Η μορφογέννεση του συστήματος των πόρων περιλαμβάνει αλληλεπιδράσεις επιθηλίου με εξωκυττάρια θεμέλια ουσία. Ο αναπτυσσόμενος προστάτης του αρουραίου αποτελεί μοναδικό σύστημα σύγκρισης μηχανισμών που κατευθύνουν τις μεταβολές, εξαιτίας της τοπικής ετερογένειας των προτύπων.

Μελέτες στον αναπτυσσόμενο προστάτη υποδηλώνουν ότι τα ανδρογόνα δρουν μέσω των υποδοχέων των ανδρογόνων του μεσεγχύματος ώστε να προκαλέσουν τη σύνθεση και έκκριση των διαφόρων αυτοκρινών και παρακρινών παραγόντων που ρυθμίζουν την αύξηση και διαφοροποίηση του επιθηλίου και του στρώματος. Η συνολική ρύθμιση της επιθηλιακής ανάπτυξης και της μορφογένεσης της διακλάδωσης των πόρων αποτελεί μια πολύπλοκη διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση πολλών παραγόντων, της εξωκυττάριας θεμέλιας ουσίας (ΕΘΟ), υποδοχέων της κυτταρικής μεμβράνης για τους παράγοντες αύξησης, υποδοχέων των μορίων της ΕΘΟ και των ενζύμων αποικοδόμησης της θεμέλιας ουσίας.

Η μελλοντική πρόοδος θα εξαρτηθεί από τη χρησιμοποίηση των κατάλληλων βιολογικά συγγενών μοντέλων ώστε να εξετασθούν οι αντίστοιχοι ρόλοι των διαφόρων παραγόντων αύξησης στην αύξηση και ανάπτυξη των οργάνων-στόχων των ανδρογόνων.

Για να γίνει αντιληπτό πώς επιτυγχάνεται η αύξηση του προστατικού αδένα, μπορούμε να μελετήσουμε τον υπογνάθιο αδένα του ποντικού, του οποίου η ανάπτυξη γίνεται με διακλάδωση του δικτύου των πόρων, όπως ακριβώς και στον προστάτη. Βασικό ρόλο στην ανάπτυξη παίζουν οι γλυκοζαμινογλυκάνες (ΓΑΓ), τα κολλαγόνα ενδιάμεσου τύπου και τα μόρια της βασικής μεμβράνης.

Στη μελέτη του Cohn και των συνεργατών του, προσδιορίστηκε η δομική οργάνωση και η διάταξη των γλυκοζαμινογλυκανών στην επιθηλιακή βασική μεμβράνη του υπογνάθιου σιελογόνου αδένα εμβρύων ποντικών.

Συγκεκριμένα, η βασική μεμβράνη των κεντρικών τμημάτων των πόρων είναι συνεχής και το μεσέγχυμα κάτω από αυτή περιέχει δέσμες ινιδίων κολλαγόνων Ι και ΙΙΙ που σταθεροποιούν τη μεμβράνη. Αντίθετα, στα περιφερικά τμήματα των διακλαδώσεων, όπου γίνεται ο σχηματισμός νέων διακλαδώσεων, οι γλυκοζαμινογλυκάνες αποδομούνται με γρήγορο ρυθμό με τη δράση του ενζύμου υαλουρονιδάση και έτσι η βασική μεμβράνη παρουσιάζεται ασυνεχής και ατελής. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα σύνθεσης των γλυκοζαμινογλυκανών είναι αργή σε συνδυασμό με τον δεκαπλασιασμό της δραστηριότητας της υαλουρονιδάσης μέσω του μεσεγχυματικού ιστού.

Οι παρατηρήσεις της δομής μετά από χρωματισμό με ruthenium red ή μονιμοποίηση με ταννικό οξύ δείχνουν ότι η βασική μεμβράνη αποτελεί εξειδίκευση της βασικής κυτταρικής επιφάνειας. Διακριτές δομές σε μακροπεριοδικές σειρές, που είναι προσκολλημένες στην κυτταρική μεμβράνη, γίνονται ορατές. Αυτή η οργάνωση μπορεί να βρεθεί σε άθικτους αδένες και στις βασικές μεμβράνες που παράγονται από επιθήλιo σε απουσία μεσεγχύματος ή βιολογικού υποστρώματος. Οι πληροφορίες αυτές δείχνουν ότι η βασική μεμβράνη περιέχει λαμινίνη, κολλαγόνο ΙV και υπερμοριακές δομές υαλουρονικού οξέος και πρωτεογλυκανών (BM-1), τα οποία οργανώνονται σε εξωκυτταρικά ικριώματα που συνδέονται στο επιθήλιο. Η σύνδεση της πρωτεογλυκάνης BM-1 με το κολλαγόνο Ι δημιουργεί τη γέφυρα μεταξύ βασικού και δικτυωτού υμένα. Τα δύο αυτά στοιχεία της βασικής μεμβράνης συνδέονται πλέον στερεά και δεν διαχωρίζονται.

Οι γλυκοζαμινογλυκάνες που συσσωρεύονται στη βασική μεμβράνη είναι διαφορετικές από αυτές που υπάρχουν στον ιστό της προέλευσης, στο επιθήλιο και στο περιβάλλον μεσέγχυμα. Στη βασική μεμβράνη το υαλουρονικό οξύ αντιστοιχεί στο 50% των γλυκοζαμινογλυκανών, η 4-θεϊική χονδροϊτίνη είναι διπλάσια από την 6-θεϊική χονδροϊτίνη και υπάρχει χαμηλό ποσοστό χονδροϊτίνης. Η σύνθεση αυτή είναι σταθερή ανεξάρτητα από το αν η βασική μεμβράνη χαρακτηρίζεται από άθικτους αδένες ή, σε απουσία μεσεγχύματος, από απομονωμένα επιθήλια που διατηρούν τη βασική μεμβράνη και από απομονωμένα επιθήλια που παράγουν μια βασική μεμβράνη εκ νέου. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι γλυκοζαμινογλυκάνες αποτελούν βασικά συστατικά της βασικής μεμβράνης και υποδεικνύουν ότι οι γλυκοζαμινογλυκάνες της μεμβράνης τοποθετούνται σε συνεχή διάταξη.

Είναι γνωστό ότι ο προστάτης αναπτύσσεται από τον εμβρυϊκό ουρογεννητικό πόρο στη βάση της ουροδόχου κύστης. Τελικά διαφοροποιείται σε τρεις λοβούς: τον κοιλιακό, τον πλάγιο και το ραχιαίο λοβό. Παρά την κοινή καταγωγή και την παρόμοια αδενική κατασκευή, οι λοβοί αυτοί έχουν διαφορετικά βιοχημικά χαρακτηριστικά, όπως π.χ. οι πρωτεΐνες που εκκρίνουν. Ο Takeda και οι συνεργάτες του εξέτασαν την επίδραση των επιθήλιο-μεσεγχυματικών αλληλεπιδράσεων στη διαφοροποίηση των λοβών στο προστατικό επιθήλιο. Χρησιμοποίησαν μια προστατική πρωτεΐνη που δεσμεύει τα στεροειδή (PSBP) για τη σήμανση του κοιλιακού λοβού. Η PSBP είναι ένα τετραμερές που αποτελείται από δυο υποομάδες, εκ των οποίων η πρώτη περιέχει τα πολυπεπτίδια C1 και C3 και η δεύτερη περιέχει τα πολυπεπτίδια C2 και C3. Η ανάλυση με ένα συμπληρωματικό DNA (c-DNA)-δείκτη, το οποίο κωδικοποιεί το πεπτίδιο C1 (PSBP-C1) έδειξε ότι τα m-RNAs ανιχνεύθηκαν αποκλειστικά στον κοιλιακό λοβό και όχι στο ραχιαίο λοβό, αλλά ούτε και σε αλλά όργανα, όπως η ουροδόχος κύστη και ο νεφρός. In situ υβριδισμός με ένα συμπληρωματικό RNA-δείκτη έδειξε ότι τα αντίγραφα βρέθηκαν μόνο στο επιθήλιο, και όχι στο μεσέγχυμα του κοιλιακού λοβού. In situ υβριδισμός επίσης έδειξε ότι, σε φυσιολογική ανάπτυξη, τα m-RNAs για την PSBP-C1 στο επιθήλιο του κοιλιακού λοβού μπορούσαν να ανιχνευθούν αρχικά την ημέρα 14 μετά τη γέννηση, γεγονός το οποίο συμπίπτει με την αρχή της διαφοροποίησης των κυττάρων, και ότι έφθασαν σε επίπεδο ωριμότητας την ημέρα 21. Στη συνέχεια, διεξήχθησαν πειράματα ιστικού ανασυνδυασμού για να εξετασθεί αν η αντιγραφή του γονιδίου για την PSBP-C1 στο επιθήλιο επηρεάζεται από το περιβάλλον μεσέγχυμα. Οι εμβρυϊκοί ουρογεννητικοί πόροι υποδιαιρέθηκαν σε κοιλιακά και ραχιαία ημίσεα. Μετά από θεραπεία με κολλαγενάση, τα δυο ημίσεα χωρίστηκαν στα επιθηλιακά και μεσεγχυματικά τους τμήματά τους. Στη συνέχεια διεξήχθησαν ομοτυπικοί (κοιλιακό επιθήλιο + κοιλιακό μεσέγχυμα [ΕΚ/ΜΚ] και ραχιαίο επιθήλιο + ραχιαίο μεσέγχυμα [ΕΡ/ΜΡ]) και ετεροτυπικοί (κοιλιακό επιθήλιο + ραχιαίο μεσέγχυμα [ΕΚ/ΜΡ] και ραχιαίο επιθήλιο + κοιλιακό μεσέγχυμα [ΕΡ/ΜΚ]) ανασυνδυασμοί. Μετά από 4-5 εβδομάδες ανάπτυξης στον αρσενικό ξενιστή, οι αδενικές δομές, που είναι χαρακτηριστικές για τους προστατικούς αδένες, σχηματίστηκαν σε όλα τα μοσχεύματα. Παρόλ’ αυτά, in situ υβριδισμός αποκάλυψε την ύπαρξη των αντιγράφων του γονιδίου για την PSBP-C1 μόνο στο επιθήλιο που ήταν συνδεδεμένο με το κοιλιακό μεσέγχυμα (ΕΚ/ΜΚ και ΕΡ/ΜΚ).

ΕΠΙΘΗΛΙΟ–ΜΕΣΕΓΧΥΜΑΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΑΥΞΗΣΗΣ

Οι επιθήλιο-μεσεγχυματικές αλληλεπιδράσεις διαδραματίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην αύξηση και ανάπτυξη του ουρογεννητικού συστήματος.

Η ανάπτυξη της αρσενικής ουρογεννητικής οδού, η οποία επηρεάζεται από ανδρογόνα, συμβαίνει μέσω των επιθήλιο-μεσεγχυματικών αλληλεπιδράσεων, κατά τις οποίες το μεσέγχυμα προκαλεί επιθηλιακή μορφογένεση, ρυθμίζει τον πολλαπλασιασμό του επιθηλίου και προκαλεί την έκφραση των ειδικών προς τον ιστό εκκριτικών πρωτεϊνών. Οι επιθήλιο-μεσεγχυματικές αλληλεπιδράσεις συνεχίζουν να είναι σημαντικές και στην ενήλικη ζωή. Για παράδειγμα, το μεσέγχυμα του ουρογεννητικού πόρου και του σπερματικού κυστιδίου προκαλεί δραματικές μορφολογικές και λειτουργικές αλλαγές στα διάφορα επιθήλια. Επειδή τα ώριμα επιθηλιακά κύτταρα είναι αναμφισβήτητα ευαίσθητα στo μεσέγχυμα, το μπορεί να προκαλέσει την έκφραση εναλλακτικών μορφολογικών και λειτουργικών φαινοτύπων, τα εγκατεστημένα καρκινώματα μπορεί επίσης να επηρεαστούν από το περιβάλλον του συνδετικού ιστού. Απ’ αυτή την άποψη, ο όγκος του προστάτη έχει προκληθεί από τη διαφοροποίηση του μεσεγχύματος του ουρογεννητικού πόρου και του μεσεγχύματος του σπερματικού κυστιδίου σε σωληνοειδή κυλινδρικά επιθηλιακά κύτταρα. Η μεταβολή αυτή στην κυτταρική διαφοροποίηση συνδέεται με τη μείωση του ρυθμού αύξησης και της ογκογένεσης. Επίσης, ο ρόλος των διαλυτών αυξητικών παραγόντων στο μηχανισμό των επιθήλιο-μεσεγχυματικών αλληλεπιδράσεων είναι σημαντικός.

Σύμφωνα με τη μελέτη του Mizuno και των συνεργατών του, τα πειράματα επιθήλιο-μεσεγχυματικού ανασυνδυασμού αποκάλυψαν ότι το μεσέγχυμα του ουρογεννητικού πόρου σε φυσιολογικά έμβρυα ποντικών απέτυχε να ευαισθητοποιήσει υποδοχείς ανδρογόνων στο επιθήλιο του πόρου σε έμβρυα ποντικών με σύνδρομο ορχικής θηλεοποίησης (Tfm), τα οποία δεν είναι ευαίσθητα σε ανδρογόνα. Παρόλα αυτά, το μεσέγχυμα μπορεί να προκαλέσει τη μορφογένεση αδένων παρόμοιων με τον προστάτη σε επιθήλιο που παρουσίαζε έλλειψη υποδοχέων ανδρογόνων.

Η αυξητική και λειτουργική δραστηριότητα μέσα στον προστάτη αδένα είναι γνωστό ότι ρυθμίζεται από ανδρογόνα, των οποίων οι επιδράσεις επιτυγχάνονται δια μεσολαβήσεως των υποδοχέων ανδρογόνων. Αυτή η αντίληψη δημιουργήθηκε σε μεγάλο βαθμό μέσω της ανάλυσης ομογενοποιημένων οργάνων, μια προσέγγιση που αγνοεί την πιθανή ετερογένεια της βιολογικής δραστηριότητας μέσα στον αδένα και τη σπουδαιότητα της αλληλεπίδρασης των κυττάρων. Η ανάπτυξη του δικτύου των πόρων του προστάτη κατά την προεφηβική περίοδο, καθώς επίσης και κατά την προστατική αναγέννηση σε ευνούχους, στους οποίους χορηγούνται ανδρογόνα, είναι ανομοιόμορφη, καθώς η ανάπτυξη των πόρων είναι μεγαλύτερη στα άκρα των πόρων και πολύ μικρότερη στους κεντρικούς πόρους κοντά στην ουρήθρα. Η δράση των ανδρογόνων με σκοπό τη συντήρηση του δικτύου των πόρων, μετά από ευνουχισμό, ακολουθεί παρόμοιο πρότυπο, αφού ο ευνουχισμός οδηγεί στην ολική καταστροφή του περιφερικού δικτύου των πόρων, ενώ οι κεντρικοί πόροι συντηρούνται σε ατροφική κατάσταση. Επομένως, υπάρχουν σημαντικές διαφορές ανάμεσα στους περιφερικούς και τους κεντρικούς πόρους. Η μορφογένεση, η αύξηση και η εκκριτική διαφοροποίηση των κυττάρων μέσα στον αναπτυσσόμενο προστάτη προκαλείται από ανδρογόνα, τα οποία δρουν μέσω επιθήλιο-μεσεγχυματικών αλληλεπιδράσεων. Μέσω της ανάλυσης χιμαιρικών προστατών που κατασκευάστηκαν με μεσέγχυμα φυσικού τύπου, που είχε υποδοχείς ανδρογόνων, και επιθήλιο ουροδόχου κύστεως, που δεν είχε υποδοχείς ανδρογόνων, σε άτομα με σύνδρομο ορχικής θηλεοποίησης (Tfm), είναι πλέον προφανές ότι οι επιδράσεις των ανδρογόνων μπορούν να προκληθούν σε Tfm προστατικό επιθήλιο, το οποίο παρουσιάζει έλλειψη υποδοχέων ανδρογόνων, με την προϋπόθεση ότι ο συνδετικός ιστός του χιμαιρικού προστάτη είναι φυσικού τύπου. Αυτή η παρατήρηση ισχύει τόσο για τον αναπτυσσόμενο όσο και για τον ώριμο προστάτη. Από αυτές τις πληροφορίες, καθίσταται προφανές ότι ορισμένες επιδράσεις των ανδρογόνων (όπως η μορφογένεση των πόρων, η αύξηση του επιθηλίου και η εκκριτική διαφοροποίηση των κυττάρων) δε χρειάζονται την ύπαρξη ενδοεπιθηλιακών υποδοχέων ανδρογόνων, αλλά αρκούν οι παρακρινείς επιδράσεις από το μεσέγχυμα.

1. Αγγελοπούλου Ρωξάνη, “Πειραματική Εμβρυολογία” . Εκδόσεις Πασχαλίδη Π.2000
2. Cunha GR, Foster B, Thomson A, Sugimura Y, Tanji N, Tsuji M, Terada N, Finch PW, Donjacour AA. Growth factors as mediators of androgen action during the development of the male urogenital tract. World J Urol 1995; 13 (5): 264-76.
3. Cohn RH, Banerjee SD, Bernfield MR. Basal lamina of embryonic salivary epithelia. Nature of glycosaminoglycan and organization of extracellular materials. J Cell Biol 1977; 73 (2): 464-78.
4. Takeda H, Suematsu N, Mizuno T. Transcription of prostatic steroid binding protein (PSBP) gene is induced by epithelial-mesenchymal interaction. Development 1990; 110 (1): 273-81.
5. Cunha GR, Alarid ET, Turner T, Donjacour AA, Boutin EL, Foster BA. Normal and abnormal development of the male urogenital tract. Role of androgens, mesenchymal-epithelial interactions, and growth factors. J Androl 1992; 13 (6): 465-75.
6. Mizuno T, Takeda H, Suematsu N. Androgen receptors in the epithelium during prostatic gland induction from the urogenital sinus epithelium in Tfm-mutant mice. C R Seances oc Biol Fil 1986; 180 (5): 593-5.
7. Cuhna GR, Donjacour AA, Sugimura Y. Stromal-epithelium interactions and heterogeneity of proliferative activity within the prostate. Biochem Cell Biol 1986; 64 (6): 608-14.
8. Sandford NL, Searle JW, Kerr JF. Successive waves of apoptosis in the rat prostate after repeated withdrawal of testosterone stimulation. Pathology 1984; 16 (4): 406-10.
9. English HF, Kyprianou N, Isaacs JT. Relationship between DNA fragmentation and apoptosis in the programmed cell death in the rat prostate following castration. Prostate 1989; 15 (3): 233-50.
10. Kyprianou N, English HF, Isaacs JT. Activation of a Ca2+-Mg2+-dependent endonuclease as an early event in castration-induced prostatic cell death. Prostate 1988; 13 (2): 103-17.

Εργασία που παρουσιάστηκε από το φοιτητή Ιατρικής Παπούλα Μιχάλη, με ΑΜ 200100186
στα πλαίσια του κατ'επιλογήν μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας
Υπεύθυνη μαθήματος : Ρωξάνη Αγγελοπούλου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια
Εργαστήριο Ιστολογίας και Εμβρυολογίας
Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να ανατρέξετε στον ιστότοπο του μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας: http://www.med.uoa.gr/expembr/
Τελευταία αναθεώρηση : 1/7/2006