Ο Λείος Μυϊκός Φαινότυπος (ΛΜΦ) χαρακτηρίζεται από σημαντική πλαστικότητα και παίζει κομβικό λειτουργικό ρόλο τόσο σε φυσιολογικές όσο και σε παθολογικές καταστάσεις. Στις αρτηρίες, η μεταβολή του ΛΜΦ στο φάσμα από φυσιολογικός-συσταλτός μέχρι συνθετικός-παθολογικός εμπλέκεται αιτιολογικά σε διάφορες ανθρώπινες ασθένειες όπως στην αθηροσκλήρωση, στην υπέρταση και στην επαναστένωση των αγγείων μετά από εγχείρηση. Η έκφραση γονιδίων ΛΜΦ έιναι επίσης μεγάλης σημασίας σε ασθένειες άλλων οργάνων, όπως η ίνωση των νεφρών και του ήπατος και η μετάσταση του καρκίνου. Συνεπώς, η μελέτη των μοριακών μηχανισμών μέσω των οποίων επηρεάζεται ο ΛΜΦ είναι πολύ σημαντική για την ανάπτυξη νέων τεχνικών περιορισμού της εξέλιξης αυτών των νόσων. Η λειτουργία πολλών ιστών όπως είναι τα αγγεία ελέγχεται σε σημαντικό βαθμό από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα. Σκοπός λοιπόν της παρούσας εργασίας ήταν πρώτα-πρώτα να εξετάσουμε εάν in vitro η διέγερση των α και β αδρενεργικών υποδοχέων πιθανώς ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων ΛΜΦ και προκαταρκτικά να διακριβώσουμε μέσω ποιών μοριακών μηχανισμών οι α1 (υπότυποι α1Α και α1Β) και οι β-ΑΥς επηρεάζουν και ελέγχουν το ΛΜΦ. Κατά δεύτερο λόγο θελήσαμε να εξετάσουμε εάν η εξωγενής έκφραση του μεταγραφικού παράγοντα Μυοκαρδίνη προκαλεί επιθηλιο-μεσεγχυματική μετάβαση (ΕΜΤ-Epithelial to Mesenchymal Transition) σε ενδοθηλιακά κύτταρα in vitro. Για τα πρώτα πειράματά μας χρησιμοποιήσαμε δύο διαφορετικούς κυτταρικούς πληθυσμούς: α) διαφοροποιημένα λεία μυϊκά κύτταρα αορτής αρουραίου της κυτταρικής σειράς A7r5, και β) κύτταρα ινοβλαστών της κυτταρικής σειράς ΝΙΗ3Τ3 προερχόμενα απο ποντικό, προκειμένου να δούμε αντίστοιχα πως η δράση των ΑΥ ελέγχει την έκφραση των γονιδίων αυτών σε διαφοροποιημένα ΛΜΚ (A7r5) και σε αδιαφοροποίητα κύτταρα που όμως μπορούν να μετατραπούν σε «ΛΜΚ» (ΝΙΗ3Τ3). Ως δείκτη για την έκφραση του ΛΜΦ, εξετάσαμε την έκφραση κυτταροσκελετικών, δομικών πρωτεϊνών-δεικτών, όπως η λείου μυϊκού τύπου α-Ακτίνη (SM-α-Αctin),, η λείου μυϊκού τύπου βαριά αλυσίδα της Μυοσίνης (SM-MHC), η λείου μυϊκού τύπου Καλπονίνη (SM-Calponin) και η λείου μυϊκού τύπου πρωτεΐνη 22α (τρανσγελίνη) (SM22α), σε δύο επίπεδα: α) είτε χρησιμοποιώντας αντισώματα, είτε β) με την χρήση πλασμιδίων αναφοράς όπου minimal υποκινητές των παραπάνω γονιδίων ελέγχουν την προσμετρούμενη έκφραση λουσιφεράσης. Η ενεργοποίηση της μεταγραφής αυτών των γονιδίων ρυθμίζεται, σε μεγάλο μέρος, από τις αλληλουχίες CArG (CArG boxes) στους υποκινητές τους, στις οποίες προσδένεται ο παράγοντας Serum Response Factor (SRF). Στα ΛΜΚ, ο μεταγραφικός παράγοντας SRF ενεργοποιεί τη μεταγραφή των γονιδίων-δεικτών μέσω δημιουργίας ενός απαραίτητου συμπλόκου με έναν μεταγραφικό παράγοντα της οικογένειας των Μυοκαρδινών, η οποία αποτελείται από 3 μέλη : τη Μυοκαρδίνη και τις συγγενείς πρωτεΐνες MRTF-A και MRTF-B. Στη μελέτη που πραγματοποιήσαμε, αρχικά παρατηρήσαμε ότι οι δύο αυτοί κυτταρικοί πληθυσμοί δεν εκφράζουν τους α1-ΑΥς (α1Α και α1Β υπότυποι) ενδογενώς, αλλά, με εισαγωγή του αντίστοιχου πλασμιδίου των α1Α ή α1Β ΑΥς, το σύστημα καθίσταται λειτουργικό. Επιπλέον ανακαλύψαμε ότι τα κύτταρα A7r5 εκφράζουν ενδογενώς τους β-ΑΥς. Από τα πειράματα που πραγματοποιήσαμε, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι οι υποδοχείς αυτοί επηρεάζουν και καθορίζουν με διαφορετικό τρόπο το ΛΜΦ, ανάλογα με τον υπότυπο των ΑΥς και ανάλογα με τον τύπο των κυττάρων. Πιο αναλυτικά, όσον αφορά στα κύτταρα A7r5 παρατηρήσαμε ότι: α) η ενεργοποίηση των α1Α-ΑΥ επάγει την έκφραση και των τεσσάρων γονιδίων-δεικτών που καθορίζουν το ΛΜΦ τόσο σε μεταγραφικό όσο και σε πρωτεϊνικό επίπεδο, β) η ενεργοποίηση του υποκινητή της SM22α από τους α1Α-ΑΥς εξαρτάται από τα στοιχεία CΑrG ενώ η ενεργοποίηση του υποκινητή της SM-Calponin δεν εξαρτάται από τα στοιχεία αυτά, γ) η ενεργοποίηση των α1Β-ΑΥ επάγει τη μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM22α και SM-Calponin ενώ δεν επηρεάζει την μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM-α-Αctin και της SM-MHC, δ) η ενεργοποίηση των υποκινητών της SM22α και της SM-Calponin από τους α1Β-ΑΥς εξαρτάται από τα στοιχεία CΑrG, ε) οι β-ΑΥς, σε αντίθεση με τους α1-ΑΥς, επηρεάζουν με διαφορετικό τρόπο τη μεταγραφή των γονιδίων-δεικτών που καθορίζουν το ΛΜΦ, κυρίως ελαττώνοντας τη μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM-Calponin, SM-α-Αctin και SM-MHC ενώ δεν επηρεάζουν τη μεταγραφική ενεργότητα του SM22α. Επίσης, όταν παρόμοια πειράματα έγιναν στα κύτταρα ΝΙΗ3Τ3 παρατηρήσαμε ότι: α) οι α1Α-ΑΥs επάγουν τη μεταγραφή των υποκινητών και των τεσσάρων γονιδίων-δεικτών που καθορίζουν το ΛΜΦ, β) στα κύτταρα αυτά η ενεργοποίηση των υποκινητών της SM22α και της SM-Calponin από τους α1Α-ΑΥς δεν εξαρτάται από τα στοιχεία CΑrG, γ) η ενεργοποίηση των α1Β-ΑΥs επάγει τη μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM22α, SM-Calponin και SM-MHC ενώ δεν επηρεάζει την ενεργότητα του υποκινητή της SM-α-Αctin. Από τα παραπάνω λοιπόν, καταλήξαμε στα εξής συμπεράσματα: 1) Η διέγερση των α1-ΑΥ οδηγεί σε άυξηση της έκφρασης των γονιδίων-δεικτών του ΛΜΦ, και άρα οι α1-ΑΥς λειτουργούν, τουλάχιστον in vitro, ως παράγοντες προώθησης του ΛΜΦ. 2) Η δράση των α1-ΑΥ εξαρτάται μόνο μερικώς απο την ύπαρξη στοιχείων CArG (SRE), και διαφέρει ανάλογα με τον υποκινητή, άρα οι διάφοροι υποκινητές χρησιμοποιούν διαφορετικά τα στοιχεία CArG που περιέχουν, πράγμα που ενισχύει την υπόθεση συνδυαστικής χρήσης μεταφραφικών παραγόντων για την «πλαστική» έκφραση του λειτουργικού ΛΜΦ. 3) Οι δύο υπότυποι των α1-ΑΥ που εξετάστηκαν, α1Α-ΑΥς και α1Β-ΑΥς, έχουν προφανείς διαφορές ως πρός την διέγερση της έκφρασης των ΛΜ γονιδίων, και άρα πιθανώς θα παίζουν διαφορετικό λειτουργικό ρόλο στα αγγεία και στους άλλους ιστούς όπου εκφράζονται. 4) Αντίθετα με τους α1-ΑΥς, οι β-ΑΥς λειτουργούν ανασταλτικά στην έκφραση των γονιδίων του ΛΜΦ, και άρα το τελικό προϊόν της συμπαθητικής διέγερσης στα αγγεία θα είναι η συνισταμένη των δράσεων α και β ΑΥ, που θα διαφέρει στα διάφορα αγγεία ανάλογα με την σχετική έκφραση των υποδοχέων αυτών. Παράλληλα, εξετάζοντας ενδοθηλιακά κύτταρα φλέβας ανθρώπινου ομφάλιου λώρου (HUVEC), είδαμε ότι η εξωγενής έκφραση της Μυοκαρδίνης προκαλεί αλλαγές στο φαινότυπό τους, τόσο σε μορφολογικό επίπεδο όσο και μέσω de novo έκφρασης της SM-α-Ακτίνης και της SM-Καλπονίνης σε πρωτεϊνικό επίπεδο. Παρατηρήσαμε δηλαδή αλλαγές που είναι συμβατές με την επιθηλιο-μεσεγχυματική μετάβαση (ΕΜΤ-Epithelial to Mesenchymal Transition), διαδικασία με πολύ σπουδαίο ρόλο στην εμβρυογένεση, στη διαμόρφωση ιστών και οργάνων, αλλά επίσης και στην ίνωση, στη μετάσταση του καρκίνου και στην παθολογική αγγειογένεση. Συμπερασματικά, τα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων συμμετέχουν στη μετάβαση αυτή και μπορεί να συμβάλλουν σε διεργασίες κυτταρικής διαφοροποίησης και ιστικής δόμησης. Συμπεραίνουμε ότι η έκφραση της Μυοκαρδίνης επαρκεί για να προκαλέσει ΕΜΤ σε ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα, με πιθανές συνέπειες για τη δυνατότητα trans-διαφοροποίησης και συνεισφοράς αυτών των κυττάρων, σε ανακατασκευή και αναδιοργάνωση ιστών, όπως πχ. στην αθηροσκλήρωση και την καρδιακή ανεπάρκεια. / The Smooth Muscle Cell (SMC) Phenotype is characterized by important plasticity and it plays crucial functional role in physiological and pathological conditions. Modulation of SMC Phenotype in arteries is a key etiological feature of some major human pathologies, including atherosclerosis, hypertension and vessel restenosis. Expression of SMCs marker-genes is also important in chronic diseases of other organs, such as in kidney or hepatic fibrosis and in cancer metastasis. So, study of the molecular mechanisms which affect SMC phenotype is necessary in order to develop new therapeutic approaches to combat to these diseases. Function of many tissues such as the vasculature is regulated by the sympathetic nervous system. The aim of this study was first, to examine in vitro whether the stimulation of alpha (α) and beta (β) adrenergic receptors (ARs) can control the expression of SMCs marker-genes in vitro and in case it did, to probe the molecular mechanisms via which α1-ARs (subtypes α1A and α1B) and β-ARs affect and regulate SMC Phenotype. Secondly, we wanted to investigate if the exogenous expression of Myocardin can cause Epithelial to Mesenchymal Transition (ΕΜΤ)-like changes in endothelial cells in vitro. For our experiments, we used two different cell populations : a) A7r5, which are differentiated Smooth Muscle Cells isolated from rat embryonic aorta, and b) ΝΙΗ3Τ3, mouse fibroblasts, in order to examine how stimulation of ARs modulates the expression of these marker-genes in differentiated SMCs (A7r5) and in mesenchymal cells which can convert to SMCs (ΝΙΗ3Τ3), respectively. As a marker for the expression of SMC Phenotype, we monitored the expression of cytoskeletal, structural protein-markers, such as Smooth Muscle-α-Actin (SM-α-Actin), SM-Myosin Heavy Chain (SM-MHC), h1-Calponin (SM-Calponin) and SM22α (transgelin) at two levels: a) using specific antibodies or b) using reporter plasmids in which the minimal promoters of the above genes drive luciferase gene transcription and hence activity. The coordinate transcriptional activation of these genes is, in major part, regulated by the function of CArG boxes in their promoters, which bind Serum Response Factor (SRF). In SMCs, SRF mediates its transcriptional effects via essential complex formation with members of the Myocardin family, which includes Myocardin (Myocd), Myocardin-Related Transcription Factor-A (MRTF-A) and MRTF-B. In our study, we initially noticed that these two cell populations do not express α1-ARs (subtypes α1Α and α1Β) endogenously, but when we transfect them with the plasmids expressing α1Α and α1Β ARs, the cells respond to α1-ARs agonist stimulation. In addition, we discovered that A7r5 cells express endogenous β-ARs. From our experiments, we concluded that these receptors can modulate SMC Phenotype in distinct way. This depends on both the specific subtype of receptor as well as on the cellular background (cell type). More specific, we observed that in A7r5 cells: a) activation of α1A-ARs by phenylephrine induces the expression of all four marker-genes at a transcriptional and at a protein level, b) activation of the SM22α minimal promoter by α1A-ARs depends on CΑrG boxes, while activation of the SM-Calponin minimal promoter does not depend on the presence of CΑrG boxes, c) activation of α1B-ARs induces the transcriptional activity of the minimal promoters of SM22α and SM-Calponin but does not affect the transcriptional activity of the minimal promoter of SM-α-Αctin and SM-MHC, d) activation of both the SM22α and the SM-Calponin minimal promoters by α1B-ARs depends on the presence of CΑrG boxes, e) on the contrary, β-ARs affect the transcription of SMCs marker-genes in an opposite way to α1-ARs reducing the transcriptional activity of the minimal promoters of SM-Calponin, SM-α-Αctin and SM-MHC genes, without affecting the transcriptional activity of the SM22α promoter. Additionally, we noticed that in ΝΙΗ3Τ3 cells: a) α1Α-ARs induce transcriptional activity of minimal promoters of SMC marker-genes, b) activation of minimal promoters of SM22α and SM-Calponin by α1A-ARs does not depend on CΑrG boxes, c) activation of α1B-ARs induce the transcriptional activity of the minimal promoters of SM22α, SM-Calponin και SM-MHC but does not affect the transcriptional activity of the minimal promoter of SM-α-Αctin. Based on the above findings, we conclude that: 1) Stimulation of α1-ARs drives an increased expression of SMC marker genes and consequently α1-ARs function, at least in vitro, as factors which have the ability to induce/maintain the SMC Phenotype. 2) The activity of α1-ARs depends variably on the presence of CArG boxes (SREs) and differs between these minimal promoters. In essence, different promoters use their CArG boxes in a different way. This is in support of the hypothesis that combinational use of transcriptional factors is essential for «plastic» expression of the SMC Phenotype. 3) The two subtypes of α1-ARs examined, α1Α and α1Β, display obvious differences in stimulating SM-specific gene expression and consequently these subtypes may play different functional role in vessels and in other tissues in which they are expressed. 4) On the contrary, β-ARs inhibit the expression of SMC marker-genes. Therefore, the final result of vascular sympathetic stimulation would depend on the combined action of α και β ARs. This action will differ in different vessels, depending on the relative expression of these receptors and their subtypes. In addition, adenoviral expression of Myocardin in human umbilical vein endothelial Cells (HUVECs) induced phenotypic alterations, evidenced by morphological changes and by de novo expression of SM-α-Αctin and SM-Calponin at the protein level. These observations are compatible with an Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT), a process which plays an important role in embryogenesis, tissue and organs formation and angiogenesis, but also participates, in fibrosis and cancer metastasis. Consequently, vascular endothelial cells can undergo in EMT and may contribute in cellular differentiation and in tissue formation. We conclude that the expression of Myocardin is sufficient to cause EMT-like changes in human endothelial cells. This may lead to cellular trans-differentiation and contribution of these cells in active tissue remodeling such as in atherosclerosis and in cardiac failure.

Στην παρούσα μελέτη η βιοτυπία και η ανάλυση του DNA με ηλεκτρο-φόρηση σε παλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο (PFGE) εφαρμόσθηκαν σε ένα σύνο-λο εντε-ρο-κόκ-κων που απομονώθηκαν από νερά αναψυχής και πόσιμα νερά, προκει-μένου να προσδιορισθεί πιθανή γενετική συγγένεια. Τα 200 στελέχη εντε-ρο--κόκκου απομονώθηκαν από 246 δείγματα νερών αναψυχής και 903 δείγματα πόσιμου νερού, από θάλασσα, νερό δικτύου, ποταμούς και πηγές της Ν.Δ. Ελλάδας. Η ταυτοποίηση σε επίπεδο είδους έγινε με το σύστημα API 20strep. Ο έλεγχος της ευαισθησίας στα αντιβιοτικά έγινε με προσδιορισμό της ελάχιστης ανασταλτικής πυκνότητας (MIC) με την μέθοδο ταινιών E-test. Η ηλεκτροφό-ρηση σε παλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόσθηκε για τις γονοτυπικές δοκιμασίες. Ο χαρακτηρισμός σε επίπεδο είδους ταξινόμησε τους εντερόκοκκους σε 22 βιότυπους. Στην πλειοψηφία τους τα στελέχη ήσαν E. faecium (142 ή 71%), ακολουθούσε ο E. faecalis (40 ή 20%), o E. durans (9 ή 4,5%), o E. gallinarum (5 ή 2,5%) και o E. avium (4 ή 2%). Μεταξύ των στελεχών του E. faecium υπήρ-χε σχέση των βιοτύπων και της πηγής του δείγματος. Αυτό δεν παρατηρή-θη-κε στα στελέχη του E. faecalis ούτε στα υπόλοιπα είδη. Κανένα στέλεχος δεν βρέθηκε να παράγει β-λακταμάση. Δεν παρατηρήθηκε καμία σχέση μεταξύ της αντοχής στα αντιβιοτικά και της προέλευσης των στελεχών. Κανένα είδος εντεροκόκκου δεν παρουσίασε αντοχή στα γλυκοπεπτίδια. Κλινικά στελέχη E. faecium περιελήφθησαν στα γονοτυπικά πειράματα ως μάρτυρες για τους ήδη ταυτοποιημένους κλώνους που ενδημούν στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Πάτρας. Η ανάλυση των τύπων PFGE μεταξύ των 104 στελεχών αποκάλυψε την παρουσία 18 κλώνων μεταξύ του E. faecium, 14 του E. faecalis, 2 του E. durans, 3 του E. gallinarum και ενός του E. avium. Αν και μεταξύ των εξετασθέ-ντων στελεχών παρατηρήθηκε γενετική ποικιλία, προσδιορίσθηκαν κοινοί κλώ-νοι μεταξύ διαφορετικών δειγμάτων νερών. Τα δενδρογράμματα αποκά-λυ-ψαν γενετική σχέση μεταξύ συγκεκριμέ-νων περιβαλλοντικών στελεχών του E. faecium και αυτών που ήσαν νοσοκομειακής προέλευσης. Για τη μελέτη της παρουσίας κλώνων μεταξύ εντεροκόκκων που απομονώνονται από το περιβάλλον πρέπει να εφαρμόζονται μέθοδοι ανάλυσης χρωμοσωμικού DNA. / In this study we have identified the enterococcal species isolated from different environmental sources and we have characterized their biotypes, antibiotic resistance patterns and PFGE types. Biotyping and DNA fingerprinting by pulsed-field gel electrophoresis was applied to a collection of enterococci recovered form recreational and drinking water, in order to identify possible genetic relationships. Clinical strains of hospital origin were compared to the environmental isolates. A total of 200 enterococci were isolated from 246 recreational water, and 900 drinking water. One hundred forty two isolates were characterized as Enterococcus faecium recovered from all sources, 40 E. faecalis, 9 E. durans, 5. E. gallinarum and E. avium. Biotypes, determined with API 20 strep, among E. faecium were correlated with certain environmental sources, while antibiotypes, determined with Etest, did not reveal any relationship with the sample origin. Even though genetic diversity was observed among the studied strains, common clonal types were also identified in different sources, suggesting a possible common origin of the enterococci. Cluster analysis revealed a genetic relationship between certain environmental E. faecium and clinical strains.

Ο έλεγχος της έκφρασης των πρωτεϊνών που χαρακτηρίζουν τον Λείο Μυικό Φαινότυπο (ΛΜΦ) είναι εξαιρετικής σημασίας για την κατανόηση, σε μοριακό επίπεδο, διεργασιών που σχετίζονται με πολλές φυσιο-παθολογικές καταστάσεις στον άνθρωπο. Μεταξύ των ασθενειών όπου ο ΛΜΦ είναι καθοριστικής σημασίας για την ανάπτυξη και εξέλιξή τους, είναι η αθηροσκλήρωση, η υπέρταση, η επαναστένωση των αρτηριών μετά από αγγειοπλαστική, η ίνωση οργάνων όπως οι πνεύμονες, το ήπαρ και οι νεφροί, και η ανάπτυξη μεταστάσεων από συμπαγείς όγκους. Επομένως, κατανόηση των κυτταρικών και μοριακών μηχανισμών που οδηγούν σε τροποποίηση του ΛΜΦ είναι βασικής σημασίας για την αναγνώριση στρατηγικών περιορισμού της εξέλιξης των νόσων αυτών και της εκδήλωσης των κλινικών συνεπειών τους. Αρχικό στόχο αποτέλεσε η ανάπτυξη και καθιέρωση ενός in vitro προτύπου συστήματος για την διαφοροποίηση μη διαφοροποιημένων κυττάρων προς φαινότυπο που προσομοιάζει με αυτό των Λείων Μυικών Κυττάρων (ΛΜΚ), ώστε να χρησιμεύσει στη μελέτη του μοριακού καθορισμού και ελέγχου του φαινότυπου των κυττάρων αυτών. Πρώτα-πρώτα, χαρακτηρίσαμε βασικά, σημαντικά «μοριακά εργαλεία» για την διαπίστωση και μοριακή διερεύνηση του ΛΜ-φαινοτύπου. Χρησιμοποιώντας τα, αναπτύξαμε και χαρακτηρίσαμε πρωτογενώς ένα πρότυπο σύστημα διαφοροποίησης σε ΛΜΚ, βασιζόμενο σε Μεσεγχυματικά Βλαστικά Κύτταρα (ΜΒΚ) προερχόμενα από γέλη Wharton ομφάλιου λώρου. Στα κύτταρα αυτά, η έκφραση γονιδίων και πρωτεϊνών που χαρακτηρίζουν τον ΛΜΦ εξαρτάται από την επαρκή έκφραση της πρωτεΐνης Serum Response Factor (SRF), από την ύπαρξη αλληλουχιών Serum Response Element (SRE) στον υποκινητή των εξεταζόμενων ΛΜΚ-ειδικών γονιδίων, και επάγεται από εξωγενή έκφραση της Μυοκαρδίνης. Επομένως, όπως έχει περιγραφεί και για άλλα πρότυπα συστήματα, η διαφοροποίηση των κυττάρων αυτών σε κύτταρα που προσομοιάζουν ΛΜΚ στηρίζεται στην συνέργεια δύο μεταγραφικών παραγόντων, του SRF και της Μυοκαρδίνης. Το πρότυπο αυτό θα είναι χρήσιμο για να διερευνήσουμε τους μοριακούς μηχανισμούς δράσης φυσιολογικών και φαρμακολογικών παραγόντων στον έλεγχο του ΛΜΦ. Επί πλέον, το πρότυπο σύστημα αυτό δύναται να αποβεί χρήσιμο για την κατανόηση εν γένει διεργασιών που οδηγούν στην βασική κυτταρική αλλαγή γνωστή ως Επιθηλιακή-Μεσεγχυματική Μετάβαση (ΕΜΤ) και κατ’ επέκταση για την κατανόηση μηχανισμών παθογένειας πλείστων νόσων που χαρακτηρίζονται από ΕΜΤ. Παράλληλα, έγινε προσπάθεια διερεύνησης αν η κυτταρική σειρά A7r5 αγγειακών ΛΜΚ αποτελεί βιώσιμο φαρμακολογικό σύστημα για την διερεύνηση των μηχανισμών μέσω των οποίων η έκφραση του ΛΜΦ ελέγχεται σε μοριακό επίπεδο από τους αδρενεργικούς υποδοχείς, μία οικογένεια υποδοχέων που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ομοιόσταση του αγγειακού τοιχώματος και στην αρτηριακή παθοφυσιολογία. Δείξαμε ότι ο κυτταρικός πληθυσμός A7r5 δεν απαντά σε α1-αδρενεργική διέγερση διότι στερείται α1-αδρενεργικών υποδοχέων. Διέγερση αποκτάται με εισαγωγή μέσω πλασμιδίου α1-αδρενεργικών υποδοχέων, άρα το ενδογενές σηματοδοτικό σύστημα είναι παρόν και λειτουργικό. Επιπρόσθετα, ανακαλύψαμε ότι τα κύτταρα A7r5 εκφράζουν ενδογενώς λειτουργικούς β-αδρενεργικούς υποδοχείς. Θέτουμε έτσι τα θεμέλια για μία σε βάθος διερεύνηση του τυχόν ρόλου των β-αδρενεργικών υποδοχέων στον έλεγχο του φαινοτύπου των αγγειακών ΛΜΚ, ο οποίος είναι καθοριστικός για την γένεση και πορεία των καρδιαγγειακών νοσημάτων εν γένει. Συμπερασματικά λοιπόν α) τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα προερχόμενα από τη γέλη Wharton ανθρώπινου ομφάλιου λώρου αποτελούν κατάλληλο πρότυπο σύστημα διερεύνησης της ρύθμισης των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στη διαφοροποίηση προς ΛΜΚ από μόρια φαρμακολογικής σημασίας, και β) τα κύτταρα A7r5 αποτελούν καλό πρότυπο σύστημα για την διερεύνηση του τυχόν ρόλου των β-αδρενεργικών υποδοχέων στον έλεγχο του φαινοτύπου των ΛΜΚ των αγγείων. / The control of the genes that specify the Smooth Muscle Cell Phenotype is of great importance for our understanding, at a molecular level, of the processes central in a number of human pathologies. Among the diseases whose onset and progress is influenced by alterations in Smooth Muscle-Like (SM-L) phenotype are atherosclerosis, organ fibrosis (lung, liver and kidney), and metastasis associated with solid tumors. For these reasons, the understanding of the cell and molecular mechanisms that lead to changes in the SM phenotype expression are of central importance in our efforts to identify new approaches in limiting the progress of these diseases and the manifestation of the associated clinical symptoms. The first Aim of this work was the development and initial characterization of an in vitro model of differentiation towards a Smooth-Muscle-Like phenotype, to serve for the study of its molecular control. Initially, we characterized basic important molecular tools useful in determining the SM-L phenotype. With their aid, we developed and characterized a model system based on Wharton’s Jelly-derived Mesenchymal stem Cells (MSCs). In these cells, the expression of genes and proteins characteristic of the SM Phenotype depends on the protein levels of Serum Response Factor (SRF) and on the existence of SRF-binding elements on the promoters of the SM-specific genes; it is also potently induced by the exogenous expression of the transcription factor Myocardin. Therefore, this population of MSCs behaves as other characterized model systems, in that their differentiation to a SM-L phenotype is supported by the synergistic action of SRF and Myocardin. This novel model system based on Wharton’s Jelly MSCs will be useful to study the role of specific physiological and pharmacological agents in the control of the SM phenotype. In addition, such a system can offer insights in the basic cellular process of Epithelial-to-Mesenchymal Transition (EMT) and by extent, in the pathological mechanisms of diseases characterized by EMT. In parallel, we investigated whether the differentiated SMC line A7r5 is a viable pharmacological model system to investigate the control of the SMC phenotype by adrenergic receptors, a family of receptors that plays a crucial role in the homeostasis of the vessel wall. We showed that A7r5 cells do not express functional α1-adrenergic receptors; however, the intracellular signaling system linked to α-adrenergic receptors is present and functional. In contrast, A7r5 cells endogenously express functional β-adrenergic receptors, and A7r5 cells are therefore an attractive model to study the role of these receptors in the control of the SMC-phenotype. In conclusion, a) Mesenchymal Stem Cells from Wharton’s Jelly surrounding the human umbilical cord are a suitable in vitro model for the study of the molecular mechanisms that modulating Smooth Muscle Cell differentiation, and b) A7r5 cells are a good in vitro model system to investigate the role of the β-adrenergic receptor in controlling the phenotype of Vascular Smooth Muscle cells.

ΜΕΛΕΤΗ Α΄ Στόχος: Να διερευνηθεί αν ο κινητικός υπότυπος της αστάθειας κορμού και δυσχέρειας της βάδισης (ΑΚΔΒ) σχετίζεται με τη γνωστική δυσλειτουργία που εμφανίζουν οι ασθενείς με νόσο του Parkinson (NP) χωρίς άνοια. Μέθοδοι: Χορηγήσαμε μια συστοιχία επιλεγμένων νευροψυχολογικών δοκιμασιών σε δύο ομάδες μη ανοϊκών ασθενών με ήπια έως μέτριας βαρύτητας νόσο κατηγοριοποιημένους είτε στον υπότυπο της ΑΚΔΒ είτε σε υπότυπο μη ΑΚΔΒ, καθώς και σε μια ομάδα υγιών μαρτύρων. Οι ομάδες εξισώθηκαν κατά το δυνατόν όσον αφορά δυνητικούς συγχυτικούς παράγοντες που επηρεάζουν τις νευροψυχολογικές επιδόσεις. Αποτελέσματα: Δε διαπιστώθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων ασθενών στην επίδοση σε οποιαδήποτε από τις χορηγηθείσες νευροψυχολογικές δοκιμασίες. Παρόλα αυτά, σε σχέση με τους μάρτυρες υπήρξε μια τάση διαφοροποίησης ως προς το κυρίαρχο πρότυπο της γνωστικής δυσλειτουργίας. Η ομάδα με τον υπότυπο της ΑΚΔΒ είχε βραδύτερες επιδόσεις σε μια δοκιμασία ψυχοκινητικής ταχύτητας και γνωστικής ευελιξίας, ενώ η ομάδα με υπότυπο της νόσου μη ΑΚΔΒ είχε χειρότερες επιδόσεις στις μετρήσεις της λεκτικής μάθησης και της οπτικοχωρικής αντίληψης. Συμπεράσματα: Ο υπότυπος της ΑΚΔΒ δε συσχετίσθηκε με σοβαρότερα γνωστικά ελλείμματα και έτσι είναι πιθανό οι μηχανισμοί της γνωστικής δυσλειτουργίας να είναι, έως ένα ορισμένο βαθμό, κοινοί ανεξάρτητα από τον κινητικό υπότυπο της νόσου. ΜΕΛΕΤΗ Β Στόχος: Να διερευνηθεί αν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ της ΝΡ και του γονιδίου CHRNA4, το οποίο κωδικοποιεί την α4 υπομονάδα του α4β2 νικοτινικού υποδοχέα της ακετυλοχολίνης (nAChR). Mέθοδοι: Στη μελέτη συμμετείχαν 100 ασθενείς με ΝΡ και 105 μάρτυρες, εξισωμένοι ως προς την ηλικία και το φύλο και ανήκοντες στην ίδια πληθυσμιακή ομάδα με τους ασθενείς. Ο γενετικός δείκτης που εξετάσθηκε είναι ένας μονονουκλεοτιδικός πολυμορφισμός στο 5ο εξόνιο του γονιδίου CHRNA4 (dbSNP rs1044396). Έγινε απομόνωση DNA γονιδιώματος από περιφερικό αίμα και ακολούθησε ανάλυση μεγέθους περιοριστικών τμημάτων μετά από αλυσωτή αντίδραση πολυμεράσης και κατάτμηση των προϊόντων αυτής με το ένζυμο Hha I. Μια υποομάδα 42 ασθενών υποβλήθηκαν επίσης σε λεπτομερή κλινική και νευροψυχολογική εκτίμηση. Η στατιστική ανάλυση για τη σύγκριση της συχνότητας των αλληλομόρφων και των γονοτύπων μεταξύ των ομάδων έγινε με τη δοκιμασία χ2, και τον ακριβή έλεγχο Fisher εάν έστω ένα κελί είχε n<5. Υπολογίστηκαν οι σχετικοί κίνδυνοι και τα κατά 95% διαστήματα αξιοπιστίας τους που αντιστοιχούσαν στα αλληλόμορφα και τους γονότυπους. Χρησιμοποιήθηκε η λογιστική ανάλυση παλινδρόμησης εάν ήταν απαραίτητη η προσαρμογή για την ηλικία ή το φύλο. Αποτελέσματα: Οι συχνότητες των γονοτύπων στην ομάδα των ασθενών (TT 34%; CT 58%; CC 8%) σε σύγκριση με τις συχνότητες των γονοτύπων στην ομάδα των μαρτύρων (TT 28.6 %; CT 47.6%; CC 23.8 %) παρουσίασαν στατιστικά σημαντική διαφορά (χ2 = 9.48, df = 2, p = 0.009). Η ομοζυγωτία CC συσχετίσθηκε με χαμηλότερο κίνδυνο παρουσίας της ΝΡ (CC vs φορείς T: OR = 0.28; 95% CI = 0.12–0.65; p = 0.002; στατιστική ισχύς 93.1%). Παρατηρήθηκε επίσης απόκλιση στην κατανομή των αλληλομόρφων μεταξύ των ασθενών και των μαρτύρων. Υπήρχε σημαντικά χαμηλότερη συχνότητα του αλληλόμορφου C μεταξύ των ασθενών (37%) σε σχέση με τους μάρτυρες (47.6%) (χ2 = 4.73; df = 1; OR=0.65; 95% CI = 0.44–0.96; p = 0.03). Η ανάλυση διαστρωμάτωσης έδειξε ότι η διαφορά στην κατανομή των γονοτύπων μεταξύ ασθενών και μαρτύρων ήταν στατιστικά σημαντική και συγκριτικά μεγαλύτερη στο θήλυ φύλο σε σχέση με το άρρεν φύλο και στους ασθενείς με εκδήλωση ΝΡ σε όψιμη ηλικία ( > 50 ετών) σε σχέση με αυτούς που εμφάνισαν πρώιμης έναρξης νόσο (< 50 ετών). Οι ασθενείς με ΝP που ανιχνεύθηκαν να φέρουν το γονότυπο CC και υποβλήθηκαν σε νευροψυχολογική αξιολόγηση έτειναν να έχουν καλύτερα διατηρημένες τις γνωστικές λειτουργίες που σχετίζονται με την προσοχή και την ταχύτητα επεξεργασίας των πληροφοριών. Συμπεράσματα: Η παρουσία του αλληλομόρφου C (dbSNP rs1044396) του γονιδίου CHRNA4 συνδέεται με μειωμένο κίνδυνο ΝΡ κατά 35%. Επίσης, τα άτομα με το γονότυπο CC εμφανίζουν σχεδόν τρισήμισυ (3,5) φορές χαμηλότερο κίνδυνο νόσου του Parkinson. Η ποικιλομορφία του γονιδίου CHRNA4 φαίνεται ότι σχετίζεται ιδιαίτερα με την επιρρέπεια εκδήλωσης της ΝΡ με ηλικιακά όψιμη έναρξη της νόσου, και επίσης με τις γνωστικές λειτουργίες των ασθενών χωρίς άνοια, ειδικά αυτές που εξαρτώνται από την προσοχή και την οπτικοκινητική αντίληψη. / Study A Aim: To investigate whether there is an association of the postural instability and gait difficulty (PIGD) motor subtype with cognitive dysfunction in non-demented Parkinson’s disease (PD) patients. Methods: We administered a battery of selected neuropsychological tests to assess attention, psychomotor speed, executive functions (set shifting ability and inhibitory control), visuospatial perception and visual constructive ability to two groups of non-demented patients with mild to moderate disease classified either as PIGD or as non-PIGD subtype and to a group of healthy controls. Groups were matched on potential confounders of neuropsychological performance. Results: No significant differences were revealed between the two groups of patients in the performance of any of the administered neuropsychological tests. However, relative to controls there was a tendency towards a differential pattern of cognitive dysfunction. The PIGD group had slower performance in a test of psychomotor speed and cognitive flexibility, whilst the non-PIGD group performed worse in measures of verbal learning and visuo-spatial perception. Conclusions: The PIGD subtype was not associated with more severe cognitive deficits and may to a certain extent share common mechanisms of cognitive dysfunction with non-PIGD subtypes. Study B Aim: to investigate whether there is an association between PD and a variation in the CHRNA4 gene coding for the α4 subunit, the primary subunit of the α4β2 brain nicotinic acetylcholine receptors. Methods: Patients (N=100) and controls (N=105), matched on the basis of sex, age and ethnicity, were genotyped for a single nucleotide polymorphism at cDNA position 1860 lying within the 5th exon of the CHRNA4 gene. DNA was extracted from peripheral blood samples and genotyping was done by PCR-based restriction fragment length polymorphism analysis. A subset of 42 patients also received detailed clinical and cognitive assessments. Comparisons of allele and genotype frequencies between groups were performed using the χ2 test, and the Fisher exact test if one cell had n<5. The relative risk for genotypes and alleles was estimated through calculation of odds ratios (ORs) with 95% confidence intervals (CIs). Logistic regression analysis was used if adjustment for age or sex was necessary. Results: The genotype frequencies in the patients group (TT 34%; CT 58%; CC 8%) vs. the genotype frequencies in the control group (TT 28.6 %; CT 47.6%; CC 23.8 %) demonstrated a statistically significant difference (χ2 = 9.48, df = 2, p = 0.009). CC homozygosity was associated with a lower risk of PD (CC vs T carriers: OR = 0.28; 95% CI = 0.12–0.65; p = 0.002). Also, the allelic distribution was significantly different between patients and controls. There was a significantly lower frequency of the C allele among the patients with PD (37%) as compared with the controls (47.6%) (χ2 = 4.73; df = 1; OR=0.65; 95% CI = 0.44–0.96; p = 0.03). Stratified analysis showed that the difference in the genotypic distribution between cases and controls was significant among females but did not reach significance among males. The frequency of CC homozygotes was also significantly lower in the group of patients with late onset PD than in the controls, but it was not significantly different between the early onset group of patients and the controls. CC homozygotes also tended to have better performance than T carriers on measures of attention and psychomotor speed (Trail Making Test part A and Symbol Digit Modalities Test). Conclusions: The presence of the C allele at SNP rs1044396 of the CHRNA4 gene is associated with a decreased risk for PD by 35%. Moreover, the CC genotype lowers the risk for PD by ~ 3.5 fold. Variation in the CHRNA4 gene may particularly influence susceptibility for late onset PD and further be associated with measurable effects on overt cognitive performance of yet not-demented PD patients, specifically the part loading on attentional capacities.