Η συγκεκριμένη εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο μοριακής και κυτταρικής βιολογίας του τμήματος βιολογίας του Πανεπιστημίου Πατρών σε συνεργασία με

Transcript

1 1

2 Η συγκεκριμένη εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο μοριακής και κυτταρικής βιολογίας του τμήματος βιολογίας του Πανεπιστημίου Πατρών σε συνεργασία με το Νεφρολογικό Κέντρο του Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου Πατρών. Με την ολοκληρωσή της θα ήθελα να ευχαριστήσω πρωτίστως τον επιβλέποντα αυτής της εργασίας, αναπληρωτή καθηγητή του τμήματος βιολογίας Π. Κατσώρη για την ευκαιρία που μου έδωσε να δουλέψω στο εργαστήριό του, για την πολύτιμη στήριξη και βοήθειά του καθώς και για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε όλα αυτά τα χρόνια. Ευχαριστίες οφείλω επίσης στον καθηγητή Nεφρολογίας Ι. Βλαχογιάννη για την άψογη συνεργασία και τις πάντοτε εποικοδομητικές συζητήσεις μας καθώς και στην αναπληρώτρια καθηγήτρια Μ. Λαμπροπούλου για τη συμμετοχή της στην εξεταστική μου επιτροπή. Τέλος οφείλω ένα μεγάλο ευχαριστώ στους γονείς μου και τα αδέρφια μου που όλα αυτά τα χρόνια με στήριξαν τόσο υλικά όσο και ψυχικά. 2

3 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Ουροποιητικό σύστημα Οι νεφροί είναι δυο οπισθοπεριτοναϊκά όργανα που βρίσκονται στο ύψος της οσφυϊκής μοίρας της σπονδυλική στήλης. Στο ενήλικο άτομο έχουν μήκος περίπου 11 εκατοστά, πλάτος 6 εκατοστά, πάχος 3 εκατοστά και βάρος 120 έως 170 γραμμάρια και υπό φυσιολογικές συνθήκες ο δεξιός νεφρός βρίσκεται ελαφρώς χαμηλότερα του αριστερού. Εικόνα 1.1: Το ουροποιητικό σύστημα. Τα βασικά ανατομικά χαρακτηριστικά του νεφρού περιλαμβάνουν το περίβλημα και το παρέγχυμα αυτού. Το περίβλημα του νεφρού, από έξω προς τα μέσα, περιλαμβάνει τη νεφρική περιτονία, η οποία διαχωρίζει το περινεφρικό από το έξω περιτοναϊκό λίπος, τη λιπώδη κάψα (ή περινεφρικό λίπος) και την ινώδη κάψα. Το νεφρικό παρέγχυμα αποτελείται από τη φλοιώδη και μυελώδη μοίρα, οι οποίες διαφέρουν μεταξύ τους τόσο ανατομικά όσο και λειτουργικά. Η μυελώδης μοίρα αποτελείται από επτά ανατομικές δομές που διαχωρίζονται μεταξύ τους από τους νεφρικούς στύλους του 3

4 Bertini, οι οποίοι με τη σειρά τους αποτελούν προεκβολές του φλοιού μέχρι τη νεφρική πύελο και χρησιμεύουν ως χωρίσματα μεταξύ των πυραμίδων. Η βάση της κάθε πυραμίδας είναι στραμμένη προς τη φλοιώδη μοίρα, ενώ η κορυφή (νεφρική θηλή) προς τη νεφρική πύελο. Δύο ή τρεις νεφρικές θηλές μαζί σχηματίζουν ένα ελάσσονα κάλυκα, ενώ δύο ή τρεις συνδεόμενοι ελάσσονες κάλυκες σχηματίζουν ένα μείζονα κάλυκα. Η νεφρική πύελος σχηματίζεται από τη συνένωση των τριών μειζόνων καλύκων, η ίδια δε βρίσκει συνέχεια -μετά την έξοδο της από την πύλη του νεφρού- στον ουρητήρα ο οποίος καταλήγει στην ουροδόχο κύστη. Εικόνα 1.2: Εγκάρσια τομή του νεφρού Αγγείωση του νεφρού Οι νεφροί αποτελούν το κύριο ομοιοστατικό όργανο του ανθρώπινου οργανισμού και για το λόγο αυτό έχουν υψηλή αιμάτωση. Ειδικότερα, η αιμάτωση γίνεται από τη νεφρική αρτηρία, που αποτελεί κλάδο της κοιλιακής αορτής και η οποία πριν την είσοδο της στην πύλη του νεφρού διαιρείται σε πέντε τμηματικές αρτηρίες. Αυτές πορεύονται μέσα στο λίπος της νεφρικής πυέλου και εν συνεχεία διαιρούνται στις μεσολόβιες αρτηρίες που με τη σειρά 4

5 τους εισερχόμενες στο νεφρό, πορεύονται κατά μήκος των νεφρικών στηλών του Bertini κοντά στις παρακείμενες πυραμίδες. Οι μεσολόβιες αρτηρίες διαιρούνται στις τοξοειδείς αρτηρίες από τις οποίες πορεύονται οι μεσολοβίδιες αρτηρίες που φτάνουν να αρδεύουν μέχρι την ινώδη κάψα. Κατά την πορεία των μεσολοβίδιων αρτηριών εκπορεύονται τα προσαγωγά αρτηρίδια τα οποία καταλήγουν στο σπείραμα του μαλπιγγιανού σωματίου Νεύρωση του νεφρού Οι νεφροί νευρώνονται από συμπαθητικές ίνες που προέρχονται κυρίως από το κοιλιακό πλέγμα και οι οποίες πορεύονται παράλληλα των νεφρικών αρτηριών από τις μεσολοβίδιες μέχρι τα απαγωγά αρτηρίδια. Σημαντική είναι επίσης η νεύρωση των κοκκιωδών κυττάρων του τοιχώματος των προσαγωγών και απαγωγών αρτηριδίων που ανήκουν στην παρασπειραματική συσκευή. Η δραστηριότητα των νευρικών αυτών ινών επηρεάζει την παλιρρόφηση νατρίου και την έκκριση ρενίνης στην παρασπειραματική συσκευή Ο νεφρώνας Η μικρότερη ανατομικώς λειτουργική ανεξάρτητη μονάδα του νεφρικού παρεγχύματος είναι ο νεφρώνας. Ο κάθε νεφρός αποτελείται από μέχρι τέτοιες διηθητικές μονάδες που ανατομικά συνίστανται από ένα αγγειακό τμήμα και ένα σωληναριακό σκέλος. Το αγγειακό τμήμα του νεφρώνα εκπορεύεται από τα προσαγωγά αρτηρίδια, σχηματίζοντας στην περιοχή του ελύτρου του Bowman ένα δίκτυο τριχοειδών αγγείων που ονομάζεται θαυμάσιο σπείραμα ή μαλπιγγιανό σπείραμα. Τα τριχοειδή αυτά του σπειράματος επανενώνονται κατά την έξοδο τους από το έλυτρο του Bowman και σχηματίζουν τα απαγωγά αρτηρίδια τα οποία εγκαταλείπουν το νεφρικό σωμάτιο. 5

6 Εικόνα 1.3: Σχηματική αναπαράσταση του νεφρώνα. Τα απαγωγά αρτηρίδια, που έχουν μικρότερη διάμετρο από τα προσαγωγά, δημιουργούν ένα δίκτυο τριχοειδών αγγείων το οποίο διακλαδίζεται γύρω από τα νεφρικά σωληνάρια και παίζει σημαντικό ρόλο στις λειτουργίες επαναρρόφησης και απέκκρισης. Τα τριχοειδή μεταπίπτουν σε φλεβικά τριχοειδή αγγεία που συνενωμένα σχηματίζουν τα φλεβικά αγγεία των νεφρών. Από τα απαγωγά αρτηρίδια ξεκινούν τριχοειδή αγγεία τα οποία αιματώνουν κυρίως τα εγγύς εσπειραμένα σωληνάρια (Βλαχογιάννης Ι.Γ., 2004).. 6

7 Εικόνα 1.4: Έλυτρο του Bowman και μαλπιγγιανό σπείραμα. Π.Α.: προσαγωγό αρτηρίδιο, Α.Α.: απαγωγό αρτηρίδιο, Κ.Β.: κάψα του Bowman, Δ.Χ.: διάμεσος χώρος της κάψας του Bowman, Σ.Π.: σωληναριακός πόλος. Στους νεφρώνες μεγάλου μήκους τα απαγωγά αρτηρίδια βρίσκονται βαθιά στη μυελώδη μοίρα κατά μήκος των νεφρικών σωληναρίων. Οποιαδήποτε διαταραχή της αιμάτωσης της περιοχής αυτής είναι δυνατόν να προκαλέσει ανεπάρκεια και νέκρωση των αντιστοίχων τμημάτων του νεφρώνα. Η δεύτερη μοίρα του νεφρώνα είναι το σωληναριακό σύστημα, το οποίο αποτελείται από το μαλπιγγιανό σωμάτιο, το εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο (ή εσπειραμένο σωληνάριο α' τάξης), το ανιόν και το κατιόν σκέλος της αγκύλης του Henle και το άπω εσπειραμένο σωληνάριο (ή εσπειραμένο σωληνάριο β τάξης). Ένα ή περισσότερα σωληνάρια καταλήγουν στα αθροιστικά σωληνάρια, τα οποία κατευθύνονται προς τη νεφρική πύελο και συναθροιζόμενα διανύουν την μυελώδη μοίρα και εκβάλλουν στη νεφρική θηλή. Οι νεφρώνες, ανάλογα με το μήκος και τη θέση τους μέσα στο νεφρικό παρέγχυμα, διακρίνονται σε νεφρώνες της φλοιώδους μοίρας και της εν τω βάθει μυελώδους μοίρας. Οι πρώτοι έχουν μικρό μήκος και τα νεφρικά τους μαλπιγγιανά σωμάτια βρίσκονται στην επιφάνεια του νεφρού, η δε αγκύλη του Henle μόλις και εισέρχεται στην εξωτερική στοιβάδα της μυελώδους μοίρας. Οι νεφρώνες της εν τω βάθει μυελώδους μοίρας έχουν μεγάλο μήκος, τα 7

8 νεφρικά σωμάτια βρίσκονται στο έσω τριτημόριο της φλοιώδους μοίρας (παραμυελικά νεφρικά σωμάτια) και η αγκύλη του Henle εκτείνεται βαθιά μέσα στη μυελώδη μοίρα και μπορεί να φθάνει μέχρι και τις νεφρικές θηλές Λειτουργίες των νεφρών Οι νεφροί επιτελούν πολυάριθμες ρυθμιστικές και εκκριτικές λειτουργίες, η κυριότερη από τις οποίες είναι η ομοιόσταση, δηλαδή η διατήρηση ενός σταθερού περιβάλλοντος στο οποίο τα κύτταρα του οργανισμού μπορούν να λειτουργήσουν φυσιολογικά. Πίνακας 1: Συνοπτικές λειτουργίες των νεφρών. 1. Ρύθμιση του όγκου και της κατά βάρος ωσμωγραμμομοριακότητας των υγρών του σώματος. 2. Ρύθμιση του ισοζυγίου των ηλεκτρολυτών. 3. Ρύθμιση του οξεοβασικού ισοζυγίου. 4. Απέκκριση μεταβολικών προϊόντων και ξένων ουσιών. 5. Παραγωγή και έκκριση ορμονών. Η ρύθμιση της κατά βάρος ωσμωγραμμομοριακότητας των υγρών του σώματος είναι απαραίτητη προκειμένου να διατηρηθεί φυσιολογικός ο όγκος των κυττάρων σε όλους τους ιστούς του σώματος. Αυτό είναι απαραίτητο για τη φυσιολογική λειτουργία του καρδιαγγειακού συστήματος και επιτυγχάνεται μέσω της ρύθμισης της απέκκρισης του νερού και του NaCl. Ουσιαστικός είναι ο ρόλος που παίζουν οι νεφροί στη ρύθμιση της συγκέντρωσης διαφόρων ανόργανων ιόντων του σώματος όπως Na +, K +, Cl -, HCO - 3, H +, Ca +2, Mg +2 και PO Προκειμένου να διατηρηθεί το κατάλληλο ισοζύγιο, η απέκκριση καθενός ηλεκτρολύτη πρέπει να ισούται με την ημερήσια πρόσληψη του. Οι νεφροί είναι επίσης υπεύθυνοι για την απέκκριση ορισμένων από τα τελικά προϊόντα του μεταβολισμού. Σε αυτά περιλαμβάνονται η ουρία (από το μεταβολισμό των αμινοξέων), το ουρικό οξύ (από το μεταβολισμό των 8

9 νουκλεϊκών οξέων), η κρεατινίνη (από το μεταβολισμό της κρεατίνης των μυών), τα τελικά προϊόντα του μεταβολισμού της αιμοσφαιρίνης και οι μεταβολίτες των ορμονών. Οι νεφροί απομακρύνουν τις ουσίες αυτές με ρυθμό που αντιστοιχεί στο ρυθμό παραγωγής τους Τέλος, οι νεφροί αποτελούν σημαντικά ενδοκρινή όργανα που συνθέτουν και εκκρίνουν ρενίνη, προσταγλανδίνες, κινίνες, 12.5 διυδροξυβιταμίνη D 3 και ερυθροποιητίνη. Η ρενίνη ενεργοποιεί το σύστημα ρενίνης-αγγειοτενσίνηςαλδοστερόνης που ασκεί ρυθμιστικό ρόλο στην αρτηριακή πίεση και στο ισοζύγιο νατρίου και καλίου Διήθηση Το μαλπιγγιανό σπείραμα δομείται από το σωληναριακό ενδοθήλιο και τα ποδοκύτταρα, ανάμεσα στα οποία εντοπίζεται η μεμβράνη διήθησης. Το σωληναριακό ενδοθήλιο φέρει πολυάριθμους πόρους, οι οποίοι είναι πολύ μικροί για να επιτρέψουν τη διέλευση των ερυθρών αιμοσφαιρίων, εντούτοις το πλάσμα διέρχεται μέσω αυτών και περνάει στη μεμβράνη διήθησης, η οποία κατακρατά τα κύτταρα και τις πρωτεΐνες του πλάσματος και επιτρέπει τη δίοδο των υπολοίπων υγρών του αίματος (νερό, ιόντα και μικρά μόρια) στο χώρο του καψιδίου του Bowman. Η μεμβράνη διήθησης αποτελεί μια συγχώνευση της βασικής μεμβράνης των ενδοθηλιακών κυττάρων και της βασικής μεμβράνης του σωληναριακού επιθηλίου (ποδοκύτταρα). Οτιδήποτε φράσσει τη μεμβράνη διήθησης, ενδέχεται να επηρεάσει τη δίοδο των υγρών και κατ' επέκταση να ελαττώσει το ρυθμό διήθησης. Τα ποδοκύτταρα είναι επιθηλιακά κύτταρα που στηρίζονται σε διακλαδισμένους ποδίσκους που έρχονται σε επαφή με τη μεμβράνη διήθησης, χωρίς όμως να παρεμποδίζουν τη ροή του διηθήματος. Ανάμεσα σε γειτονικά ποδοκύτταρα υπάρχουν κενά που καλούνται σχισμές διήθησης και οι οποίες επιτρέπουν την ελεύθερη ροή του διηθήματος στο χώρο του Bowman (Βλαχογιάννης Ι.Γ., 2004). 9

10 Εικόνα 1.5: Σχηματική απεικόνιση περιβλημάτων διήθησης. Ολόκληρο το παραπάνω σύστημα στηρίζεται από μια παραλλαγή συνδετικού ιστού, το μεσάγγειο, που αποτελείται από τα μεσαγγειακά κύτταρα. Τα κύτταρα αυτά παράγουν τη μεσαγγειακή ουσία (mesangial matrix) που αποτελεί εξωκυττάρια ύλη και ασκεί μηχανική στήριξη στα σωληναριακά τριχοειδή. Η διήθηση οφείλεται αποκλειστικά στην πίεση και η ενεργός μεταφορά δε μετέχει στη διαδικασία Οξεία νεφρική ανεπάρκεια Η Οξεία νεφρική ανεπάρκεια (ΟΝΑ) χαρακτηρίζεται από αιφνίδια ελάττωση της συνολικής νεφρικής λειτουργίας. Ασθενείς με ΟΝΑ -παρά την προβληματική διηθητική ικανότητα- δεν παρουσιάζουν παθολογοανατομικές αλλοιώσεις των σπειραμάτων. Αντίθετα, στα ουροφόρα σωληνάρια παρατηρούνται μορφολογικές ανωμαλίες, όπως νεκρώσεις των σωληναρίων, απώλεια του επιθηλίου α' τάξης, διάταση ή συρρίκνωση. Η ΟΝΑ είναι κατά 10

11 κύριο λόγο δευτεροπαθής, δηλαδή αποτέλεσμα άλλων διαταραχών. Σε κλινικό επίπεδο οι αιτίες πρόκλησης ΟΝΑ διακρίνονται σε: 1. Προνεφρικές. Όπως απόλυτη ή σχετική ελάττωση του δραστικού όγκου αίματος ή απόφραξη αρτηριών. 2. Μετανεφρικές. Όπως η απόφραξη της αποχετευτικής μοίρας των νεφρών ή του ουρητήρα ή ακόμα της νεφρικής φλέβας. 3. Ενδονεφρικές. Όπως παθολογικές καταστάσεις από αγγειακά αίτια (αγγειίτιδες, μικροαγγειοπάθειες, υπερασβεστιαιμία), σπειραματικά αίτια (οξεία σπειραματονεφρίτιδα), αίτια που αφορούν τον ενδιάμεσο ιστό (ενδιάμεσος ή αλλεργική νεφρίτιδα) και σωληναριακή βλάβη (δράση νεφροτοξινών, ισχαιμία). Η ΟΝΑ συχνά οφείλεται σε μια απότομη και παροδική μείωση της νεφρικής αιματικής ροής και συχνά συνδέεται με λειτουργική ανεπάρκεια πολλών οργάνων και σήψη. In vitro μελέτες έδειξαν ότι η ΟΝΑ συνοδεύεται από απώλεια της ψυκτροειδούς παρυφής, σχηματισμό φυσαλίδων (blebbing) της ακραίας μεμβράνης, διόγκωση και πύκνωση των μιτοχονδρίων και των πυρήνων, καθώς και απόπτωση. Τμήματα του εγγύς εσπειραμένου σωληναρίου του εξωτερικού μυελού είναι περισσότερο ευπαθή σε βλάβη, κυρίως εξαιτίας της περιορισμένης ικανότητας τους για αναερόβιο μεταβολισμό σε περίπτωση μείωσης της παροχής οξυγόνου. Ισχαιμία και επαναρρόφηση μικρής διάρκειας έχει ως αποτέλεσμα τα επιθηλιακά κύτταρα του εγγύς εσπειραμένου σωληναρίου να χάνουν την πολικότητα τους. Παρατεταμένη ισχαιμία οδηγεί σε μη αντιστρεπτές βλάβες και προκαλεί νέκρωση ή απόπτωση (Sheridan and Bonventre., 2000). 11

12 Εικόνα 1.6: Η ισχαιμία οδηγεί σε αντιστρεπτή ή μη αντιστρεπτή βλάβη των PTECs. Τα κύτταρα χάνουν την πολικότητά τους και απορρίπτονται στο εσωτερικό του σωληναρίου, προκαλώντας παρεμπόδιση της κυκλοφορίας. Τα εναπομείναντα ζωντανά κύτταρα διαφοροποιούνται και πολλαπλασιάζονται, αποκαθιστώντας έτσι την ακεραιότητα του σωληναρίου Χρόνια νεφρική ανεπάρκεια Η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια (ΧΝΑ) είναι η προοδευτική, γενικά μη αναστρέψιμη μείωση της νεφρικής λειτουργίας που προκαλείται από ποικίλης αιτιολογίας βλάβη του νεφρού. Η μείωση της νεφρικής λειτουργίας μπορεί να προσδιοριστεί ως ελάττωση του ρυθμού σπειραματικής διήθησης (Glomerular Filtration Rate, GFR) δηλαδή του συνόλου του υπερδιηθήματος που περνά από το αίμα στον αυλό των σωληναρίων στη μονάδα του χρόνου. Οι φυσιολογικές τιμές του GFR, όπως μετράται με τις συνήθεις μεθόδους κάθαρσης της κρεατινίνης, είναι για τους άνδρες ml/min/1,73m 2 και για τις γυναίκες ml/min/1,73m 2. Η προοδευτική μείωση της νεφρικής λειτουργίας δίνει την δυνατότητα στο νεφρώνα να προχωρίσει σε 12

13 προσαρμοστικές μεταβολές και έτσι η ΧΝΑ να προχωρήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς ιδιαίτερα συμπτώματα (Cassidy W., 1998). Οι κυριότερες παθήσεις που μπορούν να προκαλέσουν ΧΝΑ είναι τα πρωτοπαθή νεφρικά νοσήματα (σπειραματοπάθειες, διάμεσες νεφροπάθειες), οι συστηματικές παθήσεις (αρτηριακή υπέρταση, σακχαρώδης διαβήτης, κολλαγονώσεις κ.ά) και οι συγγενείς νεφρικές παθήσεις (πολυκυστική νόσος των νεφρών, σύνδρομο Alport κ.ά). Η χρόνια σπειραματονεφρίτιδα αποτελεί στην Ευρώπη -αλλά και στην Ελλάδα- την προεξέχουσα αιτία τελικού σταδίου ΧΝΑ και ακολουθούν η άγνωστης αιτιολογίας νεφροπάθεια, η χρόνια διάμεση νεφροπάθεια και η διαβητική νεφροπάθεια. Στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής η διαβητική νεφροπάθεια είναι αίτιο τελικού σταδίου ΧΝΑ στο ένα τρίτο περίπου των ασθενών και ακολουθούν η υπερτασική σπειραματοσκλήρυνση, η χρόνια σπειραματονεφρίτιδα και η άγνωστης αιτιολογίας νεφροπάθεια. Ανεξάρτητα από το γεγονός οτι η υποκείμενη νόσος δεν είναι θεραπεύσιμη, υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις οτι η εξελισσόμενη επιδείνωση της νεφρικής λειτουργίας μπορεί σε σημαντικό βαθμό να οφείλεται σε δευτερογενείς παράγοντες μη σχετιζόμενους με την αρχική νόσο (Luke RG., 1994). Σημαντικότεροι θεωρούνται η συστηματική και η ενδοσπειραματική υπέρταση, η πρωτεϊνουρία, η φλεγμονή του διάμεσου ιστού, η αυξημένη πρόσληψη πρωτεϊνών και φωσφόρου, η υπερλιπιδαιμία κ.ά. Η κύρια παθολογοανατομική εκδήλωση της δράσεως αυτών των παραγόντων είναι η εστιακή σπειραματοσκλήρυνση. Η αρχική απώλεια νεφρώνων ακολουθείται από υπερλειτουργία των υπολοίπων, λόγω μεγαλύτερης ελάττωσης του τόνου του προσαγωγού αρτηριδίου, με συνέπεια την αύξηση της ενδοσπειραματικής πίεσης και του ποσού του υπερδιηθήματος που παράγεται από τους υγιείς νεφρώνες. Η αντιρροπιστική αυτή υπερλειτουργία τείνει να μειώσει την έκπτωση της νεφρικής λειτουργίας, αλλά τελικά αποδεικνύεται βλαπτική για τους εναπομείναντες υγιείς νεφρώνες, αφού οδηγεί σε υπερτροφία του σπειράματος, προοδευτική πρωτεϊνουρία, υπερπλασία του μεσαγγείου και τελικά σπειραματοσκλήρυνση (Luke RG., 1994). 13

14 1.1.8 Ουραιμικό σύνδρομο Παρά την ποικιλία των αιτιών που προκαλούν ΧΝΑ, το τελικό αποτέλεσμα είναι το ίδιο, δηλαδή η ανάπτυξη του ουραιμικού συνδρόμου. Το ουραιμικό σύνδρομο δημιουργείται καθώς η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια εξελίσσεται και συνοδεύεται από μια πληθώρα κλινικών χαρακτηριστικών όπως η αγγειακή δυσλειτουργία και η υπέρταση. Τα συμπτώματα και τα χαρακτηριστικά του συνδρόμου οφείλονται στην συγκράτηση διαλυμένων μορίων, τα οποία κάτω από φυσιολογικές συνθήκες εκκρίνονται απο τα υγιή νεφρά στα ούρα. Τα μόρια αυτά όταν εμφανίζουν κάποια βιολογική ή βιοχημική επίδραση η οποία συμβάλλει στο ουραιμικό σύνδρομο, καλούνται ουραιμικές τοξίνες (Vanholder R., 1999, Vanholder R., 2003). Η απομάκρυνση τους σχετίζεται με τη βελτίωση της ποιότητας ζωής και την επιβίωση των ασθενών με χρόνια νεφρική ανεπάρκεια και είναι ο κύριος στόχος της διαδικασίας της αιμοκάθαρσης. Η παθογένεια του ουραιμικού συνδρόμου δεν έχει επακριβώς προσδιορισθεί, αλλά είναι βέβαιο οτι δεν έχει ένα και μόνο αίτιο. Η ουρία αυτή καθ ευατή είναι σχετικά μη τοξική, αλλά ο προσδιορισμός της στο αίμα θεωρείται ο καλύτερος εύκολα προσδιοριζόμενος εργαστηριακός δείκτης για την πιθανότητα ορισμένα συμπτώματα να έχουν ουραιμική προέλευση, αφού τα επίπεδα της σχετίζονται με την ουραιμική συμπτωματολογία. Έτσι, η μείωση των πρωτεϊνών της τροφής, σε συνδυασμό με την επαρκή θερμιδική πρόσληψη για να αποφευχθεί η νεογλυκονεογένεση, συχνά βελτιώνει τα ουραιμικά συμπτώματα, ενώ οι καταβολικές καταστάσεις συνήθως επιταχύνουν την εμφάνιση της ουραιμίας, σε επίπεδα μάλιστα GFR που φυσιολογικά δεν εμφανίζονται. Η αιμοκάθαρση απομακρύνει ικανοποιητικά πολλές ουσίες μικρού μοριακού βάρους και διορθώνει τις μείζονες κλινικές εκδηλώσεις της ουραιμίας. Όμως παραμένουν ορισμένες περισσότερο πολύπλοκες διαταραχές που πιθανώς σχετίζονται με τη λιγότερο ικανοποιητική απομάκρυνση των μέσου μοριακού βάρους ουσιών (Suki W., 1995). Πάντως, παρά τις σημαντικές προόδους της τεχνολογίας, δεν έχει αποδειχθεί αιτιολογική συσχέτιση μεταξύ της τοξικής δράσεως των μέσου μοριακού βάρους ουσιών και των διαφόρων διαταραχών του ουραιμικού συνδρόμου. Επίσης, η χημική δομή των περισσοτέρων ουσιών μέσου 14

15 μοριακού βάρους παραμένει αδιευκρίνιστη, όπως και ο ρόλος τους ως ουραιμικές τοξίνες. Οι κυριότεροι μηχανισμοί που θεωρείται ότι συμβάλουν στην δημιουργία του ουραμικού συνδρόμου είναι: Η συσσώρευση διαφόρων τοξικών ουσιών. Τέτοιες είναι ουσίες μικρού μοριακού βάρους (όπως ουρία, ουρικό οξύ, θειικά και φωσφορικά άλατα) που προέρχονται από την αδυναμία απέκκρισης των τελικών προϊόντων μεταβολισμού του αζώτου. Τοξικές είναι επίσης μια ολόκληρη σειρά από ουσίες, όπως οι φαινόλες, οι γουανιδίνες και διάφορα χαμηλού μοριακού βάρους πολυπεπτίδια, αν και δεν έχει αποδειχθεί ισχυρή συσχέτιση μεταξύ μιας συγκεκριμένης ουσίας και κάποιας ουραιμικής εκδήλωσης ή δυσλειτουργίας οργάνου. Οι ενδοκυττάριες και εξωκυττάριες διαταραχές των ηλεκτρολυτών και της οξεοβασικής ισορροπίας που συμπεριλαμβάνουν, το νάτριο, το κάλιο, το μαγνήσιο και το ασβέστιο. Επίσης αναστολείς της Na K ATPάσης, πιθανώς διαταράσσουν την κυτταρική λειτουργία. Η συσσώρευση των διαφόρων ορμονών που μπορεί να προκύψει λόγω διαταραχής της αποικοδόμησης στα νεφρά (οπότε επάγεται η συσσώρευση της αυξητικής ορμόνη και της γλυκαγόνης) ή λόγω ανταπόκρισης στην κατακράτηση διαλυτών ουσιών (συσσώρευση του νατριουρητικού παράγοντα και της παραθορμόνης). Οι διαταραχές της παραγωγής των νεφρικών ορμονών (όπως η ερυθροποιητίνη και η καλσιτριόλη). Είναι πιθανόν αυτοί οι μηχανισμοί να οδηγούν σε διαταραχές της κυτταρικής λειτουργίας και του μεταβολισμού γενικότερα, που συμπεριλαμβάνουν την παραγωγή ενέργειας, τη λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης και των αντλιών ιόντων (Suki W., 1995) Ουραιμικές τοξίνες Oι ουραιμικές τοξίνες, ανάλογα με το μοριακό τους βάρος, διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες: στα μικρού μοριακού βάρους διαλυτά μόρια με μοριακό βάρος < 500 Da (όπως η ουρία), στα μεγαλύτερου μοριακού βάρους μόρια (> 500 Da, όπως για παράδειγμα τα τελικά προϊόντα γλυκοζυλίωσης, Advanced 15

16 Glycation End products, AGEs) και στα προσδεδεμένα σε πρωτεΐνες μόρια (όπως η κρεζόλη). Η ουρία αποτελεί μάρτυρα της φυσιολογικής λειτουργίας των νεφρών αλλά και της διαδικασίας της αιμοκάθαρσης στους ασθενείς με χρόνια νεφρική ανεπάρκεια (Vanholder, 1992). Τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερες μελέτες συνηγορούν για την τοξικότητα της ουρίας. Συγκεκριμένα, το 1995 ο Lim και οι συνεργάτες του έδειξαν οτι η ουρία καταστέλλει τη διαμετακίνηση ιόντων Na, K και Cl στα ανθρώπινα ερυθροκύτταρα (Lim J., 1995). Η μεταφορά αυτή είναι μια απαραίτητη διαδικασία για ζωτικές λειτουργίες όπως ο κυτταρικός όγκος και η εξωνεφρική ρύθμιση ασβεστίου. Η παρουσία της ουρίας στο αίμα θεωρείται επίσης υπεύθυνη για την μειωμένη ικανότητα πρόσδεσης του οξυγόνου στην αιμοσφαιρίνη, λόγω πρόσδεσής της στο 2,3 διφωσφογλυκερικό (Monti JP.,1995). Η ουρία επίσης καταστέλλει την επαγόμενη από τα μακροφάγα σύνθεση του ΝΟ σε μετα-μεταγραφικό επίπεδο (Prabhakar S., 1997). Εκτός από την άμεση τοξική της δράση, η ουρία αποτελεί πρόδρομο μερικών γουανιδινών, ειδικά του γουανιδινοσουξινικού οξέος, το οποίο επάγει σημαντικές βιοχημικές αλλαγές. Τέλος, εάν η μείωση της συγκέντρωσής της ουρίας στο πλάσμα κατά την διάρκεια της αιμοκάθαρσης επιτευχθεί αρκετά γρήγορα, λόγω του ότι είναι το πιο ενεργό ωσμωτικά μόριο, μπορεί να δημιουργήσει διαταραχές στην ωσμωτική ισορροπία. Τα AGEs παράγονται μέσω αλυσιδωτών χημικών αντιδράσεων που ακολουθούν μια αρχική αντίδραση γλυκοζυλίωσης. Τα ενδιάμεσα προϊόντα που προκύπτουν είναι γνωστά ως βάσεις Amadori και Schiff καθώς και προϊόντα Maillard (Brownlee M.,1988) και επηρεάζουν την έκφραση γονιδίων του πυρήνα. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι ο σχηματισμός μιας βάσης Schiff επηρεάζει την αλληλεπίδραση του κυτταροπλασματικού υποδοχέα της βιταμίνης D με την οστεοκαλσίνη (DNA στοιχείο απόκρισης στο πυρήνα), εμποδίζοντας έτσι την δράση της βιταμίνης D στα κύτταρα (Patel S., 1996). Τα ίδια τα τελικά προϊόντα γλυκοζυλίωσης όμως προκαλούν φλεγμονώνη αντίδραση στα μονοκύτταρα μέσω επαγωγής της ιντερλευκίνης- 6, του παράγοντα νέκρωσης όγκων-α (TNF-a, tumor necrosis factor-a) και της ιντερφερόνης-γ (Imani F.,1993). Παραλληλα τα AGEs μπορούν να 16

17 δεσμεύσουν? το ΝΟ και να επάξουν την ανάπτυξη οξειδωτικού στρες (Bucala R., 1991, Witko V., 1996). Τα AGEs δεν συσσωρεύονται στην κυκλοφορία μόνο σε καταστάσεις νεφρικής ανεπάρκειας, αλλά και στον σακχαρώδη διαβήτη και το γήρας, όπου συμμετέχουν ενεργά στην βλάβη των ιστών. Ο ρόλος τους στο ουραιμικό σύνδρομο ενισχύεται από το γεγονός οτι κατα την εμφάνιση του συνδρόμου, η έκφραση των υποδοχέων τους (Receptor of Advanced Glycation End products, RAGE) είναι σημαντικά αυξημένη (Abel M., 1995). Ταυτόχρονα, η διαπίστωση οτι η συγκεντρώση των AGEs στον ορό των αιμοκαθαρόμενων ασθενών είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των μη-ουραιμικών διαβητικών, οδήγησε στο συμπέρασμα οτι η συσσώρευση των AGEs δεν εξαρτάται από το γλυκαιμικό υπόβαθρο του ασθενούς, αλλά από την μειωμένη αππέκρισή τους από τα νεφρά (Monnier VM., 1992). Εκτός όμως από το ουραιμικό σύνδρομο, τα AGEs επηρεάζουν σχεδόν κάθε τύπο κυττάρου στον οργανισμό και θεωρούνται υπεύθυνα για την ανάπτυξη χρόνιων ασθενειών που σχετίζονται με το γήρας. Μια κατηγορία μορίων προσδεδεμένων σε πρωτεΐνες είναι οι κρεζόλες, οργανικά μόρια τα οποία ανήκουν στις μέθυλ-φαινόλες και ανάλογα με την χημική τους δομή χωρίζονται σε όρθο-κρεζόλη (o-cresol), μέτα-κρεζόλη (mcresol) και πάρα-κρεζόλη (p-cresol). Η p-cresol έχει μοριακό βάρος μόλις 108 Da και η συγκέντρωσή της στον ορό ασθενών με νεφρική ανεπάρκεια είναι ιδιαίτερα υψηλή (Niwa T., 1993). Η p-cresol είναι ένα τελικό προϊόν του καταβολισμού των πρωτεϊνών, που παράγεται από τα βακτήρια του εντερικού σωλήνα ως προϊόν του μεταβολισμού της τυροσίνης και της φαινυλαλανίνης (De Smet R., 1997). Η τοξική της δράση πιστοποιείται από την ικανότητά της να απενεργοποιεί το ένζυμο β-υδροξυλάση, το οποίο παίζει ρόλο στην μετατροπή της ντοπαμίνης σε νορεπινεφρίνη (Goodhart PJ.,1987). Η p-cresol ασκεί την τοξική της δράση εμπλεκόμενη σε διάφορες λειτουργίες, όπως η κυτταρική πρόσληψη οξυγόνου, η διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης και η ανάπτυξη (Lascelles PT.,1966, Heipieper HJ.,1991), ενώ ταυτόχρονα καταστέλλει άμεσα την παραγωγή ελευθέρων ριζών οι οποίες συμμετέχουν στην καταστροφή των βακτηρίων από τα φαγοκύτταρα (Vanholder R., 1995). 17

18 Αντιμετώπιση χρόνιας νεφρικής βλάβης Στην πορεία της χρόνιας νεφρικής νόσου, η ανεπάρκεια των νεφρών συχνά αντιμετωπίζεται για μεγάλο χρονικό διάστημα με κατάλληλη δίαιτα, περιορισμό της πρόσληψης Na +, έλεγχο του φωσφόρου και φαρμακευτική αγωγή. Όταν η νεφρική λειτουργία πέσει σε επίπεδο που αντιστοιχεί στο 10-15% του φυσιολογικού, έχει φτάσει στο τελικό στάδιο. Για να διατηρηθεί ο ασθενής στη ζωή απαιτείται εφαρμογή εξωνεφρικής κάθαρσης ή μεταμόσχευση. Στην περίπτωση της εξωνεφρικής κάθαρσης είναι απαραίτητη η υποκατάσταση της νεφρικής λειτουργίας είτε με αιμοκάθαρση είτε με περιτοναϊκή κάθαρση καθώς ο νεφρός αδυνατεί να απομακρύνει τις τοξικές ουσίες του μεταβολισμού (ουραιμικές τοξίνες). Κατά την αιμοκάθαρση τα άχρηστα προϊόντα του μεταβολισμού και οι τοξίνες διηθούνται μέσω ημιπερατής μεμβράνης από το αίμα προς το διάλυμα της αιμοκάθαρσης, με το οποίο και απομακρύνονται. Η ημιδιαπερατή μεμβράνη λειτουργεί ως φίλτρο, έχοντας πάρα πολύ μικρούς πόρους ώστε τα σωματίδια με μικρό μοριακό βάρος να μπορούν να διέρχονται από αυτούς. Στην ουραιμία παρατηρείται συσσώρευση πολλών ουσιών στο αίμα, οι οποίες διέρχονται από τους πόρους της μεμβράνης με ρυθμό αντίστροφο του μεγέθους τους. Συγκεκριμένα, το αίμα του ασθενούς διέρχεται από ένα διαμέρισμα που σχηματίζεται από την μεμβράνη. Το διάλυμα αιμοκάθαρσης περιβάλλει αυτό το διαμέρισμα και τα μόρια του βρίσκονται σε συνεχή κίνηση έτσι ώστε να κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το διάλυμα. Η διάχυση των διαλυμμένων σωματιδίων μέσω ημιδιαπερατής μεμβράνης είναι η βάση της αιμοκάθαρσης. Οι ασθενείς που πάσχουν από νεφρική ανεπάρκεια τελικού σταδίου υποβάλλονται σε τέσσερις συνεδρίες αιμοκάθαρσης ανά εβδομάδα διάρκειας 4 ωρών η καθεμία. Στην περιτοναϊκή κάθαρση το ρόλο του «φίλτρου» των ουραιμικών τοξινών αναλαμβάνει η περιτοναϊκή μεμβράνη. Μέσω καθετήρα που τοποθετείται στην περιτοναϊκή κοιλότητα του ασθενούς εισάγονται διαλύμματα με συγκεκριμένη σύσταση ουσιών. Η διάχυση είναι η δύναμη αυτή που βοηθά στην απομάκρυνση τοξικών ουσιών και ύδατος. Η επιλογή ανάμεσα στην αιμοκάθαρση και την περιτοναϊκή κάθαρση εξαρτάται τόσο από αντικειμενικά ιατρικά κριτήρια όσο και από υποκειμενικά που συνίστανται κυρίως στην 18

19 διάθεση του ασθενούς να υποβληθεί στην μία ή την άλλη μέθοδο υποκατάστασης της νεφρικής του λειτουργίας. Εκτεταμένα προηγούμενα χειρουργία, συμφύσεις, κοίλες, εγκολπώματα εντέρου και αναπνευστική ανεπάρκεια αποτελούν μερικές σχετικές αντενδείξεις για περιτοναϊκή κάθαρση. Ωστόσο η περιτοναϊκή κάθαρση αποτελεί μέθοδο επιλογής σε άτομα που δεν έχουν κάποια αντένδειξη και ιδιαίτερα σε νέα άτομα καθώς δεν τα δεσμεύει τακτική παρουσία σε χώρους υγείας όπως συμβαίνει με την αιμοκάθαρση. 1.2 Ενδοθηλιακά κύτταρα Εντοπισμός και λειτουργίες Τα ενδοθηλιακά κύτταρα είναι ο κυτταρικός τύπος με την ευρύτερη κατανομή στο σώμα ενός οργανισμού. Σχηματίζουν ένα συνεχές μονόστιβο κυτταρικό στρώμα το οποίο καλύπτει εσωτερικά όλα τα αγγεία του κυκλοφορικού συστήματος. Λόγω της καίριας θέσης τους ανάμεσα στην αιματική ροή αλλά και στους ιστούς, το ενδοθήλιο παίζει έναν πολύ σημαντικό ρόλο στην ομοιόσταση και τον έλεγχο διαφόρων λειτουργιών του αγγειακού συστήματος. Με κριτήριο τη σχέση τους με τη βασική μεμβράνη, το ενδοθήλιο είναι δυνατόν να διακριθεί στις ακόλουθες κατηγορίες: Το συνεχές ενδοθήλιο (μεγάλα αγγεία, σκελετικά αγγεία, αγγεία της καρδιάς, των λείων μυών, του πνεύμονα, του εγκεφάλου, του δέρματος) το οποίο είναι πάντοτε σε επαφή με βασική μεμβράνη. Το πορώδες ενδοθήλιο (αγγεία της μυϊκής στιβάδας του πεπτικού συστήματος, των ενδοκρινών και εξωκρινών αδένων και τριχοειδή των νεφρών). Το ασυνεχές ενδοθήλιο (τριχοειδή του ήπατος, του σπλήνα και των οστών) το οποίο χαρακτηρίζεται από την έλλειψη βασικής μεμβράνης. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα από διαφορετικούς ιστούς, είναι επίσης ετερογενή ως προς την έκφραση πρωτεϊνών στην επιφάνειά τους. Για παράδειγμα, ο παράγοντας von Willebrandt (von Willebrandt Factor, vwf), που χρησιμοποιείται ως ένας κοινός δείκτης των ενδοθηλιακών κυττάρων, δεν εκφράζεται ομοιόμορφα από κύτταρα όλων των τύπων των αγγείων (Kumar S., 1987), ενώ η έκφραση του ιστικού ενεργοποιητή του πλασμινογόνου 19

20 (tissue type plasminogen activator, t-pa) περιορίζεται in vivo στο 3% περίπου των ενδοθηλιακών κυττάρων των αγγείων (Levin E., 1997). Υπάρχουν ενδείξεις αναφορικά με το ότι η ετερογένεια των ενδοθηλιακών κυττάρων εν μέρει οφείλεται στην έκθεσή τους σε διεγέρτες του περιβάλλοντός τους, μερικοί από τους οποίους δρουν μόνο για μικρές αποστάσεις ή ακόμη μπορεί να απαιτούν την επαφή κυττάρου με κύτταρο. Πολλοί εξωγενείς παράγοντες, όπως είναι οι μηχανικές πιέσεις, οι διαλυτοί αυξητικοί επαγωγείς και αναστολείς, οι κυτταροκίνες, τα λιπίδια του πλάσματος και οι πρωτεΐνες επηρεάζουν το φαινότυπο των ενδοθηλιακών κυττάρων, καθώς επίσης και την επαφή τους με κύτταρα καθηλωμένα, ή σε κυκλοφορία, το εξωκυττάριο στρώμα ή ακόμα και τα μικρόβια και τα διαλυτά τους προϊόντα. Όπως γίνεται αντιληπτό, λόγω της ιδιαίτερης κατανομής τους στους ιστούς τα ενδοθηλιακά κύτταρα είναι υπεύθυνα για έναν μεγάλο αριθμό λειτουργιών, οι οποίες αναφέρονται στον Πίνακα 2. 20

21 Πίνακας 2: Λειτουργίες των ενδοθηλιακών κυττάρων (De Angelis Ε., 1996) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΕΝΔΟΘΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Επιτρέπουν την εκλεκτική διαπερατότητα θρεπτικών στοιχείων, μεταβολιτών και ορμονών Ρυθμίζουν τη ροή του αίματος και την αντιδραστικότητα των αγγείων Μέσω αγγειοδιασταλτικών μορίων Μέσω αγγειοσυσταλτικών μορίων Ρυθμίζουν τη φλεγμονή και την ανοσία Μέσω κυτταροκινών Μέσω μορίων προσκόλλησης Ρυθμίζουν την κυτταρική αύξηση Μέσω διεγερτών της αύξησης Μέσω αναστολέων της αύξησης Συνθέτουν αντιθρομβωτικά/ αντιπηκτικά μόρια Συνθέτουν μόρια που επάγουν την πήξη του αίματος Συνθέτουν συστατικά του εξωκυττάριου στρώματος Οξειδώνουν λιποπρωτεΐνες Συμμετέχουν στην προσκόλληση των καρκινικών κυττάρων κατά την διαδικασία της μετάστασης Συμμετέχουν στη διαδικασία της αγγειογένεσης Αγγειακό σύστημα Τα αιμοφόρα αγγεία διακρίνονται σε αρτηρίες, φλέβες και τριχοειδή. Το αρτηριακό σύστημα αποτελείται από διακλαδιζόμενα αγγεία, που είναι κατάλληλα για τη μεταφορά αίματος από την καρδιά προς τα λεπτά τριχοειδή που μεταφέρουν το αίμα στους ιστούς. Οι αρτηρίες γενικά έχουν πιο παχιά τοιχώματα και περισσότερα λεία μυϊκά κύτταρα απ ότι οι φλέβες αντίστοιχης διαμέτρου. Οι φλέβες, με τη σειρά τους, που κύριος ρόλος τους είναι η 21

22 μεταφορά αίματος από τα τριχοειδή στην καρδιά, έχουν τοιχώματα λεπτά και περισσότερο ελαστικά από αυτά των αρτηριών. Εκτός από τις αρτηρίες και τις φλέβες, σημαντικό ρόλο στο αγγειακό σύστημα έχουν και τα τριχοειδή. Τα τριχοειδή είναι τα μικρότερης διαμέτρου αγγεία, κατά μήκος των οποίων γίνεται η ανταλλαγή των αερίων μεταξύ της αιμοσφαιρίνης των ερυθρών αιμοσφαιρίων και των ιστών. Οι περισσότεροι ιστοί παρουσιάζουν ένα τόσο εκτεταμένο πλέγμα τριχοειδών, ώστε κάθε κύτταρο να μην απέχει από το τριχοειδές απόσταση μεγαλύτερη από τη διάμετρο του. Οι μικρές αρτηρίες υποδιαιρούμενες σχηματίζουν τα αρτηρίδια, υποδιαίρεση των οποίων αποτελούν τα μεταρτηρίδια, τα οποία οδηγούν στα τριχοειδή, που με τη σειρά τους ενώνονται σχηματίζοντας φλεβίδια και φλέβες. Η παρουσία των τριχοειδών είναι πολύ σημαντική για τη μεταφορά θρεπτικών ουσιών και άχρηστων μεταβολικών προϊόντων. Τα τοιχώματα των τριχοειδών αποτελούνται από μια απλή σειρά ενδοθηλιακών κυττάρων. Τα τριχοειδή, παρά τα πολύ λεπτά τοιχώματά τους, δε διατείνονται ούτε σπάζουν εύκολα με την αύξηση της πίεσης. Τα τριχοειδή αγγεία αποτελούνται από ενδοθηλιακά κύτταρα και από περικύτταρα. Οι δύο αυτοί τύποι κυττάρων περιέχουν την απαραίτητη γενετική πληροφορία για τη δημιουργία αυλών, διακλαδώσεων και τελικά ολοκληρωμένων αγγειακών δικτύων. Δύο είναι οι αναγνωρισμένοι μηχανισμοί με τους οποίους δημιουργούνται τα αγγεία του αίματος: Η νεοαγγειογένεση (vasculogenesis) και η αγγειογένεση (angiogenesis). 22

23 Εικόνα 1.7 Σχηματική αναπαράσταση της νεοαγγειογένεση και της αγγειογένεσης. Στη νεοαγγειογένεση, αγγειοβλαστικά αρχέγονα κύτταρα στα νεοσχηματιζόμενα όργανα, όπου βρίσκονται ως νησίδες, αναπτύσσονται σε ενδοθηλιακά και αιματοποιητικά κύτταρα. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα θα σχηματίσουν το πρόδρομο αγγειακό πλέγμα, το οποίο αναπτύσσεται και διαφοροποιείται περαιτέρω προκειμένου να σχηματίσει το ώριμο αγγειακό σύστημα. Η αγγειογένεση είναι δυνατόν να διακριθεί διαδικασίες, όπως η επαγωγή πρωτεϊνασών και η μετανάστευση, ο πολλαπλασιασμός και η διαφοροποίηση των ενδοθηλιακών κυττάρων (Gerwins P., 2000). Κατά τη διάρκεια των πρώτων σταδίων της εμβρυογένεσης δημιουργείται από τους αγγειοβλάστες ένα αρχικό αγγειακό σύστημα, μέσω μιας διαδικασίας που καλείται νεοαγγειογένεση. Τα κύτταρα αυτά πολλαπλασιάζονται και οργανώνονται σε πρωταρχικά αγγεία. Ο ενδοθηλιακός παράγοντας αύξησης των ενδοθηλιακών κυττάρων (Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF) καθώς και οι υποδοχείς του είναι απαραίτητα μόρια για τη διαδικασία αυτή (Koch A., 1994). Μύες οι οποίοι δεν έχουν κάποια από τα αντίστοιχα γονίδια πεθαίνουν πριν από την 10 η ημέρα της εμβρυϊκής ανάπτυξης, λόγω απουσίας ή καθυστερημένης διαφοροποίησης των ενδοθηλιακών κυττάρων και ατελή νεοαγγειογένεση. Μετά από τη δημιουργία του πρώτου αυτού δικτύου, τα ενδοθηλιακά κύτταρα αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται και να σχηματίζουν νέα τριχοειδή. Το δίκτυο αυτό αναδιοργανώνεται με γρήγορο ρυθμό, προκειμένου να σχηματίσει το ώριμο 23

24 πλέον αγγειακό σύστημα, με μια διαδικασία που καλείται αγγειογένεση. Μελέτες έχουν δείξει ότι πρόδρομα ενδοθηλιακά κύτταρα υπάρχουν και στο περιφερικό κυκλοφορικό σύστημα και συμμετέχουν στη δημιουργία νέων αγγείων, αποτελέσματα που υποδεικνύουν ότι η αγγειογένεση και η νεοαγγειογένεση ίσως να μην είναι τόσο διακριτές διαδικασίες όσο θεωρούσαμε παλαιότερα (Nor J., 1999) Ενδοθηλιακή δυσλειτουργία Με τον όρο ενδοθηλιακή δυσλειτουργία χαρακτηρίζουμε την αδυναμία της ενδότερης στοιβάδας των αγγειακού τοιχώματος να εκκινήσει φυσιολογικές βιοχημικές διαδικασίες όπως η αγγειοδιαστολή, η αγγειοσυστολή, η ανοσοαπόκριση σε φλεγμονώδη ερεθίσματα, η προσκόλληση των αιμοπεταλίων κ.ά. (Endemann D., 2004). Για τις παραπάνω διαδικασίες απαιτείται η συνεργασία όλων των στοιβάδων του αγγειακού τοιχώματος (ενδοθηλιακά, λεία μυϊκά και επιθηλιακά κύτταρα) και για το λόγο αυτό πολλές φορές ο όρος ενδοθηλιακή δυσλειτουργία συμπεριλαμβάνεται στον ευρύτερο όρο αγγειακή δυσλειτουργία. Η ενδοθηλιακή δυσλειτουργία έχει βρεθεί ότι εμπλέκεται στην παθοφυσιολογία πολλών καρδιοαγγειακών νοσημάτων όπως η υπέρταση, η αθηροσκλήρωση, η χρόνια καρδιακή ανεπάρκεια, ο διαβήτης και η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια. Το ενδοθήλιο, λόγω της άμεσης επαφής του με την αιματική ροή, δέχεται πρώτο τόσο τα μηχανικά ερεθίσματα, όπως η πίεση και η διατατική καταπόνηση (shear stress) όσο και τα ορμονικά, όπως τις διάφορες αγγειοδραστικές ουσίες. Σε απόκριση στα παραπάνω ερεθίσματα το ενδοθήλιο απελευθερώνει μόρια τα οποία ρυθμίζουν την αγγειοδιαστολή και αγγειοσυστολή, διεγείρουν φλεγμονώδεις διαδικασίες και τελικά επηρεάζουν την ομοιόσταση. Μεταξύ των μορίων αυτών χαρακτηριστικό είναι το μονοξείδιο του αζώτου (NO) το οποίο μαζί με τις προστακυκλίνες αποτελεί ισχυρό αγγειοδιασταλτικό παράγοντα ενώ αντίθετα η ενδοθηλίνη-1 (Endothelin-1, ET-1) μαζί με την αγγειοτενσίνη ΙΙ (angiotensin II, ang II) αποτελούν ισχυρούς παράγοντες αγγειοσυστολής (Verma S., 2002). Σε φυσιολογικές καταστάσεις υπάρχει ισορροπία μεταξύ αγγειοδιασταλτικών και αγγειοσυσταλτικών παραγόντων και απαιτείται ένα ισχυρό ερέθισμα ώστε η ισορροπία αυτή να διαταραχθεί (π.χ αύξηση της αρτηριακής πίεσης). 24

25 Το ενδοθήλιο, σε απόκριση σε φλεγμονώδη ερεθίσματα που δέχεται από την αιματική κυκλοφορία, παράγει και μόρια τα οποία έχουν βρεθεί να συμμετέχουν στην φλεγμονή του ενδοθηλίου. Συγκεκριμένα, μέσω μορίων όπως το διακυτταρικό μόριο προσκόλλησης-1 (intercellular adhesion molecule 1, ICAM-1), το αγγειακό μόριο προσκόλλησης-1 (vascular adhesion molecule-1, VCAM-1) και η Ε-σελεκτίνη (E-selectin) γίνεται η στρατολόγηση των λευκοκυττάρων στο εσωτερικό του ενδοθηλίου. Η έκφραση των παραπάνω μορίων επάγεται από τον πυρηνικό παράγοντα-κβ (Nuclear Factor kb, NF-kB) ο οποίος συμμετέχει έμμεσα στην δυσλειτουργία του ενδοθηλίου. Τέλος, στην προσπάθεια τους να διατηρήσουν την ομοιόσταση, τα ενδοθηλιακά κύτταρα αυξάνουν σημαντικά την έκκριση του t-pa, του παράγοντα von Willebrand κ.ά. με αποτέλεσμα μόρια όπως αυτά να αποτελούν μάρτυρες ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας (Schiffrin E., 2001) Παθολογικές συνέπειες της ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας Η ενδοθηλιακή δυσλειτουργία θεωρείται πλέον το πρώιμο στάδιο της αθηροσκληρωτικής διαδικασίας και αποτελεί συνδετικό κρίκο μεταξύ νοσημάτων όπως η υπέρταση, η χρόνια νεφρική ανεπάρκεια ή ο διαβήτης και του υψηλού ποσοστού καρδιαγγειακών επεισοδίων που εμφανίζονται σε ασθενείς με τις παραπάνω νοσήματα (Suwaidi JA., 2000). Στην ενδοθηλιακή δυσλειτουργία έχουμε κατά κανόνα χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα μονοξειδίου του αζώτου (ΝΟ). Τα χαμηλά επίπεδα του ΝΟ επάγουν την έκφραση των μορίων προσκόλλησης V-CAM 1 και I-CAM 1, μέσω επαγωγής της έκφρασης του NF-κβ (Khan B.V., 1996), καθώς και της πρωτεΐνης που έλκει χημειοτακτικά τα μονοκύτταρα (Monocyte Chemoattractant Protein 1, MCP-1). Η έκφραση των μορίων προσκόλλησης από τα ενδοθηλιακά κύτταρα επάγεται επίσης και από τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου (Szmitko PE., 2003). Τα μόρια προσκόλλησης V-CAM 1, I-CAM 1 και Ε-σελεκτίνη έχει βρεθεί οτι διαδραματίζουν ουσιαστικό ρόλο στην εκκίνηση της διαδικασίας της φλεγμονής. Συγκεκριμένα, μέσω των μορίων προσκόλλησης τα Τ-λεμφοκύταρα και τα μονοκύτταρα καταφέρνουν να έρθουν σε επαφή με την ενδοθηλιακή σοιβάδα, να εισχωρήσουν σε αυτή και να σχηματίσουν φλεγμονώδη κύτταρα (Libby P., 2002). Η πρωτεΐνη MCP-1 με τη σειρά της αποτελεί το βασικό ερέθισμα για την μαζική στρατολόγηση των 25

26 μονοκυττάρων στο εσωτερικό της ενδοθηλιακής στοιβάδας (Zeiher AM., 1995). Εικόνα 1.8: Σχηματική αναπαράσταση της στρατολόγησης των λευκοκυττάρων από το ενδοθήλιο κατά την έναρξη της φλεγμονής καθώς και παρουσιάση των μορίων που συμμετέχουν στα επιμέρους στάδια Η διαδικασία της φλεγμονής μπορεί να ξεκινήσει από μια πλειάδα παραγόντων όπως είναι οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου, οι τοξικές ουσίες, οι οξειδωμένες λιποπρωτεΐνες κ.ά. Τα μονοκύτταρα που έχουν διαπεράσει το ενδοθήλιο και πλέον βρίσκονται στον έσω χιτώνα αποκτούν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των φαγοκυττάρων. Εκεί, στην προσπάθεια τους να καταστρέψουν τις οξειδωμένες χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (oxidized Low Density Lipid, ox-ldl) που συναντούν, μετατρέπονται σε αφρώδη κύτταρα (foam cells). Τα αφρώδη κύτταρα στη φάση αυτή διογκωμένα σχηματίζουν την αθηρωματική πλάκα. Καθώς ο σχηματισμός της αθηρωματικής πλάκας εξελίσεται, αυξητικοί παράγοντες που εκκρίνονται από κύτταρα της αθηρωματικής πλάκας διεγείρουν την αύξηση των παρακείμενων λείων μυικών κυττάρων και την σύνθεση του κολλαγόνου (Libby P., 2002). Το γεγονός που τελικά ευθύνεται για τις καρδιακές εμβολές είναι η ρήξη της ινώδους κάψας της αθηρωματικής πλάκας η οποία οδηγεί στον σχηματισμό 26

27 θρόμβου. Για την ρήξη της ινώδους κάψας απαραίτητες είναι οι μεταλλοπρωτεϊνάσες -2 και -9, οι οποίες παράγονται από την ίδια την πλάκα και αποικοδομούν το κολλαγόνο αποδυναμώνοντας έτσι το ινώδες περίβλημα (Uemura S., 2001, Eberhardt W., 2000). Τα επίπεδα του ΝΟ που παραμένουν ακόμα χαμηλά συμβάλλουν στην θρομβογένεση και αυτό γιατί επιτρέπουν την συνάθροιση των αιμοπεταλίων (Radomski MW., 1987). Εικόνα 1.9: Πορεία ενός μονοκυττάρου από την στιγμή που θα διαπεράσει την ενδοθηλιακή στοιβάδα Έτσι λοιπόν η ενδοθηλιακή δυσλειτουργία σε συνδυασμό με την μειωμένη βιοδιαθεσιμότητα ΝΟ, με την παρουσία οξειδωτικού στρες και με την αυξημένη έκφραση μορίων προσκόλλησης συμβάλλει στην έναρξη της φλεγμονής, στον σχηματισμό της αθηρωματικής πλάκας και στην επαγωγή καρδιαγγειακών βλαβών. Εκτός όμως από τις παραπάνω παθοφυσιολογικές καταστάσεις, στη ενδοθηλιακή δυσλειτουργία παρατηρείται και εκτεταμένη απόπτωση τόσο των κυττάρων του ενδοθηλίου όσο και αυτών των ενδότερων στοιβάδων. Στα κύτταρα του αγγειακού τοιχώματος φαίνεται να υπάρχουν τρία κύρια ρυθμιστικά ή εκτελεστικά συστήματα απόπτωσης που εντοπίζονται στο κυτταρόπλασμα (σύστημα κασπασών), στα μιτοχόνδρια (σύστημα Bcl-2) και στον πυρήνα (σύστημα πρωτεϊνών σχετιζόμενο με το γονίδιο p53 και το c- myc). Σημαντικός όμως για την διεργασία της απόπτωσης είναι και ο ρόλος 27

28 κυτταροκινών που παράγονται από ενεργοποιημένα κύτταρα φλεγμονής (Geng Y., 2001). Υπό φυσιολογικές συνθήκες, ο ρυθμός της απόπτωσης των ενδοθηλιακών και των λείων μυϊκών κυττάρων του αρτηριακού τοιχώματος είναι χαμηλός. Η απόπτωση διεγείρεται από παράγοντες που κλασσικά θεωρούνται υπεύθυνοι για την προχωρημένη δυσλειτουργία ενδοθηλίου όπως π.χ η υψηλή συγκέντρωση γλυκόζης, η οξειδωμένη-ldl, το αυξημένο οξειδωτικό στρες και η αγγειοτενσίνη ΙΙ (Dimmeler S., 1998). Σε αθηροσκληρωτικά αγγεία, η απόπτωση αφορά ενδοθηλιακά, λεία μυϊκά και μακροφάγα κύτταρα της αθηρωματικής πλάκας. Κατά την αρχική φάση της αθηροσκληρωτικής διαδικασίας έχει παρατηρηθεί προδιάθεση ανάπτυξης αθηρωματικής πλάκας σε θέσεις αλλοιωμένου ενδοθηλίου. Στις θέσεις αυτές υπάρχει σχετικά αυξημένη κινητικότητα των ενδοθηλιακών κυττάρων, που οφείλεται σε αυξημένη απόπτωση (Kockx M., 2000). Η αυξημένη απόπτωση φαίνεται να προκαλείται από την επίδραση του αυξητικού παράγοντα μετασχηματισμού (Transforming Growth Factor β, TGF-β ), από ενεργοποίηση του κύριου υποδοχέα της οξειδωμένης LDL (Lectin-like oxidized LDL receptor-1, LOX-1) στη μεμβράνη των ενδοθηλιακών κυττάρων ή από άλλους συνεργατικούς μηχανισμούς (Hyman K., 2002, Chen M.,2002). Τέλος, υψηλές συγκεντρώσεις D-γλυκόζης επάγουν την απόπτωση ενδοθηλιακών κυττάρων δια μέσω της οδού BAX-κασπασών, ενώ ο αυξητικός παράγοντας των ηπατοκυττάρων (Hepatocyte Growth Factor, HGF) δρά προστατευτικά για το ενδοθήλιο μέσω ενεργοποίησης του Bcl-2 και αναστολής της ενεργοποίησης των κασπασών 3 και 9 (Nakagami H., 2002). Υπάρχουν επίσης ενδείξεις οτι οι υψηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνες (HDL) ασκούν προστατευτική δράση στο ενδοθήλιο μέσω αναστολής της απόπτωσης (Nofer J., 2001). 1.3 Εξωκυττάρια ύλη Τα κύτταρα των ιστών όπως π.χ το επιθήλιο βρίσκονται ομαδοποιημένα, συνδέονται μεταξύ τους και συνιστούν μια στερεή μάζα. Τα κύτταρα των περισσοτέρων ιστών εκκρίνουν βιομόρια, που συνήθως παραμένουν στη γειτονία της πλασματικής μεμβράνης, σχηματίζοντας ένα σύστημα αλληλοσυμπλεκόμενων μακρομορίων, που παρεμβάλεται μεταξύ κυττάρων και ιστών και επηρεάζουν την συμπεριφορά τους, γνωστό ως εξωκυττάρια 28

29 ύλη (extracellular matrix, ECM). Η εξωκυττάρια ύλη μαζί με τον γλυκοκάλυκα, την υδατανθρακική στιβάδα των γλυκοπρωτεινών και των γλυκολιπιδίων της κυτταρικής επιφάνειας, συμβάλλουν σημαντικά στην λειτουργικότητα και την επιβίωση των κυττάρων και των ιστών. Η εξωκυττάρια ύλη διακρίνεται κυρίως στις ινώδεις πρωτεΐνες, οι οποίες υποδιαιρούνται σε δομικές και σε πρωτεΐνες προσκόλλησης ή ειδικές και στις γλυκοζάμινογλυκάνες, που είναι συνήθως ενωμένες με πρωτεΐνες και σχηματίζουν τις πρωτεογλυκάνες (Μαρμάρας Β., 2000) Η εξωκυττάρια ύλη επιτρέποντας την αγκυροβόληση των κυττάρων πάνω σε αυτήν παρέχει υποστήριξη και συνοχή στα κύτταρα των ιστών, σχηματίζει δρόμους-μονοπάτια μέσα στους ιστούς κατά την διάρκεια της μορφογένεσης και της ανάπτυξης ενώ ταυτόχρονα ρυθμίζει την διακυτταρική επικοινωνία ενισχύοντας έτσι την δυναμική συμπεριφορά των κυττάρων. Επίσης η εξωκυττάρια ύλη αποτελεί αποθήκη αυξητικών παραγόντων και κυτταροκινών οι οποίοι επηρεάζουν τα κύτταρα σε βασικές λειτουργίες τους, όπως η αύξηση, ο πολλαπλασιασμός, η απόπτωση και η μετανάστευση. Όταν στο δίκτυο μακρομορίων παρατηρούνται και διάφοροι τύποι κυττάρων όπως ινοβλάστες, μακροφάγα, λεμφοκύτταρα κ.ά. τότε όλο το δίκτυο περιγράφεται με τον όρο συνδετικός ιστός. Εικόνα 1.10: Δομή συνδετικού ιστού. Ο συνδετικός ιστός αποτελείται τόσο από τις βασικές πρωτεΐνες της εξωκυττάριας ύλης όσο και από διάφορους τύπους κυττάρων. 29

30 1.3.1 Δομικές πρωτεΐνες Κολλαγόνο Το κολλαγόνο είναι μια ινώδης πρωτεΐνη, που απαντάται σχεδόν σε όλους τους πολυκύτταρους ζωικούς οργανισμούς. Παράγεται κυρίως στους ινοβλάστες και στους οστεοβλάστες και εκκρίνεται στην εξωκυττάρια ύλη. Στα θηλαστικά αποτελεί περίπου το ¼ του συνόλου των πρωτεϊνών. Η βασική δομική μονάδα του κολλαγόνου (προκολλαγόνο) συνίσταται από τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες (α-αλυσίδες), που περιτυλίγονται η μία στην άλλη όπως φαίνεται στην εικόνα Η πολυπεπτιδική αλυσίδα απαρτίζεται από 1000 περίπου αμινοξέα, είναι πλούσια σε γλυκίνη και προλίνη και εμφανίζουν περιοδικότητα (κάθε τρίτο αμινοξύ είναι γλυκίνη). Το κολλαγόνο περιέχει επίσης υδροξυπρολίνη και υδροξυλισίνη, τα οποία σπανίως απαντούν σε πρωτεΐνες. Εικόνα 1.11: Συγκρότηση των ινιδίων του κολλαγόνου από την βασική δομική μονάδα (προκολλαγόνο). Μέχρι τώρα έχουν πιστοποιηθεί 25 διαφορετικές αλυσίδες, που κωδικοποιούνται από ξεχωριστά γονίδια. Με βάση τον αριθμό των γονιδίων και τη βασική δομή του κολλαγόνου (τριάδα), θα έπρεπε να υπάρχουν πάνω από 1000 διαφορετικά μόρια. Εντούτοις έχουν διαπιστωθεί μόνο 15 30

31 διαφορετικά μόρια κολλαγόνου. Τα πιο μελετημένα μόρια κολλαγόνου χαρακτηρίζονται ως τύπος Ι, ΙΙ, ΙΙΙ και IV. Οι τύποι Ι, ΙΙ και ΙΙΙ συνιστούν τα κύρια ινίδια του εξωκυττάριου κολλαγόνου. Μάλιστα, ο τύπος Ι είναι το κύριο συστατικό των οστών, του δέρματος και των τενόντων και αποτελεί το 90% του συνόλου του κολλαγόνου. Ο τύπος IV απαντά κυρίως στην βασική μεμβράνη. Η βιοσύνθεση του κολλαγόνου γίνεται στο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο και η αυτοσυγκρότησή του σε λειτουργικό μόριο στον εξωκυττάριο χώρο. Το κολλαγόνο συντίθεται σε μεγαλύτερο μόριο, το προκολλαγόνο, αυτοσυγκροτείται σε τριπλή έλικα και υφίσταται διάφορες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις κατά την μετακίνησή τους από το ενδοπλασματικό δίκτυο στο σύμπλεγμα Golgi, όπως υδροξυλίωση κυρίως της προλίνης, γλυκοζυλίωση της υδροξυλυσίνης και οξείδωση των κυστεϊνικών ομάδων. Όταν ολοκληρωθούν οι μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις τότε το κολλαγόνο μετακινείται προς την περιφέρεια του κυττάρου και απελευθερώνεται. Στον εξωκυττάριο χώρο αποσπώνται με πρωτεόλυση το αμινοτελικό και καρβοξυτελικό άκρο. Τα ώριμα πλέον μόρια κολλαγόνου δεσμεύονται μεταξύ τους σχηματίζοντας ινίδια. Εικόνα 1.12: Μηχανισμός συγκρότησης και έκκρισης των ινών του κολλαγόνου Η συγκέντρωση του κολλαγόνου της εξωκυττάριας ύλης πρέπει να κυμαίνεται σε ορισμένα όρια και αυτό γιατί αλλαγές στον ρυθμό σύνθεσης του κολλαγόνου οδηγεί σε διάφορες ασθένειες όπως οι ινώσεις πνευμόνων και νεφρών, το σύνδρομο Ehles-Danlos κ.ά. 31

32 Ελαστίνη Η ελαστίνη απαντά στο δέρμα, στα αιμοφόρα αγγεία και τους πνεύμονες μιας και οι συγκεκριμένοι ιστοί χρειάζονται αυξημένη ελαστικότητα για να λειτουργήσουν. Είναι μια πρωτεΐνη πλούσια σε γλυκίνη και προλίνη, χωρίς όμως τη χαρακτηριστική περιοδικότητα του κολλαγόνου. Τα μόρια της ελαστίνης έχουν την ικανότητα να συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς, δημιουργώντας ένα εκτεταμένο δίκτυο. Οι διασυνδέσεις είναι σημαντικές, γιατί σε αυτές βασίζονται οι ελαστικές ιδιότητές της. Σε ασθενείς που τα μόρια της ελαστίνης δεν έχουν την ικανότητα να διασυνδεθούν επειδή τους λείπει το ένζυμο οξειδάση της λυσίνης, τα αγγεία τους χάνουν την ελαστικότητά τους (Μαρμάρας Β., 2000). Εικόνα 1.13: Α) Ελεύθερα μόρια ελαστίνης Β)Ομοιοπολικά συνδεόμενα μόρια ελαστίνης σε χαλαρή κατάσταση Γ) Ομοιοπολικά συνδεόμενα μόρια ελαστίνης σε διάταση 32

33 1.3.2 Ειδικές πρωτεΐνες Ινονεκτίνη Η ινονεκτίνη είναι μια πολύ συντηρημένη πρωτεΐνη της εξωκυττάριας ύλης, που κωδικοποιείται από ένα γονίδιο. Εμφανίζεται όμως σε διαφορετικές ισομορφές, ως αποτέλεσμα διαφορικής ωρίμανσης του πρωταρχικού μεταγράφου. Στον άνθρωπο έχουν διαπιστωθεί 20 μετάγραφα ινονεκτίνης, γεγονός που προσδίδει εξειδικευμένη λειτουργικότητα στο μόριο. Η ινονεκτίνη αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες 220 kda, που συνδέονται μεταξύ τους με δισουλφιδικό δεσμό. Συμμετέχει σε διάφορες λειτουργίες γιατι κάθε περιοχή του μορίου της είναι υπεύθυνη για διαφορετική λειτουργία. Όπως φαίνεται και στην εικόνα 1.14 υπάρχει περιοχή που δεσμεύει το κολλαγόνο και άλλη ειδική για την δέσμευση των πρωτεογκλυκανών. Η ινονεκτίνη δεσμεύεται στην κυτταρική επιφάνεια διαμέσου των ιντεγκρινών, με την αλληλουχία αργινίνη-γλυκίνη-ασπαραγίνη. Στην συγκεκριμένη ιδιότητά της να βοηθά στη δέσμευση των κυττάρων με τις εξωκυττάριες γλυκοπρωτεΐνες οφείλεται και η συμμετοχή της στην μετανάστευση των κυττάρων, ιδίως κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Συμμετέχει ακόμα στην πήξη του αίματος, στην κυτταροφαγία και στην επούλωση πληγών. Εικόνα 1.14: Δομή ινονεκτίνης με τις επιμέρους περιοχές αλληλεπίδρασης με άλλα μόρια της εξωκυττάριας ύλης 33

34 Λαμινίνη Η λαμινίνη είναι μία από τις βασικές γλυκοπρωτεΐνες της εξωκυττάριας ύλης που μαζί με το κολλαγόνο αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της δομικής σκαλωσιάς της βασικής μεμβράνης σε όλους σχεδόν τους ζωικούς ιστούς. Η λαμινίνη αποτελείται συνήθως από μία α, μια β και μία γ αλυσίδα οι οποίες αναδιπλώνονται στο χώρο και παίρνουν μορφή σταυρού. Μέχρι σήμερα έχουν ταυτοποιηθεί πέντε διαφορετικοί τύποι α αλυσίδας, τέσσερις β αλυσίδας και τρείς γ αλυσίδας, τα οποία οργανώνονται σε 15 διαφορετικά μόρια λαμινίνης. Κάθε περιοχή του μορίου εξυπηρετεί την σύνδεση με διαφορετικά μόρια και υποστρώματα. Έτσι υπάρχει περιοχή αλληλεπίδρασης με το κολλαγόνο IV, περιοχή πρόσδεσης στην ηπαρίνη και την θειΐκή ηπαράνη καθώς και περιοχή πρόσδεσης στην κυτταρική επιφάνεια. Εκτός όμως από την συμμετοχή της στο δίκτυο της βασικής μεμβράνης όπου συνεισφέρει στην διατήρηση και την διαφοροποίηση των ιστών, η λαμινίνη και συγκεκριμένα τα θραύσματα αυτής, εμφανίζουν έντονες βιολογικές δράσεις επάγοντας την προσκόλληση και την επιβίωση των ενδοθηλιακών κυττάρων (Colognato H., 2000). Δομικές ανωμαλίες στα μόρια των λαμινινών προκαλούν διάφορες παθολογικές καταστάσεις με σημαντικότερη αυτή της μυϊκής δυστροφίας, στην οποία παράγεται μη λειτουργική λαμινίνη-2. Φυσιολογικά η λαμινίνη-2 αποτελείται από τις α 2, β 1 και γ 1 αλυσίδες και εκφράζεται στον εγκέφαλο και στους μύες όπου προσδένεται με την α-δυστρογλυκάνη, γλυκοπρωτεΐνη της κυτταρικής επιφάνειας. Στην περίπτωση της μυϊκής δυστροφίας η πρόσδεση αυτή δεν επιτυγχάνεται με αποτέλεσμα τον σταδιακό θάνατο των μυϊκών ινών. 34

35 Εικόνα 1.15: Δομή λαμινίνης με τις επιμέρους περιοχές αλληλεπίδρασης με άλλα μόρια της εξωκυττάριας ύλης 1.4 Αποικοδόμηση της εξωκυττάριας ύλης Η σωστή αποικοδόμηση της εξωκυττάριας ύλης είναι ένα από τα σημαντικότερα στάδια κατά την ανάπτυξη, την μορφογένεση, την επιδιόρθωση των ιστών κ.ά. Σε φυσιολογικές καταστάσεις έχουμε σωστή ρύθμιση της αποικοδόμησης, ενώ η απορύθμιση της όλης διαδικασίας αποτελεί πολλές φορές την κύρια αιτία για μια πλειάδα ασθενειών όπως η αρθρίτιδα, η νεφρίτιδα, ο καρκίνος και η ίνωση. Αυξημένη εναπόθεση εξωκυττάριας ύλης στο μυοκάρδιο και στα αγγεία μπορεί να οδηγήσει σε καρδιαγγειακές δυσλειτουργίες όπως η αθηροσκλήρωση, η στένωση και η καρδιακή ανεπάρκεια (Newby A., 2005, Spinale F,. 2002). Διάφοροι τύποι πρωτεϊνασών εμπλέκονται στην αποικοδόμηση της εξωκυττάριας ύλης με κύριους πρωταγωνιστές τις μεταλλοπρωτεϊνάσες (metalloproteinases, MMPs) ή αλλιώς ματριξίνες (Visse R., 2003). Στον άνθρωπο έχουν ταυτοποιηθεί 23 γονίδια για τις MMPs. Η ενεργότητά τους είναι χαμηλή σε φυσιολογικούς 35