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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/4493 |
| Date | 29 July 2011 |
| Creators | Νταή, Αικατερίνη |
| Contributors | Τοπούζης, Σταύρος, Ntai, Aikaterini, Τοπούζης, Σταύρος, Παπαδημητρίου, Ευαγγελία, Πουλάς, Κωνσταντίνος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0033 seconds