Angiogenes Flashcards
Vilka idéer har Judah Folkman bidragit med inom angiogenes?
Vad innebär angiogenic switch?
Det finns en tydlig inspiratör till antiangiogen terapi, Judah Folkman (1933-2008). Han predikterade proteiner som driver utvecklingen av endotelceller. Han visade även att antikroppar kan användas för terapi vid tumörer.
Idén är ganska enkel, alla vävnader i kroppen, inklusive tumörer, måste syresättas för att de skall kunna överleva. Det förutsätter att en vaskularisering har skett i vävnaden eller i en tumör.
Folkman predikterade att om tumörer ska kunna växa mer än 2-3 mm måste de stimulera till nya blodkärl. De identifierade en brytpunkt, angiogenic switch, när tumören gick från att vara icke-vaskulariserad till att vara vaskulariserad. Denna switch medierades av faktorer som man kunde använda läkemedel mot.
Vilka 2 fysiologiska former av angiogenes finns det postpartum?
Det finns två fysiologiska former av angiogenes postpartum: vaskularisering av uterusslemhinnan under menstruationscykeln och vid sårläkning. Dessa kan man klara sig utan under en kortare period och det kan därför vara en angreppspunkt för farmaka.
Vilka tre former av fysiologisk angiogenes respektive 3 former av patologisk angiogenes finns det?
Fysiologisk angiogenes:
● Embryonal utveckling
● Uterus under menstruationscykeln
● Sårläkning
Patologisk angiogenes:
● Cancer
● Ateroskleros och andra inflammatoriska tillstånd
● Ögonsjukdomar
Vilka 4 sjukdomar kan man tänka sig behandla med pro-angiogenes? Vilka 3 sjukdomar med anti-angiogenes?
Pro-angiogenes:
● Angina pectoris (kärlkramp)
● Claudicatio intermittens (fönstertittarsjuka)
● Venous skin ulcer (venösa bensår)
● Stroke (främst de som orsakas av proppar, tromboser)
Antiangiogenterapi:
● Cancer
● Ögonsjukdomar, t.ex. gula-fläckensjukan (wet age-related macular degeneration)
● Diabetic macular edema
Det finns idag inga fungerande pro-angiogena läkemedel.
Var bildas de första blodkärlen i embryot och vilken dag sker detta hos människan?
Vilka 2 typer sker blodkärlsbildning på?
Kärlen i cirkulationssystemen är det första fungerande organ som utvecklas i ett embryo. De första blodkärlen bildas extraembryonalt, i gulesäckens vägg. Detta sker dag 17 hos människor, cirka 24 h senare kommer motsvarande process ske i det splankniska mesodermet i embryot. Blodkärlsbildning kan delas upp i 2 typer: vaskulogenes och angiogenes.
Vad karaktäriseras vaskulogenes respektive angiogenes av?
Vaskulogenes
○ Karakteriseras av de novo-differentiering av endotel från prekursorceller. Här handlar det alltså om att specificera en ny celltyp.
○ Vaskulogenes kommer ge upphov till ett primitivt kärlplexa, som ofta kallas “the primary plexus”. Det är ett nätverk av uniforma små kärl. Det cirkulerar en typ av blod i det primära plexat, men flödesriktningen är dåligt definierat och flödesriktningen kan byta riktning.
Angiogenes
○ Det definierade kärlträdet måste expandera vilket sker genom antingen sprouting eller splitting.
Hur går vaskulogenes till och vilka celler utgår det från?
Vilka strukturer bildas under processen?
Hur går bildningen av de första blodkärlen till?
Vaskulogenesen kommer utgå från en hemangioblast, en prekursorcell som kan bilda både primitiva blodceller men som också är en stamcell för blodkärl. De primitiva kärlliknande strukturerna som uppstår kallas blood islands. De isolerade cellöarna (blood islands) förenas till ett primitivt plexa - hela processen kallas vaskulogenes.
Det är i det viscerala (splankniska) mesodermet som blodkärlsbildningen sker. Gulesäcken kommer täckas av det viscerala mesodermet. Blood islands uppstår i den mesodermala komponenten. Man kan se både endotelceller men även blodceller i plexat som uppstår.
Schematiskt kommer primitiva kärlstrukturer utvecklas från en epiblastderiverad cell som migrerar från posteriora delar av primitive streak och lägger sig vid det viscerala mesodermet och det bildas en hemangioblast i samspel med underliggande endoderm. Det finns därefter ett mellansteg innan blood islands kommer att bildas, hematogenic endothelium, som kan ge upphov till antingen en hematopoetisk stamcell eller en endotelcell.
Hur går remodellering av kärl till och hur ser processen ut i det första blodkärlen som bildas i gulesäcken?
Hur länge håller embryot på att bilda blod i gulesäcken?
Man kan se att det börjar uppstå blodöar hos kycklingembryon om man följer deras embryonala utveckling. Bara ett dygn senare kan man se en dramatisk förändring av kärlträdet - det har genomgått en tydlig remodelling. Man kan nu se stora kärl och särskilja dem från små.
Det kärlträd som bildats i gulesäcken måste förenas med de kärl som bildats i embryot. Samma process som sker i gulesäcken sker också i embryot men i embryot saknas förmågan att bilda hematopoetiska stamceller - inget blod bildas.
Blodbildningen förflyttas eventuellt in i levern (och senare benmärgen), men det har visat sig att blodbildningsprocessen sker ytterligare en gång i själva embryot. Man har hittat hemangiogent endotel, en smal sträng av celler som kallas “aorto-gonad-mesonephros”. Denna sträng “spottar ut” celler som eventuellt blir till hemangiogena stamceller. Benmärgen kommer ta över rollen som huvudsakliga blodbildande organet ganska sent.
Vilka 4 processer ingår i remodellering?
- Artärer måste specificeras från vener. Det handlar både om en funktionell stabilisering, så att man får en definierad flödesriktning, men även en specificering vad gäller vilken typ av endotel som ska uttryckas (ärtärendotel, venendotel).
- Sprouting angiogenes: Bildning av nya blodkärl från existerande kärlväggar.
- Regression: Densiteten av det mikrovaskulära nätverket regleras för att möta vävnadens metabola behov.
- Rekrytering av murala celler (pericyter och glattmuskelceller): pericyter rekryteras från omgivande mesenkym och täcker endoteltuben och därigenom stabiliserar kärlet.
Vad är VEGF och när identifierades det?
Vilken funktion har faktorn och vad sker om en pellet med VEGF placeras på cornea?
Vad sker vid knockout av VEGF?
Parallellt med att man undersökte angiogenes så letade man efter måltavlor för läkemedel. En man fann var Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) som man identifierade 1989. VEGF kommer att secerneras från celler och kan alltså påverka prekursorceller som ligger långt borta.
Genom att placera en pellet med VEGF på cornea undersökte man om denna stimulerade till blodkärlsbildning i ögat. VEGF initierade en rigorös utveckling av nya kärl. VEGF är det protein som man idag har antiangiogena läkemedel riktade mot. Detta var den första evidensen för att VEGF är en tillväxtfaktor för kärl.
Den första genetiska evidensen gjorde 1996 där man tog fram möss med en knock-out av genen VEGFA och såg att dessa möss saknade både blodkärl och hematopoetiska celler.
Vad innebär sprouting angiogenes och hur går det till?
Hur fungerar denna homing- och fusionsprocess?
Det man har fokuserat på gällande angiogenes fram till väldigt nyligen är sprouting angiogenes - bildning av nya blodkärl genom utveckling av grenar från ett befintligt kärlträd. När en sprout startar måste en förhandling ske, man måste avgöra vilken cell som skall initiera sprouting. När en gren skall växa ut måste denna förenas med ett annat kärl eller en annan gren.
Kapillärer består av endotelceller som stöds av pericyter. Endotelceller bildar tuben som bekläds av pericyter, som delar basalmembran med endotelcellen (pericyten är inbäddad i endotelcellens basalmembran).
Vilka 4 steg sker sprouting angiogenes i?
- Aktivering av endotel
- “Lateral inhibition”: Cellerna förhandlar fram vilka celler som blir tipcells och stalk cells
- Balansen mellan tip cells och stalk cells definierar densiteten på de nybildade grenarna
- Tip cells måste hitta varandra och fusera för att bygga fungerande kärlloopar
För att man ska kunna bilda ett nytt sprout så måste endotelet göra sig redo, hur går denna aktivering av endotelceller till?
För att man ska kunna bilda ett nytt sprout så måste endotelet göra sig redo, det måste aktiveras på något sätt. Adderas VEGF till ett moget kärl kommer det inte ske så mycket om inte endotelet är aktiverat. Denna aktivering sker genom att basalmembranet luckras upp och att endotelceller kommer att släppa från pericyterna. Hypoxi är en viktig drivande faktor för angiogenes. En otillräcklig syresättning till en vävnad kommer alltså att initiera angiogenes till denna vävnad.
Hypoxin i sig stimulerar transkription av VEGF, en mekanism som regleras av HIF1α (Hypoxia Inducible factor-α). Hypoxin kommer att aktivera endotelet och göra det mottagligt för en VEGF signal. Detta möjliggör steg 2, vilket är att definiera vilka celler som ska bilda ett nytt kärl.
Vad är tip-celler och stark-celler?
Vilka egenskaper och funktioner har respektive?
Det finns en tip cell som leder förgreningen. Denna tipcell (ledande cell med avvikande morfologi) kommer ha ett särskilt utseende och en annan funktion än andra endotelceller. De celler som inte är tip celler men som bildar en sprout kallas för stalkceller.
Tipcellen kommer morfologiskt att definieras av långa tunna filopodier som kommer sträcka sig ut som spön. Tipcellen saknar lumen och kommer inte proliferera. Stalk cells å andra sidan har lumen, delar sig och har inga filopodier. Varje angiogent sprout avslutas med en tipcell.
Hur går lateral inhibition till vid specificering av tip- respektive stalk-celler?
Förhandlingen mellan vilka celler som ska bli tipceller och vilka som ska bli stalkceller påminner om lateral inhibition. Lateral inhibition handlar om att celler konkurrerar med varandra om olika utvecklingssteg, en process som ofta involverar Notch-signalering. Notch är en receptor. Genom att använda en Notch-inhibitor, DAPT, kunde man visa på just detta experimentellt. Man såg att de DAPT-behandlade djuren hade retina med en betydligt större kärldensitet jämfört med kontrolldjuren. DAPT-behandling tredubblade andelen tipceller.
Man har kunnat ta fram en modell för hur tipceller definieras genom lateral inhibition, den celler som uttrycker mest DLL4 kommer bli tipceller genom att de inhiberar sina grannceller och gör att dessa i sin tur inte kan inhibera dem så att tipcellfenotypen inte kommer motverkas från att uttryckas. Genom att en cell börjar uttrycka mer DLL4 undertrycker den alltså andra cellers uttryck av DLL4. Detta är en dynamisk process och på det sättet olik andra typer av lateral inhibition. Denna process är alltså lik lateral inhibition men är inte samma sak som lateral inhibition. Detta beror på att cellerna fortsätter att förhandla om vad de ska bli - tipceller och stalkceller kan växla av varandra och anta varandras cellform. Detta säkerställer en lagom balans mellan tip- och stalkceller.
