gradient between bone marrow and peripheral blood regulate both HSC mobilization and may also affect the engraftment of these cells after transplantation. It has also been shown that drugs that inhibit SphK2 4

5 activity (e.g., SLM ) or inhibit Sgp1 (e.g., THI) may increase the pharmacological mobilization of HSC. It was also shown that the serum level of another bioactive sphingolipid, C1P, which also regulates HSC migration increases in SphK2 -/- animals. Therefore, further studies are needed to assess the role of C1P in the migration process of the HSC. In conclusion conducted during the dissertation research sheds new light on the phenomenon of mobilization and engraftment of HSC, and may also contribute to the development of new therapeutic strategies that may improve these phenomena. These studies aimed to assess the role of S1P in the engraftment of HSC into the bone marrow, using the available models of mouse mutants to confirm its dominant role in the mobilization process and assess whether small molecule inhibitors of enzymes involved in S1P metabolism can potentially find practical applications in the developing better HSC mobilization protocols. 5

Podobne dokumenty

aforementioned device she also has to estimate the time when the patients need the infusion to be replaced and/or disconnected. Meanwhile, however, she must cope with many other tasks. If the department