ANGIOGENESI e VEGF

Università degli Studi di Torino II anno laurea specialistica in BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI aa 2007/08 ANGIOGENESI e VEGF Corso di IMMUNOLOGIA MOLECOLARE Prof. Guido Forni Elena Lasorsa

Durante lo sviluppo embrionale i vasi sanguigni vengono formati de novo a partire da precursori endoteliali (angioblasti) che si assemblano a formare una prima rete vascolare primitiva. • I capillari neo-formati cominciano poi a differenziare e nuovi vasi sanguigni vengono generati a partire da quelli pre-esistenti. Elisabetta Dejana www.ifom-firc.it ANGIOGENESI: insieme di processi funzionali che portano alla formazione di nuovi vasi sanguigni a partire da vasi preesistenti. • Nell’adulto l’angiogenesi viene attivata limitatamente a processi di cicatrizzazione delle • ferite, di ricostituzione dell’endometrio dopo la mestruazione e alla formazione della • placenta.

…ANGIOGENESI FISIOLOGICA: • 1. “DESTABILIZZAZIONE” dei vasi preesistenti • 2. MIGRAZIONE e PROLIFERAZIONE delle cellule endoteliali nel punto del tessuto • dov’è necessaria la formazione di nuovi vasi(liberazione di enzimi proteolitici) [fig. b] • 3. DIFFERENZIAZIONEdelle cellule endoteliali [fig. c e d] • 4. MATURAZIONE FUNZIONALE dei vasi neoformati (reclutamento di cellule • periendotelialidi supporto, riorganizzazione delle interazioni cellulari) [1]

FATTORI ANGIOGENETICI: • Transforming growth factor (TGF)- α/(TGF)-β • Hepatocyte growth factor (HGF) • Vascular endothelial growth factor (VEGF) Platelet-derivedgrowthfactor (PDGF) • … altri fattori: • Tumor necrosis factor (TNF)-α • Angiogenina • Interleuchina-8 • (IL-8) • Fibroblast growth factor (FGF) [2]

FATTORI ANGIOGENETICI: • Vascular endothelial growth factor (VEGF) [2]

VEGF … il gene: • è composto da 8 esoni separati da 7 introni • la regione codificante è lunga circa 14 kb • il gene umano è localizzato sul cromosoma 6p21.3 • è presente in quattro diverse isoforme costituite, rispettivamente, da 212, • 165, 189 e 206 aminoacidi [3] • VEGF 165 è la specie molecolare predominante mentre VEGF 206 è la più rara

… la proteina: • VEGF è una glicoproteina basica di 45 Kda • si associa a formare omodimeri • è in grado di legare eparina • le diverse isoforme hanno diversi punti • isoelettrici e diversa affinità per l’eparina [3] • VEGF 121 è una proteina solubile • VEGF 165 esiste sia come proteina solubile che legata alla superficie cellulare • VEGF 189 e 206 si trovano quasi esclusivamente legate alla matrice extracellulare • VEGF è quindi disponibile : • - come proteina solubile • - a seguito di taglio proteasico e clivaggio delle isoforme più lunghe

… il recettore: • I principali recettori ad alta affinità per VEGF sono: • - VEGFR-1 / Flt1 (fins-liketyrosine kinase-1) • - VEGFR-2 /FLK1 o KDR (fetalliver kinase-1/kinaseinsert domain containingregion) • -VEGFR-3 (Flt4) • -neurophilin-1 • I VEGFR si trovano principalmente nell’endotelio vascolare e, più raramente, in alcune cellule ematopoietiche (monociti) • Solo le cellule endoteliali proliferano in risposta al VEGF • VEGFR-2 è il principale regolatore della vasculogenesi • VEGFR-1 agisce in endoteli di vasi maturi • I segnali mediati da VEGFR-2 provocano modificazioni nella morfologia e nella riorganizzazione dell’actina delle cellule endoteliali che lo esprimono [3]

… la proteina: • La famiglia del VEGF fa parte di una super famiglia di fattori di cresita caratterizzati dalla presenza di motivi a nodo di cisteina.E’ composta da: • VEGF (anche detto VEGF-A) • VEGF-B: anche detto VEGF relatedfactor (VRF) • 44% di identità amminoacidica con VEGF • lega VEGFR-1 • forma omodimeri ed eterodimeri (con VEGF) • presenta due isoforme • negli embrioni è espresso durante lo sviluppo del cuore • nell’adulto è espresso nel muscolo cardiaco e scheletrico • espressione non indotta a seguito di ipossiemia • interviene nella regolazione della vascolarizzazione • VEGF-C: anche detto (VRF) • è il ligando di VEGFR-3 e VEGFR-2 • 30 % d’identità con VEGF • induce permeabilità vascolare • effetto mitogenico sulle cellule endoteliali • espressione indotta da citochine infiammatorie

… la proteina: VEGF-D: strutturalmente molto simile a VEGFR-C 31% di identità amminoacidica con VEGF lega VEGFR-2 e VEGFR-3 può interagire con proteine legate alla membrana ha un effetto mitogenico sulle cellule endoteliali espressione indotta dal fattore trascrizionalec-fos PIGF: Placenta GrowthFactor espresso prevalentemente nella placenta forma omodimeri ed eterodimeri (con VEGF) 46 % d’identità con VEGF lega VEGF-1 presenta tre diverse isoforme

… il ruolo biologico: [3]

… la regolazione: • L’espressione di VEGF viene aumentata nei tumori, in cellule adiacenti a regioni necrotiche e in risposta a ipossiemia • La regolazione dei livelli di VEGF è mediata principalmente da: • 1. IPOSSIEMIA: HIF1 (Hipoximia-inducible factor-1) • 2. FATTORI di CRESCITA e CITOCHINE: TNF-α • TGF-β • EGF • PDGF-BB • 3. ORMONI : Estrogeni • L’mRNA di VEGF viene stabilizzato da pVHL, un oncosoppressore

ANGIOGENESI PATOLOGICA: • Patologie a BASSA attività angiogenica(danneggiamento dei tessuti in seguito • ad un’ischemia o ad insufficienza cardiaca) • Patologie ad ALTA attività angiogenica (tumori e infiammazioni croniche) • PRINCIPALI PATOLOGIE correlate ad un’attività ANGIOGENICA: • Artrite reumatoide • Psoriasi • Retinopatia proliferativa idiopatica • Retinopatia diabetica • Degenerazione maculare correlata all’età (AMD) • Patologie di carattere degenerativo associati a fenomeni di per ossidazione dei • tessuti ed ipossia (processi aterosclerotici) • Malattie vascolari a carattere obliterante • Retinopatia diabetica • Neoplasie

…ANGIOGENESI TUMORALE: L’angiogenesi costituisce un fattore limitante per la crescita del tumore e svolge un importante ruolo nel processo di metastatizzazione. Il tumore induce l’espressione di VEGFR-1 e VEGFR-2 nelle cellule endoteliali adiacenti ai vasi. [1] La secrezione di VEGF nelle regioni centrali del tumore porta alla formazione di un gradiente attraverso il tumore che ha la funzione di attrarre la crescita dei vasi sanguigni

…ANGIOGENESI TUMORALE: • L’angiogenesi tumorale è caratterizzata dalla mancanza di un equilibrio tra segnali pro- e anti-angiogenetici. • Questo comporta la formazione di vasi morfologicamente e funzionalmente differenti da quelli normali. • Le caratteristiche principali sono : • forma irregolare • diametro maggiore • presenza di strutture aberranti • presenza di cellule tumorali incorporate nella parete dei vasi • interazioni alterate tra cellule endoteliali e periciti • distribuiti in modo non uniforme • non organizzati in venule, arteriole e capillari • spesso emorragici (permeabilità alle proteine plasmatiche) • flusso di sangue irregolare all’interno dei vasi

I FARMACI ANTI- ANGIOGENICI: • Utilizzo di ANTICORPI MONOCLONALI (MoAB): • AVASTIN (Bevacizumab) •  Cancro del colon retto • LUCENTIS (Ranibizumab) •  AMD [8]

BIBLIOGRAFIA: Gabriele Bergers and Laura E. Benjamin, Tumorigenesis and the angiogenicswitch, Nature RevCancer, 3:401, 2003 TuijaMustonen et al., Endothelial receptor tyrosine kinases involved in angiogenesis, J Cell Biol, 129:895, 1995 Ann Hoeben et al., Vascular endothelial growth factor and angiogenesis, Pharmacol Rev., 56:549, 2004 Federico Bussolino et al., Molecular mechanism of blood vessels formation, TIBS, 22:251, 1998 Napoleone Ferrara et al., The biology of vascular endothelial growth factor, EndocrRev., 18:4, 1997 Marc G. Achen and Steven A. Stacker, The vascular endothelial growth factor family; proteinswhich guide the development of the vasculature, Int J Exp Pathol, 79:255, 1998 Werner Risau et al., Mechanisms of angiogenesis, Nature, 386:671, 1997 Ana R. Quesada et al., Anti-angiogenic drugs: from bench to clinical trials, Med Res Rev, 26:483, 2006 www.ifom-firc.it

ANGIOGENESI e VEGF