- / -

Η μη επαγόμενη και η επαγόμενη παραγωγή των GM-CSF, G-CSF, IL-3, IL-6, SCF, IL-1β, TNF-α , TNF-β, IFN-γ και του TGF-β προσδιορίστηκαν μετά από καλλιέργεια μονοπύρηνων κυττάρων αίματος 22 ασθενών με βαριά β-θαλασσαιμία που υποβάλλονταν σε κανονικό πρόγραμμα μεταγγίσεων, 5 ασθενών με ενδιάμεση β- θαλασσαιμία που δεν υποβάλλονταν σε κανονικό πρόγραμμα μεταγγίσεων και 9 φυσιολογικών ατόμων. Ένα διακριτό πρότυπο παραγωγής κυτταροκινών διαπιστώθηκε στους β-θαλασσαιμικούς ασθενείς. Συγκεκριμένα παρατηρήθηκε μειωμένη μη επαγόμενη παραγωγή όλων των κυτταροκινών και σημαντική αύξηση της επαγόμενης παραγωγής των IFN-γ, TNF-α και της IL-1β. Αυτές οι διαταραχές ήταν περισσότερο εμφανείς στους μεγαλύτερους σε ηλικία ασθενείς, που έχουν υποβληθεί στις περισσότερες μεταγγίσεις. Η αυξημένη παραγωγή των παραπάνω κυτταροκινών, συνήθως χαρακτηρίζει την οξεία απόκριση σε μολυσματικούς παράγοντες και ασκεί αρνητική επίδραση στην ερυθροποίηση. Αυτό μπορεί να εξηγεί την επιδείνωση της αναιμίας στους θαλασσαιμικούς ασθενείς, κατά τη διάρκεια οξείων λοιμώξεων. / The unstimulated and induced production of granulocyte-macrofage colonystimulating factor (GM-CSF), granulocyte colony –stimulating factor (G-CSF), IL-3, IL-6, stem cell factor (SCF), IL-1β, tumour necrosis factor-alpha (TNF-a), TNF-β, interferon-gamma (IFN-γ) and transforming growth factor-beta (TGF-β) was determined after culture of blood mononuclear cells from 22 patients with severe β- thalassaemia in a regular transfusion programme, five non-regularly transfused patients with β-thalassaemia intermedia and nine normal persons. A distinct pattern of cytokine production in thalassaemic patients was detected, namely a low unstimulated production of all cytokines and a significant increase in the stimulated production of IFN-γ, TNF-a and IL-1β; these abnormalities were more pronounced in the more heavily transfused older patients. The increased production of the above cytokines, which usually characterize the acute response to infectious agents and have a negative effect on erythropoiesis, may explain the deterioration of anaemia found in thalassaemic patients during acute infections.

- / -

- / -

Η αιμοποιητική φωλαιά (hematopoietic stem cell niche) περιέχει οστεοβλάστες, οι οποίοι ρυθμίζουν τη φυσιολογική αιμοποίηση. Ωστόσο, λίγα στοιχεία είναι γνωστά, έως τώρα, για το ρόλο των οστεοβλαστών στη διαδικασία της αιμοποίησης σε ασθενείς με Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο (ΜΔΣ). Το ΜΔΣ, αποτελεί μια ετερογενή ομάδα κλωνικών αιματολογικών διαταραχών, με αυξημένο κίνδυνο εκτροπής προς Οξεία Μυελογενή Λευχαιμία (ΟΜΛ). Μελέτες σε ex-vivo συστήματα καλλιεργειών (co-cultures) περιγράφουν την επίδραση των μεσεγχυματικών κυττάρων (“feeder cells”) στο δυναμικό πολλαπλασιασμού, στη μεταναστευτική ικανότητα, καθώς και στη διατήρηση (stemness) των αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων (HSCs) φυσιολογικών δοτών. Η μελέτη αυτή στοχεύει στη διερεύνηση των βιολογικών χαρακτηριστικών των οστεοβλαστών από ασθενείς με ΜΔΣ καθώς και τις αλληλεπιδράσεις φυσιολογικών HSCs και οστεοβλαστών ασθενών με ΜΔΣ. Για το σκοπό αυτό δημιουργήθηκε ένα σύστημα δισδιάστατης καλλιέργειας (2-D culture system) χρησιμοποιώντας οστεοβλάστες που παρήχθησαν από μεσεγχυματικά κύτταρα μυελού των οστών (human marrow mesenchymal stem cells-MSCs). Τα MSCs απομονώθηκαν από το μυελό των οστών ασθενών με ΜΔΣ και υγιών δοτών και καλλιεργήθηκαν σε κατάλληλο θρεπτικό μέσο. Ακολούθησε επαγωγή της διαφοροποίησης των MSCs, μετά από συνεχόμενες καλλιέργειες σε οστεοβλάστες. Στη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν 13 δείγματα μυελού των οστών από ασθενείς με ΜΔΣ (6 RA, 3 RAEBI, 2 RAEBII, 1 5q- και 1 υποπλαστικό MDS) και 8 δείγματα μυελού φυσιολογικών μαρτύρων όμοιας ηλικίας. Για τη μελέτη της επίδρασης των οστεοβλαστών από ασθενείς με ΜΔΣ στην αιμοποίηση χρησιμοποιήθηκαν φυσιολογικά HSCs από κινητοποιημένο περιφερικό αίμα υγιών δοτών (mPB, n=4), τα οποία τοποθετήθηκαν πάνω στους ήδη εγκατεστημένους οστεοβλάστες (osteoblast confluent monolayer cultures). Τα MSCs και οι οστεοβλάστες που αναπτύχθηκαν ελέγχθηκαν μορφολογικά και ανοσοφαινοτυπικά, με τη χρήση μικροσκοπίας και κυτταρομετρίας ροής αντίστοιχα. Μονοπύρηνα κύτταρα από δείγματα κινητοποιημένου περιφερικού αίματος υγιών δοτών τοποθετήθηκαν στο δισδιάστατο καλλιεργητικό σύστημα, σε καλλιεργητικό υλικό αιμοποιητικών κυττάρων, χωρίς την εξωγενή προσθήκη κυτταροκινών. Με τη χρήση κυτταρομετρίας ροής ελέγχθηκε η έκφραση των μορίων που σχετίζονται με την προσκόλληση των αιμοποιητικών κυττάρων στην αιμοποιητική φωλαιά καθώς και την εγκατάσταση και διατήρησή τους σε αυτή. Ο έλεγχος έγινε στις 36 ώρες και τις 7 ημέρες συγκαλλιέργειας και αφορούσε τα μόρια CXCR4, το οποίο ρυθμίζει την άμεση πρόσδεση των HSCs στην φωλαιά κατά τη διαδικασία του “homing”, CD49d (Very Late Antigen-4- VLA4) και CD49e (Very Late Antigen-5- VLA5), τα οποία παρέχουν σήματα επιβίωσης ή προάγουν την ενεργοποίηση μιας φάσης ηρεμίας (quiescence) στα HSCs μετά την είσοδο τους στη φωλαιά (localization). Η έκφραση των μορίων αυτών μελετήθηκε στους υποπληθυσμούς των CD34+, CD34+/CD38+ και CD34+/CD38- κυττάρων. Παράλληλα εκτιμήθηκε το ποσοστό (συχνότητα) των CD34+ αιμοποιητικών κυττάρων καθώς επίσης και η προσκόλλησή τους στους οστεοβλάστες. Μετά τη συγκαλλιέργεια, οι οστεοβλάστες που προήλθαν από υγιείς δότες προκάλεσαν τον πολλαπλασιασμό των CD34+ κυττάρων των φυσιολογικών αιμοποιητικών κυττάρων που τοποθετήθηκαν πάνω στο εγκατεστημένο στρώμα των οστεοβλαστών (3-fold και 9-fold αύξηση στις 36ώρες και τις 7ημ., αντίστοιχα). Αύξηση επίσης, παρατηρήθηκε (2 fold αύξηση) στα CD34+ κύτταρα στις συγκαλλιέργειες των 36h, φυσιολογικών HSCs με οστεοβλάστες που παρήχθησαν από ασθενείς με ΜΔΣ, ενώ καμία διαφορά δεν παρατηρήθηκε μεταξύ των διαφορετικών υποτύπων ΜΔΣ. Στις 7 ημέρες συγκαλλιέργειας από την άλλη, δεν 12 παρατηρήθηκε καμία διαφορά στη συχνότητα εμφάνισης ενός πιο άωρου φαινοτύπου των φυσιολογικών HSCs που αναπτύχθηκαν σε οστεοβλάστες από ασθενείς με χαμηλού κινδύνου ΜΔΣ (low risk MDS). Αντιθέτως, τα CD34+ κύτταρα αυξήθηκαν κατά πολύ (16- fold αύξηση), όταν φυσιολογικά HSCs, τοποθετήθηκαν σε οστεοβλάστες ασθενών με υψηλού κινδύνου ΜΔΣ (high risk MDS). Επιπλέον, παρατηρήθηκε αύξηση της έκφρασης των μορίων CXCR4, CD49d και CD49e στα CD34+ κύτταρα μετά από συγκαλλιέργεια φυσιολογικών HSCs και οστεοβλαστών από υγιείς δότες, συγκριτικά με τα επίπεδα έκφρασης των μορίων αυτών πριν την τοποθέτηση τους στο σύστημα συγκαλλιέργειας. Η αύξηση της έκφρασης του μορίου CXCR4 ήταν λιγότερο εμφανής στην περίπτωση συγκαλλιέργειας των φυσιολογικών HSCs με οστεοβλάστες από ασθενείς με ΜΔΣ, όπου η μεγαλύτερη διαφορά παρατηρήθηκε στο σύστημα που περιείχε τους οστεοβλάστες από ασθενείς χαμηλού κινδύνου ΜΔΣ (3- και 1,7- fold αύξηση στις 7ημέρες καλλιέργειας με οστεοβλάστες από υγιείς δότες και χαμηλού κινδύνου ΜΔΣ ασθενείς, αντίστοιχα). Το πρότυπο έκφρασης των μορίων CD49d και CD49e ήταν όμοιο στα κύτταρα που τοποθετήθηκαν τόσο σε οστεοβλάστες προερχόμενους από υγιείς δότες, όσο και οστεοβλάστες από ΜΔΣ ασθενείς. Ο φαινότυπος, τόσο όσον αφορά τα μορφολογικά όσο και τα ανοσοφαινοτυπικά χαρακτηριστικά, των MSCs ήταν ίδιος και στις δυο ομάδες μελέτης, ενώ η διαφοροποίηση των MSCs προς οστεοβλάστες ήταν όμοια τόσο στα MSCs που προήλθαν από φυσιολογικούς δότες όσο και σε αυτά που προήλθαν από ασθενείς με ΜΔΣ, δείχνοντας παρόμοια έκφραση των ειδικών οστεοβλαστικών πρωτεϊνών αλλά και της διαδικασίας της ενασβεστοποίησης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που λάβαμε, οι οστεοβλάστες από υγιείς δότες προώθησαν την αύξηση του ποσοστού των προγονικών αιμοποιητικών κυττάρων και οδήγησαν στην επαγωγή της έκφρασης του μορίου CXCR4, ενός πολύ σημαντικού μορίου για τη μετανάστευση, την εγκατάσταση αλλά και την ανάπτυξη. Ωστόσο, η διαφορετική δραστηριότητα, τόσο όσον αφορά το ποσοστό των CD34+ όσο και την έκφραση του μορίου CXCR4, όταν τα φυσιολογικά αιμοποιητικά κύτταρα συγκαλλιεργήθαν με οστεοβλάστες που προήλθαν από ασθενείς με ΜΔΣ, οδηγεί στην υπόθεση ότι υπάρχει μεταβολή στη λειτουργία των οστεοβλαστών, οπότε προβλέπεται και μια επακόλουθη αλλαγή στη ρύθμιση της εγκατάστασης των HSC στην αιμοποιητική φωλαιά, στους ασθενείς με ΜΔΣ. / The hematopoietic stem cell niche contains osteoblasts that regulate normal hematopoiesis. However, little is known about the role of osteoblasts in MDS hematopoiesis so far. Myelodysplastic syndrome comprises a heterogeneous group of clonal stem cell disorders with dismal prognosis and difficulty in their therapeutic approach, which is characterized by ineffective hematopoiesis. It appears with dysplastic hematopoietic cells, peripheral blood cytopenias and high risk of evolution to acute myeloid leukemia (AML). Data derived from ex vivo co-culture systems using mesenchymal stromal cells as a feeder cell layer suggest that cell-cell contact has a significant impact on the expansion, migratory potential and “stemness” of hematopoietic stem cells. In this study, we investigated the biological characteristics of osteoblasts from MDS patients and the interactions between these cells and normal hematopoietic stem cells (HSCs). Osteoblasts were differentiated from marrow MSCs from 13 MDS patients (6 RA, 3 RAEBI, 2 RAEBII, 1 5q- and 1 hypoplastic MDS) and 8 age-matched healthy individuals. To study the effect of MDS osteoblasts on hematopoiesis, normal HSCs from mobilized peripheral blood from healthy individuals (n=4) were seeded onto osteoblast confluent monolayer cultures using a culture medium appropriate for the culture of HSCs, without the exogenous addition of cytokines. We studied the morphology and immunophenotype of MSCs and osteoblasts by microscopy and flow cytometric analysis, respectively. Cytometric analyses of homing associated molecules were performed 36h and 7d later. These molecules are CXCR4, which regulates the direct adhesion of HSCs to the bone marrow niche during “homing”, CD49d (Very Late Antigen-4- VLA4) and CD49e (Very Late Antigen-5- VLA5), which produce survival signals or promote the maintenance of a quiescent state for HSCs after entering the stem cell niche (localization). We investigated the expression of these molecules in CD34+, CD34+/CD38+ and CD34+/CD38- cell populations. Furthermore we studied the frequency of CD34+ hematopoietic cells and also their ability to adhere osteoblasts.Osteoblasts from healthy individuals increased the frequency of CD34+ cells by 3- and 9-fold increase in normal hematopoietic cells after 36h and 7d co-cultures respectively. A 2-fold increase was also seen in CD34+ cells when normal HSCs grown on MDS-osteoblasts for 36h and no difference was seen between the MDS subtypes. When the culture period was extended to 7d, there was no change in the frequency of immature phenotype of normal HSCs in osteoblast cultures from low-risk MDS patients. In contrast, CD34+ cells increased several fold (16-fold increase) when normal HSCs were cultured on high-risk MDS 14 osteoblasts, twice the values obtained in osteoblast co-cultures from healthy individuals and low risk patients. The expression of adhesion molecules CXCR4, CD49d and CD49e on CD34+ cells from normal HSCs was increased in co-cultures with osteoblasts from healthy individuals compared to the values obtained before culture (3-fold increase at 7d). The increase in CXCR4 expression was less pronounced in the presence of osteoblasts from MDS patients with the largest difference being found in low-risk MDS patients (1,7-fold increase at 7d). The expression pattern of CD49d and CD49e was identical between cells grown on MDS- and normal- osteoblast co-cultures.The morphological and immunophenotypical analysis of MSCs show the same results for the two study groups, while the differentiation of MSCs to osteoblasts was similar for both healthy individuals and MDS patients, after having similar expression of bone specific proteins and mineralization activity. According to our data, osteoblasts from healthy individuals promoted the expansion of immature hematopoietic progenitors and induced the cell surface expression of CXCR4, an important molecule in HSCs homing, retention and development. However, the different expression of CXCR4 and the change in frequency of CD34+ cells that were detected when normal HSCs co-operated with MDS-osteoblasts, suggests alteration in osteoblast function and the subsequent regulation of the HSC residency in the niche in MDS patients compared with healthy individuals.

Τα μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα αποτελούν ετερογενή ομάδα νοσημάτων, με δυσμενή πρόγνωση και δυσκολία θεραπευτικής προσέγγισης. Η κατανόηση των παθογενετικών μηχανισμών που διέπουν την παθολογική αιμοποίηση που παρατηρείται στα σύνδρομα αυτά in vitro και in vivo, μπορεί να βοηθήσει στην αποτελεσματικότερη αντιμετώπισή τους. Σκοπός αυτής της διατριβής ήταν η μελέτη της αιμοποίησης των ΜΔΣ με τη μέθοδο των καλλιεργειών αιμοποιητικών κυττάρων μακράς διάρκειας και η επίδραση διαφόρων παραγόντων στην in vitro αιμοποίηση, με στόχο την αναγωγή των ευρημάτων και στην in vivo διαδικασία. Οι καλλιέργειες βραχείας διάρκειας ανέδειξαν την αδυναμία των προγονικών κυττάρων των ασθενών να δημιουργήσουν φυσιολογικές αποικίες. Η προσθήκη μίγματος αυξητικών παραγόντων στο καλλιεργητικό υλικό είχε θετική επίδραση στην πλειοψηφία των περιπτώσεων. Με μακράς διάρκειας καλλιέργειες συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα των ΜΔΣ με αυτά φυσιολογικών μαρτύρων και των υποκατηγοριών ΜΔΣ μεταξύ τους. Αξιολογήθηκαν η έκταση του στρώματος, η διάρκεια ζωής, η εβδομαδιαία και η συνολική κυτταρική απόδοση. Σε όλες τις περιπτώσεις η ανάπτυξη υπολειπόταν ποιοτικά και ποσοτικά στους ασθενείς, σε σχέση με τους μάρτυρες. Η προσθήκη παραγόντων στο καλλιεργητικό υλικό αποσκοπούσε στη βελτίωση των παραμέτρων που προαναφέρθηκαν. Η IFN-α, η βιταμίνη D3, η Ara-c και ο συνδυασμός της με IFN-α δεν βελτίωσαν τα αποτελέσματα. Η προσθήκη IL-3 είχε ευοδωτική επίδραση κυρίως στις κυτταρικές αποδόσεις. Η IL-6 είχε επίσης ευοδωτική δράση, κυρίως στον σχηματισμό στρώματος. Ο συνδυασμός IL-3+IL-6 απέβη ο πιο σημαντικός τροποποιητής της συμπεριφοράς των καλλιεργειών των ασθενών με ΜΔΣ ευοδώνοντας όλες τις παραμέτρους και προκάλεσε διαφορές πολύ σημαντικές σε σχέση με την control καλλιέργεια. Αναδείχθησαν λοιπόν ευρήματα συνέργειας των δύο ιντερλευκινών, σε όλες τις άλλες παραμέτρους αξιολόγησης των καλλιεργειών μακράς διάρκειας. Με βάση τον τρόπο ανάπτυξης και την συμπεριφορά των κυττάρων των ασθενών με ΜΔΣ στην προσθήκη των κυτταροκινών, διακρίθηκαν δύο μοντέλα in vitro ανάπτυξης της καλλιεργειών: Το δυσπλαστικό και το λευχαιμικό. Συμπερασματικά οι μακράς διάρκειας καλλιέργειες στους ασθενείς με ΜΔΣ αποτελούν χρήσιμη προγνωστική μέθοδο και μπορούν να διακρίνουν τους ασθενείς που θα εξελιχθούν ταχέως, από εκείνους που θα έχουν χρονιότερη και ηπιότερη πορεία. Συνδυασμός κυτταροκινών και άλλων παραγόντων μπορεί να βελτιώσει την προβληματική-παθολογική in vitro αιμοποίηση των προγονικών κυττάρων των ασθενών με ΜΔΣ. / Myelodysplastic syndromes comprise a heterogeneous group of hematopoietic stem-cell disorders, with dismal prognosis and difficulty in their therapeutic approach. The revealing of the underlying pathogenetic mechanisms, implicated in the impaired hematopoiesis of these syndromes, is crucial for the development a more comprehensive and effective treatment approaches. The aim of this thesis was the study of hematopoiesis of MDS, by using long term cultures of hemopoietic cells and the investigation of the influence of various exogenous modulating factors-drugs in vitro, in an effort to obtain results, which could direct their use in vivo. Short term cultures revealed the disability of the progenitor cells of patients to form normal colonies. The addition of a mixture of growth factors in the conditioned medium had a positive influence in the majority of cases. By using long term cultures we compared the results obtained from patients with MDS, with those from normal controls, and between the different MDS subgroups For this comparison we used: the extent of the area of the stroma-layer formed, the longevity of the culture, the weekly cell production and the total cell yield of each culture. In all cases the development of cultures derived from patients was inferior to those of controls. The addition of modulating factors to the culture medium was aimed to improve the above parameters. IFN-α, vitamin D3, Ara-c and the combination of IFN-α and Ara-c did not improve any of the culture’s parameter. The addition of IL-3 had a clearly favorable effect mainly to the weekly and the total cell yield. Interleukin-6 had similarly a favourable effect, particularly promi-nent in the stroma-cell formation. The combination of IL-3 plus IL-6 was proved as the most important favourable modulator of the MDS cultures. It improved all culture parameters and produced statistically significant differences in comparison to the control cultures. According to the developmental model obtained by the long-term culture the dysplastic and the leukemic pattern of in vitro growth could be distinguished. In conclusion, long term cultures of hematopoietic cells of MDS patients represent a useful prognostic tool and can distinguish patients who will more rapidly evolve to leukemia from those who will have a more prolonged and stable clinical course. The use of a combination of cytokines and might have a favourable effect on in vitro hematopoiesis of the progenitor cells of MDS patients.

Η Οξεία λευχαιμία (ΟΛ) αποτελεί νεοπλασματικό, αιμοποιητικό νόσημα, που οφείλεται στον πολλαπλασιασμό και την επέκταση κυττάρων, που προέρχονται από τους λευχαιμικούς βλάστες. Η φυσική εξέλιξη του νοσήματος είναι η αντικατάσταση των φυσιολογικών κυττάρων του αιμοποιητικού ιστού από τους απόγονους των λευχαιμικών βλαστών και θάνατος, λόγω των επιπλοκών της έλλειψης των ώριμων αιμοποιητικών κυττάρων, όπως λοιμώξεις, αναιμία και αιμορραγία. Θεραπευτικά για την αντιμετώπιση της ΟΛ χρησιμοποιούνται σχήματα χημειοθεραπείας και ακτινοθεραπείας, που έχουν σαν σκοπό την καταστροφή των λευχαιμικών βλαστών και την αποκατάσταση της φυσιολογικής αιμοποίησης. Συχνά η ΟΛ, ιδιαίτερα σε ασθενείς μεγάλης ηλικίας, εμφανίζεται ταυτόχρονα με δυσπλαστικές διαταραχές των αιμοποιητικών κυττάρων που ωριμάζουν ή εξελίσσεται σε μυελοδυσπλαστικό σύνδρομο μετά από χημειοθεραπεία. Από την βιβλιογραφία είναι γνωστό ότι, τόσο η ΟΛ μπορεί να είναι στάδιο εξέλιξης των μυελοδυσπλαστικών συνδρόμων και κατά συνέπεια μετά τη θεραπεία της ΟΛ επανέρχεται η δυσπλαστική κατάσταση της αιμοποίησης, όσο ότι η χημειοθεραπεία καθαυτή μπορεί να προκαλέσει μυελοδυσπλασία. Είναι σημαντική η διάγνωση των πρωτοπαθών μυελοδυσπλαστικών συνδρόμων που εξελίσσονται σε ΟΛ, ως προς την πρόγνωση των ασθενών, αλλά και τη θεραπευτική τους αντιμετώπιση. Επίσης, είναι σημαντική η διάκριση ομάδων ασθενών που θα αναπτύξουν δυσπλασία μετά από χημειοθεραπεία, σε σχέση με αυτούς που δεν θα αναπτύξουν και ως προς την πρόγνωση και ως προς τη θεραπευτική αντιμετώπιση. Μέχρι σήμερα, κατά την εμφάνιση της ΟΛ η διάγνωση υποκείμενης μυελοδυσπλασίας είναι δύσκολη και στηρίζεται σε μορφολογικά χαρακτηριστικά των ώριμων κυττάρων και στην παρουσία ορισμένων κυτταρογενετικών διαταραχών. Η διάκριση ομάδων που θα αναπτύξουν δυσπλασία μετά από χημειοθεραπεία είναι αδύνατη. Σκοπός της μελέτης ήταν να συμβάλλει στην ανάπτυξη νέων πρωτοκόλλων στο λογισμικό της κυτταρομετρίας ροής, που θα διευκολύνουν τη διάγνωση πρωτοπαθών δυσπλαστικών συνδρόμων κατά την εμφάνιση της ΟΛ, αλλά και θα διακρίνουν τις ομάδες που μπορούν να αναπτύξουν δυσπλασία μετά από θεραπεία. Για τον σκοπό αυτό, παρακολουθήσαμε την έκφραση χαρακτηριστικών αντιγονικών συνδυασμών, που εκφράζονται σε διαφορετικά στάδια ωρίμανσης των φυσιολογικών κυττάρων, παράλληλα με την έκφραση των αντιγόνων των βλαστών. Τα δεδομένα αυτά μελετήθηκαν, τόσο κατά την εμφάνιση της ΟΛ, όσο και κατά τη παρακολούθηση της. Τα δεδομένα αναλύθηκαν με συστήματα ταυτόχρονης ανάλυσης και συσχέτισης 15-20 παραμέτρων, με σκοπό τον καθορισμό συσχετισμών που θα έχουν διαγνωστική και προγνωστική σημασία για τους ασθενείς με ΟΛ. Τα αποτελέσματα του ανοσοφαινοτύπου αναλύθηκαν, επιπλέον, με το λογισμικό πακέτο στατιστικής ανάλυσης SPSS 16.0. Για τους σκοπούς της μελέτης αναλύθηκαν αναδρομικά τα αποτελέσματα της κυτταρομετρίας ροής στο μυελό των οστών 148 ασθενών με ΟΜΛ κατά την εμφάνιση της νόσου, κατά την διάρκεια και μετά από θεραπεία. Αναλύθηκε η έκφραση των αντιγόνων CD11b/CD16/CD13 σε όλα τα στάδια ωρίμανσης της μυελικής σειράς, ενώ η έκφραση των αντιγόνων CD34/CD117 μόνο στα άωρα κύτταρα. Τα ευρήματα του ανοσοφαινοτύπου συγκρίθηκαν με τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των αντίστοιχων μυελών των οστών. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, η έκφραση των αντιγόνων CD11b και CD13 στα μεταμυελοκύτταρα και ουδετερόφιλα των ασθενών διακρίνει αποτελεσματικά τους ασθενείς με de novo ΟΜΛ σε σχέση με αυτούς που εμφάνισαν ΟΜΛ μετά από ΜΔΣ. Στους ασθενείς με de novo ΟΜΛ η έκφραση των αντιγόνων CD11b, CD13, CD16 δεν διέφερε κατά την εμφάνιση της ΟΛ στους υποπληθυσμούς των προμυελοκυττάρων, μυελοκυττάρων, μεταμυελοκυττάρων και ουδετερόφιλων μεταξύ των ασθενών που κατά ή μετά την θεραπεία εμφάνισαν μυελοδυσπλασία, σε σχέση με αυτούς που δεν εμφάνισαν. Επίσης, η θετική συν- έκφραση των αντιγόνων CD34/CD117 στους λευχαιμικούς βλάστες κατά την εμφάνιση δεν συσχετίζονταν με την εμφάνιση ΜΔΣ μετά την θεραπεία. Αντίθετα, η υψηλή έκφραση του λευχαιμικού φαινοτύπου CD34+/CD117- στα άωρα κύτταρα της μυελικής σειράς κατά την εμφάνιση της ΟΜΛ, έδειξε ότι σχετίζεται με την εμφάνιση μυελοδυσπλαστικών χαρακτηριστικών μετά τη θεραπεία. Η ανάλυση των ανοσοφαινοτύπων του μυελού των οστών κατά ή μετά την θεραπεία έδειξε παθολογική έκφραση CD11b, CD13, CD16 στα μεταμυελοκύτταρα και ουδετερόφιλα των ασθενών που εμφάνισαν ΜΔΣ μετά θεραπεία για de novo ΟΜΛ και ασθενών (5/17) που δεν εμφάνισαν ΜΔΣ. Συμπερασματικά, η έκφραση των αντιγόνων CD11b, CD16 και CD13 στα ώριμα κύτταρα της μυελικής σειράς κατά την εμφάνιση της ΟΜΛ διαχωρίζει αποτελεσματικά την de novo ΟΜΛ από την δευτεροπαθή μετά ΜΔΣ. Η έκφραση αυτών των αντιγόνων κατά την εμφάνιση της ΟΜΛ δεν μπορεί, όμως, να προβλέψει την εξέλιξη της de novo ΟΜΛ και την εμφάνιση δυσπλαστικών χαρακτηριστικών μετά τη θεραπεία. Αντιθέτως, η μελέτη των λευχαιμικών φαινοτύπων CD34+/CD117- και CD34+/CD117+ μπορεί να παίξει καθοριστικό ρόλο στην πρόγνωση της εμφάνισης μυελοδυσπλαστικών χαρακτηριστικών κατά τη διάρκεια ή μετά τη θεραπεία του ασθενούς. / --

Το Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο (ΜΔΣ) αποτελεί νόσημα με διαταραχή σε επίπεδο αρχέγονου αιμοποιητικού κυττάρου (stem cell) που χαρακτηρίζεται από μη αποδοτική αιμοποίηση και κυτταροπενίες του περιφερικού αίματος που περιλαμβάνουν μία ή περισσότερες αιμοποιητικές σειρές. Διάφορες ανοσολογικές διαταραχές των ασθενών με ΜΔΣ, όπως, αυξημένη ευαισθησία σε βακτηριακές λοιμώξεις, αυτοάνοσα φαινόμενα και υψηλή συχνότητα κακοηθειών του λεμφικού ιστού, υποδεικνύουν αδυναμία των ασθενών με ΜΔΣ για ανοσολογική απάντηση, οι αιτίες των οποίων παραμένουν άγνωστες μέχρι σήμερα. Τα Δενδριτικά Κύτταρα (ΔΚ) είναι κύτταρα του ανοσολογικού μηχανισμού που προέρχονται από το μυελό των οστών. Ως αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα (APC), είναι εξειδικευμένα για τη πρόσληψη, επεξεργασία, μεταφορά και παρουσίαση του αντιγόνου στα Τ λεμφοκύτταρα. Στη παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε ανάλυση διαφορετικών ποσοτικών και λειτουργικών παραμέτρων των ΔΚ από ασθενείς με Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο, in vivo ή in vitro. Αρχικά διερευνήθηκε ο αριθμός, ο φαινότυπος, η ικανότητα ενδοκύττωσης και η αλλογενής διεγερτική δυνατότητα των ΔΚ, προερχόμενων από μονοκύτταρα του περιφερικού αίματος (ΜοΔΚ) ασθενών με ΜΔΣ και υγιών μαρτύρων, σε διαφορετικά στάδια διαφοροποίησης. Τα μονοκύτταρα των ασθενών με ΜΔΣ χαρακτηρίστηκαν από μειωμένη ικανότητα διαφοροποίησης σε ΔΚ, λόγω του μειωμένου αριθμού των διαφοροποιημένων κυττάρων και τη χαμηλή έκφραση του CD1a αντιγόνου επιφανείας. Τα ΜοΔΚ των ΜΔΣ ασθενών παρουσίασαν χαμηλή έκφραση του υποδοχέα της μανόζης και μειωμένη ικανότητα ενδοκύττωσης. ΜοΔΚ των ΜΔΣ ασθενών επέδειξαν μειωμένη απάντηση ύστερα από διέγερση με TNF-α, καθώς η έκφραση των CD83, CD80 και CD54 αντιγόνων και η αλλοδιεγερτική ικανότητα ήταν μειωμένη, ενώ η επίδραση με LPS είχε ως αποτέλεσμα να εμφανίσουν φαινοτυπικά χαρακτηριστικά και ικανότητα διέγερσης των Τ-κυττάρων, όμοια με τα ΜοΔΚ των φυσιολογικών μαρτύρων. Σε δύο από τους ασθενείς με σύνδρομο 5q-, σχεδόν όλα τα μονοκύτταρα και τα ΜοΔΚ περιείχαν τη χρωμοσωμική διαταραχή, υποδηλώνοντας την προέλευσή τους από τον παθολογικό κλώνο. Στη συνέχεια διερευνήθηκε το δυναμικό πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης των CD34+ προγονικών κυττάρων του μυελού ασθενών με ΜΔΣ σε δενδριτικά κύτταρα (CD34-ΔΚ) σε υγρή καλλιέργεια παρουσία κυτοκινών. Παράλληλα, έγινε ανάλυση των κυκλοφορούντων ΔΚ περιφερικού αίματος στους ίδιους ασθενείς. Τα CD34+ προγονικά κύτταρα παρουσίασαν χαμηλή δυνατότητα ανάπτυξης ΔΚ in vitro, καθώς ο αριθμός των παραγόμενων ΔΚ ανά CD34+ κύτταρο ήταν χαμηλότερος συγκριτικά με τα δείγματα των υγιών μαρτύρων. Παρά την αυξημένη απόπτωση των προγονικών κυττάρων του μυελού των ΜΔΣ ασθενών, η επιβίωση και ο πολλαπλασιασμός των CD34+ κυττάρων στην καλλιέργεια, δεν συσχετίστηκε με την απόπτωση και αποτελεί αξιοσημείωτη παρατήρηση. Φαινοτυπικά, τα CD34-ΔΚ των ΜΔΣ ασθενών δεν διέφεραν από τα ΔΚ που παρήχθησαν από τα CD34+ κύτταρα του μυελού των φυσιολογικών μαρτύρων καθώς επέδειξαν όμοια έκφραση των CD83, CD80, CD40, HLA-DR και CD54 αντιγόνων. Κυτταροεπιλεγμένα CD1a+ κύτταρα ασθενών είχαν όμοια διεγερτική ικανότητα αλλογενών Τ κυττάρων με τα CD34-ΔΚ των φυσιολογικών ατόμων. Το ποσοστό των κυκλοφορούντων μυελοειδών- και πλασματοκυτταροειδών- ΔΚ στους ασθενείς με ΜΔΣ ήταν σημαντικά μειωμένο συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες. Στους ασθενείς με 5q έλλειψη, τόσο τα CD34-ΔΚ, όσο και τα ΔΚ του αίματος, είχαν τη χρωμοσωμική ανωμαλία. Τα παραπάνω αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η διαδικασία παραγωγής δενδριτικών κυττάρων από το μυελό (‘δενδριτοποίηση’) των ασθενών με ΜΔΣ, είναι μέρος της κλωνικής διαταραχής με αποτέλεσμα την μη αποδοτική παραγωγή ΔΚ από τα προγονικά κύτταρα του μυελού και το χαμηλό ποσοστό των κυκλοφορούντων πρόδρομων ΔΚ. Όλες οι ΔΚ υποομάδες προέρχονται από τον παθολογικό κλώνο και χαρακτηρίζονται από ποσοτικές και ποιοτικές ανωμαλίες. Το σύνολο αυτών των διαταραχών που παρατηρήθηκαν στα ΔΚ πολύ πιθανόν να συμβάλει στη διαταραγμένη ανοσολογική απάντηση έναντι παθογόνων οργανισμών, στην επιβίωση και στην επικράτηση του παθολογικού κλώνου, όπως επίσης και στην εμφάνιση αυτοάνοσων φαινομένων, που παρατηρούνται στους ασθενείς με ΜΔΣ. / Myelodysplastic syndrome (MDS) is a stem cell disorder characterized by ineffective hematopoiesis and blood cytopenias involving one or several myeloid lineages. Various immune disturbances in MDS such as increased susceptibility to bacterial infections, autoimmune phenomena and high incidence of lymphoid malignancies reveal an underlying defect of the immune response in MDS patients, the reasons for which still remain unclear. Dendritic cells (DCs) are bone marrow derived cells. As the most potent antigen presenting cells (APC), they are specialized for the uptake, processing, transport and presentation of Ag to T cells. In the present study different quantitative and functional parameters of DCs in patients with MDS were analyzed either in vivo or in vitro. The number, phenotype, endocytic ability, and allostimulatory capacity of DCs derived from peripheral blood monocytes (MoDCs) were investigated in patients with MDS and healthy controls at different stages of differentiation using the maturation stimuli-TNF-á and LPS. Monocytes in MDS showed low potential to differentiate into DCs, as determined by low cell yield and CD1a expression. MDS-MoDCs exhibited low expression of Mannose receptor and reduced endocytic capacity. When stimulated with TNF-á, MoDCs obtained from MDS patients showed a diminished response with low CD83, CD80 and CD54 expression and allostimulatory capacity, whereas in the presence of LPS MDS-MoDCs acquired phenotypic characteristics and ability to stimulate T-cells similar to MoDCs derived from controls. In two patients with 5q- syndrome the vast majority of both monocytes and MoDCs were positive for the 5q deletion, suggesting that they originate from the malignant clone. Second, we investigated the potential of bone marrow CD34+ progenitors in patients with MDS to proliferate and differentiate into DCs in a liquid cytokine supplemented culture system and also analyzed the status of blood DC subsets in those patients. CD34+ progenitors had low potential to generate DCs in vitro, as the number of DCs obtained from one CD34+ cell was significantly lower compared to controls. Interestingly, although the increased apoptotic level of bone marrow progenitors in MDS, the survival and proliferation of CD34+ cells in culture was not correlated to the degree of apoptosis. Phenotypically the MDS CD34-DCs did not differ from DCs obtained from normal BM CD34+ cells, exhibiting similar expression of CD83, CD80, CD40, HLA-DR, and CD54. FACsorted CD1a+ cells from MDS patients were as efficient stimulators of allogeneic T cells as normal CD34-DCs. The percentage of both circulating DC subsets, MDCs and PDCs in MDS patients was extremely diminished compared to controls. In cases with the 5q deletion both CD34-DCs and blood DCs harbor the cytogenetic abnormality. The results indicate that “dendritopoiesis” in MDS is affected by the transformation process resulting in ineffective production of DCs from bone marrow progenitors with low circulating blood precursors. All DC subsets were derived from the malignant clone and exhibited quantitative and qualitative abnormalities. This constellation of DCs defects probably contribute to the defective immune response against pathogens, escape and expansion of the malignant clone, as well as autoimmune phenomena, observed in MDS patients.

Το Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο (ΜΔΣ) αποτελεί μια ετερογενή ομάδα κλωνικών αιματολογικών διαταραχών με κοινό χαρακτηριστικό τη μη αποδοτική αιμοποίηση που οδηγεί σε ανθεκτικές κυτταροπενίες και συχνή εκτροπή προς Οξεία Λευχαιμία (ΟΛ). Η παράδοξη συνύπαρξη ενός πληθωρικού ή νορμοκυτταρικού μυελού των οστών και κυτταροπενιών στην περιφέρεια έχει αποδοθεί στην αυξημένη απόπτωση προγονικών και ώριμων αιμοποιητικών κυττάρων του μυελού των ασθενών αυτών. Παρ'όλ'αυτά, αιτιοπαθογενετική σχέση της υπέρμετρης απόπτωσης με την ανεπαρκή κλωνογόνο ικανότητα των προγονικών αιμοποιητικών κυττάρων του μυελοδυσπλαστικού μυελού δεν τεκμηριώνεται επαρκώς από τα υπάρχοντα ερευνητικά δεδομένα. Αντίθετα, αδιαμφισβήτητη είναι η συσχέτιση της κατάργησης των μηχανισμών του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου στο προχωρημένο ΜΔΣ με την εκτροπή της νόσου προς ΟΛ. Η αυξημένη έκφραση αντιαποπτωτικών πρωτεϊνών όπως οι Bcl-2, Bcl-xL, IAPs, survivin έχει προταθεί ότι υποστηρίζει την πρόοδο της νόσου και την επακόλουθη λευχαιμική εξέλιξη. Οι Heat Shock Proteins αποτελούν θεμελιώδεις πρωτεΐνες, ως προς τις αποφάσεις των κυττάρων σχετικά με την επιβίωση ή το θάνατό τους. Η Hsp73, ένα σταθερά εκφραζόμενο μέλος, και οι Hsps 72 και 27, δύο ισχυρά επαγόμενες από ποικίλα στρεσσογόνα ερεθίσματα πρωτεΐνες, είναι τρεις από τις πιο σημαντικές Hsps εκδηλώνοντας πολυδιάστατη αντι-αποπτωτική δράση και παρέχοντας ισχυρή κυτταροπροστασία. Σε αρκετά είδη συμπαγών όγκων αλλά και αιματολογικών κακοηθειών έχει δειχθεί υπερέκφραση των Hsps, ενώ έχει προταθεί ακόμη και αιτιοπαθογενετική σχέση της διαταραχής της έκφρασης των πρωτεϊνών αυτών με την ογκογένεση. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η εκτίμηση του βαθμού της απόπτωσης στα προγονικά και ώριμα κύτταρα μυελού ασθενών με ΜΔΣ και η περαιτέρω διερεύνηση της ουσιαστικής συνεισφοράς του φαινομένου στην ανεπαρκή κλωνογόνο ικανότητα των προγονικών κυττάρων και, κατ' επέκταση, στη μη αποδοτική αιμοποίηση που χαρακτηρίζει το σύνδρομο. Εν συνεχεία, διερευνήθηκαν οι αποπτωτικές μεταβολές κατά την πρόοδο της νόσου οι οποίες συσχετίσθηκαν με την έκφραση των αντι-αποπτωτικών Heat Shock Proteins. Η έκφραση των Hsps 72, 27 & 73 μελετήθηκε υπό συνθήκες ηρεμίας (βασική έκφραση, ΒΕ), ενώ ελέγχθηκε η επαγωγιμότητα των Hsps 72 και 27 κατόπιν εφαρμογής θερμικού shock ή ο-αποπτωτικής διέγερσης με συνδυασμό κυτταροκινών (TNFα+IFNγ). Η προσδιοριζόμενη έκφραση των Hsps συσχετίσθηκε, κατόπιν, με την απόπτωση και το στάδιο της νόσου. Η παρούσα μελέτη επιβεβαιώνει την παρουσία αυξημένης απόπτωσης τόσο στα ώριμα CD34- όσο και στα προγονικά CD34+ κύτταρα του μυελού ασθενών με ΜΔΣ με αξιοσημείωτη ετερογένεια να διέπει τα αποτελέσματα ακόμη και μεταξύ ασθενών της ίδιας κατά FAB κατηγορίας νόσου. Τα επίπεδα ανιχνευόμενης απόπτωσης υπερείχαν σημαντικά στο μυελό των ασθενών με "πρώιμη" (RA και RARS) έναντι εκείνων με "προχωρημένη" (RAEB και RAEB-t) νόσο, ενισχύοντας τη θεωρία της κατάργησης των αποπτωτικών μηχανισμών κατά την πρόοδο της νόσου. Μετά από 24 ώρες υγρής καλλιέργειας, το ποσοστό των ανιχνευόμενων πρώιμων αποπτωτικών CD34+ κυττάρων μυελού ασθενών με ΜΔΣ μειώθηκε σημαντικά. Προκειμένου να διερευνηθεί η πραγματική συμβολή της απόπτωσης στη μη αποδοτική αιμοποίηση του ΜΔΣ in vitro, αποπτωτικά και μη αποπτωτικά προγονικά CD34+ φρέσκα κύτταρα μυελού διαχωρίστηκαν με τη μέθοδο του Κυτταροδιαχωρισμού ενεργοποιούμενου από φθορισμό και τοποθετήθηκαν σε βραχείας διάρκειας ημιστερεές καλλιέργειες, όπου ελέγχθηκε η σχετική κλωνογόνος ικανότητά τους. Τόσο τα αποπτωτικά όσο και τα μη αποπτωτικά CD34+ κύτταρα των ασθενών με ΜΔΣ επέδειξαν εξίσου ανεπαρκή ανάπτυξη in vitro, υποδεικνύοντας ότι η παρουσία απόπτωσης δεν επηρεάζει σημαντικά τη συμπεριφορά των κυττάρων στην καλλιέργεια. Η βασική ενδοκυττάρια έκφραση των αντιαποπτωτικών Hsps 27, 72 και 73 βρέθηκε σημαντικά αυξημένη στο μυελό ασθενών με ΜΔΣ. Η υπερέκφραση των Hsps αφορούσε κυρίως τα ολικά μονοπύρηνα κύτταρα του μυελού των ασθενών, ενώ τα προγονικά CD34+ κύτταρα δεν επέδειξαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα των υπό μελέτη πρωτεϊνών. Επιπλέον, η εφαρμογή θερμικού shock οδήγησε επιτυχώς στην επαγωγή των Hsps 27 και 72 στο μυελό ασθενών και μαρτύρων, προσεγγίζοντας όμως υψηλότερα τελικά επίπεδα έκφρασης στο μυελό των ασθενών. Tόσο η βασική όσο και η εκ θερμικού stress επαγόμενη έκφραση της Hsp72 βρέθηκε σημαντικά ενισχυμένη στα μονοπύρηνα κύτταρα του μυελού ασθενών με "προχωρημένου τύπου" ΜΔΣ, ενώ σημαντικά θετική συσχέτιση τεκμηριώθηκε μεταξύ της έκφρασης ηρεμίας των τριών Hsps και του ποσοστού των βλαστών του μυελού των ασθενών. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ενδεχόμενο ρόλο της υπερέκφρασης των Hsps στην ευνοϊκή επιλογή και εξάπλωση των κλωνικών κυττάρων και, συνεπακόλουθα, στην πρόοδο της νόσου. Η συνδυασμένη επίδραση κυτταροκινών σε κύτταρα φυσιολογικών μυελών οδήγησε σε σημαντική μείωση της έκφρασης της Hsp72, ενώ στο 36% των ασθενών παρατηρήθηκε αύξηση της έκφρασης της Hsp72. Τέλος, αρνητική ήταν η συσχέτιση της βασικής ή επαγόμενης έκφρασης των Hsps με την αυτόματη ή προκλητή απόπτωση σε ολικά ή προγονικά κύτταρα μυελού ασθενών με ΜΔΣ, επιβεβαιώνοντας τον κυτταροπροστατευτικό τους ρόλο. Συνοψίζοντας, τα ευρήματα της παρούσας μελέτης επιβεβαιώνουν την παρουσία αυξημένης απόπτωσης στο μυελό των ασθενών με ΜΔΣ, ιδιαίτερα πρώιμου τύπου. Τα πρώιμα αποπτωτικά προγονικά κύτταρα επιδεικνύουν δυνατότητα διαφυγής από τον κυτταρικό θάνατο και σχετική λειτουργική ανάνηψη κατά την απομάκρυνσή τους από το προαποπτωτικό μικροπεριβάλλον του μυελού. Εναλλακτικά, πρόκειται για κύτταρα που, εξ'αιτίας αποτυχίας του αποπτωτικού μηχανισμού να περατωθεί, υφίστανται "ατελή απόπτωση" και διασώζονται, φέροντα όμως δυνητικά ογκογόνες μεταλλάξεις. Η γενική αντίληψη, πάντως, που καθιστά την απόπτωση ως την αιτία της μη αποδοτικής αιμοποίησης του συνδρόμου κλονίζεται, καθώς αποπτωτικά και μη αποπτωτικά προγονικά κύτταρα διαθέτουν παρόμοια κλωνογόνο ικανότητα, in vitro; φαίνεται ότι επιπρόσθετες ενδογενείς ανωμαλίες περιορίζουν το κλωνογόνο δυναμικό αποπτωτικών και μη προγονικών κυττάρων. Η υπερέκφραση Hsps που τεκμηριώθηκε στο μυελό ασθενών με ΜΔΣ ενδεχομένως υποστηρίζει την διαδικασία κακοήθους εξαλλαγής μέσω της σιωπηρής συσσώρευσης μεταλλάξεων στα κύτταρα του κλώνου. Επιπλέον, τα αυξημένα επίπεδα των αντι-αποπτωτικών αυτών πρωτεϊνών θα μπορούσε να ευθύνεται για την προτεινόμενη ατελή απόπτωση των κυττάρων του μυελοδυσπλαστικού μυελού. Όπως προκύπτει από τη σημαντική συσχέτιση της έκφρασης των Hsps τόσο με το ποσοστό βλαστών όσο και με το στάδιο της νόσου, τα υπερεκφράζοντα ώριμα με τα αντίστοιχα προγονικά τους παθολογικά κύτταρα, ενέχοντας πλεονέκτημα επιβίωσης έναντι των φυσιολογικών στο προ-αποπτωτικό μικροπεριβάλλον του δυσπλαστικού μυελού, φαίνεται ότι επιλέγονται και επικρατούν κατά την πρόοδο της νόσου. Σε ένα τέτοιο υπόστρωμα αντίστασης στην απόπτωση ένα επιγενετικό συμβάν που αναστέλλει τη διαφοροποίηση ενδέχεται να πυροδοτήσει τη λευχαιμική εκτροπή. / Myelodysplastic syndrome comprises a heterogeneous group of clonal stem cell disorders characterized by ineffective hematopoiesis leading to refractory cytopenias and frequent evolution to acute myeloid leukemia (AML). The existing inconsistency between normal or hypercellular bone marrow and peripheral blood cytopenias remains a paradox that has been attributed to excessive intramedullary apoptosis. However, a causative relationship of apoptosis to the progenitor’s defective clonogenic growth has not been sufficiently demonstrated. On the other hand, it is widely accepted that abrogation of apoptotic control in advanced MDS favours the expansion of the malignant clone and contributes to the frequently observed evolution to acute myeloid leukaemia (AML). Enhanced expression of antiapoptotic proteins Bcl-2, Bcl-xL, IAPs, survivin has been proposed to contribute to elimination of apoptosis, disease progression and subsequent leukemic evolution. Heat Shock Proteins (Hsps) are fundamental for cell life and death decisions and essential for the coordination between proliferation, differentiation and apoptosis. Hsp73, one of the constitutively expressed Hsps, and Hsps 72 and 27, two strongly inducible by several stress stimuli proteins, are three of the most important Hsps. These three Hsps regulate programmed cell death by interfering with multiple key-regulatory points of the apoptotic cascade, acting as apoptosis inhibitors and conferring strong cytoprotection. Hsps 72 and 27 are overexpressed in a number of human cancers and haematological malignancies, while a causative relationship of these proteins to oncogenesis has even been proposed. The aim of our study was to determine the degree of programmed cell death in progenitor and mature bone marrow cells of MDS patients. Moreover, apoptosis' actual contribution to defective clonogenic capacity of MDS progenitors and, subsequently, to ineffective hematopoiesis in MDS was assessed. Furthermore, apoptosis modifications during disease progression were detected and correlated to the expression of antiapoptotic Hsps. Hsps 72, 27 and 73 intracellular expression was studied under conditions of tranquillity in bone marrow and progenitor cells of MDS patients, while the inducibility of Hsps 27 and 72 was further tested after application of an environmental type of stress (heat shock) and pro-apoptotic stimulation under combined cytokine treatment (TNFα+IFNγ). Finally, we determined an existing link between Hsps' levels, apoptosis and disease progression. Apoptosis was significantly augmented in both progenitor and mature bone marrow cell fractions from MDS patients. Apoptosis determined in the bone marrow of patients with "early" MDS (RA and RARS) significantly exceeded cell death levels detected in those with "advanced" (RAEB and RAEB-t) disease, supporting the theory of apoptosis' abrogation as the disease evolves. We should remark, however, that even inside the same FAB-category, a great heterogeneity existed in results. After 24 hours of liquid culture the percentage of early apoptotic progenitors in MDS BM significantly decreased. In order to determine apoptosis' actual contribution to defective clonogenic capacity of MDS progenitors, “apoptotic” and “non-apoptotic” bone marrow CD34+ cells were sorted by FACS (Fluorescence Activated Cell Sorting) and their differential clonogenic capacity was assessed in a short-term semisolid culture system. There was no correlation between apoptosis’ existence and culture performance, since non-apoptotic as well as apoptotic CD34+ bone marrow cells both exhibited similar defective growth. Basal intracellular expression of antiapoptotic Hsps 27, 72 and 73 was found significantly elevated in bone marrow cells of MDS patients. Hsps overexpression mainly involved total BMMC, while higher protein levels were also detected within patients’ progenitor bone marrow cells, but the differences noted did not attain statistical significance. Moreover, HS treatment provoked the effective induction of Hsps 27 and 72 in both MDS and normal subjects leading to the achievement of even higher final protein levels in the patients’ marrow, despite the already enhanced basal expression. Both basal and HS-induced Hsp72 expression were significantly enhanced in BMMC of MDS patients with advanced disease, while a positive correlation between all three Hsps basal expression and blast percentage was established in the patients' marrow. These findings suggest a probable role of Hsps overexpression in the favored selection and expansion of clonal cells, further hematopoiesis depression and disease progression. Combined pro-apoptotic treatment of normal BM cells caused a significant downregulation of Hsp72. On the contrary, BM cells from MDS patients responded by elevating the expression of cytoprotective Hsp72 in about 36% of cases. Finally, in accordance to the well-demonstrated cytoprotective role of Hsps, an inverse correlation was noted between spontaneous or induced apoptosis and Hsps basal or induced expression. In conclusion, our findings support the previous observations of increased apoptosis in MDS marrow, especially in "early" disease. Interestingly, early apoptotic MDS progenitors exhibit the potential to escape from apoptosis and even recover functionally, as shown in CFU-assays, when separated from the bone marrow microenvironment, the main source of pro-apoptotic signalling. Alternatively, these cells, due to intrinsic defects in cell death activated pathways, may undergo incomplete apoptosis and get rescued possibly carrying, though, potentially transforming mutations. However, apoptosis does not seem to be the only cause of impaired clonogenic growth in MDS, as apoptotic and non-apoptotic progenitors exhibit similar patterns of growth, both defective compared to normal. Apparently, additional intrinsic abnormalities limit the clonogenic potential of apoptotic and non-apoptotic progenitors. Augmented Hsps expression established in MDS marrow may support the underlying transformation process through the suppression and silent gathering of mutations, probably promoting viability and growth of otherwise mutant cells. Moreover, increased levels of anti-apoptotic Hsps may account for the proposed incomplete apoptosis of MDS marrow cells. Hsps appear to provide resistance against spontaneous or induced apoptosis to the overexpressing cell population. Hsps' positive correlation to blast count and disease stage implies that the overexpressing mature cells along with their abnormal progenitors, encompassing a survival advantage over normal cells in the pro-apoptotic MDS marrow, get selected and expanded during disease progression. On such a background of non-susceptibility to apoptosis a secondary event blocking differentiation could lead to leukaemic transformation.