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.
Elisabetta Dejana
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• I capillari neo-formati cominciano poi a differenziare e
nuovi vasi sanguigni vengono generati a partire da quelli
pre-esistenti.
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. DIFFERENZIAZIONE delle cellule endoteliali
[fig. c e d]
4. MATURAZIONE FUNZIONALE dei vasi neoformati (reclutamento di cellule
periendoteliali di 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-derived
growth factor
(PDGF)
… altri fattori:
Tumor necrosis
factor (TNF)-α
Angiogenina
Fibroblast
growth factor
(FGF)
Interleuchina-8
(IL-8)
[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-like tyrosine kinase-1)
- VEGFR-2 /FLK1 o KDR (fetal liver kinase-1/kinase insert domain containing region)
-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 related factor (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 trascrizionale c-fos
PIGF:
Placenta Growth Factor
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
ANTIANGIOGENICI:
Utilizzo di ANTICORPI
MONOCLONALI (MoAB):
• AVASTIN (Bevacizumab)
 Cancro del colon retto
• LUCENTIS (Ranibizumab)
 AMD
[8]
BIBLIOGRAFIA:
1. Gabriele Bergers and Laura E. Benjamin, Tumorigenesis and the angiogenic switch,
Nature Rev Cancer, 3:401, 2003
2. Tuija Mustonen et al., Endothelial receptor tyrosine kinases involved in
angiogenesis, J Cell Biol, 129:895, 1995
3. Ann Hoeben et al., Vascular endothelial growth factor and angiogenesis,
Pharmacol Rev., 56:549, 2004
4. Federico Bussolino et al., Molecular mechanism of blood vessels formation, TIBS,
22:251, 1998
5. Napoleone Ferrara et al., The biology of vascular endothelial growth factor, Endocr
Rev., 18:4, 1997
6. 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
7. Werner Risau et al., Mechanisms of angiogenesis, Nature, 386:671, 1997
8. Ana R. Quesada et al., Anti-angiogenic drugs: from bench to clinical trials, Med Res
Rev, 26:483, 2006
9. www.ifom-firc.it