Universit degli Studi di Torino II anno laurea

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Università degli Studi di Torino II anno laurea specialistica in BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI aa 2007/08

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

• 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 www. ifom-firc. it • 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

…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

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]

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

VEGF … il gene: • è composto da 8 esoni separati da 7 introni

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 6 p 21. 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

… 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: -

… il recettore: • I principali recettori ad alta affinità per VEGF sono: - VEGFR-1 / Flt 1 (fins-like tyrosine kinase-1) - VEGFR-2 /FLK 1 o KDR (fetal liver kinase-1/kinase insert domain containing region) -VEGFR-3 (Flt 4) -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 [3] • I segnali mediati da VEGFR-2 provocano modificazioni nella morfologia e nella riorganizzazione dell’actina delle cellule endoteliali che lo esprimono

… la proteina: La famiglia del VEGF fa parte di una super famiglia di

… 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

… 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]

… il ruolo biologico: [3]

… la regolazione: • L’espressione di VEGF viene aumentata nei tumori, in cellule adiacenti

… 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: HIF 1 (Hipoximia-inducible factor-1) 2. FATTORI di CRESCITA e CITOCHINE: TNF-α TGF-β EGF PDGF-BB 3. ORMONI : Estrogeni • L’m. RNA di VEGF viene stabilizzato da p. VHL, un oncosoppressore

ANGIOGENESI PATOLOGICA: • Patologie a BASSA attività angiogenica (danneggiamento dei tessuti in seguito ad

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

…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-

…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 (Mo. AB): • AVASTIN (Bevacizumab) Cancro del

I FARMACI ANTIANGIOGENICI: Utilizzo di ANTICORPI MONOCLONALI (Mo. AB): • AVASTIN (Bevacizumab) Cancro del colon retto • LUCENTIS (Ranibizumab) AMD [8]

BIBLIOGRAFIA: 1. Gabriele Bergers and Laura E. Benjamin, Tumorigenesis and the angiogenic switch, Nature

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