PRACE POGL DOWE Agnieszka MIZIA-MALARZ Gra yna SOBOL Halina WOŒ Czynniki proangiogenne: naczyniowoœródb³onkowy 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 ŒUM, Górnoœl¹skie Centrum Zdrowia Dziecka, Katowice Kierownik Kliniki: Dr hab. n. med. Halina Woœ - Prof. ŒUM Dodatkowe s³owa kluczowe: naczyniowo-œródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF) zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bfgf) angiogeneza Additional key words: Vascular-Endothelial Growth Factor (VEGF) basic Fibroblast Growth Factor (bfgf) angiogenesis Tworzenie naczyñ krwionoœnych 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. Naczyniowoœródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF) i zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów (bfgf) s¹ g³ównymi markerami stymuluj¹cymi tworzenie naczyñ krwionoœnych. Poznanie ich w³aœciwoœci i funkcji pozwoli na lepsze zrozumienie patogenezy chorób, a w przysz³oœci 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. 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: a.mizia@wp.pl 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 krwionoœne i ch³onne, które stanowi¹ wzajemnie po³¹czon¹ sieæ, zapewniaj¹ sta³y transport powy szych substancji. Dane z piœmiennictwa 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. Naczyniotworzenie Naczynia krwionoœne i ch³onne powstaj¹ w organizmie w wyniku trzech procesów: waskulogenezy, angiogenezy, limfangiogenezy i arteriogenezy [7,21,29]. Waskulogeneza jest procesem powstawania uk³adu naczyniowego z hemangioangioblastów, które s¹ prekursorami zarówno dla komórek œródb³onka, 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 krwionoœnych poprzez p¹czkowanie komórek œródb³onka w okresie ycia pozap³odowego. Jest to z³o ony proces polegaj¹cy na degradacji zrêbu zewn¹trzkomórkowego, a nastêpnie aktywacji, proliferacji i migracji komórek œródb³onka 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 œciany istniej¹cego ju naczynia krwionoœnego poprzez proliferacjê komórek miêœni g³adkich [7,10,21]. Angiogeneza, limfangiogeneza i arteriogeneza stale odbywaj¹ siê w organizmie w warunkach fizjologii [2,7,13,21,25,44]. Udo- 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 krwionoœnych stymulowane jest przez czynniki œrodowiskowe, onkogeny oraz cytokiny. Czynniki œrodowiskowe pobudzaj¹ce angiogenezê Najsilniejszym miejscowym czynnikiem œrodowiskowym 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 10 6 komórek nowotworowych (objêtoœæ 2-3 mm 3 ) 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 obecnoœci odpowiedniego unaczynienia. W skupisku komórek o objêtoœci powy ej 3 mm 3 powstaje lokalna hipoksja, która indukuje aktywnoœæ genu koduj¹cego naczyniowo-œródb³onkowy 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 odpornoœci komórek na apoptozê, ale tak e do upoœledzonej kontroli transkrypcji genu VEGF, z czym wi¹- e siê konstytutywna aktywacja genu VEGF [7,35,37]. Rycina 1 Mechanizmy dzia³ania cytokin VEGF i bfgf (schemat autorski). Mechanisms the function cytokines VEGF and bfgf (the author`s schema). Cytokiny pobudzaj¹ce angiogenezê Cytokiny stanowi¹ grupê bia³ek o masie 6-60 kda wydzielanych przez komórki w odpowiedzi na ró ne bodÿce, warunkuj¹cych wzajemne oddzia³ywanie komórek i wp³ywaj¹cych na ich funkcje [28]. Cytokiny stymuluj¹ce angiogenezê podzielono na tzw. bezpoœrednie oraz poœrednie markery proangiogenne. Bezpoœrednie markery proangiogenne pobudzaj¹ komórki œródb³onka do migracji oraz proliferacji, indukuj¹ wzrost przepuszczalnoœci naczyñ, a tak e aktywacjê enzymów proteolitycznych macierzy zewn¹trzkomórkowej oraz mobilizacjê pericytów. Prowadz¹ przez to do utworzenia nowego naczynia krwionoœnego. Dodatkowo cytokiny proangiogenne maj¹ zdolnoœæ pobudzania komórek œródb³onka i komórek nowotworowych do w³asnej produkcji na drodze autokrynnej [2,4,7,19,30,31,44]. Do grupy bezpoœrednich markerów proangiogennych nale ¹: naczyniowo-œródb³onkowy 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). Poœrednie markery proangionenne z kolei na drodze parakrynnej stymuluj¹ odpowiednie komórki do produkcji i wydzielania bezpoœrednich 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 œrób³onka równie pobudzaj¹ syntezê VEGF w mechanizmie parakrynnym. Przez to, wymienione cytokiny tak e zyska³y nazwê poœrednich angiogenów stymuluj¹cych produkcjê VEGF [3,4,44]. 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-œródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF; ang. Vascular-Endothelial Growth Factor) Naczyniowo-œródb³onkowy czynnik wzrostu (VEGF) jest najsilniejszym czynnikiem stymuluj¹cym prawid³ow¹ i patologiczn¹ angiogenezê. Jest on glikozylowanym homodimerem o masie cz¹steczkowej 46-48 kda [1,2,14]. VEGF produkowany jest przez komórki œródb³onka, 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]. 354 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 aktywnoœci¹ biologiczn¹, powinowactwem wi¹zania z receptorami VEGF, lokalizacj¹ oraz intensywnoœci¹ 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. d³ugoœci¹ ³añcucha aminokwasów, zdolnoœci¹ do wi¹zania z heparyn¹, aktywnoœci¹ 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 miêœniowych (kardiomiocyty, komórki miêœni g³adkich naczyñ krwionoœnych oraz komórki miêœni szkieletowych) i w komórkach endotelium. Cytokiny VEGF-A i VEGF-B dzia³aj¹c poprzez receptor 1 dla naczyniowo-œródb³onkowego 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 aktywnoœæ w tworzeniu naczyñ krwionoœnych [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 VEGF- C koreluje z podwy szonym ryzykiem przerzutów do regionalnych wêz³ów ch³onnych w wielu guzach litych [45]. Cytokina VEGF- C 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 œródb³onka naczyñ krwionoœnych 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 naczyñ krwionoœnych poprzez po³¹czenie z receptorami. Istniej¹ trzy typy receptorów dla VEGF zawieraj¹ce domenê z kinaz¹ tyrozynow¹. Ich aktywnoœæ pojawia siê ju we wczesnym okresie rozwoju embrionalnego [2]. Receptor VEGFR-1 nazwany inaczej Flt- 1, wystêpuje g³ównie na komórkach œródb³onka naczyñ krwionoœnych, miêœni 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 krwionoœnych [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 œródb³onka 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 œródb³onka 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 w³aœciwoœci proangiogenne [37]. VEGF produkowany i wydzielany g³ównie przez komórki œródb³onka dzia³a poprzez receptory miêdzy innymi na nich zlokalizowane. Prowadzi do zwiêkszenia przepuszczalnoœci naczyñ krwionoœnych, a tak e przejœcia komórek œródb³onka ze stanu spoczynku do stanu proliferacji, migracji i w efekcie formowania nowych naczyñ [2]. We wstêpnej fazie tworzenia naczyñ wykorzystywana jest wysoka zdolnoœæ VEGF do modyfikowania ich przepuszczalnoœci [21,31]. Udowodniono, i VEGF jest 50 000 razy silniejszym czynnikiem przepuszczalnoœci naczyñ ni histamina [21]. Wzrost przepuszczalnoœci naczyñ nastêpuje wskutek indukcji przez VEGF syntezy metaloproteinaz odpowiedzialnych za degradacjê macierzy zewn¹trzkomórkowej i b³ony podstawnej naczyñ. Procesy te s¹ niezbêdne do migracji komórek œródb³onka [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 œródb³onka sprzyja stabilizacji œciany naczynia. Proces ten odbywa siê poprzez aktywacjê bia³ek rodziny bcl-2 przez VEGF [2,35] (rycina 1). VEGF bierze równie bezpoœredni 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 Il- 6 cytokin produkowanych przez komórki œródb³onka [44]. Opisywany powy ej wzrost przepuszczalnoœci 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 odpornoœciowych. 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 odpornoœciowego. VEGF ponadto ma wp³yw na procesy odpornoœciowe. Bezpoœrednio 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 odpornoœciowego [32] (rycina 1). Powy sze zjawiska opisano zarówno w przewlek³ych stanach zapalnych wêz³ów ch³onnych, jak i w procesach rozrostowych. Wp³yw VEGF na lokalne procesy odpornoœciowe mo e wiêc sprzyjaæ miejscowemu nowotworzeniu, tak- e we wczeœniej 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), spoœród 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 w³aœciwoœci 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 neu- 355
roektodermy, mezodermy (w tym na komórkach œródb³onka), oraz na komórkach nowotworowych [3,19]. Cytokina bfgf z uwagi na swoje liczne pozaproangiogenne funkcje, które s¹ wyraÿnie eksponowane, nazwana jest niespecyficznym czynnikiem proangiogennym [37]. W procesie angiogenezy bfgf stymuluje proliferacjê i migracjê komórek œródb³onka. Dodatkowo, przez zwiêkszenie aktywnoœci kolagenaz, cytokina bfgf ma wp³yw na destrukcjê b³ony podstawnej naczyñ, co jest niezbêdne dla umo liwienia migracji komórek œródb³onka. Cytokina bfgf przez syntezê fibronektyny, kolagenu oraz proteoglikanów pe³ni istotn¹ rolê w utrzymaniu prawid³owej budowy nowopowsta³ego naczynia [21,37] (rycina1). bfgf dziêki swoim w³aœciwoœciom stymuluje wzrost guza na drodze bezpoœredniej pobudzaj¹c proliferacjê komórek nowotworowych, jak równie na drodze poœredniej 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 sta- ³¹ kontrol¹ czynników pro- i antyangiogennych, które znajduj¹ siê w równowadze. Istniej¹ doniesienia, e infuzja czynników wzrostu do kr¹ enia wieñcowego zdrowego miêœnia sercowego nie pobudza angiogenezy. Najpewniej jest to wynikiem braku receptorów dla angiogenów w naczyniach zdrowego miêœnia sercowego. Z kolei u pacjentów z chorob¹ niedokrwienn¹ serca i rozwiniêtym kr¹ eniem obocznym stê enie inhibitorów 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 iloœæ 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 aktywnoœci choroby. Istniej¹ ró ne metody oceny stopnia i aktywnoœci 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 gêstoœci mikronaczyñ krwionoœnych (MVD; ang. Microvessel Density) i ch³onnych (LVD; ang. Lymphatic Vessel Density) w preparatach histopatologicznych w oparciu o znajomoœæ antygenów powierzchniowych œródb³onka naczyñ krwionoœnych [45,48]; ocena liczby kr¹ ¹cych prekursorowych komórek œródb³onka (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 œluzowej o³¹dka), kardiologicznych (mia d yca, choroba niedokrwienna miêœnia 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 nadciœnieniu wrotnym. Du o uwagi poœwiêca 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 zapowiedÿ 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 piœmiennictwa 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 nowotworowych znalaz³o ju swoje odzwierciedlenie we wprowadzanej w ostatnich latach terapii antyangiogennej w schorzeniach o trudnym rokowaniu. Piœmiennictwo 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 œródb³onka 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 z³oœliwe 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 non- Hodgkin 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. 356 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., JaŸwiec B., Kuliczkowski K. i wsp.: Kr¹ ¹ce komórki œródb³onka, prekursory œródb³onka 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. 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 z³oœliwe. [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. Waœ H.: Charakterystyka antygenów i czynników wzrostu œródb³onka 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-Kruœ 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 B- cell lymphoma and reactive lymph nodes. Fol. Histochemica Cytobiol. 2006, 44, 43. 46. Wróbel T., Mazur G., Usnarska-Zubkiewicz L. et al.: Stê enie naczyniowo- œródb³onkowego 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