Worldwide research devotes significant effort to identify new, targetable molecular mechanisms in the field of angiogenesis, since therapeutic modulation of angiogenesis can critically alter the progression of a number of diseases. Stimulation of angiogenesis is desirable in situations characterized by tissue-damaging ischemia where blood supply is severely reduced, such as lower limb diabetic arteriopathy or following myocardial infarct. In contradistinction, stemming excessive or ectopic angiogenesis can be beneficial in situations such as solid tumor growth or in neovascular age-related macular degeneration. It has been previously shown that Hydrogen Sulfide (H2S), a new vasoactive gasotransmitter, can initiate angiogenic responses which depend on the activation of ATP-sensitive potassium channels (KATP). Intriguingly, C-type Natriuretic Peptide (CNP), which is also known to activate KATP, has been reported to promote endothelial cell growth; however, its angiogenic properties have not been explored at any depth. This pattern prompted us to investigate whether direct KATP activation induces angiogenic responses and whether endothelial responses to CNP or Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) indeed require KATP activation. We undertook a dual-pronged approach, based on both in vivo and in vitro experimental approaches. In vivo, chick embryo chorioallantoic membrane (CAM) angiogenesis was similarly enhanced by the direct KATP channel activator SG-209 and by the polypeptides CNP or VEGF. Two KATP inhibitors, Glibenclamide and 5-Hydroxydecanoate (5-HD), abrogated both basal and CNP-induced CAM angiogenesis. In vitro, direct activators of KATP such as Nicorandil and SG- 209 and receptor-acting agonists such as VEGF and CNP, increased proliferation and migration in the mouse brain endothelial cell line bEnd.3. In addition, VEGF and CNP induced comparable capillary tube-like formation by Human Umbilical Vein Endothelial cells (HUVECs) in low growth factor Matrigel. All these in vitro pro-angiogenic endothelial responses were effectively abrogated by Glibenclamide or by 5-HD. Transfection of HUVECs with a siRNA specifically targeting the inwardly rectifying potassium channel (Kir) 6.1 subunit decreased the expression of this subunit at both the mRNA and the protein level. The resulting knock-down of the Kir6.1 KATP subunit impaired HUVEC migration through transwells in vitro and substantially decreased tubular network formation in Matrigel in response to either the direct KATP activator SG-209 or the receptor-operating KATP activator CNP. Furthermore, the bEnd.3 endothelial cell proliferation and migration responses to SG-209 required mobilization of the “classic” endothelial pro-angiogenesis kinases Erk1/2, p38 and Akt, since the responses to SG-209 were all abolished by each of the respective kinase inhibitors. This work allows us to firmly conclude that: a) direct pharmacological modulation of KATP channels affects angiogenic responses in vitro and in vivo, b) CNP is a bona fide angiogenic factor, as potent and efficient to mobilize endothelial cells as VEGF, c) the angiogenic effects of CNP and VEGF depend on the activation of endothelial KATP channels and specifically require the expression of the Kir6.1 pore-forming KATP subunit, and finally d) KATP activation may be a common molecular mechanism that underpins angiogenesis to a wide variety of endogenous vasoactive stimuli that includes H2S, VEGF and CNP. The therapeutic implications of this work are significant: Sulfonylurea-type KATP channel inhibitors, with questionable selectivity for pancreatic β-cells, are widely used drugs to treat type II diabetes, a disease characterized by arterial dysfunction and higher incidence of myocardial and lower limb ischemia. The outcome of cardiac ischemia in diabetic patients is worse if they have been treated with sulfonylureas, indicating some, until now unresolved, deleterious cardiovascular activity of this class of compounds. The present demonstration that endothelial KATP channel activation is a common pro-angiogenic mechanism, may in part explain this unfavorable outcome of sulfonylurea treatment in diabetics. Furthermore, it raises the need to design new molecules which, while inhibiting the pancreatic KATP channels, should spare the endothelial KATP channels and the ensuing angiogenesis, thus exhibiting increased therapeutic benefit. / Σε πολλά εργαστήρια, σε παγκόσμιο επίπεδο, συντελείται σημαντική ερευνητική προσπάθεια για την ταυτοποίηση νέων μοριακών μηχανισμών στο πεδίο της αγγειογένεσης ως στόχων ανάπτυξης φαρμάκων, καθώς η θεραπευτική ρύθμιση της αγγειογένεσης μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την εξέλιξη πολλών ασθενειών. Η διέγερση της αγγειογένεσης είναι επιθυμητή σε καταστάσεις ισχαιμίας όπου η παροχή αίματος μειώνεται σοβαρά, με αποτέλεσμα δυσλειτουργία ή νέκρωση ιστών, όπως πχ συμβαίνει κατά την εμφάνιση αρτηριοπάθειας στο διαβητικό κάτω άκρο ή μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου. Σε αντιδιαστολή, η αναστολή υπερβολικής ή έκτοπης αγγειογένεσης μπορεί να είναι επωφελής σε καταστάσεις όπως κατά την ανάπτυξη συμπαγούς όγκου ή σε νεοαγγειακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας σχετιζόμενη με την ηλικία. Έχει δειχθεί ότι το Υδρόθειο (H2S), ένας νέος αγγειοδραστικός αέριος διαβιβαστής (gasotransmitter), μπορεί να εκκινήσει αγγειογόνες αποκρίσεις που εξαρτώνται από την ενεργοποίηση των ευαίσθητων στο ΑΤΡ διαύλων καλίου (ΚΑTP). Μας κίνησε επίσης το ενδιαφέρον η αναφορά οτι το C-νατριουρητικό πεπτίδιο (CNP), που είναι γνωστό ότι ενεργοποιεί τους ίδιους διαύλους καλίου, δύναται να προάγει τον πολλαπλασιασμό των ενδοθηλιακών κυττάρων. Ωστόσο, οι αγγειογενετικές ιδιότητες του CNP δεν έχουν διερευνηθεί σε βάθος. Αυτή η σύγκλιση μας ώθησε στη διερεύνηση του κατά πόσον η άμεση ενεργοποίηση των ΚΑTP διαύλων καλίου προκαλεί αγγειογενετική απόκριση και επίσης εάν η απόκριση των ενδοθηλιακών κυττάρων στο CNP ή στον αγγειακό ενδοθηλιακό αυξητικό παράγοντα (VEGF) απαιτούν πράγματι ενεργοποίηση των διαύλων ΚΑTP. Η πειραματική προσέγγιση σχεδιάστηκε με βάση τόσο in vivo, όσο και in vitro μεθόδους. In vivo, η φυσιολογικά συντελλούμενη αγγειογένεση στην χοριοαλλαντοϊκή μεμβράνη εμβρύου όρνιθας (CAM) ενισχύθηκε απο τον άμεσο ενεργοποιητή των διαύλων ΚΑTP, το μόριο SG-209, καθώς και απο τα πολυπεπτίδια CNP και VEGF. Δύο αναστολείς των διαύλων ΚΑTP, η γλιβενκλαμίδη (glibenclamide) και το 5-υδροξυδεκανοϊκό οξύ (5-HD), ανέστειλαν τόσο την αγγειογένεση υποβάθρου (basal) της χοριοαλλαντοϊκής μεμβράνης, όσο και την επαγόμενη απο το CNP αγγειογένεση το σύστημα αυτό. In vitro, άμεσοι ενεργοποιητές των διαύλων ΚΑTP όπως η νικορανδίλη (nicorandil) και το SG-209, καθώς και έμμεσοι ενεργοποιητές, μέσω αρχικής αγωνιστικής δράσης τους σε ειδικούς υποδοχείς, όπως ο VEGF και το CNP, αύξησαν τον πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση εγκεφαλικών ενδοθηλιακών κυττάρων ποντικού της κυτταρικής σειράς bEnd.3. Επιπλέον, ο VEGF και το CNP επάγουν με παρόμοιο τρόπο το σχηματισμό τριχοειδών αγγείων απο ενδοθηλιακά κύτταρα απομονωμένα απο φλέβα ανθρώπινου ομφάλιου λώρου (HUVEC) που δημιουργούνται σε Matrigel με χαμηλή περιεκτικότητα σε αυξητικούς παράγοντες. Όλες αυτές οι in vitro θετικές αγγειογενετικές ενδοθηλιακές αποκρίσεις αναστέλλονται παρουσία της γλιβενκλαμίδης και του 5-HD. Διαμόλυνση κυττάρων HUVECs με siRNA που στοχεύει ειδικά την υπομονάδα του δίαυλου καλίου Kir 6.1 μείωσε αποτελεσματικά την έκφραση αυτής της υπομονάδας τόσο σε επίπεδο mRNA όσο και σε πρωτεϊνικό επίπεδο. Η μείωση στην έκφραση της υπομονάδας Kir6.1 των διαύλων καλίου προκάλεσε καταστολή της μετανάστευσης των κυττάρων HUVECs σε θαλάμους τύπου φρέατος (transwells) καθώς και σημαντική απομείωση στο σχηματισμό δικτύου τριχοειδών αγγείων σε Matrigel, όταν αυτές οι αποκρίσεις επάγονται είτε απο τον άμεσο ενεργοποιητή των διαύλων ΚΑTP, το μόριο SG-209, είτε απο τον έμμεσο ενεργοποιητή των διαύλων ΚΑTP (μέσω δράσης σε ειδικούς υποδοχείες), το πεπτίδιο CNP. Επιπλέον, ο πολλαπλασιασμός και η μετανάστευση των ενδοθηλιακών κυττάρων bEnd.3 που διεγείρονται ως απόκριση στο μόριο SG-209 απαιτούν κινητοποίηση των "κλασσικών" ενδοθηλιακών προ-αγγειογενετικών κινασών Erk1 / 2, p38 και Akt, δεδομένου ότι οι αποκρίσεις αυτές στον SG-209 καταστάλθηκαν απο κάθε ένα από τους αντίστοιχους αναστολείς των κινασών. Η παρούσα μελέτη μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι: α) άμεση φαρμακολογική τροποποίηση της λειτουργίας των διαύλων ΚATP επηρεάζει σημαντικά τις αγγειογόνες αποκρίσεις τόσο in vitro όσο και in νίνο, β) το CNP είναι όντως ένας αγγειογενετικός παράγοντας, τόσο ισχυρός και αποτελεσματικός για την κινητοποίηση ενδοθηλιακών κυττάρων όσο και ο VEGF, γ) οι αγγειογόνες επιδράσεις του CNP και του VEGF εξαρτώνται από την ενεργοποίηση των ενδοθηλιακών διαύλων ΚΑTP και συγκεκριμένα απαιτούν την έκφραση της υπομονάδας Kir6.1 του διαύλου ΚΑTP, και τέλος δ) η ενεργοποίηση των διαύλων ΚΑTP φαίνεται οτι είναι ένας κοινός μοριακός μηχανισμός που υποστηρίζει την αγγειογένεση που διεγείρεται απο ένα ευρύ φάσμα ενδογενών αγγειοδραστικών χυμικών ερεθισμάτων, που περιλαμβάνουν το H2S, τον VEGF και το CNP. Οι επιπτώσεις της μελέτης αυτής στην θεραπευτική πράξη είναι πιθανώς σημαντικές: Οι τύπου σουλφονυλουρίας αναστολείς διαύλων των διαύλων ΚΑTP, που στοχεύουν μη-επαρκώς επιλεκτικά σε β-παγκρεατικά κύτταρα, χρησιμοποιούνται ευρέως ως φάρμακα για τη θεραπεία του διαβήτη τύπου II, μια ασθένεια που χαρακτηρίζεται από γενικευμένη δυσλειτουργία του αρτηριακού συστήματος, με συνέπεια υψηλή επίπτωση εμφράγματος του μυοκαρδίου και ισχαιμίας των κάτω άκρων. Η εξέλιξη ενός επεισοδίου μυοκαρδιακής ισχαιμίας σε διαβητικούς ασθενείς είναι χειρότερη εάν αυτοί ακολουθούσαν φαρμακολογική θεραπεία με σουλφονυλουρίες, υποδεικνύοντας κάποια, μέχρι τώρα σε σημαντικό βαθμό ανεξήγητη, επιβλαβή καρδιαγγειακή επίδραση αυτής της κατηγορίας ενώσεων. Η παρούσα μελέτη αποδεικνύει ότι η ενεργοποίηση ενδοθηλιακών διαύλων ΚΑTP είναι ένας κοινός προ- αγγειογενετικός μηχανισμός, που μπορεί εν μέρει να εξηγήσει αυτή την αρνητική έκβαση της πρότερης θεραπείας με σουλφονυλουρίες σε διαβητικούς. Επιπλέον, η έρευνα αυτή υποστηρίζει την ανάγκη για το σχεδιασμό νέων μορίων, τα οποία, ενώ θα αναστέλλουν τους διαύλους ΚΑTP στο πάγκρεας, δεν θα επηρεάζουν τους ενδοθηλιακούς διαύλους ΚΑTP και την εξαρτώμενη απο αυτούς αγγειογένεση, και έτσι θα παρουσιάζουν, βάσει των ανωτέρω, βελτιωμένη θεραπευτική δράση.

Η μοριακή σηματοδότηση κατά την αρχή της επαναιμάτωσης η οποία οδηγεί σε προστασία του μυοκαρδίου περιλαμβάνει το μονοπάτι διάσωσης NO/cGMP/PKG/KATP, το μονοπάτι διάσωσης των κινασών RISK(PI3K/Akt, ERK 1/2, GSK3β) και το μονοπάτι JAK/STAT έχοντας ως τελικό στόχο την αναστολή της διάνοιξης των mPTP, το οποίο θεωρείται το τελικό σημείο της επαγόμενης καρδιοπροστασίας. Η παραγωγή του H2S εμπλέκεται στους μηχανισμούς της ισχαιμικής προετοιμασίας και της μετισχαιμικής προστασίας. Διάφορες μελέτες σε απομονωμένα μυοκάρδια (Langendorff isolated perfused hearts) υποστηρίζουν ότι η επαγωγή της καρδιοπροστασίας από την εξωγενή χορήγηση H2S επιτυγχάνεται μέσω της ενεργοποίησης των KATP διαύλων. Ωστόσο, δεν υπάρχουν ολοκληρωμένες μελέτες οι οποίες να καταδεικνύουν τους μοριακούς μηχανισμούς οι οποίοι εμπλέκονται στην καρδιοπροστατευτική δράση του συγκεκριμένου αέριου διαβιβαστή σε in vivo πειραματικά μοντέλα. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι ο έλεγχος της υπόθεσης ότι η θεραπευτική χορήγηση ενός ανόργανου δότη H2S (NaHS) στο τέλος της ισχαιμίας και κατά την επαναιμάτωση μειώνει την έκταση του εμφράγματος του μυοκαρδίου σε αναισθητοποιημένους κόνικλους. Επιπλέον μελετήθηκαν οι υποκείμενοι μοριακοί μηχανισμοί. Αναισθητοποιημένοι αρσενικοί κόνικλοι Νέας Ζηλανδίας διαχωρίσθηκαν σε 7 ομάδες και υπεβλήθησαν σε 30 λεπτά παρατεταμένης/συνεχούς ισχαιμίας του μυοκαρδίου ακολουθούμενης από 3 ώρες επαναιμάτωσης με τις ακόλουθες παρεμβάσεις: 1) Ομάδα ελέγχου (control) : χωρίς περαιτέρω παρεμβάσεις, 2) Ομάδα NaHS: χορήγηση ενός δότη Η2S (ΝaΗS) με IV bolus έγχυση και δόση 100μg/kg στο 20 λεπτό της ισχαιμίας ακολουθούμενη από έγχυση σταθερού ρυθμού με δόση 1mg . kg-1 . h-1 για τα επόμενα 120 λεπτά , 3) Ομάδα ΝaHS και DT-2: χορήγηση ΝaHS όμοια με την ομάδα 2 και DT-2 με IV bolus έγχυση και δόση 0,25 mg. kg-1 10 λεπτά πριν την παρατεταμένη ισχαιμία, 4) Ομάδα TAT και ΝaHS: χορήγηση NaHS όμοια με την ομάδα 2 και ΤΑΤ με IV bolus έγχυση και δόση 0.143 mg. kg-1 10 λεπτά πριν την παρατεταμένη ισχαιμία (Η δόση επελέγει ισομοριακά ως προς το DT-2), 5) Ομάδα NaHS+5-HD: χορήγηση NaHS όμοια με την ομάδα 2 και 5-HD με IV bolus έγχυση σε δόση 5mg/kg 40 λεπτά πριν την παρατεταμένη ισχαιμία., 6) Ομάδα NaHS+L Name: χορήγηση NaHS όμοια με την ομάδα 2 και L Name με IV bolus έγχυση σε δόση 10mg/kg στο 19 λεπτό της παρατεταμένης ισχαιμίας, 7) Ομάδα NaHS+Wortmannin: χορήγηση NaHS όμοια με την ομάδα 2 και Wortmannin με IV bolus έγχυση σε δόση 60μg/kg στο 19 λεπτό της παρατεταμένης ισχαιμίας. Μετά το τέλος των πειραμάτων εκτιμήθηκε η εμφραγματική(Ι) και η περιοχή σε κίνδυνο (R). Σε δεύτερη σειρά πειραμάτων ελέγθηκε η ενεργοποίηση των Akt, ERK 1/2 ,eNOS, GSK3β, STAT3, VASP και της PLB σε δείγμα ισχαιμικού ιστού των ομάδων ελέγχου, NaHS και NaHS + DT-2. Για επιβεβαίωση της μη φωσφορυλίωσης ορισμένων από τις προαναφερθείσες πρωτεΐνες χρησιμοποιήθηκε ως ομάδα αναφοράς, μία πρόσθετη ομάδα PostC η οποία υπεβλήθη σε 30 λεπτά παρατεταμένη ισχαιμίας ακολουθούμενης από 10 λεπτά επαναιμάτωσης στην έναρξη της οποίας εφαρμόσθηκαν 8 κύκλοι των 30 δευτερολέπτων ισχαιμίας/επαναιμάτωσης. Ο δότης H2S, NaHS, μείωσε την έκταση του εμφράγματος σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου(12.3±3.3% vs 46.4±1.8%,p<0.05), ενώ η προσθήκη του DT-2 ανέστειλε την καρδιοπροστατευτική δράση του NaHS(39.8±3.4%,p=NS vs Control). Η χορήγηση του πεπτιδίου ελέγχου ΤΑΤ δεν τροποποίησε τη δράση του NaHS(23.0±3.4%,p=NS vs H2S group). Ο αναστολέας διάνοιξης των mitoKATP (5-HD) και της ενεργότητας της eNOS (L-NAME) δεν μείωσε την ανασταλτική δράση του NaHS στην έκταση του εμφράγματος(14.1±2.0% και 14.7±2.2% αντίστοιχα, p=NS). Ωστόσο, η χορήγηση του αναστολέα των PI3K/Akt (wortmannin) ανέστρεψε την καρδιοπροστατευτική δράση του NaHS(41.8±1.4% vs 12.3±3.3%, p<0.05). Η φωσφορυλίωση των VASP,και PLB ήταν σημαντικά υψηλότερη στην ομάδα NaHS σε σχέση με τις ομάδες ελέγχου και NaHS+DT-2,οι ERΚ 1/2 φωσφορυλιώθηκαν στις ομάδες NaHS και PostC σε σχέση με τις ομάδες ελέγχου και NaHS+DT-2, οι Akt και STAT3 ήταν εξίσου ενεργοποιημένες στις ομάδες NaHS, NaHS+DT-2 και PostC σε σχέση με την ομάδα ελέγχου, ενώ δεν παρατηρήθηκε φωσφορυλίωση των eNOS και GSK3β στις ομάδες ελέγχου, ΝaHS και NaHS+DT-2 σε σχέση με την ομάδα PostC. Η εξωγενής χορήγηση H2S στο τέλος της παρατεταμένης ισχαιμίας και κατά την επαναιμάτωση επάγει φαρμακολογική μετισχαιμική προστασία σε αναισθητοποιημένους κόνικλους μέσω των μονοπατιών Akt/PKG/PLB και PKG/ ERK 1/2 ανεξάρτητα από την eNOS, την GSK3β, το JAK/STAT μονοπάτι και την διάνοιξη των mitoKATP. / The signal transduction pathways which are recruited during early reperfusion include the nitric oxide/cGMP/PKG/KATP pathway, the reperfusion injury salvage kinase pathway (PI3K /Akt, ERK 1/2, GSK3α), and the JAK/STAT pathway targeting the inhibition of mPTP opening which is considered the end-point for inducing cardioprotection. The production of H2S plays a role in myocardial pre-and post-conditioning responses. Several studies in isolated hearts support cardioprotection from exogenous H2S due to KATP channels activation. However, there is a lack of evidence for the molecular mechanism underlying the protection of H2S in in vivo experimental models of ischemia/reperfusion injury. The aim was to elucidate the hypothesis that therapeutic administration of the H2S donor NaHS before and during reperfusion reduces the infarct size in anesthetized rabbits. Additional the molecular mechanisms underlying the induced cardioprotection from exogenous administrated H2S were studied. Anesthetized male rabbits were divided into 7 groups and were subjected to 30 min regional ischemia of the heart and 3 hours reperfusion with the following additional interventions: 1) Control group no further intervention, 2) NaHS group was treated with the H2S donor sodium hydrosulphide (NaHS) at a dose of 100 ιg.Kg-1 bolus on the 20th min of ischemia followed by infusion of 1mg.Kg-1. h-1 for the next 120 min, 3) NaHS +DT-2 group, treated with NaHS and the PKG inhibitor DT-2 that was given at a dose of 0.25 mg.kg-1 bolus 10 min before sustained ischemia, 4) NaHS +TAT group, treated with NaHS and the control peptide TAT that was given at a dose of 0.143 mg.kg-1 bolus 10 min before sustained ischemia, 5) NaHS+5-hydroxydecanoic acid (5-HD) treated with NaHS and mitoKATP channels inhibitors 5-HD iv bolus 40 minutes before occlusion at a dose of 5 mg.kg-1, 6) NaHS+ L-NAME treated with NaHS and the synthase of NO inhibitor L NAME IV bolus on the 19th min of ischemia at a dose of 10 mg.kg-1 and 7) NaHS+ Wortmannin treated with NaHS and the PI3/Akt inhibitor Wortmannin on the 19th min of ischemia at a dose of 60ιg.kg-1. After the end of the experiments the infarct size (I) and the area at risk (R) were estimated. In a second series of experiments, determination of activation of Akt, ERK 1/2 ,eNOS, GSK3α, STAT3, VASP and phopsholamban (PLB) was investigated in tissue samples from ischemic area of myocardium from Control, NaHS and NaHS + DT-2 groups. As positive control of no phosphorylation observed, PostC group was used. In PostC group animals were subjected in 30 minutes sustained ischemia followed by 10 minutes of reperfusion, were 8 cycles of 30 seconds of ischemia/ reperfusion were applied immediately after the onset of reperfusion. H2S donor NaHS reduced the infarct size compared to Control (12.3 ± 3.3% vs 46.4 ± 1.8%, p<0.05), whereas the addition of the PKG inhibitor DT2 abrogated the infarct size limiting effect (39.8 ± 3.4%, p=NS vs Control). Treatment with the control peptide TAT did not alter the effect of NaHS (23.0 ± 3.4%, p=NS vs H2S group). Administration of mitoKATP inhibitor (5-HD) and eNOS inhibitor (L-NAME) did not alter the infract limiting effects of NaHS (14.1±2.0% and 14.7±2.2% respectively, p=NS). However, administration of the PI3K/Akt inhibitor wortmannin reversed this cardioprotection (41.8±1.4% vs 12.3±3.3%, p<0.05). Phosphorylation of VASP, ERK ½ and PLB was significantly higher in NaHS treated group versus control and NaHS+DT-2 groups, in PostC group ERK ½ were phosphorylated respectively to NaHS treated group, Akt and STAT3 were phosphorylated in NaHS, NaHS+DT-2 and PostC groups vs Control group, whereas no phosphorylation of eNOS and GSK3α was observed in NaHS, NaHS+DT-2 and control groups compared to PostC group. Exogenous administration of H2S at the end of ischemia and during reperfusion induces pharmacological postconditioning in anesthetized rabbits due to Akt/PKG/PLB and PKG/ ERK 1/2 activation independently of eNOS, GSK3α, JAK/STAT and mitoKATP activation.

Τρεις περιοχές της Δυτικής Ελλάδας, στις οποίες είχαν καταγραφεί διαφυγές ρευστών από τον πυθμένα της θάλασσας μελετήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, το υποθαλάσσιο πεδίο κρατήρων διαφυγής ρευστών στον Πατραϊκό κόλπο, το υποθαλάσσιο πεδίο κρατήρων διαφυγής στον Όρμο του Ελαιώνα στο Δυτικό Κορινθιακό κόλπο και οι διαφυγές ρευστών στον κόλπο του Κατακόλου. Η διατριβή βασίζεται στη μελέτη θαλάσσιων γεωφυσικών δεδομένων, στη μελέτη των φυσικοχημικών παραμέτρων της υδάτινης στήλης, στη χημική και ισοτοπική ανάλυση των ρευστών, στη μελέτη των δεδομένων που προέκυψαν από την πρώτη παγκόσμια καταγραφή μακράς περιόδου διαφυγών ρευστών από τον πυθμένα, στη μελέτη των διαφυγών στην παράκτια ζώνη πλησίον των υποθαλάσσιων θέσεων και τέλος στην οπτική παρατήρηση των θέσεων διαφυγών ρευστών. Το πεδίο κρατήρων διαφυγής ρευστών του Πατραϊκού κόλπου σχηματίζεται σε Ολοκαινικές ιλυούχες αποθέσεις που υπέρκεινται Πλειστοκαινικών ιζημάτων, και ελέγχεται από ρηξιγενείς δομές. Το πεδίο κρατήρων διαφυγής ρευστών του Πατραϊκού κόλπου παρουσιάζει μία σχεδόν συνεχή μικροδραστηριότητα η οποία διακόπτεται από παροξυσμικά γεγονότα μεγάλων διαφυγών ρευστών που σχετίζονται με μεγάλους σεισμούς. Το καθεστώς ενεργοποίησης ελέγχεται από το μέγεθος, το επίκεντρο και το είδος του σεισμού. Τα ρευστά που διαφεύγουν είναι αέριοι υδρογονάνθρακες (μεθάνιο μικροβιακής προέλευσης) με ή χωρίς νερό των πόρων των ιζημάτων. Στην παράκτια ζώνη της Πάτρας, πλησίον του πεδίου εντοπίζονται τρεις περιοχές με έντονες διαφυγές αερίων από το έδαφος. Συνολικά η παράκτια ζώνη της Πάτρας, τόσο το χερσαίο όσο και το θαλάσσιο περιβάλλον της, προσφέρει τουλάχιστον 4.7tn μεθανίου ετησίως στην ατμόσφαιρα, με τη μέγιστη προσφορά μεθανίου να μπορεί να φτάσει τους 19 τόννους ετησίως, ενώ μετά από ένα ισχυρό σεισμικό γεγονός εκτιμήθηκε ότι διαφεύγουν 500 κιλά περίπου μεθανίου από το θαλάσσιο πυθμένα σε διάστημα 16 ημερών. Στην περιοχή του Όρμου του Ελαιώνα οι κρατήρες διαφυγής ρευστών σχηματίζονται σε Ολοκαινικές ιλύες και ο πυθμένας των κρατήρων φτάνει στην διεπιφάνεια Ολοκαίνου/Πλειστοκαίνου, με κύριο μηχανισμό σχηματισμού την εκφόρτιση του γλυκού νερού. Οι βενθικές βιοκοινωνίες που εντοπίστηκαν στο εσωτερικό των κρατήρων διαφυγής ρευστών οδηγεί στο συμπέρασμα ότι το υπόγειο νερό, εμπλουτισμένο με θρεπτικά συστατικά και διαλυμένο οξυγόνο δημιουργεί ένα εξαιρετικό οικότοπο για την ανάπτυξη βενθικών οργανισμών. Στην περιοχή του Κατακόλου εντοπίστηκαν και καταγράφηκαν πολύ μεγάλες διαφυγές ρευστών σε τρεις περιοχές, στον Λιμένα Κατακόλου, στη θέση «Φάρος» Κατακόλου και νότια του Λιμένα. Οι έντονες διαφυγές ρευστών, κυρίως θερμογενούς μεθανίου με σημαντικές ποσότητες υδροθείου, φαίνεται να συνδέονται με τις ενεργές διαπυρικές δομές στην περιοχή, που επηρεάζουν τις υπερκείμενες ακολουθίες σχηματίζοντας κανονικά ρήγματα, τα οποία συγκροτούν μία ιδανική δίοδο μετανάστευσης των αερίων από τους Μεσοζωικούς ταμιευτήρες υδρογονανθράκων προς την επιφάνεια. Στην υποθαλάσσια περιοχή του Λιμένα Κατακόλου εκτιμήθηκε ότι η ποσότητα μεθανίου που διαφεύγει από το θαλάσσιο πυθμένα είναι της τάξεως των 1260-1500 τόννων το χρόνο. επικινδυνότητα τόσο για τον άνθρωπο, όσο και τις κατασκευές στην περιοχή του Λιμένα. H υψηλή συγκέντρωση μεθανίου στην ατμόσφαιρα μπορεί να προκαλέσει έκρηξη ή πυρκαγιά, ενώ οι υποθαλάσσιες διαφυγές και η παρουσία αερίων υδρογονανθράκων στα επιφανειακά ιζήματα μπορούν να προκαλέσουν εκρήξεις κατά τη διάρκεια γεωτρήσεων ή να καταστρέψουν θαλάσσιες κατασκευές. Το υδρόθειο είναι το πιο επικίνδυνο και τοξικό γεωρευστό και μπορεί να προκαλέσει σημαντικές ιατρικές βλάβες στον άνθρωπο στις συγκεντρώσεις που μετρήθηκε στην περιοχή του λιμένα. / Three areas in Western Greece studied, where seabed fluid flow have been reported. The dissertation is based on the study of marine geophysical data, on physicochemical parameters of seawater, on chemical and isotopic analysis of fluids, on the study of the data collected during the first long-term monitoring of seabed fluid flow ever done and on the study of the fluid flow on the surroundings inshore areas. The Patras Gulf pockmark field is formed on Holocene muds which overlies Pleistocene coarser sediments and is controlled by normal faults. The Patras Gulf pockmark field is characterized by ‘normal’ micro-activity which is interrupting by high activity periods after strong earthquakes. The fluids that flows from the pockmarks is mainly methane of microbial origin with/or without porewater. An estimation of the total methane that flows from the pockmark field and the surrounding inshore area of the field shows that the methane that leaks to the atmosphere is about 4.7-19 tn/year. After strong earthquakes, when the pockmark field is activated, the estimation of the methane that leaks from the seabed is about 500kgr for a period of 16 days. The Eleonas Bay pockmark field is formed on Holocene muds whereas the base of the pockmarks reaches the Holocene/Pleistocene boundary. The main mechanism for the formation of these pockmarks is the groundwater discharge. Benthic macrofauna that observed on the base of the pockmarks shows that the groundwater which is enriched in nutrients and dissolved oxygen is creating an excellent environment for the growth of benthic fauna. In the area of Katakolo have been observed three areas of enhanced fluid flow offshore and onshore. The studies of these areas have shown that the seeps are caused by thermogenic methane that had accumulated in Mesozoic limestone and had migrated upward through faults, or zones of weakness, induced by salt diapirism. An estimation of the methane that flows from the offshore part of the Katakolo Harbour area have shown that the methane that reaches the atmosphere is about 1260-1500 tn/year. Methane seeps in potentially explosive amounts at the area of the Harbour, and hydrogen sulfide is over the levels necessary to induce toxicological diseases and lethal effects.