- / -

- / -

- / -

- / -

- / -

Η αγγειογένεση είναι η βασική διαδικασία κατά την οποία τα αγγεία αναπτύσσονται από ήδη υπάρχοντα. Αποτελεί βασική προϋπόθεση για ένα μεγάλο αριθμό φυσιολογικών και παθολογικών διαδικασιών. Πρόσφατα καθιερώθηκε ο όρος αρτηριογένεση εστιάζοντας στην διαδικασία με την οποία ένα προϋπάρχον μικρό αρτηριόλιο ωριμάζει και αναδιαμορφώνεται σε ένα μεγαλύτερο αρτηρίδιο που μπορεί να άγει πολύ μεγαλύτερη ποσότητα αίματος στη μονάδα του χρόνου ως απάντηση στην αυξημένη ενδαγγειακή ροή και πίεση αίματος. Έτσι, η ενεργοποίηση της αρτηριογένεσης και η αιμοδυναμική υποβοήθηση των υπαρχόντων παραπλεύρων αγγείων (θεραπευτική αγγειογένεση) αποτελεί σήμερα έναν ελκυστικό ερευνητικό στόχο με σκοπό την επαναιμάτωση και συνεπώς σωτηρία ευαίσθητων στην ισχαιμία ιστών όπως η καρδιά, ο εγκέφαλος και τα άκρα. O τομέας της θεραπευτικής αγγειογένεσης και αρτηριογένεσης αποτελεί σήμερα ένα ταχέως εξελισσόμενο πεδίο στην σύγχρονη έρευνα του καρδιαγγειακού συστήματος. Η στεφανιαία και περιφερική αρτηριακή αθηροσκλήρωση αποτελεί παγκοσμίως την πρωτεύουσα καρδιαγγειακή αιτία θνησιμότητας και νοσηρότητας. Σε πολλούς ασθενείς δεν είναι εφικτή ούτε η διαδερμική ενδοαγγειακή αντιμετώπιση με αγγειοπλαστική και μεταλλικές ενδοπροθέσεις (stents) ούτε η χειρουργική επαναγγείωση του ισχαιμούντος ιστού μέσω αρτηριακής παράκαμψης (bypass). Έτσι η έρευνα για τα καρδιαγγειακά νοσήματα έχει εστιάσει την προσοχή της σε νέους ελάχιστα επεμβατικούς τρόπους επαναιμάτωσης, όπως είναι η θεραπευτική αγγειογένεση με ενδοαρτηριακή, ενδομυϊκή ή περιαγγειακή έγχυση διαφόρων αγγειογενετικών παραγόντων οι οποίοι διεγείρουν τα ενδογενή αγγειογενετικά βιοχημικά μονοπάτια και προάγουν την ανάπτυξη παράπλευρου δικτύου (αρτηριογένεση) ικανού να αναστρέψει την ιστική ισχαιμία και υποξία. Διάφοροι αγγειογενετικοί παράγοντες έχουν δοκιμαστεί στην κλινική πράξη για την ενίσχυση του παράπλευρου αρτηριδιακού δικτύου στην στεφανιαία νόσο και στην περιφερική αγγειοπάθεια με αμφιλεγόμενα μέχρι τώρα αποτελέσματα. Η θρομβίνη είναι ένα ένζυμο με δραστικότητα σερινοπρωτεάσης που αποτελεί μόριο κλειδί στους βιοχημικούς καταρράκτες της πήξης και αιμόστασης. Πρόσφατες έρευνες έχουν αποδείξει επίσης ότι η θρομβίνη ενεργοποιεί την διαδικασία της αγγειογένεσης μέσω μηχανισμών εξαρτώμενων και ανεξάρτητων από την πήξη του αίματος. Πρόσφατα βρέθηκε ότι η θρομβίνη συμμετέχει στις διεργασίες επιβίωσης των ενδοθηλιακών κυττάρων. Αυτό μπορεί να ανοίξει νέους ορίζοντες όσον αφορά το γενικότερο ρόλο της θρομβίνης στην αγγειοπροστασία και τη συμβολή της στη διατήρηση της ακεραιότητας του τοιχώματος των αγγείων. Η αλληλεπίδραση των αγγειογενετικών αυξητικών παράγοντων και των διαφόρων μηχανισμών αγγειοπροστασίας είναι ουσιώδης τόσο για την ανάπτυξη όσο και για την ωρίμανση των νέων αιμοφόρων αγγείων κατά την εξέλιξη των φαινομένων της αγγειογένεσης και της αρτηριογένεσης. Σκοπός της συγκεκριμένης ερευνητικής δουλειάς ήταν η δοκιμασία, επιβεβαίωση, και κατά κύριο λόγο η σύγκριση της αγγειογενετικής δραστηριότητας της θρομβίνης με άλλους καταξιωμένους αυξητικούς παράγοντες σε ένα in vivo μοντέλο ισχαιμίας κάτω άκρων, με απώτερο στόχο την εφαρμογή της για την πρόκληση θεραπευτικής αγγειογένεσης και επαναιμάτωσης στα πλαίσια κλινικών συνδρόμων ισχαιμίας. Παράλληλα, αναπτύχθηκαν και εφαρμόστηκαν καινοτόμες πειραματικές μεθοδολογίες για την πρόκληση, μορφολογική απεικόνιση και λειτουργική μελέτη της αγγειογένεσης και αρτηριογένεσης στα κάτω άκρα κονίκλων. Μελετήσαμε τις αρτηριογενετικές ιδιότητες της θρομβίνης σε ένα μοντέλο αμφοτερόπλευρης ισχαιμίας κάτω άκρων κονίκλου και δείξαμε για πρώτη φορά ότι η εξωγενής χορήγηση θρομβίνης ενισχύει το σχηματισμό νέων λειτουργικών και σταθερών παράπλευρων αγγειακών δικτύων και αποκαθιστά την αιματική άρδευση των ίσχαιμων κάτω άκρων. Η παρούσα μελέτη παρέχει τα πρώτα επιστημονικά δεδομένα για την αρτηριογενετική δράση της θρομβίνης, η οποία πιθανόν υπερέχει άλλων κλασσικών αγγειογενετικών παραγόντων (bFGF, VEGF). Επιπλέον εξετάσαμε διάφορα δοσολογικά σχήματα χορήγησης του μορίου της θρομβίνης και επιβεβαιώσαμε την αγγειογενετική της δράση τόσο σε ένα χειρουργικό, όσο και σε ένα ελάχιστα επεμβατικό ενδοαγγειακό μοντέλο αμφοτερόπλευρης ισχαιμίας των οπίσθιων άκρων του κονίκλου. Η επιτυχία της επαναιμάτωσης με θρομβίνη επαληθεύτηκε τόσο μορφολογικά με ψηφιακή αγγειογραφία όσο και λειτουργικά με σύγχρονα πρωτόκολλα υπολογιστικής τομογραφίας αιματώσεως. / Compared with angiogenesis, arteriogenesis is a distinct process based on the remodeling and maturation of pre-existing arterioles into large conductance arteries. Therapeutic angiogenesis has been proposed as a potential treatment for ischemic atherosclerotic diseases. Since a variety of angiogenic factors have been tested with inconsistent so far clinical results, the challenge remains in identifying the factor(s) that will stimulate functional neovascularization. Thrombin has been reported to play a pivotal role in the initiation of angiogenesis by regulating and organizing a network of angiogenic mediators. Also, it was recently demonstrated that thrombin is a potent anti-apoptotic factor for endothelial cells, providing evidence on a potential role of thrombin in vascular protection and maintenance of vessel integrity. Based on these observations, we hypothesized that thrombin may promote the development of mature functional blood vessels. We have shown that thrombin promoted the formation of large collateral vessels and improved the perfusion of distal ischemic tissue in a rabbit hindlimb ischemia model. These results provide new insights in understanding the involvement of thrombin in vascular formation and point to a novel role of thrombin in arteriogenesis. Interplay between angiogenic growth factors and vascular maturation mechanisms are essential for the cascade of reactions involved in arteriogenesis, i.e. development of large conductance collateral vessels that may adequately compensate for atherosclerotic arterial occlusions. Thrombin stimulated robust collateral networks in the ischemic limbs, which was associated with a significant recovery of ischemic tissue perfusion as assessed by in-vivo perfusion studies. This may provide the basis for applications of thrombin and its nonthrombogenic analogs in therapeutic angiogenesis.

Η έρευνα για τα καρδιαγγειακά νοσήματα έχει εστιάσει την προσοχή της σε νέους ελάχιστα επεμβατικούς τρόπους επαναιμάτωσης, όπως είναι η θεραπευτική αγγειογένεση, η οποία αποτελεί μία νέα δυναμική θεραπευτική μέθοδο που επάγει τη δημιουργία νέων αιμοφόρων αγγείων σε ασθενείς με στεφανιαία νόσο. Η θρομβίνη, εκτός από τον κεντρικό της ρόλο στον καταρράκτη της πήξης του αίματος, ασκεί ένα ευρύ φάσμα δράσεων στα κύτταρα του ενδοθηλίου και μπορεί να συμβάλλει στη ρύθμιση πολλών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένης της αγγειογένεσης. Αρχικά ο σκοπός της συγκεκριμένης ερευνητικής δουλειάς ήταν να ταυτοποιηθεί ένα πειραματικό μοντέλο διαδερμικής πρόκλησης οξέος εμφράγματος του μυοκαρδίου σε κόνικλους με εφαρμογή επεμβατικών ακτινολογικών τεχνικών υπό ακτινοσκοπική καθοδήγηση, καθώς και σύγκριση αυτής με την κλασσική χειρουργική τεχνική απολίνωσης της στεφανίαιας αρτηρίας. Η ανωτέρω μεθοδολογία επιτρέπει μέσω διωτιαίας προσπέλασης τον μη χειρουργικό υπερεκλεκτικό καθετηριασμό των στεφανιαίων αγγείων και την πρόκληση μυοκαρδιακού εμφράκτου με τοποθέτηση ειδικού σπειράματος (coil) στον πρόσθιο κατιόντα κλάδο. Ο εμβολισμός στη θέση αυτή φαίνεται ότι προκαλεί οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου, που αναγνωρίζεται όχι μόνο ηλεκτροκαρδιογραφικά και ιστολογικά, αλλά και αιμοδυναμικά, ενζυμικά και απεικονιστικά. Με την διωτιαία διαδερμική μυοκαρδιακή ισχαιμία μπορεί να αποφευχθεί η θωρακοτομή, περικαρδιακή τομή και άλλες τοπικές και συστηματικές ανεπιθύμητες ενέργειες μίας μείζονος χειρουργικής επέμβασης και μπορεί να επιτευχθεί ως εκ τούτου ένα πιο φυσιολογικό μοντέλο μυοκαρδιακής ισχαιμίας, χωρίς να παρατηρείται στατιστικά σημαντική διαφορά στα βιοχημικά, υπερηχογραφικά και ιστολογικα δεδομένα σε σχέση με το κλασσικό χειρουργικό μοντέλο. Επόμενος σκοπός της μελέτης ήταν να διερευνηθεί η πρόκληση αγγειογένεσης σε ίσχαιμο μυοκάρδιο με τη χρήση θρομβίνης, η οποία αποτελεί έναν αποδεδειγμένο ενεργοποιητή της αγγειογένεσης σε άλλα όργανα–στόχους και της οποίας η αγγειογενετική δράση δεν έχει μελετηθεί στο μυοκάρδιο. Μελετήσαμε αρχικώς τις αγγειογενετικές ιδιότητες της θρομβίνης μετά από ενδομυοκαρδιακή χορήγηση, σε ένα μοντέλο οξέος εμφράγματος κονίκλου και δείξαμε για πρώτη φορά ότι η εξωγενής χορήγηση θρομβίνης ενισχύει το σχηματισμό νέων λειτουργικών και σταθερών παράπλευρων αγγειακών δικτύων και αποκαθιστά την αιματική άρδευση του ίσχαιμου μυοκαρδίου, καθώς μια στατιστικά σημαντική αύξηση στην πυκνότητα των αγγείων στην μεταβατική ζώνη, όπως εκτιμήθηκε με την CD31 ανοσοϊστοχημεία, παρατηρήθηκε στην ομάδα χορήγησης θρομβίνης σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Η βελτίωση της μυοκαρδιακής αιμάτωσης συνοδεύονταν από βελτίωση της καρδιακής λειτουργίας, όπως εκφράζονταν από την στατιστικά σημαντική μείωση της LVEDP την ημέρα της ευθανασίας σε σύγκριση με τις αυξημένες μετεμφραγματικές τιμές αυτής στην ομάδα θρομβίνης. Μετέπειτα, μελετήσαμε την αγγειογενετική δράση της θρομβίνης σε μοντέλο χρόνιας ισχαιμίας μυοκαρδίου σε κονίκλους. Παρατηρήθηκε ότι μία ενδοπερικαρδιακή χορήγηση προάγει την ανάπτυξη παράπλευρου μυοκαρδιακού δικτύου και συμβάλλει στην αποκατάσταση της καρδιακής λειτουργίας. Επομένως η παρούσα μελέτη παρέχει τα πρώτα επιστημονικά δεδομένα για την αγγειογενετκή δράση της θρομβίνης σε ισχαιμικό μυοκάρδιο. Η ανάδειξη της θετικής αγγειογενετικής δράσης της θρομβίνης σε ίσχαιμο μυοκάρδιο, καθιστά την εξωγενή χορήγηση της μια πιθανή νέα θεραπευτική επιλογή σε ασθενείς με στεφανιαία νόσο. / Therapeutic angiogenesis is based on the premise that the development of new blood vessels can be augmented by exogenous administration of the appropriate growth factors and is a rapidly evolving field of modern research in the cardiovascular system. Since a variety of angiogenic factors have been tested with inconsistent so far clinical results, the challenge remains in identifying the factor that will stimulate functional neovascularization. Thrombin is a potent activator of angiogenesis, apart from its central role in blood coagulation. The aim of the present study was to establish a closed-chest, solely percutaneous, minimally invasive technique in order to induce experimental myocardial infarction by employing interventional catheterization techniques and involving fluoroscopy-guided percutaneous transauricular intra-arterial access, superselective catheterization of the left coronary artery of the rabbit heart and distal coronary embolization with a micro-coil. This model of percutaneous transauricular myocardial ischemia in the rabbit was compared with the gold standard of experimental myocardial infarction as induced by coronary ligation with a plain suture. The presented model avoids major surgery and thoracotomy and may be an equally reliable and reproducible platform for the experimental study of myocardial ischemia, with a pathophysiology similar to human pathology without statistically significant difference in troponin increase, LVEDP measurement and histopathologic results in comparison with surgical model. The next aim of this study was to investigate the angiogenic action of thrombin in a rabbit model of ischemic myocardium, as it is proven activator of angiogenesis in other target tissues. Firstly, we investigated the effects of direct intramyocardial administration of thrombin and the ability to induce vessel growth in a rabbit model of myocardial ischemia. It enhanced the angiogenic response to ischemia with a significant increase of regional collateralization, as a statistically significant increase in the vascular density at the infarct border zone, as evaluated by CD31 immunohistochemistry, was observed in the thrombin treated group compared to the control group. These benefits were accompanied by improvements in cardiac function in the ischemic territory as the thrombin treated animals also showed a statistically significant reduction in LVEDP values on the day of euthanasia compared to the postinfarct day. Afterwards, we examined the angiogenic action of thrombin in a model of chronic myocardial ischemia. A single intrapericardial administration of thrombin seems to promote the development of mature functional blood vessels and improve cardiac function. This is the first study investigating, in our knowledge, the angiogenic action of thrombin in ischemic myocardium. These results provide new insights in understanding the involvement of thrombin in vascular formation and point to a novel role of thrombin in angiogenesis. The present investigation raises the possibility that such an intervention might eventually be applied clinically for achieving optimal therapeutic angiogenesis

Απο τις απαρχές της μελέτης του PAR1, είχε βρεθεί οτι βρίσκεται σε στενή συνάφεια με τον καρκίνο, με ποικιλία πειραμάτων που έγιναν σε καρκινικές σειρές και σε διάφορα πειραματικά μοντέλα ζώων. Οι σκοποί της παρούσας εργασίας μπορούν να συνοψιστούν ως εξης: Η διερεύνηση της έκφρασης του υποδοχέα 1 της θρομβίνης (PAR1) σε καρκινικές σειρές προερχόμενες από ανθρώπινους όγκους και συγκεκριμένα: Στις σειρές από καρκίνο του προστάτη PC3 και LNCaP και στις σειρές από καρκίνο του μαστού MDA-231 και MCF-7. Η διερεύνηση της λειτουργικότητας του παραπάνω υποδοχέα στις προαναφερθείσες σειρές και το αποτέλεσμα της αναστολής του υποδοχέα στην επιβίωση και στον πολλαπλασιασμό των μελετώμενων κυττάρων. Η διερεύνηση της ενεργοποίησης της ΜΑΡ κινάσης μέσω του PAR1. Και τελικά, η διερεύνηση της έκφρασης του PAR-1 σε ασθενείς που χειρουργήθηκαν για καρκίνο του πνεύμονα στην Παν/μιακη Καρδιοθωρακοχειρουργική κλινική της Πάτρας, απο τον Καθηγητή Κο Δ. Δουγένη και την ομάδα του. Ο ανταγωνιστής του PAR-1, SCH 79797, προκάλεσε μείωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού των προαναφερθέντων καρκινικών σειρών, όπως μελετήθηκε με τη μέθοδο ΜΤΤ και την ενσωμάτωση ραδιενεργού θυμιδίνης. Αυτή η μη ειδική ανταπόκριση όλων των μελετώμενων σειρών στον SCH, αποδόθηκε κατόπιν στο γεγονός ότι αυτοί οι ανταγωνιστές δεν ήταν απολύτως εκλεκτικοί για τον PAR-1 όπως πιστευόταν, όταν σχεδιάστηκαν. Ο συγκεκριμένος ανταγωνιστής επιλέχθηκε μεταξύ των λίγων, της μοναδικής κατηγορίας που υπήρχε, όταν ξεκίνησαν τα πειράματα. Η θρομβίνη υπερδιπλασίασε τον πολλαπλασιασμό της σειράς PC3 και δεν είχε κανένα αποτέλεσμα στον πολλαπλασιασμό της σειράς MDA-231. Το τελευταίο συμφωνεί και με προηγούμενη έρευνα όπου καταδείχθηκε ότι η θρομβίνη δεν επηρεάζει τον πολλαπλασιασμό, αλλά μειώνει τη μεταστατικότητα της σειράς MDA-231 (Kamath et al., 2001). Η αύξηση του πολλαπλασιασμού των καρκινικών κυττάρων του προστάτη PC3, από τη θρομβίνη γίνεται μέσω ενεργοποίησης του υποδοχέα της PAR-1, και μέσω ενεργοποίησης της ΜΑΡ κινάσης, όπως φάνηκε από τα πειράματα στα οποία χρησιμοποιήθηκε ο ειδικός αγωνιστής του PAR1, το εξαπεπτίδιο SFLLRN. Από κάποια πρώτα ενδεικτικά πειράματα φαίνεται ότι η ενεργοποίηση της ΜΑΡΚ λαμβάνει χώρα μέσω διενεργοποίησης του EGFR, κάτι που έχει αποδειχθεί για άλλους GPCRs. Η έκφραση του PAR1 όπως μελετήθηκε με RT-PCR, σε δείγματα ασθενών που χειρουργήθηκαν για κακοήθεις όγκους στους πνεύμονες, ανιχνεύθηκε σε όλα τα δείγματα καρκινικού ιστού. Η υψηλότερη έκφραση του PAR1 ανιχνεύθηκε στον ασθενή με μελάνωμα και στον ασθενή του υψηλότερου σταδίου. Φυσικά ο αριθμός των ασθενών που μελετήθηκαν δεν αρκεί για εξαγωγή συμπερασμάτων, αλλά τα παραπάνω αποτελέσματα συμφωνούν με τα γνωστά ως σήμερα ευρήματα για τον PAR1. Παραμένει να διευκρινιστεί η σημασία της αυξημένης έκφρασης του PAR1 σε ασθενείς με κακοήθεις όγκους στους πνεύμονες, αφού πρώτα επιβεβαιωθεί αυτή η αυξημένη έκφραση σε μεγαλύτερο αριθμό ασθενών. / From the onset of studies of PAR1, it has been concluded that this receptor is closely related to cancer. This relationship has been established after various experiments in cancer cell lines and in experimental animal models. The purposes of the present study can be summarized as follows: To explore the expression of PAR1 in cell lines established from human solid tumors and specifically PC3 and LNCaP from prostate cancer and MDA-231 and MCF-7 from breast cancer. To explore the suppression of PAR1 to the above cell lines in cell division. To determine if the activation of PAR1 to the above cell lines leads to MAPK phosphorylation. And ultimatilly, to explore the expression of PAR1 in patients that have been operated for tumor in lungs in Patras University Hospitall by Dr. D. Dougenis and colleagues. It was found that PAR1 is strongly expressed in highly metastatic cell lines PC3 and MDA-231, opposite to the cells LNCaP and MCF-7 that have lower metastatic capacity. The finding for the breast cancer cells MDA-231 and MCF-7 was according to published results (Kamath et al., 2001). PAR1 selective antagonist SCH 79797, reduced cell survival and DNA synthesis to all the above mentioned cell lines, independently of PAR1 expression. These non-specific results contributed to the recent fact that these antagonists were not PAR1 selective finally. Thrombin caused more than 100% induction of DNA synthesis in PC3 cells and had no effect in MDA-231 cells in accordance with published results that thrombin reduces the metastatic capacity of MDA-231 cells (Kamath et al., 2001). This effect of thrombin in PC3 cells, is mediated by activation of PAR1 as it was shown with the use of the selective agonist peptide SFLLRN. The activation of PAR1 by thrombin in PC3 cells leads to MAPK activation as it was shown by Western analysis. Furthrmore, preliminary experiments indicate that MAPK phosphorylation after PAR1 activation may be result of EGFR transactivation. In the sample tissues from patients, PAR1 expression was detected in all cancers with different ODs. The number of the samples is not enough to lead to conclusions, but there are some important observations. The highest level of PAR1 expression as was detected by RT-PCR were found to the sample tissues of the patient diagnosed for melanoma and of the patient with the most advanced stage of lung cancer. More patients shoulde be examined and more experiments to be done in order to proceed to conclusions for the significance of PAR1 in lung cancer.