Αγγείωση και υποξία σε όγκους του γυναικολογικού συστήματος

Abstract

Angiogenesis is a term used for the development of a complicated process, occurring both in health and disease. Angiogenesis can be divided into: a. early embryonic, it is taking place during differentiation of the multipotential mesenchymal cells in the formation of the vasculature network in the liver, lungs and pancreas. b. secondary angiogenesis, in natural processes (maturation of the corpus luteum, development of trophoblast-placenta, menstrual period), in pathological processes (wound repair in the adult, myocardial infarction, cancer) of the human organism. c. cancer angiogenesis, neoplasms are extended beyond their borders due to the presence of newly formed capillaries. In their early stages, tumors are being limited within 2-3mm, in order for those limits to be overcome, new blood vessels need to be formed in the periphery for the tumor to expand. The secretion of angiogenic-antigenic factors, the disturbance of the balance between these factors, the stimulation of cells (e.g. macrophages), the degradation of the extra cellular matrix, the vigorous proliferation of the endothelial cells are some of the facts that push towards direction of the angiogenic phenotype. The architecture of the vasculature is chaotic and irregular. The vessels’ diameter is variable; many capillaries follow abnormal branching and blind endings. There is a difference on the vessels’ diameter from point to point along their course. Anastomoses are variable, circulation is chaotic and edemas are very common. In our research we studied the titers (in serum with ELISA and in tissue with immunohistochemistry) of the vascular endothelium growth factor VEGF and lactate dehydrogenase (LDH). Both factors are thought to be markers of angiogenesis and hypoxia in benign and malignant disease in the female system. Furthermore the titer of HIF-a (it is being induced by hypoxia and activates the translation of the VEGF and LDH genes) was studied in the tissues. Generally VEGF concentration was statistically higher in malignant cases, whilst in benign cases the VEGF concentrations were close to the control group. VEGF levels were associated neither with age nor with hemoglobin or the platelet count in the blood. The results of our research on endometrial cancer patients showed increased serum VEGF levels compared to patients with fibromyomas or healthy subjects. The presence of the VEGF molecule was independent either of the endometrial depth invasion or the patients’ age. Patients with endometrial cancer, their serum LDH was significantly higher compared to the simple cysts and control group. The ovarian adenomas study group showed high VEGF and LDH. VEGF levels on patients with breast cancer were high compared to the control group. Similar results (high VEGF) were observed on patients with benign breast disease. Breast cancer patients with larger tumors had the tendency towards elevated serum VEGF levels, the difference was insignificant though. What is really surprising is that even higher VEGF levels were detected in patients with free (without metastases) lymph nodes. The LDH marker was higher both in malignant and benign breast groups compared to the control group. The activated receptors (VEGFR-2/KDR) for VEGF were in high numbers on histology specimens of endometrial and breast cancer. High LDH transcription activity was observed in cancer tissues. The presence of the HIF-1a transcription factor, in hypoxia conditions, coincides with the expression of the activated receptors VEGFR-2/KDR in cancer tissues. Lactate dehydrogenase LDH and vascular endothelium growth factor VEGF, the two important markers are significantly increased both in cancer tissues and serum. The close transcriptional correlation between the two proteins and the HIF factor undermines the importance of the aforementioned HIF molecule, in the biology of the neoplasms. Elevated titers of the two markers do not necessarily indicate the existence of malignancy, since both molecules increase in benign diseases of the ovary and the breast. They do play a major role in angiogenesis, but can not be used in the differential diagnosis of tumors.

Ο ορός αγγειογένεση πρωτοχρησιμοποιηθηκε για την περιγραφή ενός πολύπλοκου δικτύου δημιουργίας-ανάπτυξης αιμοφόρων αγγείων σε νεόπλαστους όγκους. Η αγγειογένεση μπορεί να είναι α. πρώιμη εμβρυϊκή, όπως συμβαίνει κατά την διαφοροποίηση πολυδύναμων μεσεγχυματικών κυττάρων στην διαδικασία δημιουργίας αγγειακού πλέγματος στο ήπαρ, πνεύμονες, και πάγκρεας, β. δευτερογενής αγγειογένεση, όπως συμβαίνει σε φυσιολογικές (ωρίμανση ωχρού σωματίου, τροφοβλάστη-πλακούντας, έμμηνος ρύση), η παθολογικές καταστάσεις (επούλωση τραυμάτων, έμφραγμα μυοκαρδίου, νεοπλάσματα) του ανθρώπινου οργανισμού. H νεοπλασματική αγγειογένεση, κατά την οποία οι κακοήθεις όγκοι επεκτείνονται πέραν των ορίων τους εξαιτίας της παρουσίας νέων αιμοφόρων αγγείων. Αρχικά οι κακοήθεις όγκοι περιορίζονται σε 2-3 mm, για να υπερκερασθεί αυτό το όριο από τον όγκο πρέπει να αναπτυχθούν τριχοειδή στην περιφέρεια, για να βοηθήσουν στην αύξηση-διόγκωση και επέκταση του. Η παραγωγή αγγειογενετικών-αγγειοανασταλτικών παραγόντων και η διαταραχή της ισορροπίας αυτής προς την κατεύθυνση αγγειογενετικών μορίων, η ενεργοποίηση κυττάρων (π.χ. μακροφάγων) του ξενιστή από το νεόπλασμα , η κινητικότητα του εξωκυττάριου υλικού, και ο ανεξέλεγκτος πολλαπλασιασμός των ενδοθηλιακών κυττάρων, είναι μερικά από τα γεγονότα που συνδράμουν προς την κατεύθυνση του αγγειογενετικού φαινοτύπου. Η αρχιτεκτονική δομή των αγγείων των όγκων είναι τυχαία και άναρχη. Η διάμετρος των αγγείων είναι διαφορετική, πολλά τριχοειδή ακολουθούν τυχαίες διαδρομές και καταλήγουν τυφλά σε διάφορα σημεία. Τα αγγεία σε τυχαία σημεία παρουσιάζουν αυξομειώσεις της διαμέτρου. Δεν υπάρχει οργάνωση στις αναστομώσεις, η κυκλοφορία είναι χαώδης με αποτέλεσμα την δημιουργία οιδημάτων. Στην διδακτορική διατριβή αυτή μελετήσαμε τα επίπεδα (σε ορό με ELISA και σε ιστό με ανοσοϊστοχημεία) του αγγειογενετικού παράγοντα VEGF και της γαλακτικής δεϋδρογενάσης (LDH) ως δεικτών αγγειογένεσης και υποξίας σε καλοήθεις και κακοήθεις παθήσεις του γυναικολογικού συστήματος. Επίσης μελετήσαμε τα επίπεδα του μεταγραφικού παράγοντα HIF1α (που επάγεται από την υποξία και οδηγεί στη μεταγραφή των γονιδίων VEGF και LDH) στους ιστούς. Συνολικά, τα επίπεδα του VEGF ήταν στατιστικά υψηλότερα σε κακοήθεις παθήσεις, ενώ σε καλοήθεις τα επίπεδα ήταν παρόμοια με την ομάδα ελέγχου. Τα επίπεδα VEGF δεν σχετίστηκαν με την ηλικία, τα επίπεδα αιμοσφαιρίνης ή το αριθμό των αιμοπεταλίων στο περιφερικό αίμα.. Τα αποτελέσματα της έρευνας μας στις ασθενείς με καρκίνο ενδομητρίου έδειξαν αυξημένα επίπεδα του VEGF στον ορό συγκριτικά με τις ασθενείς με λειομύωμα ή με τους υγιείς μάρτυρες. Τα επίπεδα του VEGF δεν σχετίστηκαν με το βάθος διήθησης του ενδομητρίου ή την ηλικία των ασθενών. Στις ασθενείς με καρκίνο του ενδομητρίου η LDH στον ορό ήταν στατιστικά υψηλότερη από την ομάδα ελέγχου. Στις ασθενείς με παθήσεις των ωοθηκών τα επίπεδα του VEGF αλλά και της LDH στον ορό ήταν στατιστικά σημαντικά υψηλότερα σε σύγκριση με τις απλές κύστες και την ομάδα ελέγχου. Στα αδενώματα των ωοθηκών τα επίπεδα του VEGF και της LDH ήταν επίσης υψηλά.. Στις ασθενείς με καρκίνο του μαστού ο VEGF είναι και πάλι αυξημένος συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου. Όμως παρόμοια αύξηση διαπιστώθηκε και σε ασθενείς με καλοήθεις μαστοπάθειες. Στις ασθενείς με καρκίνο του μαστού διαπιστώθηκε μα τάση προς υψηλότερα επίπεδα VEGF στον ορό ασθενών με μεγαλύτερους όγκους αλλά η διαφορά δεν ήταν σημαντική. Ένα παράδοξο αποτέλεσμα ήταν ότι υψηλότερα επίπεδα VEGF βρέθηκαν σε ασθενείς χωρίς μεταστατική νόσο στους λεμφαδένες. Νεώτερες ασθενείς είχαν τάση για υψηλότερα επίπεδα VEGF. H LDH ήταν υψηλότερη σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου τόσο στις ασθενείς με καρκίνο όσο και στις ασθενείς με καλοήθη μαστοπάθεια. Σε ιστολογικό επίπεδο, οι ενεργοποιημένοι υποδοχείς (VEGFR-2/KDR) για τον VEGF βρέθηκαν σε υψηλά επίπεδα σε νεοπλάσματα μαστού και ενδομητρίου. Υψηλή έκφραση της LDH παρατηρήθηκε στους καρκινικούς ιστούς. Η παρουσία του μεταγραφικού παράγοντα HIF-1α συμβαδίζει με την έκφραση της LDH και τους ενεργοποιημένους υποδοχείς (VEGFR-2/KDR) στους καρκινικούς ιστούς. Συμπερασματικά, η γαλακτική δεϋδρογενάση LDH, το ένζυμο υπεύθυνο για την πυροδότηση αναερόβιου μεταβολισμού στα κύτταρα, και ο αγγειογενετικός παράγοντας VEGF είναι σημαντικά αυξημένα στους καρκινικούς ιστούς και τον ορό ασθενών με γυναικολογικό καρκίνο. Η στενή συσχέτιση της έκφρασης αυτών των δύο πρωτεϊνών με την υπερέκφραση του επαγόμενου από την υποξία παράγοντα HIF1α υπογραμμίζει τον σημαντικό ρόλο αυτού του μεταγραφικού παράγοντα στη βιολογία των όγκων αυτών. Η αύξηση των επιπέδων αυτών των πρωτεϊνών δεν είναι αποκλειστικό προνόμιο της κακοήθειας καθόσον ορισμένες καλοήθεις παθήσεις του μαστού, και των ωοθηκών φαίνεται επίσης να συνδέονται με αυξημένα επίπεδα VEGF και LDH. Αυτό υπογραμμίζει τον πιθανό βιολογικό ρόλο των παραγόντων αυτών στην παθογένεια και καλοήθων παθήσεων. Αν και χρήσιμοι για την εκτίμηση της αγγειογενετικής δραστηριότητας και της ενδοογκικής υποξίας, ο VEGF και η LDH δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διαφορική διάγνωση μεταξύ καλοήθων και κακοηθών νόσων, καθότι και τα δύο γονίδια φαίνεται να ενέχονται στην παθογένεια και αρκετών καλοήθων παθήσεων.