L’aterosclerosi rappresenta la principale causa di morbosità e mortalità in tutto il mondo. E’ una malattia progressiva e multifattoriale, che attraverso più meccanismi e più fasi contribuisce all’accumulo di lipidi ed elementi fibrosi nelle grandi arterie. L'aterosclerosi inizia con la disfunzione delle cellule endoteliali a livello dei siti di lesione nella parete delle arterie, con conseguente infiltrazione dei monociti nell'intima. Queste cellule si differenziano in macrofagi, i quali poi internalizzano grandi quantità di lipoproteine ossidate a bassa densità (oxLDL) formando macrofagi ricchi di colesterolo definiti “cellule schiumose” (FC), che a loro volta danno origine a striscie di grasso nella parete delle arterie. Quando si sviluppa la lesione aterosclerotica, lo spessore della parete delle arterie aumenta e la diffusione di ossigeno nell'intima è notevolmente ridotta. Queste regioni ipossiche contengono elevate quantità di FC sottolineando il coinvolgimento di queste cellule in ipossia durante lo sviluppo delle lesioni aterosclerotiche. La teoria anossemica dell'aterosclerosi suggerisce infatti che uno squilibrio tra la domanda e l’apporto di ossigeno nella parete delle arterie costituisca un fattore chiave per lo sviluppo delle lesioni aterosclerotiche. Il Fattore indotto dall’ipossia (HIF-1), il più importante fattore coinvolto nella risposta cellulare all’ipossia, è un fattore di trascrizione eterodimerico costituito da una subunità inducibile HIF-1α e da una subunità costitutivamente espressa, HIF-1β. E' stato riportato che le oxLDL inducono l'accumulo di HIF-1α nei macrofagi umani suggerendo un possibile ruolo di HIF-1α nell'aterosclerosi. Inoltre, è stato dimostrato che HIF-1 gioca un ruolo fondamentale nell'espressione del fattore di crescita dell'endotelio vascolare (VEGF) e nell'angiogenesi, regolando importanti alterazioni associate all'aterogenesi e all'attività angiogenica dei macrofagi. Quindi, in condizioni aterogeniche, l'elevata espressione di HIF-1 nei macrofagi promuove la formazione delle FC e l'aterosclerosi. Recentemente è stato dimostrato che un'altra chemochina angiogenica, l'interleuchina-8 (IL-8), è incrementata dalle FC localizzate nelle aree ipossiche a livello delle placche aterosclerotiche umane e di coniglio. Il rilascio, indotto dall'ipossia, di IL-8 dalle FC potrebbe portare al reclutamento del muscolo liscio, dell'endotelio vascolare e delle cellule T nelle placche aterosclerotiche, e quindi favorire la progressione della placca stessa. E' stato inoltre dimostrato che nell'endotelio vascolare, in ipossia, HIF-1 aumenta l'espressione di IL-8. L'adenosina è un nucleoside purinergico proangiogenico rilasciato dai tessuti ischemici ed ipossici. In queste condizioni viene rilasciato ad elevate concentrazioni nello spazio extracellulare. L'adenosina agisce attraverso lo stimolo di quattro diversi recettori accoppiati a proteine G denominati A1, A2A, A2B, e A3. Tutti questi quattro sottotipi sono stati recentemente associati alla modulazione dell'angiogenesi. In particolare, è stato dimostrato che nei mastociti umani e nelle cellule endoteliali microvascolari la secrezione di VEGF e di IL-8 è stimolata dall'attivazione dei recettori A2B. In diverse linee cellulari tumorali umane, in condizioni ipossiche, l'accumulo di HIF-1α e di VEGF è stimolato dai recettori A3. In condizioni di normossia, nei macrofagi murini l'accumulo di HIF-1α e VEGF è mediato dai recettori A2A. Infine, nei monociti umani il rilascio di VEGF è stimolato dai recettori A1. Quindi, in base al legame tra adenosina, ipossia ed angiogenesi, e alla crescente evidenza di come questi fattori giochino un importante ruolo nell'aterogenesi, valuteremo in questo progetto: 1) se i recettori dell’ adenosina siano in grado di modulare HIF-1α, VEGF e IL-8 nei macrofagi umani, che come dimostrato diventano in ipossia cellule schiumose cariche di grassi, e in un modello di cellule schiumose umane; quale sottotipo recettoriale può influenzare la formazione delle foam cells. 2) il meccanismo alla base di questa modulazione, attraverso la caratterizzazione dello stato di fosforilazione delle chinasi regolate da segnali extracellulari 1/2 (ERK-1/2), della protein chinasi p38 (p38 MAPK), della chinasi Jun N-terminale (JNK-1/2) e della protein chinasi B (pAkt). 3) se gli effetti oggetto di studio possano essere ridotti dagli antagonisti dei recettori dell'adenosina e dal silenziamento dei recettori dell'adenosina e di HIF-1α. Questo studio permetterà di chiarire il ruolo dell’adenosina nello sviluppo dell’aterosclerosi. Inoltre investigherà se gli antagonisti dei recettori dell'adenosina possano essere utili per bloccare importanti fasi nello sviluppo della placca aterosclerotica. 4) se gli antagonisti dei recettori adenosinici possono interessare la patologia vascolare in seguito a dieta ad alto contenuto di grassi e privazione dell’endotelio in un modello di coniglio.
PRIN 2009 Coordinatore Nazionale del progetto Dott. Stefania Gessi- Caratterizzazione farmacologica e funzionale dei recettori adenosinici in cellule schiumose umane, un modello di aterosclerosi
GESSI, Stefania
2009
Abstract
L’aterosclerosi rappresenta la principale causa di morbosità e mortalità in tutto il mondo. E’ una malattia progressiva e multifattoriale, che attraverso più meccanismi e più fasi contribuisce all’accumulo di lipidi ed elementi fibrosi nelle grandi arterie. L'aterosclerosi inizia con la disfunzione delle cellule endoteliali a livello dei siti di lesione nella parete delle arterie, con conseguente infiltrazione dei monociti nell'intima. Queste cellule si differenziano in macrofagi, i quali poi internalizzano grandi quantità di lipoproteine ossidate a bassa densità (oxLDL) formando macrofagi ricchi di colesterolo definiti “cellule schiumose” (FC), che a loro volta danno origine a striscie di grasso nella parete delle arterie. Quando si sviluppa la lesione aterosclerotica, lo spessore della parete delle arterie aumenta e la diffusione di ossigeno nell'intima è notevolmente ridotta. Queste regioni ipossiche contengono elevate quantità di FC sottolineando il coinvolgimento di queste cellule in ipossia durante lo sviluppo delle lesioni aterosclerotiche. La teoria anossemica dell'aterosclerosi suggerisce infatti che uno squilibrio tra la domanda e l’apporto di ossigeno nella parete delle arterie costituisca un fattore chiave per lo sviluppo delle lesioni aterosclerotiche. Il Fattore indotto dall’ipossia (HIF-1), il più importante fattore coinvolto nella risposta cellulare all’ipossia, è un fattore di trascrizione eterodimerico costituito da una subunità inducibile HIF-1α e da una subunità costitutivamente espressa, HIF-1β. E' stato riportato che le oxLDL inducono l'accumulo di HIF-1α nei macrofagi umani suggerendo un possibile ruolo di HIF-1α nell'aterosclerosi. Inoltre, è stato dimostrato che HIF-1 gioca un ruolo fondamentale nell'espressione del fattore di crescita dell'endotelio vascolare (VEGF) e nell'angiogenesi, regolando importanti alterazioni associate all'aterogenesi e all'attività angiogenica dei macrofagi. Quindi, in condizioni aterogeniche, l'elevata espressione di HIF-1 nei macrofagi promuove la formazione delle FC e l'aterosclerosi. Recentemente è stato dimostrato che un'altra chemochina angiogenica, l'interleuchina-8 (IL-8), è incrementata dalle FC localizzate nelle aree ipossiche a livello delle placche aterosclerotiche umane e di coniglio. Il rilascio, indotto dall'ipossia, di IL-8 dalle FC potrebbe portare al reclutamento del muscolo liscio, dell'endotelio vascolare e delle cellule T nelle placche aterosclerotiche, e quindi favorire la progressione della placca stessa. E' stato inoltre dimostrato che nell'endotelio vascolare, in ipossia, HIF-1 aumenta l'espressione di IL-8. L'adenosina è un nucleoside purinergico proangiogenico rilasciato dai tessuti ischemici ed ipossici. In queste condizioni viene rilasciato ad elevate concentrazioni nello spazio extracellulare. L'adenosina agisce attraverso lo stimolo di quattro diversi recettori accoppiati a proteine G denominati A1, A2A, A2B, e A3. Tutti questi quattro sottotipi sono stati recentemente associati alla modulazione dell'angiogenesi. In particolare, è stato dimostrato che nei mastociti umani e nelle cellule endoteliali microvascolari la secrezione di VEGF e di IL-8 è stimolata dall'attivazione dei recettori A2B. In diverse linee cellulari tumorali umane, in condizioni ipossiche, l'accumulo di HIF-1α e di VEGF è stimolato dai recettori A3. In condizioni di normossia, nei macrofagi murini l'accumulo di HIF-1α e VEGF è mediato dai recettori A2A. Infine, nei monociti umani il rilascio di VEGF è stimolato dai recettori A1. Quindi, in base al legame tra adenosina, ipossia ed angiogenesi, e alla crescente evidenza di come questi fattori giochino un importante ruolo nell'aterogenesi, valuteremo in questo progetto: 1) se i recettori dell’ adenosina siano in grado di modulare HIF-1α, VEGF e IL-8 nei macrofagi umani, che come dimostrato diventano in ipossia cellule schiumose cariche di grassi, e in un modello di cellule schiumose umane; quale sottotipo recettoriale può influenzare la formazione delle foam cells. 2) il meccanismo alla base di questa modulazione, attraverso la caratterizzazione dello stato di fosforilazione delle chinasi regolate da segnali extracellulari 1/2 (ERK-1/2), della protein chinasi p38 (p38 MAPK), della chinasi Jun N-terminale (JNK-1/2) e della protein chinasi B (pAkt). 3) se gli effetti oggetto di studio possano essere ridotti dagli antagonisti dei recettori dell'adenosina e dal silenziamento dei recettori dell'adenosina e di HIF-1α. Questo studio permetterà di chiarire il ruolo dell’adenosina nello sviluppo dell’aterosclerosi. Inoltre investigherà se gli antagonisti dei recettori dell'adenosina possano essere utili per bloccare importanti fasi nello sviluppo della placca aterosclerotica. 4) se gli antagonisti dei recettori adenosinici possono interessare la patologia vascolare in seguito a dieta ad alto contenuto di grassi e privazione dell’endotelio in un modello di coniglio.I documenti in SFERA sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
