Czynnik wzrostu śródbłonka naczyń krwionośnych
VEGF (ang. vascular endothelial growth factor) początkowo określano jako czynnik wzrostu śródbłonka specyficznych komórek, stymulujący angiogenezę oraz przepuszczalność naczyń. Rodzina genu VEGF składa się z 6 członków, których oznaczono literami od A do E oraz PLGF (ang. plancental growth factor). VEGF-A uczestniczy w angiogenezie, natomiast VEGF-C i VEGF-D biorą udział w limfangiogenezie. VEGF-B to czynnik wzrostu wiążący heparynę, który strukturalnie jest podobny do VEGF-A oraz PLGF. Jego nadekspresję obserwuje się w takich tkankach, jak mięsień sercowy, szkieletowy oraz trzustka. VEGF-E ma strukturę podobną do VEGF-A i tak jak on jest stymulatorem angiogenezy. VEGF wiąże się z 3 receptorami, tj. Flt-1 (ang. fms-like thyrosine kinase, VEGFR-1), Flk-1/KDR (ang. fetal liver kinase 1/kinase insert domain containing receptor, VGFR-2) oraz Flt-4 (VEGFR-3). VEGFR-1 i VEGFR-2 są obecne przede wszystkim w śródbłonku naczyń krwionośnych, podczas gdy VEGFR-3 występuje w śródbłonku naczyń limfatycznych. Wszystkie te receptory mają domenę zewnątrzkomórkową, pojedynczy region przezbłonowy oraz sekwencję kinazy tyrozynowej (ryc. 1.). W komórkach śródbłonka obserwuje się również ekspresję neuropiliny 1 i 2 (NRP-1, NRP-2), która funkcjonuje jako specyficzna izoforma receptora dla VEGF. NRP-1 nie ma wewnątrzkomórkowej domeny kinazy tyrozynowej i dlatego w przekazywaniu sygnałów musi działać w połączeniu z innymi receptorami. Wiązanie się VEGF z receptorem rozpoczyna reakcję przekazywania sygnałów do wnętrza komórki, której efektem biologicznym jest wydłużenie przeżycia, indukcja proliferacji, nasilanie migracji i inwazji komórek śródbłonka, co w sumie przyczynia się do wystąpienia zjawiska angiogenezy (ryc. 2.). VEGF odgrywa znaczącą rolę w rozwoju embrionalnym, a u osób dorosłych uczestniczy w procesie angiogenezy podczas gojenia się rany oraz w cyklu miesiączkowym u kobiet. Wykazano udział VEGF w patogenezie wielu chorób, w tym nowotworów. VEGF wydzielany jest zarówno przez komórki nowotworowe, jak i monocyty naciekające tkanki. Stymuluje on tworzenie się nowych naczyń, zwłaszcza w odpowiedzi na hipoksję. Te nowo powstałe naczynia nie tylko dostarczają tlen i składniki odżywcze, ale również pozwalają na przedostawanie się komórek nowotworowych do układu krążenia, ułatwiając w ten sposób powstawanie przerzutów. VEGF ma również działanie autokrynne, funkcjonując jako czynnik zwiększający przeżycie komórek nowotworowych przez ochronę ich przed stresem, jakim jest hipoksja, chemioterapia i radioterapia [1]. W komórkach RT, pochodzących zarówno z hodowli komórkowych, jak i guzów trzustki od ludzi, obserwuje się nadekspresję NRP-1 i VEGF [2]. Ekspresję VEGF stwierdza się w komórkach nowotworowych 56–93% preparatów pochodzących z guzów usuniętych chirurgicznie u chorych na RT [3, 4]. Istnieje korelacja między ekspresją VEGF w komórkach raka a gęstością naczyń krwionośnych w tkance nowotworowej IMD (ang. intratumoral microvessel density) [3–7]. Niektórzy autorzy zaobserwowali związek między ekspresją VEGF w komórkach nowotworowych a zróżnicowaniem histologicznym guza [5], jego zaawansowaniem [8], obecnością przerzutów do wątroby [4] oraz czasem przeżycia chorych [3, 4, 7, 9]. Inni nie stwierdzili korelacji między ekspresją VEGF a parametrami klinicznymi, patologicznymi [10, 11] oraz czasem przeżycia chorych na RT [5, 8, 11, 12]. Ekspresję NRP-1 obserwuje się w komórkach RT w większości preparatów pochodzących zarówno z linii komórkowych, jak i z guzów nowotworowych usuniętych chirurgicznie [2]. NRP-1 działa jako koreceptor dla VEGF i w RT, podobnie jak w innych rodzajach guzów, stymuluje angiogenezę oraz zwiększa wpływ VEGF na wzrost nowotworu [13]. Według jednych autorów nie ma związku między ekspresją PD-ECG (ang. platelet-derived endothelial cell growth factor) a parametrami klinicznymi, patologicznymi i przeżyciem chorych na RT [3, 6]. Inni [5] zaobserwowali skrócenie czasu przeżycia chorych na RT z ekspresją PD-ECG w komórkach nowotworowych oraz jego korelację z IMD. VEGFRs są receptorami typu kinazy tyrozynowej, które wiążą VEGF, i mają kluczowe znaczenie w neoangiogenezie guzów nowotworowych. Chociaż początkowo sądzono, że znajdują się one wyłącznie w komórkach śródbłonka, ostatnie badania wykazały ich obecność także w komórkach innych niż endotelialne. Ekspresję VEGFR-1 zaobserwowano m.in. w liniach komórkowych RT. Aktywacja tego receptora powoduje migrację komórek nowotworowych, co wskazuje, że może on być odpowiedzialny za inwazję RT [14]. Obecność VEGFR-1 i VEGFR-2 stwierdzono w komórkach nowotworowych pochodzących z guzów usuniętych chirurgicznie u chorych na RT. Ekspresja VEGFR-2 miała związek ze złym zróżnicowaniem guza i chorzy, u których ona występowała, żyli krócej [15]. W tym samym doświadczeniu na liniach komórkowych i myszach wykazano, że blokowanie receptora VEGFR-2 hamuje progresję miejscową RT i powstawanie przerzutów odległych, co daje nadzieję na nowe możliwości terapii chorych na ten nowotwór.
Insulinopodobne czynniki wzrostu (IGFs)
IGFs (ang. insulin-like growth factors) są mitogenami, które odgrywają kluczową rolę w regulacji proliferacji komórki, różnicowaniu i apoptozie. Rodzina IGF składa się z polipeptydowych ligandów IGF-I (masa 7,7 kD) i IGF-II (masa 7,5 kD), 2 typów receptorów błonowych IGF-IR i IGF-IIR, 6 białek wiążących (IGFBP 1–6), proteaz hydrolizujących białka wiążące oraz innych cząsteczek reagujących z białkami wiążącymi, które regulują działanie czynników wzrostu. Białka wiążące IGF mogą hamować lub nasilać działanie IGF – przeciwstawne efekty są zależne od ich struktury. Z kolei działanie białek wiążących jest regulowane częściowo przez proteazy hydrolizujące te białka. IGF-I i IGF-II wykazują podobieństwa strukturalne do siebie (62% homologia w strukturze aminokwasowej) oraz do proinsuliny. Gen IGF-I lokalizuje się na chromosomie 12q22-24, a IGF-II na 11p.15. Ekspresję genu IGF-I reguluje hormon wzrostu, który nie wykazuje działania regulującego ekspresję genu IGF-II. IGF-I ma właściwości mitogenne, ponieważ zwiększa syntezę DNA oraz stymuluje ekspresję cykliny D, która przyspiesza postęp cyklu komórkowego i przejście z fazy G1 do S. Wpływa on na zwiększenie ekspresji białek Bcl oraz zmniejszenie ekspresji białek Bax, co doprowadza do zahamowania apoptozy. Oba receptory (IGF-RI i IGF-RII) są glikoproteinami zlokalizowanymi na błonie komórkowej, które różnią się zupełnie pod względem struktury i funkcji. IGF-IR jest tetramerem i strukturalnie odpowiada receptorowi dla insuliny (60% homologia), natomiast IGF-IIR to monomer. Wiązanie się IGF z IGF-IR aktywuje kinazę tyrozynową receptora i zapoczątkowuje kaskadę reakcji między molekułami związanymi z układem przekaźnictwa sygnałów. IGF-IIR nie ma aktywności kinazy tyrozynowej i wiąże się tylko z IGF-II. Wiązanie to powoduje degradację IGF-II, dlatego też receptor ten działa jako antagonista IGF-I, zmniejszając jego biologiczną aktywność [16]. Nadekspresję IGF-I oraz jego receptora IGF-IR stwierdzono zarówno w komórkach RT, jak i otaczającej tkance łącznej. Uważa się, że IGF-I stymuluje wzrost komórek RT poprzez mechanizm autokrynny i parakrynny aktywacji receptora IGF-IR [17]. Ostatnie badania wykazały, że różne układy przekaźnictwa sygnałów [18], AKT (składający się z wysoce konserwatywnych kinaz serynowo/treoninowych) [19] i białko c-Scr (będące niereceptorową kinazą tyrozynową) [20] wpływają na zwiększenie ekspresji receptora IGF-IR w komórkach nowotworowych, a tym samym przyczyniają się do wzrostu i zwiększenia inwazyjności RT. W komórkach RT stwierdzono również nadekspresję receptora IGF-IIR [21], co sugeruje, że oba typy receptorów biorą udział w kancerogenezie. We wcześniejszych badaniach [22] nie obserwowano wzrostu stężenia IGF-I, IGF-II i IGFBP-3 w surowicy chorych na RT. Jednak w ostatnich doniesieniach [23, 24] wykazano podwyższenie stężenia IGF-I i IGFBP-3 w surowicy chorych na RT i proponuje się wykorzystać ich pomiar w prognozowaniu.
Piśmiennictwo
1. Byrne AM, Bouchier-Hayes DJ, Harmey JH. Angiogenic and cell survival functions of vascular endothelial growth factor (VEGF). J Cell Mol Med 2005; 9: 777-94. 2. Li M, Yang H, Chai H i wsp. Pancreatic carcinoma cells express neuropilins and vascular endothelial growth factor, but not vascular endothelial growth factor receptor. Cancer 2004; 101: 2341-50. 3. Khorana AA, Hu YC, Ryan CK i wsp. Vascular endothelial growth factor and DPC4 predict adjuvant therapy outcomes in resected pancreatic cancer. J Gastrointest Surg 2005; 9: 903-11. 4. Seo Y, Baba H, Fukuda T i wsp. High expression of vascular endothelial growth factor is associated with liver metastasis and a poor prognosis for patients with ductal pancreatic adenocarcinoma. Cancer 2000; 88: 2239-45. 5. Fujimoto K, Hosotani R, Wada M i wsp. Expression of two angiogenic factors, vascular endothelial growth factor and platelet-derived endothelial cell growth factor in human pancreatic cancer, and its relationship to angiogenesis. Eur J Cancer 1998; 34: 1439-47. 6. Kuwahara K, Sasaki T, Kuwada Y i wsp. Expressions of angiogenic factors in pancreatic ductal carcinoma: a correlative study with clinicopathologic parameters and patient survival. Pancreas 2003; 26: 344-9. 7. Niedergethmann M, Hildenbrand R, Wolf G i wsp. Angiogenesis and cathepsin expression are prognostic factors in pancreatic adenocarcinoma after curative resection. Int J Pancreatol 2000; 28: 31-9. 8. Itakura J, Ishiwata T, Friess H i wsp. Enhanced expression of vascular endothelial growth factor in human pancreatic cancer correlates with local disease progression. Clin Cancer Res 1997; 3: 1309-16. 9. Ikeda N, Nakajima Y, Sho M i wsp. The association of K-ras gene mutation and vascular endothelial growth factor gene expression in pancreatic carcinoma. Cancer 2001; 92: 488-99. 10. Lim YJ, Lee JK, Park CK i wsp. Prognostic value of VEGF in human pancreatic ductal adenocarcinoma. Korean J Intern Med 2004; 19: 10-4. 11. Ellis LM, Takahashi Y, Fenoglio CJ i wsp. Vessel counts and vascular endothelial growth factor expression in pancreatic adenocarcinoma. Eur J Cancer 1998; 34: 337-40. 12. Tang RF, Wang SX, Peng L i wsp. Expression of vascular endothelial growth factors A and C in human pancreatic cancer. World J Gastroenterol 2006; 12: 280-6. 13. Parikh AA, Liu WB, Fan F i wsp. Expression and regulation of the novel vascular endothelial growth factor receptor neuropilin-1 by epidermal growth factor in human pancreatic carcinoma. Cancer 2003; 98: 720-9. 14. Wey JS, Fan F, Gray MJ i wsp. Vascular endothelial growth factor receptor-1 promotes migration and invasion in pancreatic carcinoma cell lines. Cancer 2005; 104: 427-38. 15. Büchler P, Reber HA, Büchler MW i wsp. VEGF-RII influences the prognosis of pancreatic cancer. Ann Surg 2002; 236: 738-49. 16. Yu H, Rohan T. Role of the insulin-like growth factor family in cancer development and progression. J Natl Cancer Inst 2000; 92: 1472-89. 17. Bergmann U, Funatomi H, Yokoyama M i wsp. Insulin-like growth factor I overexpression in human pancreatic cancer: evidence for autocrine and paracrine roles. Cancer Res 1995; 55: 2007-11. 18. Zeng H, Datta K, Neid M i wsp. Requirement of different signaling pathways mediated by insulin-like growth factor-I receptor for proliferation, invasion and VPF/VEGF expression in a pancreatic carcinoma cell line. Biochem Biophys Res Commun 2003; 302: 46-55. 19. Tanno S, Tanno S, Mitsuuchi Y i wsp. AKT activation up-regulates insulin-like growth factor I receptor expression and promotes invasiveness of human pancreatic cancer cells. Cancer Res 2001; 61: 589-93. 20. Flossmann-Kast BB, Jehle PM, Hoeflich A i wsp. Src stimulates insulin-like growth factor I (IGF-I)-dependent cell proliferation by increasing IGF-I receptor number in human pancreatic carcinoma cells. Cancer Res 1998; 58: 3551-4. 21. Ishiwata T, Bergmann U, Kornmann M i wsp. Altered expression of insulin-like growth factor II receptor in human pancreatic cancer. Pancreas 1997; 15: 367-73. 22. Evans JD, Eggo MC, Donovan IA i wsp. Serum levels of insulin-like growth factors (IGF-I and IGF-II) and their binding protein (IGFBP-3) are not elevated in pancreatic cancer. Int J Pancreatol 1997; 22: 95-100. 23. Karna E, Surazynski A, Orłowski K i wsp. Serum and tissue level of insulin-like growth factor-I (IGF-I) and IGF-I binding proteins as an index of pancreatitis and pancreatic cancer. Int J Exp Pathol 2002; 83: 239-45. 24. Lin Y, Tamakoshi A, Kikuchi S i wsp. Serum insulin-like growth factor-I, insulin-like growth factor binding protein-3 and the risk of pancreatic cancer death. Int J Cancer 2004; 110: 584-8.
