H κινάση εστιών προσκόλλησης (FAK) συμμετέχει στη μεταγωγή μηνυμάτων κατά την κυτταροφαγία. Στα αιμοκύτταρα των εντόμων υπάρχει σε διαφορετικές ποσότητες κατά την ανάπτυξη. Ενεργοποιείται με φωσφορυλίωση στην Tyr-397. Kατά την κυτταροφαγία του βακτηρίου Ε. coli ενεργοποιείται άμεσα. Ανάμεσα στα μόρια που σχηματίζουν σύμπλοκο με την FAK είναι και οι πρωτείνες pinch, Src και οι ΜΑΡΚ. Κάποια από τα παραπάνω σχηματίζουν σύμπλοκο κατά την κυτταροφαγία ενώ για άλλα το σύμπλοκο προυπάρχει. Ο κυτταροσκελετός ακτίνης και τουμπουλίνης χρειάζονται για την κυτταροφαγία, όπως χρειάζεται και η έκκριση. Τέλος διαπιστώθηκε πως κατά την κυτταροφαγία του βακτηρίου Ε. coli και του πεπτιδίου RGD, συμμετέχουν οι πρωτείνες Src, Ras, Rho και JNK. / Focal adhesion kinase (FAK) participates in signal transduction at phagocytosis. Insect hemocytes have FAK in different mounts during development. FAK becomes activated after phosphorylation at Tyr-397. During phagocytosis of E. coli, FAK becomes immediately activated. Pinch, Src and MAPK are some of the molecules which are in complex with FAK. Some of these molecules are in complex with FAK during phagocytosis, but some others there are in complex at any time. Phagocytosis, in order to happen, needs actin and tubulin cytoskeleton. Secretion is also needed for this purpose. Finally, we found that the proteins Src, Rho, Ras and JKN participate in phagocytosis of the RGD peptide and in phagocytosis of the microbe Escherichia coli.

Ο αυξητικός παράγοντας πλειοτροπίνη (Pleiotrophin, PTN) έχει μοριακή μάζα 18 kDa και ανήκει σε μια διακριτή οικογένεια αυξητικών παραγόντων που δεσμεύονται στην ηπαρίνη και σχετίζονται με αγγειογένεση και καρκινική ανάπτυξη. Στην παρούσα εργασία, μελετήσαμε τη συμμετοχή των ενδοκυτταρικών κινασών FAK και ILK στην επαγόμενη από PTN κυτταρική μετανάστευση σε ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα από φλέβα ομφάλιου λώρου (HUVEC). Εξωγενής χορήγηση ΡΤΝ επάγει τη φωσφορυλίωση της κινάσης FAK στις τυροσίνες 397 και 925, ενώ μειώνει τη φωσφορυλίωση της κινάσης FAK στη τυροσίνη 576. Η κινάση ILK φαίνεται να εμπλέκεται στη διεγερτική δράση της PTN στη μετανάστευση των κυττάρων HUVEC, αφού μείωση της έκφρασης της κινάσης ILK με παρεμβαλλόμενο RNA στα κύτταρα HUVEC, οδήγησε σε αναστολή της επαγόμενης από ΡΤΝ κυτταρικής μετανάστευσης. Επιπλέον, διέγερση των κυττάρων HUVEC με PTN είχε ως αποτέλεσμα την επαγωγή της ενεργοποίησης της κινάσης ILK. Με σκοπό να διερευνηθεί η θέση της κινάσης ILK στο μονοπάτι μεταγωγής σήματος που ενεργοποιείται από τη PTN στα κύτταρα HUVEC, μελετήσαμε την πιθανή αλληλεπίδραση της ILK με μόρια που είναι γνωστό ότι συμμετέχουν σε αυτό το μονοπάτι. Παρατηρήθηκε ότι η κινάση ILK αλληλεπιδρά σε μεγάλο βαθμό με την κινάση FAK, ενώ μικρού βαθμού αλληλεπίδραση φαίνεται και με τις ιντεγκρίνη β3 και κινάση c-Src. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι η διέγερση με PTN των κυττάρων HUVEC αυξάνει την αλληλεπίδραση μεταξύ των κινασών FAK και ILK. Τέλος, με δεδομένο ότι η β-κατενίνης εμπλέκεται στη κυτταρική μετανάστευση, ερευνήσαμε κατά πόσο η PTN και η κινάση ILK εμπλέκονται στο σηματοδοτικό μονοπάτι της β-κατενίνης στα κύτταρα HUVEC. Η ΡΤΝ αυξάνει με δοσο-εξαρτώμενο και χρονο-εξαρτώμενο τρόπο τη φωσφορυλίωση της β-κατενίνης σε κύτταρα HUVEC, φαινόμενο που αναστέλλεται μετά τη μείωση της έκφρασης της κινάσης ILK με siRNA. Συμπερασματικά, στην παρούσα εργασία καταδεικνύεται ότι η ΡΤΝ έχει διαφορική δράση στη φωσφορυλίωση τυροσινών της κινάσης FAK διαφορετικών θέσεων και ότι η κινάση ILK συμμετέχει στη διεγερτική δράση της PTN στη μετανάστευση των κυττάρων. / Pleiotrophin (PTN) is an 18 kDa secreted growth factor that displays high affinity for heparin. A growing body of evidence indicates that PTN is involved in cell proliferation, migration and differentiation. In the present work, we studied the possible role of two intracellular kinases, focal adhesion kinase (FAK) and integrin-linked kinase (ILK), in the PTN-induced migration of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). Exogenous administration of PTN significantly increased the phosphorylation of FAK kinase in tyrosines 397 and 925 and decreased phosphorylation in tyrosine 576. ILK seems to be involved in PTN-induced migration of HUVEC, since suppression of the ILK kinase using small interfering RNA (siRNA) abolished the stimulatory effect of PTN in migration of HUVEC. In addition, stimulation of HUVEC with PTN increased the ILK kinase activity. In order to determine which other signaling mediators are involved in the PTN signaling pathway, we studied the interaction of ILK with other proteins that have been implicated in the PTN-induced signal transduction. ILK strongly interacted with FAK kinase and to a lesser extent with c-src kinase and integrin ανβ3. Interestingly, PTN increased the degree of interaction between ILK and FAK kinases. Finally, it has been well described that β-catenin is involved in cell migration and that PTN increases β-catenin phosphorylation. We therefore investigated whether PTN affects β-catenin phosphorylation in HUVEC through activation of ILK kinase. PTN significantly increased phosphorylation of β-catenin in a concentration and time dependent manner, which seemed to be abolished after suppression of the ILK kinase using siRNA. Collectively, these results suggest a role of FAK and ILK kinases in the PTN-related signaling cascade which leads to cell migration both human endothelial cells.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής, ήταν η διερεύνηση της διεπιφάνειας ανθρώπινων μεσεγχυματικών κυττάρων (Human Mesenchymal Stem Cells, hMSCs) -Νανοσωλήνων Άνθρακα Πολλαπλού Τοιχώματος (Multi Walled Carbon Nanotubes, MWCNTs) υπό στατικές και δυναμικές συνθήκες. Οι MWCNTs έχει αποδειχθεί ότι, έχουν μοναδικές ηλεκτρικές και φυσικές ιδιότητες, μηχανική αντοχή και χαμηλή πυκνότητα, χαρακτηριστικά που τους καθιστούν εξαιρετικά ελκυστικούς για το σχεδιασμό βιοϋλικών για ορθοπαιδικές εφαρμογές. Αρχικά, μελετήθηκε η βιοσυμβατότητα των hMSCs σε επιφάνειες MWCNTs, ως προς την κυτταροτοξικότητα, τη μορφολογία, τον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση και την οργάνωση του κυτταροσκελετού. Το υπόστρωμα των MWCNTs ευνόησε την εξάπλωση των κυττάρων, προήγαγε τον πολλαπλασιασμό και προώθησε τη διαφοροποίηση των hMSCs σε οστεοβλάστες, όπως έδειξε η έκφραση αλκαλικής φωσφατάσης, οστεοποντίνης και οστεοκαλσίνης. Μελετήθηκε η γονιδιακή έκφραση των ιντεγκρινικών υποδοχέων, υπεύθυνων για την προσκόλληση των κυττάρων στους MWCNTs. Με την τεχνική του περιστρεφόμενου δίσκου, εκτιμήθηκε η δύναμη προσκόλλησης των hMSCs στους MWCNTs και η επίδραση της κάθε ιντεγκρίνης στη μεταβολή της δύναμης προσκόλλησης. Για τη διερεύνηση της απόκρισης των οστεοβλαστών στη μηχανική φόρτιση, τα προσκολλημένα κύτταρα στους MWCNTs καταπονήθηκαν για 3 και 24 ώρες, με σύστημα μηχανικής φόρτισης βασισμένο στην Αρχή Κάμψης Τεσσάρων Σημείων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, η φόρτιση επηρεάζει θετικά την έκφραση γονιδίων προσκόλλησης και δεικτών διαφοροποίησης. Επιπρόσθετα, μελετήθηκε η συμπεριφορά των hMSCs ως προς την κυτταροτοξικότητα, τον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση, την οργάνωση του κυτταροσκελετού και την έκφραση γονιδίων προσκόλλησης, σε τροποποιημένες επιφάνειες MWCNTs με υδροξυλομάδες, καρβοξυλομάδες και αμινομάδες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, η αμινοτροποποιημένη επιφάνεια ευνόησε σημαντικά την κυτταρική συμπεριφορά σε σύγκριση με τις άλλες δύο επιφάνειες. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση της τοπογραφίας με χρήση κάθετα ευθυγραμμισμένων MWCNTs, σε σύγκριση με τυχαία προσανατολισμένους MWCNTs. Η απόκριση των hMSCs στους κάθετα ευθυγραμμισμένους MWCNTs ήταν καλύτερη σε σύγκριση με τους τυχαία προσανατολισμένους, τόσο ως προς τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση, όσο και ως προς την οργάνωση του κυτταροσκελετού. Τα αποτελέσματα της διατριβής είναι υποσχόμενα για το μελλοντικό σχεδιασμό βιοϋλικών με MWCNTs, με τελικό σκοπό την εφαρμογή σε θεραπείες στις οποίες απαιτείται ανακατασκευή του οστού. / The aim of the present study was the investigation of the interface of human Mesenchymal Stem Cells (hMSCs) – Multiwalled Carbon Nanotubes (MWCNTs), under static and dynamic conditions. MWCNTs have been proven to obtain unique electric and physical properties, mechanical strength and low density, which render them highly attractive for the design of biomaterials for orthopaedic applications. Firstly, the biocompatibility of MWCNTs was studied, in terms of hMSCs cytotoxicity, morphology, proliferation, differentiation, cytoskeleton organization and toxicity. The substrate of MWCNTs favored cell spreading, increased proliferation and promoted cell differentiation, as measured by the expression of alkaline phosphatase, osteopontin and osteocalcin. The gene expression of integrin receptors responsible for cell attachment on MWCNTs was studied. Using the Spinning Disc Technique, the attachment strength of hMSCs on MWCNTs was evaluated, as well as the impact of each integrin to the alteration of attachment strength. In order to investigate the cell response to mechanical loading, the attached cells on MWCNTs were stressed for 3 and 24 hours, using a system for mechanical loading based on the 4-point bending principle. Results showed that loading positively induces the expression of genes associated with attachment and differentiation markers. Additionally, the cell behavior concerning proliferation, differentiation, cytoskeleton organization, apoptosis and gene expression associated with attachment, was studied on MWCNTs after surface modification with hydroxyl-, carboxyl-, and amino- groups. The findings indicated that the amino- modified surface significantly favored the cell behavior, compared to the other two surfaces. Lastly, the topography effect was studied using vertically aligned MWCNTs. Cell response was found better on the vertically compared to the randomly oriented, in terms of proliferation, differentiation and cytoskeleton organization. The findings of the study are promising for the future design of biomaterials of MWCNTs, aiming for application in therapies where bone reconstruction is demanded.

Στην ιστοτεχνολογία (tissue engineering – TE), η ικανότητα των ικριωμάτων (scaffolds) να διατηρούν συμβατή μηχανική και βιολογική συμπεριφορά με τους περιβάλλοντες ιστούς και όργανα, αλλά και να διευκολύνουν την προσκόλληση κυττάρων του ξενιστή στην επιφάνεια και την τρισδιάστατη δομή τους κρίνεται ως υψίστης σημασίας για την επιθυμητή εκδήλωση αναγεννητικής αντίδρασης των κυττάρων in vivo. Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η δημιουργία και ο χαρακτηρισμός ακυτταροποιημένης εξωκυττάριας μήτρας από μαλακούς ιστούς ζωικής προέλευσης, με στόχο τη δημιουργία ικριώματος με επιθυμητές μηχανικές και βιολογικές ιδιότητες για εφαρμογές στην ιστοτεχνολογία. Στην εργασία αυτή επιλέχθηκε ως υλικό της μελέτης ο βόειος περικαρδιακός ιστός, λόγω της ευρείας πολύχρονης χρήσης του ως βιοϋλικό σε μοσχεύματα. Εφαρμόστηκαν δύο διαφορετικά πρωτόκολλα για την ακυτταροποίηση του ιστού, χρησιμοποιώντας στο πρώτο Triton Χ-100, SDS και deoxycholic acid (12 ώρες, 4°C - Triton) και στο δεύτερο Trypsin/EDTA με RNAse/DNAse (48 ώρες, 37°C – Trypsin). Η ιστολογική εξέταση επιβεβαίωσε την ολική αφαίρεση των κυττάρων. Τα αποτελέσματα των εμβιομηχανικών δοκιμών δεν έδειξαν στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων των μη κατεργασμένων ιστών και των ακυτταροποιημένων περικαρδιακών ιστών με Triton στην οριζόντια και κάθετη διεύθυνση προς τον οβελιαίο άξονα της καρδιάς σε αντίθεση με τη μείωση του χαμηλού μέτρου ελαστικότητας (φάση ελαστίνης) και του υψηλού μέτρου ελαστικότητας (φάση κολλαγόνου) μετά την κατεργασία των υλικών με Trypsin, και στις δύο κατευθύνσεις. Η βιοχημική ανάλυση επαλήθευσε την άμεση σχέση μεταξύ των μηχανικών βισκοελαστικών ιδιοτήτων των μαλακών ιστών με τα συστατικά (GAGs και κολλαγόνο) του ιστού και την εσωτερική διαμόρφωση τους. Τα αποτελέσματα των μη επεξεργασμένων και των επεξεργασμένων ιστών με τα παραπάνω διαλύματα, έδειξαν ότι το διάλυμα του Triton προκαλεί ήπια κατεργασία, με ελαχιστοποίηση των δομικών μεταβολών της εξωκυττάριας μήτρας, όπως η σταθερή σύσταση των γλυκοζαμινογλυκανών (GAGs) και η περιεκτικότητα των ιστών σε κολλαγόνο. Αυτό δεν επιτεύχθηκε με την χρήση διαλύματος Trypsin, όπου παρατηρήθηκε σημαντική μείωση των GAGs, τόσο στη συγκέντρωση της θειϊκής χονδροϊτίνης / δερματάνης όσο και στο υαλουρονικό. Για την αξιολόγηση της κυτταροσυμβατότητας αορτικά βόεια ενδοθηλιακά κύτταρα καλλιεργήθηκαν στα ακυτταροποιημένα υλικά. Η επιθηλιοποίησή τους επετεύχθη από 24 ώρες μέχρι και 4 μέρες. Προσδιορίστηκε επίσης η δύναμη προσκόλλησης των κυττάρων μετά από 4 μέρες καλλιέργειας στους ακυτταροποιημένους περικαρδιακούς ιστούς με την εφαρμογή διατμητικών τάσεων μέσω ροϊκού πεδίου, με χρήση κατάλληλης μηχανής περιστροφής των δειγμάτων σε ακινητοποιημένο υγρό. Τα αποτελέσματα έδειξαν εξάπλωση και πολλαπλασιασμό των κυττάρων στην επιφάνεια των βιοϋλικών, ενώ παρατηρήθηκε καλή συγκέντρωση κυττάρων (> 60%) στην κλίμακα των φυσιολογικών διατμητικών τάσεων. Συμπερασματικά, η ακυτταροποίηση του βόειου περικαρδιακού ιστού για μεγάλη χρονική διάρκεια στους 37°C (Trypsin) φάνηκε να μεταβάλλει την εμβιομηχανική συμπεριφορά και τη δομική ακεραιότητα του ιστού, η οποία, αντίθετα, διατηρείται σε φυσιολογική κατάσταση μετά από κατεργασία σε χαμηλή θερμοκρασία και σε σύντομο χρόνο (Triton). Επιπλέον, και τα δύο πρωτόκολλα είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία βιοϋλικού συμβατού με τα ενδοθηλιακά κύτταρα κατά την επαφή τους με την επιφάνειά τους. / In TE scaffolding, the ability of scaffolds to preserve proper mechanical and biological function and compatibility with the surrounding tissues and organs, as well to enhance host cells to adhere with scaffold material in their surface and 3D structure is of paramount importance for potential regenerative cell response in vivo. The aim of the present thesis is to produce and characterise a decellularized extracellular matrix derived from animal soft tissues, scoping to a scaffold capable of exhibiting the mechanical and biological properties desired for tissue engineering (TE) applications. For this work bovine pericardial tissue was selected, due to its broad use as a biomaterial in different implant technologies for decades. Two different protocols for the decellularization of bovine pericardial tissue were developed incorporating Triton® X–100, SDS and deoxycholic acid (12 h, 4°C) in solution 1 (Triton) and trypsin/EDTA with RNAse/DNase at 37°C for 48 h in solution 2 (Trypsin). Histological analysis confirmed total absence of cells after both treatments. The results of the biomechanical tests showed no mechanical differences demonstrated between the fresh and decellularized pericardial tissues by Triton solution in both, apex to base and transverse anatomical directions, contrary to a significant decrease of the low elastic modulus (elastin phase) and high elastic modulus (collagen phase) demonstrated after trypsin solution treatment in both directions. Biochemical analysis verified the direct relationship between mechanical viscoelastic properties of soft tissues with the constituent tissue components (GAGs and collagen content) and their internal arrangement. The comparison of the results from untreated and that from treated tissues suggested that the Triton decellularization method seemed to be a very mild treatment, as the glycozaminoglycans (GAGs) composition remained constant, as well as the collagen content. This was not achieved with the decellularization using Trypsin, where a significant reduction of GAGs, both chondroitin/dermatan sulphate and hyaluronan, was found. Aortic bovine endothelial cell seeding was used for estimation of its biomaterials’ cytocompatibility. Endothelialization achieved after 24hrs to 4 days periods. The adhesion strength of cells, cultured for 4 days on decellularized bovine pericardial tissues, was also determined. By applying a radially increasing shear stress field on rotating material samples within a stationary fluid mesh using a spinning disc device, we determined the shear stress necessary to detach the cells from the sfafolds’ surface. Fine cell spreading and proliferation on biomaterials’ surface and good surface cell density (>60%) at physiological shear stress scale were observed and measured. In conclusion, decellularization of bovine pericardial tissues under long time duration in 37°C (Trypsin) seems to alter its biomechanical behaviour and structural integrity, which, in contrast, was retained under low temperature short duration treatment (Triton). Additionally, both protocols resulted in a cytocompatible biomaterial, regarding its surface interactions with endothelial cells.

Με την ηλικία, νόσοι που σχετίζονται με δομικά ελαττώματα των οστών που οφείλονται σε κατάγματα ή εκφυλισμούς, αναμένονται να αυξηθούν σε συχνότητα. Επιπλέον, η αύξηση του προσδόκιμου ζωής επιβάλλει τη χρήση βελτιωμένων συνθετικών υλικών για την αντικατάσταση νοσούντων οστών, για παράδειγμα κατά τη χρήση μεταλλικών ράβδων σε περιπτώσεις βλαβών μη-ένωσης και στις χειρουργικές επεμβάσεις αντικατάστασης ισχίου. Τα υπάρχοντα υλικά σχετίζονται με υπο-βέλτιστη οστεοενσωμάτωση και προβληματική μακροπρόθεσμη επιβίωση του σύνθετου εμφυτεύματος. Για το λόγο αυτό, η βελτίωση των υλικών επικάλυψης και των μηχανικών ιδιοτήτων των νέων, κυτταρικά συμβατών, συστατικών είναι επιτακτική. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το πρόβλημα, υλικά νέας γενιάς είναι διαθέσιμα, ενδεχομένως με καλύτερες ιδιότητες ως υπόστρωμα προσκόλλησης για τα κύτταρα των οστών. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να εκτιμηθεί η ικανότητα ενός νέου, ειδικά κατασκευασμένου υλικού απο νανοσωλήνες άνθρακα ως προς τη διατήρηση της σωστής έκφρασης των χαρακτηριστικών γονιδίων των οστεοβλαστών, με έμφαση στην έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στις αλληλεπιδράσεις οστεοβλαστών-υποστρώματος και έτσι προωθούν την σταθερή προσκόλληση των κυττάρων στο υπόστρωμα. Παράλληλα, ερευνήσαμε και την επίδραση της μηχανικής καταπόνησης στην έκφραση των γονιδίων αυτών σε κύτταρα που καλλιεργήθηκαν σε νανοσωλήνες άνθρακα. Χρησιμοποιήσαμε δύο ανεξάρτητες απομονώσεις οστεοβλαστών διαφοροποιημένων από ανθρώπινα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα μυελού των οστών, δηλαδή προχωρήσαμε σε δύο ανεξάρτητα πειράματα. Και στα δύο, για να γίνει ο πειραματισμός όσο εγγύτερα στις πραγματικές συνθήκες, καλλιεργήσαμε τους οστεοβλάστες υπο στατικές συνθήκες όσο και υπό συνθήκες μηχανικής καταπόνησης, για την προσομοίωση "in vivo" συνθηκών, και συγκρίθηκε η γονιδιακή έκφραση οστεοβλαστών που καλλιεργήθηκαν σε πλαστικό έναντι επιφανειών επικαλυμμένων με νανοσωλήνες άνθρακα. Απομονώσαμε το RNA από τους οστεοβλάστες μετά από την καλλιέργειά τους για 3 και 24 ώρες και προσδιορίσαμε, χρησιμοποιώντας την τεχνική real time RΤ-PCR, την έκφραση των ακόλουθων γονιδίων σε επίπεδο mRNA: κολλαγόνο-α1, αλκαλική φωσφατάση, οστεοποντίνη, βινκουλίνη και ιντεγκρίνες α4, αV, β1 και β3. Συνολικά, τα αποτελέσματα της ανάλυσης του κυτταρικού mRNA έδειξαν ότι η γονιδιακή έκφραση μετά από 3 ώρες καλλιέργειας είναι πολύ μεταβλητή, και οριστικά συμπεράσματα δεν θα μπορούσαν να εξαχθούν. Ωστόσο, αφού δίνεται η ευκαιρία στα κύτταρα να προσκολληθούν σταθερά, στις 24 ώρες, κατέστη σαφές ότι: α) η κυτταρική ταυτότητα των διαφοροποιημένων οστεοβλαστών διατηρείται, με βάση το γεγονός ότι η έκφραση αυτών των χαρακτηριστικών γονιδίων, που σχετίζονται με την προσκόλληση, συντηρείται σωστά, αν και σε διάφορα επίπεδα, β) σε στατικές συνθήκες, το επίπεδο της έκφρασης των εξετασθέντων γονιδίων είναι κατά τι χαμηλότερο σε οστεοβλάστες που καλλιεργηθήκαν σε επικαλυμμένη επιφάνεια με νανοσωλήνες άνθρακα σε σύγκριση με τα κύτταρα που καλλιεργηθήκαν σε πλαστικό, και γ) σε σύγκριση με τις στατικές συνθήκες, το μηχανικό ερέθισμα ενισχύει την έκφραση αυτών των γονιδίων οστεοβλαστών όταν καλλιεργούνται σε νανοσωλήνες άνθρακα, για την επίτευξη υψηλών επιπέδων mRNA έκφρασης των γονιδίων κυτταρικής προσκόλλησης. Τα αποτελέσματα της τελευταίας ανάλυσης της γονιδιακής έκφρασης είναι επίσης συμβατά με τις συνολικές ποσότητες RNA που λαμβάνονται, υποστηρίζοντας έμμεσα τη σταθερή προσκόλληση και επιβίωση των οστεοβλαστών σε νανοσωλήνες άνθρακα υπο συνθήκες μηχανικής καταπόνησης. Συμπεραίνουμε λοιπόν ότι το νέο υπόστρωμα από νανοσωλήνες άνθρακα που αναλύθηκε σε μηχανικές συνθήκες διέγερσης που προσομοιάζουν, κατά το δυνατόν, συνθήκες καταπόνησης in vivo, συνιστά ένα κατάλληλο κυτταρικό υπόστρωμα, συμβατό με την επιβίωση των οστεοβλαστών, τη διαφοροποίηση, την ανάπτυξη και την σταθερή προσκόλλησή τους στο υπόστρωμα νανοσωλήνων. Η εργασία αυτή υποστηρίζει την πιθανότητα της χρήσης αυτών των νέων υλικών στο μέλλον για την επικάλυψη σκελετικών προσθέσεων, με σκοπό την απόκτηση βέλτιστης οστεοενσωμάτωσης. / As population ages, diseases related to bone structural defects due to fracture or degeneration are expected to increase in frequency. In addition, the increase in life expectancy necessitates better composite materials for replacement of diseased/fractured bones, for example during the use of metal rods for non-union defects and in hip replacement surgery. The existing materials are associated with sub-optimal osseointegration and problematic long-term survival of the composite graft. For this reason, improvement of coating materials and engineering of novel cell-compatible components is imperative. To address this problem, new-generation materials are available, with possibly better bone cell adherence properties. The Aim of this work was to evaluate the ability of a novel, specially-constructed carbon nanotube material to sustain proper expression of characteristic osteoblast genes, with emphasis on the expression of genes that are functionally involved in osteoblast-matrix interactions and promote firm cell adherence to substrate. We used two independent isolates of osteoblasts differentiated from human bone marrow mesenchymal stem cells, ie we proceeded to two independent experimental runs. In both, to make the experimentation more context-relevant, we grew the osteoblasts in static as well as under mechanical strain, to simulate in vivo conditions, and also compared gene expression in osteoblasts grown on plastic versus carbon nanotube-coated surface. We isolated RNA from the osteoblasts at 3 hours and 24 hours after seeding them on the culture vessels and determined, using real-time RT-PCR techniques, the level of expression of the following genes at the mRNA level: α1-collagen, alkaline phosphatase, osteopontin, vinculin, and integrins α4, αV, β1 and β3. All in all, the results on cell mRNA analysis indicated that gene expression at 3h post-plating is too variable and no firm conclusions could be drawn. However, once the cells are given a chance to firmly adhere, at 24h, it became clear that: a) osteoblast cell identity is maintained, based on the fact that the expression of these characteristic matrix- and adhesion-related genes is properly maintained, albeit in various levels, b) in static conditions, the level of expression of the examined genes is lower in cells grown on nanotube-coated surface compared to cells grown on plastic, and c) in comparison to static conditions, mechanical stimulation enhances expression of these genes in osteoblasts grown on nanotubes, to attain robust levels of cell adherence gene mRNA expression. The results of the latter gene expression analysis are also compatible with total RNA quantities obtained, indirectly arguing firm osteoblast adhesion/survival on nanotubes under mechanical strain conditions. We therefore conclude that the novel carbon nanotubes assayed herein in lifelike mechanical stimulation conditions, constitute an appropriate cell-bearing surface, compatible with osteoblast survival, differentiation, growth and firm adherence to substrate. This work raises the possibility of using this novel material in the future to coat skeletal prostheses, in order to obtain improved osseointegration.

Το γλοιοβλάστωμα αποτελεί έναν από τους πιο θανατηφόρους τύπους καρκίνου για τον άνθρωπο δεδομένου ότι ο μέσος όρος επιβίωσης είναι 12-15 μήνες. Η συμβατική θεραπεία με τα κλασσικά χημειοθεραπευτικά σχήματα δεν έχει αποδώσει ιδιαιτέρως θετικά αποτελέσματα. Η εξέλιξη της μοριακής βιολογίας έχει «ρίξει φως» στην διερεύνηση και κατανόηση αρκετών μηχανισμών της κυτταρικής λειτουργίας που αφορούν τη μετανάστευση, τον πολλαπλασιασμό και την απόπτωση των κυττάρων. Στο γλοιοβλάστωμα έχει παρατηρηθεί αυξημένη δραστηριότητα πολλών υποδοχέων αυξητικών παραγόντων στην επιφάνεια των κυττάρων όπως ο EGFR, ο PDGFR και ο VEGFR. Ταυτόχρονα, υπάρχουν και άλλα μόρια επιφανείας με ιδιαίτερο ενδιαφέρον όπως οι ιντεγκρίνες λόγω της ιδιότητας τους να καθορίζουν τη μετανάστευση. Στη νέα εποχή των αναστολέων κινάσης τυροσίνης οι οποίοι δρουν έναντι των υποδοχέων των αυξητικών παραγόντων και θεωρούνται πολλά υποσχόμενα μικρά μόρια, πρέπει να διερευνηθεί αν μπορούν να έχουν θέση στην αντιμετώπιση του γλοιοβλαστώματος. Αρχικά έγινε εκτίμηση της επίδρασης των αναστολέων sunitinib και lapatinib ξεχωριστά αλλά και σε συνδυασμό, στο πολλαπλασιασμό και στο κυτταρικό θάνατο των κυττάρων γλοιβλαστώματος U87 και M059K σε συγκεντρώσεις 0,01, 0,1, 1 και 10μΜ. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 διμεθυλθειαζόλο βρωμιδίου και το ολοκληρωμένο σύστημα ανίχνευσης αννεξίνης V/προπιδίου (annexin V/propidium iodide), αντίστοιχα. Για τη διαδικασία της μετανάστευσης εφαρμόστηκε η μέθοδος μελέτης του χημειοτακτισμού. Η έκφραση μεταλλοπρωτεϊνασών MM-2 και MMP-9 εκτιμήθηκε με τη μέθοδο του ζυμογραφήματος. Περαιτέρω έγινε διερεύνηση της πιθανής εμπλοκής των φαρμάκων στο σχηματισμό συμπλόκων EGFR-υπομονάδα β1 ιντεγκρινών, PDGFR- υπομονάδα β3 ιντεγκρινών και VEGFR- υπομονάδα β3 ιντεγκρινών. Η μελέτη της δημιουργίας των συμπλόκων των β υπομονάδων των ιντεγκρινών με τους υποδοχείς αυξητικών παραγόντων έγινε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ανοσοκατακρήμνισης και της ανάλυσης κατά Western. Τα αποτελέσματα επαληθεύτηκαν και με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού. Με την ίδια μέθοδο μελετήθηκε και η επίδραση των φαρμάκων στη φωσφορυλιωμένη μορφή της FAK. Τα πειραματικά δεδομένα έδειξαν ότι και οι δύο αναστολείς sunitinib και lapatinib, μείωσαν τον πολλαπλασιασμό με δοσοεξαρτώμενο τρόπο 48 ώρες μετά την προσθήκη τους στα κύτταρα είτε μεμονωμένα είτε σε συνδυασμό. Τα αποτελέσματα της αναστολής του πολλαπλασιασμού συμβάδιζαν με τα αποτελέσματα της απόπτωσης όπου το ποσοστό των αποπτωτικών κυττάρων αυξήθηκε. Περαιτέρω η μετανάστευση των κυττάρων εμφανίστηκε μειωμένη μετά την προσθήκη των φαρμάκων είτε μεμονωμένα είτε σε συνδυασμό. Η έκφραση των μεταλλοπρωτεϊνασών MMP-2 και MMP-9 δεν επηρεάστηκε στα κύτταρα U87 μετά την προσθήκη και των 2 φαρμάκων. Αντίθετα, στα κύτταρα M059K το sunitinib αλλά και ο συνδυασμός του με το lapatinib ελαττώσαν την έκφραση των MMPs 48 ώρες μετά τη προσθήκη τους στο θρεπτικό μέσο. Στη συνέχεια βρέθηκε ότι το lapatinib μπορεί να αναστείλει την δημιουργία συμπλόκου του EGFR με την υπομονάδα β1 των ιντεγκρινών, έως και 30 λεπτά μετά την προσθήκη του φαρμάκου στα κύτταρα. Αντίστοιχα το sunitinib μπορεί να αναστέλλει το σχηματισμό συμπλόκου της υπομονάδας β3 των ιντεγκρινών με τον VEGFR εντός δύο ωρών από την προσθήκη των φαρμάκων, χωρίς επίδραση όμως στον σχηματισμό των συμπλόκων PDGFR – υπομονάδα β3 ιντεγκρίνης. Αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν και με την χρήση ανοσοφθορισμού. Συνοψίζοντας, οι δύο αναστολείς κινάσης τυροσίνης, sunitinib και lapatinib κατάφεραν να επιδείξουν αξιόλογα αποτελέσματα στις παραμέτρους του πολλαπλασιασμού και της μετανάστευσης των κυττάρων γλοιοβλαστώματος. Τα αποτελέσματα της έρευνας είναι πρωτοποριακά διότι, αναφορικά με την μετανάστευση στο γλοίωμα, αυτή φαίνεται να αναστέλλεται αποτελεσματικότερα με τον συνδυασμό των δύο φαρμάκων πιθανά μέσω του μηχανισμού διαταραχής της δημιουργίας του συμπλόκου ιντεγκρίνης- υποδοχέας αυξητικού παράγοντα. / Glioblastoma is considered to be one of the most fatal among the malignancies in human with median survival between 12-15 months. The conventional chemotherapy cannot change the fate of these patients. Recent advances in molecular biology have shed light in the various mechanisms recruited by malignant cells in order to proliferate, metastasize and escape apoptosis. Studies in glioblastoma have already shown up-regulation in the function of tyrosine kinase receptors such as EGFR, PDGFR and VEGFR. Besides this, in the more recent years, research supports the significant role of integrins in the migration process of glioblastoma cells. In the new era of tyrosine kinase inhibitors (TKIs), where their main mechanism of action is by blocking various growth factor receptors, it has to be determined a possible contribution in the fight against glioblastoma. Initially, it was estimated a possible effect of sunitinib and lapatinib applied either alone or in combination, on U87 and M059K glioma cells’ proliferation and apoptosis using doses of 0,01 μM, 0,1 μM, 1μM and 10 μM. The proliferation was estimated using the 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 dimethyltetrazolium bromide assay and apoptosis using annexin V/propidium iodide detection assay. Migration assay was performed using Boyden chamber assay. The release of MMP-2 and MMP-9 into the culture medium of U87 and M059K cells was measured by zymography. Furthermore, a possible implication of the tested agents in the formation of EGFR-integrin β1 complex, VEGFR-integrin β3 and PDGFR-integrin β3 complexes formation was studied. Immunoprecipitation and western blot analysis were used for studying the complex formation of EGFR, PDGFR and VEGFR with integrins. Validation of the results was made using immunofluorescence assay. Also, similar experiments were performed for the effect of sunitinib and lapatinib in FAK phosphorylation. The results showed that both tested agents decreased cell proliferation in a dose-dependent manner 48 h after their application in both cell lines either alone or in combination. The results in cell proliferation were in line with the increase in apoptotic cells after their treatment with the tested agents. Furthermore, the ability of U87 and M059K cells to migrate was inhibited either by each agent alone or in combination. Both agents did not affect MMP-2 and MMP-9 levels in U87 cells, however, MMPs levels were decreased in M059K cells, 48h after their treatment with sunitinib either alone or in combination with lapatinib. Additionally, a time course study for the effect of lapatinib on EGFR-integrin β1 complex revealed an inhibition in complex formation up to 30 min after agent application. Likewise, sunitinib inhibited complex formation of VEGFR-integrin β3 complex within 2h after its application without affecting PDGFR-integrin β3 complex. The previously-described interruption of complexes formation was confirmed with an immunofluorescence assay. Summarizing the results, sunitinib and lapatinib exerted significant effects on glioblastoma cell proliferation, apoptosis and migration. The preliminary results of the current study are the first to support the implication of a dual anti-EGFR/HER-2 agent, lapatinib and a multi-targeted agent, sunitinib in glioma cells migration, through a mechanism implying interruption of growth factor receptor - integrin complexes formation.

Οι νευροτροφίνες (ΝΤs), Nerve Growth Factor (NGF), Brain-Derived Neurotrophin Factor (BDNF), NΤ-3, ΝΤ-4, ΝΤ-5 και ΝΤ-6 ανήκουν σε μια οικογένεια πολυπεπτιδικών αυξητικών παραγόντων οι οποίοι απαιτούνται για την ανάπτυξη του νευρικού συστήματος στα σπονδυλωτά. Εμπλέκονται στην επιβίωση, στη διαφοροποίηση, στην ωρίμανση των νευρώνων, στη συναπτική πλαστικότητα, στη μάθηση, στη μνήμη, καθώς επίσης και στην έκφραση και ενεργότητα σημαντικών πρωτεϊνών, όπως ιοντικών καναλιών και νευροδιαβιβαστικών υποδοχέων. Οι λειτουργίες αυτές επιτελούνται μέσω της δέσμευσής τους σε δύο είδη μεμβρανικών υποδοχέων, της οικογένειας κινάσης-τυροσίνης TrkA, TrkB και TrkC (tropomyosinerelated kinase) και του pan-neurotrophin (με ικανότητα δέσμευσης με όλες τις νευροτροφίνες) υποδοχέα p75NTR που είναι μέλος των υποδοχέων Tumor Necrosis Factors (TNFs). Οι νευροτροφίνες εκφράζονται σε κύτταρα του Κ.Ν.Σ. και Π.Ν.Σ. αλλά και σε ιστούς-όργανα εκτός νευρικού συστήματος, όπως είναι η υπόφυση. Σκοπός της εργασίας ήταν να μελετήσουμε την έκφραση των υποδοχέων των νευροτροφινών με σύγχρονες μεθόδους ανοσοϊστοχημείας σε αδενώματα της υπόφυσης και να συσχετίσουμε την έκφρασή τους με τα κλινοκοπαθολογικά χαρακτηριστικά των ασθενών. Όλα τα αδενώματα της μελέτης που συμπεριλήφθησαν στη μελέτη (10ανδρών και 8 γυναικών) εμφάνισαν ανοσοϊστοχημική χρώση για τον υποδοχέα TrkA και συγκεκριμένα έντονη χρώση (+3) τα 9/18 (50%) των περιστατικών, μέτρια χρώση (+2) τα 8/18 (45%) των περιστατικών και ασθενή χρώση (+1) 1/18 (5%) των περιστατικών. Ο υποδοχέας TrkB εμφάνισε θετικότητα στο 83% (15/18) των περιπτώσεων. Τα 6/15 (40%) περιστατικά παρουσίασαν έντονη χρώση (+3), τα 4/15 (27%) περιστατικά μέτρια χρώση (+2) και τα 5/15 (33%) περιστατικά ασθενή χρώση (+1). Ανοσοϊστοχημική χρώση για τον υποδοχέα TrkB παρατηρήθηκε επίσης στα αγγεία 4/15 (27%) των αδενωμάτων. Τα 11/18 (61%) των αδενωμάτων παρουσίασαν ανοσοθετικότητα για τον TrkC και συγκεκριμένα τα 3/11 (27%) περιστατικά εμφάνισαν μέτρια χρώση (+2) και 8/11 (73%) περιστατικά ασθενή (+1). Χρώση για τον υποδοχέα TrkC εντοπίστηκε σε αγγεία σε 4/11 περιστατικά (36%). Τέλος έκφραση για τον p75 υποδοχέα δεν παρατηρήθηκε σε κανένα αδένωμα. Με δεδομένο ότι οι υποδοχείς TrkB και TrkC εκφράζονται στα αγγεία των αδενωμάτων, μελετήθηκε η έκφραση των υποδοχέων των νευροτροφινών σε σχέση με την αγγειογένεση, ένας μηχανισμός που αφορά άμεσα την πρόγνωση και την ανταπόκριση στην αντίστοιχη θεραπεία των όγκων. Μελετήθηκε η έκφραση του CD31(platelet endothelial cell adhesion molecule) και του VEGFR3 (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 3). Ο παράγοντας VEGFR3 συμβάλλει επίσης και στην ανάπτυξη λεμφαγγείων στο στρώμα του όγκου επάγοντας την ανάπτυξή του. Η εκτίμηση της ανοσοεντόπισης για τον CD31 και τον VEGFR3 για κάθε νεόπλασμα έγινε κατόπιν επιλογής τριών αγγειοβριθέστερων περιοχών, την καταμέτρηση των αγγείων σε κάθε περιοχή και τον υπολογισμό του μέσου όρου (MCV Microvessel Count). Για τον παράγοντα VEGFR3 το 89% των περιστατικών ήταν θετικά εμφανίζοντας ένα εύρος MCV της τάξης των 2 έως 32,67, ενώ για τον παράγοντα CD31 το 100% των αδενωμάτων ήταν θετικά με MCV της τάξης των 4,67 έως 53,67. Δεν παρατηρήθηκε συσχέτιση του MCV με την έκφραση των υποδοχέων των νευροτροφινών. Οι υποδοχείς των νευροτροφινών ενώ εκφράζονται στη φυσιολογική υπόφυση συμμετέχοντας στην ανάπτυξη και στην επιβίωση των κυττάρων, δεν «σιωπούν» στα αδενώματά της. Το ερώτημα που γεννάται είναι αν δρουν ως παράγοντες διατήρησης της καλοήθειας ή αν συμβάλλουν στην ογκογένεση και στην μετέπειτα εξέλιξη των νεοπλασμάτων της υπόφυσης. Περαιτέρω μελέτες απαιτούνται για την διερεύνηση του ρόλου των νευροτροφινών μέσω των υποδοχέων τους στα αδενώματα υπόφυσης, στον άνθρωπο. / -