Ως Απόπτωση ή Προγραμματισμένος Κυτταρικός Θάνατος ή Ενεργός κυτταρικός θάνατος θεωρείται η βασική βιολογική διεργασία, που είναι απαραίτητη για την απομάκρυνση των πλεονάζοντων κυττάρων κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη, για τη διατήρηση της ομοιόστασης στον ώριμο οργανισμό, την ωρίμανση των κυτταρικών πληθυσμών του αιμοποιητικού και του ανοσοποιητικού συστήματος και την καταβολή της κακοήθους εξαλλαγής.

ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΚΑΙ ΟΡΟΛΟΓΙΑ

Τον κυτταρικό θάνατο , κατά τη φυσιολογική ανάπτυξη των σπονδυλωτών και των ασπόνδυλων, περιέγραψε για πρώτη φορά ο Glucksmann το 1951 και αργότερα το 1966, ο Saunders. Το 1965, ο Kerr παρατήρησε το θάνατο των ηπατοκυττάρων, μετά από απολίνωση κλάδου της πυλαίας φλέβας. Στην αρχή, διέκρινε εστίες νέκρωσης, αλλά τις επόμενες εβδομάδες διαπίστωσε οτι διάσπαρτα μονήρη ηπατοκύτταρα ακολουθούσαν έναν άλλο τύπο κυτταρικού θανάτου και περιείχαν συρρικνωμένους πυρήνες από πυρηνικές μάζες, χωρίς ένδειξη ρήξης των λυσοσωμάτων ή στοιχεία φλεγμονής. Το 1971, ο ίδιος ερευνητής περιέγραψε το φαινόμενο, μετά από παρατηρήσεις στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, και το αποκάλεσε «νέκρωση εκ συρρικνώσεως». Οι πυρηνικές μάζες αποδείχθηκε ότι είναι σωματίδια περιβαλλόμενα από μεμβράνη και ότι περιέχουν τμήματα συμπυκνωμένης χρωματίνης και κυτταροπλασματικά οργανίδια.

Ίδιες μορφολογικές αλλοιώσεις περιγράφηκαν σε αρκετούς ζωικούς ιστούς, μετά από εφαρμογή συγκεκριμένων ερεθισμάτων.

Το 1972, οι Kerr και Searle, εμπνευσμένοι από τους στίχους της Ιλιάδας, πρότειναν να ονομαστεί η εκλεκτική και προγραμματισμένη απομάκρυνση των κυττάρων από τον οργανισμό απόπτωση (apoptosis), «ως τα φύλλα που ο άνεμος χαμάδις χέει» και να τονιστεί οτι πρόκειται για ένα φαινόμενο αντίθετο της μίτωσης. Από τότε, ο όρος απόπτωση χρησιμοποιήθηκε πολλές φορές ως συνώνυμος του όρου προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος.

Το καλύτερο σύστημα μελέτης της απόπτωσης θεωρείται μέχρι σήμερα αναμφίβολα, ο ερμαφρόδιτος νηματώδης σκώληκας Caenorhabditis elegans, μέχρι του σημείου να έχει θεωρηθεί ότι δημιουργήθηκε γι’αυτόν τον σκοπό (για να μελετηθεί δηλαδή σ’αυτόν η αποπτωτική διαδικασία).

ΑΠΟΠΤΩΣΗ ΚΑΙ ΝΕΚΡΩΣΗ

Συνήθως η απόπτωση δεν είναι επακόλουθο βλάβης και συνεπώς διαφέρει από τη νέκρωση, η οποία είναι πάντοτε αποτέλεσμα βλαπτικής επίδρασης. Προσβάλλει κυρίως μονήρη κύτταρα ή μικρές ομάδες κυττάρων και, σε αντίθεση προς τη νέκρωση, παρουσιάζει ιδιαίτερα μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ αυτών των δύο διαδικασίων κυτταρικού θανάτου επισημαίνονται συγκεντρωτικά στον Πίνακα 1 που ακολουθει.

Θα πρέπει να τονίσουμε όμως ότι με την ταχεία απομάκρυνση των κυτταρικών υπολειμμάτων αποφεύγεται κάθε φλεγμονώδης αντίδραση από το ανοσοποιητικό σύστημα. Υπενθυμίζεται ότι το DNA και τα άλλα στοιχεία του πυρήνα είναι ισχυρά ανοσογόνα και στα αυτοάνοσα νοσήματα ανιχνεύονται αντισώματα για παρόμοια μόρια. Η νέκρωση αντίθετα είναι μια παθητική, ανεξέλεγκτη μορφή κυτταρικού θανάτου, που προκαλείται μετά από τραυματισμό ή οξεία τοξική βλάβη. Προσβάλλει συνήθως ομάδες κυττάρων και χαρακτηρίζεται από απώλεια της ικανότητας μεταφοράς ιόντων, ρήξη της κυτταρικής μεμβράνης, διόγκωση και διάσπαση του κυττάρου. Ακολουθείται από φλεγμονώδη αντίδραση και καταστροφή του ιστού που περιβάλλει τη νεκρωτική εστία.

Ακόμα μια σημαντική διαφορά μεταξύ απόπτωσης και νέκρωσης είναι ότι, ενώ κάθε τοξική βλάβη οδηγεί αναπόφευκτα και ανεξάρτητα από άλλα ερεθίσματα σε νεκρωτικό κυτταρικό θάνατο, επειδή η απόπτωση είναι ενεργός κυτταρική διεργασία η ευαισθησία του κυττάρου, μετά την εφαρμογή του αποπτωτικού ερεθίσματος, εξαρτάται από ενδοκυττάριους και εξωκυττάριους παράγοντες. Με άλλα λόγια , ο ουδός επαγωγής της απόπτωσης καθορίζεται από την κατάσταση στην οποία βρίσκεται το κύτταρο.

Τα φυσιολογικά κύτταρα είναι ανθεκτικά σε ορισμένα ερεθίσματα, όταν αυτά βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις, ενώ τα παθολογικά κύτταρα παρουσιάζουν μεγαλύτερη ευαισθησία και στην ίδια συγκέντρωση ενεργοποιούν την αποπτωτική διεργασία.

ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Οι πρώτες ενδείξεις που χαρακτηρίζουν την απόπτωση είναι η απώλεια των μεσοκυττάριων συνδέσεων και των εξειδικευμένων δομών της κυτταρικής επιφάνειας και δημιουργία ακανόνιστων κυτταροπλασματικών προσεκβολών. Κατόπιν παρατηρείται πύκνωση της χρωματίνης μέσα στον πυρήνα σε καλά διαμορφωμένα τμήματα , σε ομοιόμορφες λεπτές μάζες χρωματίνης που ακουμπούν στην πυρηνική μεμβράνη, και η συμπύκνωση του κυτταροπλάσματος. Προοδευτικά η συμπύκνωση αυτή ακολουθείται από παραμόρφωση του σχήματος του πυρήνα και συστολή του κυττάρου, ενώ μέχρι το στάδιο αυτό, ο πυρήνας συχνά διασπάται δημιουργώντας ευδιάκριτα θραύσματα. Τα θραύσματα αυτά δημιουργούν, στη συνέχεια, προεξοχές στην κυτταρική μεμβράνη και τελικά απομακρύνονται από το κύτταρο δημιουργώντας σωματίδια διαφόρων μεγεθών, τα «αποπτωτικά σωματίδια». Αυτά περικλείουν συχνά εκτός από τα θραύσματα της χρωματίνης, και άθικτα κυτταρικά οργανίδια. Αναμφισβήτητα το χαρακτηριστικό της απόπτωσης είναι η θραύση του πυρήνα, ενώ τα κυτταρικά οργανίδια παραμένουν άθικτα. Η έκταση της θράυσης του πυρήνα και του κυττάρου ποικίλει ανάλογα με τη μορφολογία του κυττάρου και είναι ιδιαίτερα εμφανής σε κύτταρα με μεγάλη πυρηνοκυτταροπλασματική αναλογία. Δηλαδή όταν η κυτταροπλασματική μάζα των κυττάρων είναι μεγάλη παρατηρούνται προσεκβολές και , αν υπάρχουν μικρολάχνες εξαφανίζονται.

Στον επιθηλιακό ιστό μάλιστα έχει περιγραφεί από κάποιους η λεγόμενη φάση της προσυμπύκνωσης , που μπορεί να διαρκέσει από λίγα λεπτά μέχρι αρκετές ώρες και ημέρες.

ΦΑΓΟΚΥΤΤΑΡΩΣΗ

Όταν ολοκληρωθεί η φάση της προσυμπύκνωσης , και το κυτταρόπλασμα συρρικνωθεί, τα κύτταρα αποκολλώνται από τη βασική μεμβράνη και το δίκτυο του κυτταροσκελετού διασπάται. Με αυτόν τον τρόπο, το κύτταρο απομονώνεται από τα γειτονικά του κύτταρα. Τα περιπολούντα ή τα γειτονικά επιθηλιακά κύτταρα, στην περίπτωση του επιθηλιακού ιστού, φαγοκυτταρώνουν τα αποπτωτικά κύτταρα, εκτός αν πρόκειται για μονόστιβο επιθήλιο, οπότε αυτά αποπίπτουν στον αυλό. Η διάθεση των αποπτωτικών καταλοίπων δεν συνεπάγεται διακοπή της συνέχειας του υγιούς ιστού, δεδομένου ότι τα γειτονικά κύτταρα αναδιατάσσονται κα γεφυρώνουν το κενό.

Θα ήταν σωστό να διευκρινιστεί ότι ο ενεργός κυτταρικός θάνατος αποτελείται από τρεις επιμέρους περιπτώσεις , οι οποίες ακολουθούν. Πρώτον, η διεργασία της φαγοκυττάρωσης των αποπτωτικών κυττάρων αποκαλείται ετεροφαγία ή κυτταρικός θάνατος τύπου 1, επειδή τα αποπίπτοντα κύτταρα φαγοκυτταρώνονται από λυσοσώματα γειτονικών κυττάρων και όχι από τα δικά τους λυσοσώματα.

Κατά την ανάπτυξη ορισμένων ιστών έχει παρατηρηθεί ότι όταν απομακρύνονται ορισμένες κυτταρικές ομάδες , η διάλυση των αποπτωτικών σωματίων γίνεται από λυσοσώματα που περιέχονται στα ίδια τα αποπτωτικά κύτταρα. Η διεργασία αυτή ονομάζεται αυτοφαγία ή κυτταρικός θάνατος τύπου 2.

Τέλος, όταν η αποπτωτική διεργασία είναι μεγάλης έκτασης , όπως συμβαίνει στους ορμονοεξαρτώμενους ιστούς μετα από την απομάκρυνση του ορμονικού ερεθίσματος , εκτός από τα επιζώντα γειτονικά κύτταρα, συμμετέχουν στη φαγοκυττάρωση και τα μακροφάγα που εισβάλουν στον εκφυλιζόμενο ιστό. Η περίπτωση αυτή χαρακτηρίζεται ως κυτταρικός θάνατος τύπου 3. Επειδή οι βιοχημικές μεταβολές που προηγούνται της τελικής φαγοκυττάρωσης είναι παρόμοιες και στις τρεις περιπτώσεις, όλες έχουν αποδοθεί με το γενικό όρο ενεργός κυτταρικός θάνατος.

H ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΠΤΩΣΗΣ ΣΤΟΝ ΑΝΑΠΤΥΣΣΟΜΕΝΟ ΠΡΟΣΤΑΤΗ

Ο Προγραμματισμένος Κυτταρικός Θάνατος , που έχει ως αποτέλεσμα την προγραμματισμένη απομάκρυνση κυτταρικών πληθυσμών, και παρατηρείται κατά την ανάπτυξη του οργανισμού μπορεί να διακριθεί σε τρεις βασικές κατηγορίες :

Α ) Το Μορφογενετικό Κυτταρικό Θάνατο : Πρόκειται για την απόσυρση κυττάρων που πλεονάζουν , όταν δημιουργείται το σχήμα των διαφόρων οργάνων. Με τον τρόπο αυτό γίνεται η αυλοποίηση του εντέρου και η αποκόλληση των σωληνωτών δομών από την κυτταρική στιβάδα προέλευσή τους , όπως συμβαίνει κατά τη συγκλειση των νευρικών πτυχών και τη δημιουργία του νευρικού σωλήνα , ο οποίος αποκολλάται από το εξώδερμα .

Β ) Ιστογενετικός Kυτταρικός Θάνατος : Αναφέρεται σε συνδυασμό με τις επαγωγικές αλληλεπιδράσεις κατά την κυτταρική διαφοροποίηση και παρατηρείται όταν αλλάζει ο φαινότυπος στα κύτταρα που σχηματίζουν έναν ιστό ή ένα όργανο, όπως συμβαίνει κατά την ανάπτυξη του μετανέφρου. Η επιθηλιακή ουρητηρική καταβολή επάγει τη μετατροπή των κυττάρων του μετανεφρικού μεσεγχύματος και τη διαφοροποίηση τους στα επιθηλιακά κύτταρα των νεφρικών σωληναρίων. In vivo και in vitro, τα μεσεγχυματικά κύτταρα που περιβάλλουν τα νεφρικά σωληνάρια έχουν μορφολογικά χαρακτηριστικά αποπτωτικών κυττάρων . Αυτό σημαίνει ότι τα κύτταρα του μετανεφρικού μεσεγχύματος έχουν προγραμματιστεί να πεθάνουν , εκτός αν δεχτούν το επαγωγικό σήμα και διαφοροποιηθούν σε άλλο τύπο κυττάρου. Με οργανοτυπικές καλλιέργειες αποδείχθηκε ότι , αν λείπει ο επαγωγικός ιστός , δηλαδή η ουρητηρική καταβολή , τα μεσεγχυματικά κύτταρα αποπίπτουν .

Γ ) Φυλογενετικός Κυτταρικός Θάνατος : Παρατηρείται κατά την εκφύλιση των πρόσκαιρων εμβρυϊκών οργάνων και την απομάκρυνση των υπολλειμματικών δομών ή κυττάρων . Ως παραδείγματα αναφέρονται η απόπτωση των μεσεγχυματικών κυττάρων των βραγχιακών τόξων , η εκφύλιση του προνέφρου και του μεσονέφρου και η εξάλειψη της ουράς στο ανθρώπινο έμβρυο .

Άρα όπως διαφαίνεται και από τα προηγούμενα , κατά την απόπτωση συμβαίνει απομάκρυνση ομάδων κυττάρων- διαδικασία φυσιολογική που συμβάλει στην ανάπτυξη του οργανισμού.

Η διαφοροποίηση των αδένων του προστάτη, στο αρσενικό ,από το μεσέγχυμα που περιβάλλει την ουρογεννητική οδό ,πρωτοεμφανίζεται κατά τον 10η εβδομάδα της κύησης . Όπως αναφέρθηκε και σε προηγούμενο τμήμα της εργασίας , η ανάπτυξη του προστάτη εξαρτάται από τις αλληλεπιδράσεις μεσεγχύματος και επιθηλίου , και την 5α- διυδροτεστοστερόνη, μεταβολίτη της εμβρυϊκής τεστοστερόνης, που παράγεται τοπικά .

Πιο συγκεκριμένα , η ανάπτυξη του προστάτη έχει μελετηθεί με πειράματα σε αρουραίους .

Τα πρώτα σημάδια στη μορφοποίηση του προστάτη στον αρουραίο διαφαίνονται την 18η μέρα.

Στις εικόνες που ακολουθούν μπορούμε να διακρίνουμε ευκρινώς τις διαφορές στην ανάπτυξη των λοβών του προστάτη αρουραίου, που οφείλεται στην απόπτωση , κατά την 7η και 21η μέρα μετά τη γέννηση (οι εικόνες ελήφθησαν από πειράματα σε προστάτη αρουραίου που διεξήχθησαν στην έδρα της Ιστολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών ). Στην ηλικία των 7 ημερών μετά τη γέννηση όλοι οι λοβοί του προστάτη αποτελούνται από μικρούς πόρους . Αυλός διακρίνεται κυρίως στους κεντρικούς κλάδους . Τα περιφερικά τμήματα έχουν μορφολογία επιθηλιακών χορδών που περιέχουν διαφοροποιούμενα επιθηλιακά κύτταρα χωρίς εμφανή πόλωση . Οι κεντρικοί πόροι επενδύονται από μεγάλα στρογγυλά κύτταρα με διαυγές κυτταρόπλασμα . Το μεσέγχυμα είναι άφθονο , πυκνοκυτταρικό , με διάταξη συγκεντρικών στιβάδων γύρω από τους πόρους . Τα κεντρικά τμήματα των πόρων περιβάλλονται από παχύτερη στιβάδα μεσεγχυματικού ιστού . Άφθονες μιτώσεις αλλά και αποπτωτικά κύτταρα παρατηρούνται στο μεσέγχυμα και στο επιθήλιο.

Κατά την περιγεννητική ανάπτυξη του προστάτη επιμηκύνονται βαθμιαία οι αρχικές επιθηλιακές καταβολές των πόρων και δημιουργούνται με διακλάδωση των περιφερικών άκρων οι πρωτογενείς κλάδοι των λοβών του προστάτη . Αρκετοί πόροι με μεγάλο αυλό διακρίνονται σε όλους τους λοβούς , στην ηλικία των 21 ημερών. Οι περιφερικοί κλάδοι έχουν μικρότερο αυλό και επενδύονται από λεπτότερη στιβάδα λείων μυϊκών κυττάρων . Το στρώμα φαίνεται αραιότερο και αποτελείται από χαλαρό συνδετικό ιστό .

H ΑΠΟΠΤΩΣΗ ΣΤΟΝ ΩΡΙΜΟ ΠΡΟΣΤΑΤΗ

Η ομοιόσταση στον ώριμο οργανισμό επιτυγχάνεται με δυναμική ισορροπία μεταξύ των διεργασιών του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και του κυτταρικού θανάτου . Ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός εξαρτάται από αυξητικούς παράγοντες και ογκογονίδια , τα οποία ευνοούν την εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου . Αντίθετα , τα ογκοκατασταλτικά γονίδια αναστέλλουν την δραστηριότητα των ογκογονιδίων , εμποδίζουν την ολοκλήρωση του κυτταρικού κύκλου και συνεπώς τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό των κυττάρων.

Ανάλογη πολλαπλή ρύθμιση παρατηρείται και κατά την απόπτωση . Εξωγενή και ενδογενή ερεθίσματα ενεργοποιούν τον αποπτωτικό μηχανισμό, με σκοπό την απομάκρυνση κυττάρων που διανύουν το στάδιο της τελικής διαφοροποίησης ή που έχουν επιζήσει μετά από κάποια γενετική βλάβη .

Στον προστάτη παρατηρείται καθημερινά απόπτωση στα κύτταρά του σε ποσοστό 2 % , ίσως λόγω υπερπαραγωγής ουσιών που σε μεγάλες ποσότητες δύναται να αποβούν βλαβερές για τον οργανισμό του ατόμου. Συγκεκριμένα υπάρχουν υπόνοιες οτι οι ουσίες αυτές είναι πρωτεάσες και πολυαμίνες .

Στις εικόνες που ακολουθούν έρχεται η επιβεβαίωση του προηγούμενου ισχυρισμού, δηλαδή της εμφάνισης απόπτωσης ακόμα και στο φυσιολογικό ώριμο προστάτη, στον οποίο ως γνωστόν, επικρατεί κατάσταση ομοιόστασης . Χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος TUNEL , μια τεχνική που συνδυάζει το βιοχημικό φαινόμενο του κερματισμού του DNA με τη μορφολογική παρατήρηση της απόπτωσης in situ . Η μέθοδος στηρίζεται στην ειδική σύνδεση του ενζύμου τελική δεσοξυνουκλεοτιδυλο τρανσφεράση [TdT (Terminal deoxynucletidyl transferase )] με τα 3΄-ΟΗ άκρα των θραυσμάτων του DNA και την ενσωμάτωση τριφωσφορικής δεσοξυουριδίνης συνδεδεμένης με βιοτίνη (βιοτινυλιωμένη dUTP) στις εγκοπές του DNA .

Η συμπυκνωμένη χρωματίνη στον πυρήνα των αποπτωτικών κυττάρων που περιέχουν κερματισμένο DNA , στο επιθήλιο που καλύπτει τους πόρους του προστάτη αδένα , χρωματίζεται ομοιόμορφα μέλαινα και η αντίδραση αναδεικνύεται μετά από χρώση των πυρήνων των παρακείμενων φυσιολογικών επιθηλιακών κυττάρων με πράσινο του μεθυλίου . Μάλιστα , όπως είχε αναφερθεί και στο αρχικό τμήμα , μερικά TUNEL θετικά κύτταρα αναγνωρίζονται επίσης μέσα στον αυλό , έχοντας αποκολληθεί από το επιθήλιο .

Μάλιστα ιστοί που υπόκεινται σε ορμονική διέγερση , όπως ο προστάτης , παρουσιάζουν μεγάλου βαθμού απόπτωση των επιθηλιακών κυττάρων του συστήματος των πόρων, μετά την απομάκρυνση του ορμονικού ερεθίσματος . Συγκεκριμένα τα ανδρογόνα λειτουργούν ως παράγοντες επιβίωσης, στην απουσία των οποίων τα προστατικά επιθηλιακά κύτταρα υποβάλλονται σε άμεσο αποπτωτικό θάνατο, όπως κατόπιν ευνουχισμού. Παρόλα αυτά η εξωγενής χορήγηση ανδρογόνων δεν προκαλεί επιπλέον αύξηση του περιεχομένου DNA.

ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΠΤΩΣΗΣ

Σε πολλά κυτταρικά μοντέλα , η απόπτωση είναι το τελικό αποτέλεσμα της έκφρασης γονιδίων , τα προϊόντα των οποίων προκαλούν τόσο την έναρξη των μορφολογικών μεταβολών , όσο και τον κυτταρικό θάνατο , αυτόν καθεαυτόν. Ο όρος προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος χρησιμοποιείται σ’αυτήν την περίπτωση για να δείξει την ύπαρξη ενός γονιδίου ή μιας ομάδας γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεϊνες που ρυθμίζουν (διεγείρουν ή αναστέλλουν) τον κυτταρικό θάνατο. Διάφορα γονίδια έχουν συσχετιστεί με την απόπτωση και είτε διεγείρουν , είτε , ανάλογα με τις συνθήκες, διεγείρουν / αναστέλλουν την αποπτωτική διαδικασία .

Τα είδη των γονιδίων που εμπλέκονται στον Προγραμματισμένο Κυτταρικό Θάνατο διακρίνονται σε τρείς κατηγορίες :

Ι ) Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν αυτά που εμπλέκονται στη μεταγωγή της σηματοδοτικού μηνύματος για την ενεργοποίηση της διαδικασίας του κυτταρικού θανάτου σε υγιή , μη τραυματισμένα κύτταρα . Αυτά τα τύπου-Ι γονιδιακά προϊόντα έχουν συχνά διπλή ερμηνεία σε σχέση πάντα με τον συγκεκριμένο κυτταρικό τύπο (π.χ κατά τη διαφοροποίηση ενός συγκεκριμένου κυτταρικού τύπου, χαρακτηριστικά γονιδιακά προϊόντα αναλαμβάνουν αυτόν τον ρυθμιστικό ρόλο ). Κατά συνέπεια , το ίδιο γονιδιακό προϊόν μπορεί να έχει ταυτοχρόνως την ικανότητα να διεγείρει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την απόπτωση εξαρτώμενα από την κατάσταση διαφοροποίησης του κυττάρου . Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το TGF-beta 1 (Transforming Growth Factor- beta 1 ) ο οποίος αποτελεί γονίδιο τύπου-Ι και μπορεί να διεγείρει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό στα μεσεγχυματικά κύτταρα, ενόσω εξωθεί συγκεκριμένα επιθηλιακά κύτταρα σε απόπτωση .

ΙΙ ) Ο δεύτερος τύπος γονιδίων του Προγραμματισμένου Κυτταρικού Θανάτου κωδικοποιεί πρωτεϊνες που μετέχουν στον καθορισμό της ευαισθησίας στην ενεργοποίηση του Π. Κ.Θ. οι οποίες αρχίζουν να δρουν εξαιτίας παθολογικών βλαβών στο κύτταρο (π.χ. ραδιενέργεια , ιϊκή μόλυνση , χημειοθεραπεία ) . Στα γονίδια αυτού του τύπου περιλαμβάνονται τα p53 και bcl-2 . Το γονίδιο p53 διαθέτει διπλή δράση , καθώς η έκφρασή του αρχικά επιτρέπει στο κύτταρο να διορθώσει το λάθος που διαπιστώθηκε . Αλλιώς δρά ως ογκοκατασταλτικό γονίδιο, διότι η έκφρασή του και η παραγόμενη πρωτεϊνη p53 έχουν την ικανότητα να διακόπτουν τον πολλαπλασιασμό και να κατευθύνουν το κύτταρο στη διαφοροποιητική διαδικασία . Επειδή δε, η διαφοροποίηση συνήθως ακολουθείται από τον κυτταρικό θάνατο , έχει διαπιστωθεί ότι η έκφραση του p53 προκαλεί απόπτωση στις επιθηλιακές και μυελικές κυτταρικές σειρές . Αντίθετα στην κατηγορία των ανασταλτικών αποπτωτικών γονιδίων ανήκει το γονίδιο του λεμφώματος των Β-κυττάρων ( bcl-2 ).

Το προϊόν του γονιδίου είναι η μιτοχονδριακή πρωτεΐνη bcl-2, που εντοπίζεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων μαζί με την αφυδρογονάση του ηλεκτρικού οξέος . Με πειράματα έχει αποδειχθεί , ότι η έκφρασή του αυξάνει την επιβίωση των κυττάρων , καθώς μειώνει την ευαισθησία των εκφραζόμενων κυττάρων στην ενεργοποίηση του Π.Κ.Θ.

ΙΙΙ ) Αντίθετα με τους δύο προηγούμενους τύπους γονιδίων της απόπτωσης που εμπλέκονται στη μεταγωγή του σήματος που ενεργοποιεί τον Π.Κ.Θ. , η τρίτη αυτή ομάδα γονιδίων κωδικοποιούν πρωτεϊνες οι οποίες αποτελούν διάμεσους παράγοντες στη διαδικασία του κυτταρικού θανάτου αυτού καθαυτού . Γενετική τροποποίηση σ’αυτον τον τύπο γονίδιων καταλήγει στην απώλεια της λειτουργίας τους και κατ’επέκταση εμποδίζει τα κύτταρα να υποστούν απόπτωση.

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΑΓΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΟΠΤΩΣΗ

Παρά την σωρεία των πληροφοριών που έχουν συγκεντρωθεί τα τελευταία χρόνια σχετικά με τον έλεγχο της απόπτωσης σε μοριακό επίπεδο , δεν είναι ακόμη γνωστό το αποφασιστικό βήμα που καθορίζει αν ένα κύτταρο θα επιβιώσει ή θα δεσμευτεί, αναπότρεπτα , να ακολουθήσει την οδό της απόπτωσης . Έχουν όμως αποδειχθεί ότι συγκεκριμένοι παράγοντες (κυρίως πρωτεϊνικά προϊόντα ) εμπλέκονται στην όλη διαδικασία και την ρυθμίζουν άμεσα ή έμμεσα , η αναφορά ορισμένων από αυτών ακολουθεί εν συνεχεία .

Α) ΑΝΔΡΟΓΟΝΑ

Καθώς ο προστάτης ανήκει στους ορμονικά ελεγχόμενους ιστούς , η ανάπτυξη και η επιβίωσή του είναι συνυφασμένη με την ύπαρξη των ανδρογόνων και της τεστοστερόνης . Τα ανδρογόνα απαιτούνται για την έναρξη της προστατικής ανάπτυξης , τη συνέχιση της εμβρυϊκής και νεογνικής προστατικής ανάπτυξης , και κατα συνέπεια την έναρξη της εκκριτικής δραστηριότητας στην εφηβεία . Κατά την ενήλικη ζωή , τα ανδρογόνα διατηρούν την παραγωγή των εκκριτικών πρωτεϊνών , καθώς και τη διατήρηση της αρχιτεκτονικής του προστατικού ιστού. Αποστέρηση αυτών, όπως συμβαίνει κατά τον ευνουχισμό οδήγει σε μείωση του μεγέθους των λοβών του προστάτη , καθώς και μείωση του αριθμού των κυττάρων τους . Η ελάττωση των επιπέδων της διυδροτεστοστερόνης μετά τον ευνουχισμό επηρεάζει τη λειτουργία του υποδοχέα των ανδρογόνων ( έχει αναφερθεί εκτενώς σε άλλο κεφάλαιο ) και προκαλεί μείζονα επιγενετικό επαναπρογραμματισμό των αδενικών κύτταρων με ενεργοποίηση της πρώτης φάσης της απόπτωσης . Πλέον ευαίσθητος στην έλλειψη των ανδρογόνων είναι ο κοιλιακός λοβός . Η ιδιαίτερη αυτή ευαισθησία εξηγείται από την κυτταροβρίθεια του κοιλιακού λοβού, ο οποίος αποτελείται σε ποσοστό μεγαλύτερο του 80 % του συνολικού κυτταρικού πληθυσμού, από διαφοροποιημένα υψηλά κυλινδρικά εκκριτικά κύτταρα, τον κατ’εξοχήν δηλαδή ανδρογονοεξαρτώμενο κυτταρικό τύπο . Η εκφύλιση του προστάτη χαρακτηρίζεται από εξαφάνιση των ενδιαμέσων και περιφερικών κλάδων των πόρων του κοιλιακού λοβού, συρρίκνωση των κεντρικών κλάδων και υποπλασία των πόρων του πλάγιου και του ραχιαίου λοβού . Στις θεραπευτικές μεθόδους αντιμετώπισης του καρκίνου του προστάτη εντάσσεται και η αποστέρηση των ανδρογόνων που έχει ως στόχο την ενεργοποίηση της απόπτωσης , ώστε να επάγει το θάνατο των απορρυθμισμένων κυττάρων . Παρόλα αυτά , διαπιστώνεται στον μεγαλύτερο αριθμό των περιπτώσεων υποτροπή της νόσου και επανεμφάνιση του όγκου μετά από κάποιο διάστημα στο μεγαλύτερο ποσοστό των περιπτώσεων . Σύμφωνα με μια εκδοχή της Ελληνίδας ερευνήτριας Νατάσας Κυπριανού , αυτό πιθανότατα οφείλεται στην (προ)ύπαρξη υποπληθυσμού ανδρογονοανεξάρτητων κυττάρων , μεταξύ των κοινών επιθηλιακών κυττάρων που τους επιτρέπει να επιβιώνουν ακόμα και μετά την αποστέρηση των ανδρογόνων . Όπως πιθανολογείται, αυτό οφείλεται στην ύπαρξη ελαττωματικού υποδοχέα του TGF-beta1 στα κύτταρά τους .

Στις εικόνες που ακολουθούν παρατηρούμε τις διαφορές στον ιστό του προστάτη πριν και 3 μέρες μετά τον ευνουχισμό ,όπου με ανοσοϊστοχημική ανάλυση γίνονται ορατές ενεργές κασπάσες (εκτελεστές της αποπτωτικής διαδικασίας ) .

Θα μπορούσαμε ίσως να προσθέσουμε ότι σχετικά μικρός αριθμός επιθηλιακών προστατικών κυττάρων με σημασμένες ενεργές κασπάσες είναι εμφανείς στον εκφυλιζόμενο προστάτη κάτι που σημαίνει ότι τα αποπτωτικά σωμάτια είτε απομακρύνονται πολύ γρήγορα , είτε ο ρυθμός απόπτωσης ανά μονάδα χρόνου είναι αρκετά μικρός .

Β) ΤΑ ΠΕΠΤΙΔΙΑ TGF -Β

Τα πεπτίδια TGF –β είναι μέλη μιας υπεροικογένειας που περιλαμβάνει αναστολείς , ενεργοποιητές και μορφογενετικές πρωτεϊνες οστών, καθώς και άλλες ουσίες με ποικίλες εφαρμογές . Στα θηλαστικά έχουν απομονωθεί τρείς ισομορφές της TGF –β : TGF –β 1, TGF –β 2, TGF –β 3. Αυτές οι ισομορφές εμπλέκονται σε μια ποικιλία βιολογικών διαδικασιών, που συμπεριλαμβάνει την κυτταρική ανάπτυξη , αγγειογένεση , ανοσολογικές αντιδράσεις , και τροποποίηση της ΕΘΟ , και γενικότερα ,αλλά όχι πάντα , εμφανίζουν τα ίδια , επι συνόλου, κυτταρικά αποτελέσματα . Αυτές οι TGF –β ισομορφές ρυθμίζουν τις επιδράσεις τους με την πρόσδεσή τους σε διαμεμβρανικούς πρωτεϊνικούς υποδοχείς τριών υποκατηγοριών , του τύπου Ι , τύπου ΙΙ, και τύπου ΙΙΙ υποδοχέα (RI, RII , RIII ) . Οι RI και RII εμφανίζουν δομικές ομοιότητες και δράση κινάσης σερίνης – θρεονίνης . Ο RΙΙΙ δεν έχει καμιά δράση κινάσης και δεν εμπλέκεται απαραίτητα στη μεταγωγή του σήματος , αλλά έχει δείξει στο παρελθόν ότι διευκολύνει την πρόσδεση των TGF –β 1, TGF –β 2 , TGF –β 3, στους υποδοχείς RΙΙ και RΙΙΙ . TGF –β RΙ και TGF –β RΙΙ λειτουργούν μαζί με τη μορφή ετεροδιμερούς συμπλέγματος και η συνύπαρξη και των δύο υποδοχέων είναι προαπαιτούμενη για τη μεταγωγή του σήματος του TGF –β 1 .

Ο TGF –β πρώτα συνδέεται στον RΙΙ , ο οποίος αυτοφωσφορυλιώνεται και ως αποτέλεσμα ενεργοποιείται . Κατόπιν της προσδέσεως , ο RΙ αναγνωρίζει τον TGF –β 1 και τον επιστρατεύει στο σύμπλεγμα TGF –β 1/ RΙΙ . Ο RΙ ενεργοποιείται από την φωσφορυλίωση του RΙΙ ώστε να μεταδώσει το σήμα στο υπόστρωμα που εντοπίζεται εντός του κυτταροπλάσματος . Επειδή ο παράγοντας TGF –β 1 έχει αποτελέσει το πρότυπο της οικογένειας TGF –β και ταυτόχρονα αυτή η ισομορφή στον προστάτη είναι η πιο ευρέως εκφραζόμενη , θα επικεντρώσουμε το ενδιαφέρον μας σε αυτόν τον παράγοντα .

Ο ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ TGF – β 1

Στη βιολογικά ενεργή μορφή του , ο TGF – β 1 είναι μια 25 KD ομοδιμερής πρωτεϊνη που αποτελείται από δύο δισουλφιδικά συνδεδεμένες υπομονάδες . Ο μηχανισμός , με τον οποίο ο TGF – β 1 ενεργοποιείται in vivo, δεν είναι πλήρως κατανοητός , αλλά αποτελέσματα από in vitro πειράματα υποδεικνύουν ότι σημαντικό ρόλο παίζουν πρωτεάσες .Ο TGF – β 1 κατέχει έναν πολυλειτουργικό ρόλο στην καρκινογένεση . Παρεμποδίζει την ανάπτυξη των περισσότερων μη κακοήθων κυττάρων , ειδικότερα τα της επιθηλιακής προέλευσης , με το να τα ακινητοποιεί στην G1 φάση του κυτταρικού κύκλου . Σε πολλούς κυτταρικούς τύπους ο TGF – β 1 επίσης επάγει την απόπτωση . Τα κακοήθη κύτταρα ωστόσο , είναι συχνά ανθεκτικά στην παρακώλυση της ανάπτυξής τους από τον TGF – β 1 , λόγω βλαβών, και ίσως απώλειας , στη λειτουργία των TGF – β 1 υποδοχέων.

Στον προστάτη , TGF – β 1 υποδοχείς εκφράζονται ταυτόχρονα και στο επιθήλιο, αλλά και στο στρώμα (ινοβλάστες , λεία μυϊκά κύτταρα και ερυθρά αιμοσφαίρια ) , πράγμα που αποδείχθηκε και από πειράματα in vitro και αντίστοιχα ανοσοαπόκρισης . Αυτό υπονοεί τοπική σύνθεση της πρωτεΐνης και στο στρώμα , αλλά και στο επιθήλιο . Πειράματα in situ υβριδισμού ωστόσο , ,εντόπισαν TGF – β 1 mRNA αποκλειστικά στα επιθηλιακά προστατικά κύτταρα και συνεπώς μαρτυρούν το επιθήλιο ως την κύρια πηγή TGF – β 1 , μια άποψη που ενισχύεται από τα πόλυ υψηλά επίπεδα του TGF – β 1 στο προστατικό υγρό και το σπέρμα . Ένας σημαντικός ρόλος του TGF – β 1 στο σπέρμα είναι να καταστέλει τις ανοσολογικές αντιδράσεις . Στον προστάτη ,ο TGF – β 1 εξουδετερώνει τη δράση διεγερτικών παραγόντων της κυτταρικής ανάπτυξης , οπως τους EGF/TGF-a και bFGF στα επιθηλιακά και τα κύτταρα του στρώματος . In vitro ,ο TGF – β 1 αναστέλλει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και επάγει τον κυτταρικό θάνατο στα φυσιολογικά προστατικά κύτταρα, και του αρουραίου ,αλλά και του ανθρώπου . Ο TGF – β 1 αυξάνει τα επίπεδα μερικών κυκλινοεξαρτώμενων αναστολέων (p15, p21, και p 27) και κατεπέκταση μπλοκάρει τα προστατικά επιθηλιακά κύτταρα στη φάση G1 . Ο TGF – β 1 απευθείας επάγει την απόπτωση στα προστατικά επιθηλιακά κύτταρα in vivo , ακόμα και κατά την παρουσία φυσιολογικών επιπέδων ανδρογόνων . Ο TGF – β 1 επίσης αναστέλλει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό των προστατικών κυττάρων του στρώματος σε καλλιέργειες . Πιθανότατα από την μετακίνηση των υποδοχέων των ανδρογόνων από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα , και επάγοντας τη διαφοροποίηση των λείων μυϊκών κυττάρων . Ωστόσο , κάποια προστατικά κύτταρα παρουσιάζονται να χάνουν την ευαισθησία τους στην ανασταλτική δράση του TGF – β 1 κατά την εξέλιξη των όγκων .

Τα προστατικά , καλοήθη και κακοήθη, νεοπλασματικά κύτταρα προελεύσεως ανθρώπινης και ζωικής , έχει βρεθεί ότι εκφράζουν υψηλότερα επίπεδα του TGF – β 1 σε σχέση με τα φυσιολογικά κύτταρα του αδένα του προστάτη . Η υπερέκφραση του TGF – β 1 στα νεοπλασματικά επιθηλιακά κύτταρα μοιάζει να είναι ένα πρώιμο γεγονός στον καρκίνο του προστάτη και αυξανόμενα επίπεδα αυτού του παράγοντα έχει επιδειχθεί ότι σχετίζονται με την εξέλιξη του προστατικού όγκου , συμπέρασμα που φαίνεται να αντιβαίνει στην προηγούμενη διαπίστωση ότι , δηλαδή ο TGF – β 1 είναι αρνητικός ρυθμιστής της ανάπτυξης του κυττάρου .

ΤΟ ΠΑΡΑΔΟΞΟ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΟΥ TGF – β 1

Για να ελεγχθούν τα άμεσα αποτελέσματα της υπερπαραγωγής του TGF – β 1 στην ανάπτυξη του προστατικού όγκου πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε αδενοκαρκινικά προστατικά κύτταρα (Steiner and Barrack , 1992) . Παραδόξως , παράλληλα με την υπερπαραγωγή του TGF – β 1, τα κύτταρα αυτά βρέθηκαν να είναι παρεμποδισμένα αναπτυξιακά in vitro , αλλά να παράγουν μεγαλύτερους , λιγότερο νεκρωτικούς , και περισσότερο μεταστατικούς καρκίνους ,από άλλα μη υπερπαράγοντα κύτταρα του TGF – β 1 .

Στον καρκίνο του προστάτη , η υπερπαραγωγή του TGF – β 1 , σχετίζεται επιπλέον με το αυξανόμενο μέγεθος του όγκου , υψηλή αγγειογένεση , και την παρουσία μεταστάσεων, υποδεικνύοντας την πιθανότητα ο TGF – β 1 να προωθεί την ανάπτυξη του προστατικού όγκου από την ενεργοποίηση της αγγειογένεσης, και κατ’επέκταση της μετάστασης . Παράλληλα με αυτό , οι TGF – β υποδοχείς τύπου Ι και τύπου ΙΙ , παρατηρούνται στα αγγεία των ανθρώπινων προστατικών όγκων . Αυτές οι παρατηρήσεις συμβαδίζουν με μια προηγούμενη αναφορά που έδειχνε ότι έντονη ανοσοαπόκριση του όγκου στον παράγοντα TGF – β 1 σχετίζεται με τη μετάσταση σε καρκινοπαθείς του προστάτη ασθενείς , καθώς και με πειραματικές μελέτες που έδειχναν ότι η υπερπαραγωγή του TGF – β 1 ενισχύει τη μεταστατική ικανότητα νεοπλασματικών κυττάρων από όγκο σε προστάτη αρουραίου . Σε άλλα μοντέλα , η αγωγή με αντισώματα έναντι του TGF – β 1 επέδειξε να καθυστερεί τη νεφρική ανάπτυξη όγκων με το να παρακωλύει την αγγειογένεση , και η υπερέκφραση του TGF – β 1 επέδειξε ότι αυξάνει την αγγειογένεση σε δερματικούς όγκους ( με την αύξηση του VEGF και τη μείωση της θρομβοσπονδίνης -1 ). Ο ρόλος ωστόσο του TGF – β 1 ίσως είναι πιο πολύπλοκος από ότι αρχικά εκτιμήθει , καθώς προσφάτως προτάθει ότι ο TGF – β 1 που εκκρίνεται από νεοπλασματικά κύτταρα έχει τη δυνατότητα , εκτός από τη διέγερση της αγγειογένεσης σε έναν πρωτογενή όγκο της χοληδόχου κύστης , να παρεμποδίζει και την αγγειογένεση στις μεταστάσεις αυτού.

Τα προστατικά καρκινικά κύτταρα πραγματοποιούν μεταστάσεις κατά προτίμηση στο σκελετό , και ο TGF – β 1 ίσως κατέχει σημαντικό ρόλο σε αυτό . Οι οστεοβλάστες και τα προστατικά καρκινικά κύτταρα μοιράζονται ένα κοινό περιβάλλον και ως αποτέλεσμα διεγείρονται από κοινούς παράγοντες αύξησης . Ο TGF – β 1 παράγεται από τις οστεοβλάστες και αποθηκεύεται από την οστική ΕΘΟ και μπορεί να ενεργοποιηθεί από πρωτεάσες ,οι οποίες εκφράζονται σε αφθονία στα προστατικά καρκινικά κύτταρα . Επιπροσθέτως , ο Festuccia και οι συνεργάτες του επέδειξαν ότι καταστατικά μέσα από τις οστεοβλάστες ενισχύουν τη χημειόταξη και διείσδυση και επιπλέον , ότι αυτά τα αποτελέσματα μπλοκάρονται από την αδρανοποίηση των αντισωμάτων του TGF – β 1 (Festuccia et al ., 1999) .

Εντούτοις , ο μηχανισμός στον οποίο οφείλεται η αντίσταση του TGF – β 1 να εμποδίζει την ανάπτυξη του όγκου δεν έχει έρθει πλήρως στο φώς , αλλά πιθανότατα σχετίζεται με ελαττώματα στα σηματοδοτικά μονοπάτια του TGF – β 1 . Από τις προηγούμενες έρευνες έγινε λοιπόν κατανοητό ότι συνάμα και ο RΙ , αλλά και ο RΙΙ είναι απαραίτητοι για τη φυσιολογική λειτουργία του μονοπατιού στο οποίο εμπλέκεται ο TGF – β 1. Η απώλεια ενός εκ των δύο υποδοχέων θα προκαλούσε την έλλειψη ευαισθησίας του TGF – β 1 , πράγμα που βοηθά τα καρκινικά κύτταρα να διαφύγουν την ανασταλτική δράση του TGF – β 1 ( ως προς την ανάπτυξη των όγκων) .

Απώλεια της έκφρασης του RΙ και RΙΙ παρατηρείται γενικότερα στα μετέπειτα στάδια του καρκίνου του προστάτη . Προστατικοί καρκινικοί όγκοι που υπερπαράγουν TGF – β 1 μπορούν να γίνουν ανθεκτικοί στην δράση του πεπτιδίου αυτού, με το να επιλέγουν τα κύτταρα που είναι μη ευαίσθητα στον TGF – β 1 . Μερικά ανθεκτικά καρκινικά προστατικά κύτταρα στον TGF – β 1 , ωστόσο εκφράζουν επαρκή επίπεδα λειτουργικών RΙ και RΙΙ υποδοχέων , υποδηλώνοντας ότι η βλάβη πιθανότατα οφείλεται σε έλλειψη ενεργοποίησης των πρωτεϊνών p15 και p17 ως απάντηση στον TGF – β 1, και κατ’επέκταση μη παρεμπόδιση του κυτταρικού κύκλου στο στάδιο G1.

Πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι οι πρωτεϊνες SMAD μεσολαβούν στη μεταγωγή του σήματος από τους υποδοχείς του TGF – β 1 μέχρι τον πυρήνα . Στο φυσιολογικό προστάτη αρουραίου , ο ευνουχισμός ενισχύει την έκφραση των πρωτεϊνών SMAD και της απόπτωσης , ενώ τα επίπεδα της πρωτεϊνης αυτής στον καρκίνο του προστάτη παρουσιάζονται μειωμένα . Αυτό υποδηλώνει ότι διαφορές στο μέγεθος των αποπτωτικών αποκρίσεων μπορούν να συνδέονται με λειτουργικές μεταβολές στην οδό μεταγωγής του σήματος (και εδώ συγκεκριμένα ότι η χαμηλότερη έκφραση των πρωτεϊνών SMAD οδήγησε στη μειωμένη ευαισθησία για την επαγωγή της απόπτωσης -ως απάντηση στην αποστέρηση των ανδρογόνων) . Είναι ακόμη αρκετά ενδιαφέρον το γεγονός ότι έχουν εντοπιστεί μεταλλάξεις των πρωτεϊνών αυτών και σε ανθρώπινους όγκους .

Στις εικόνες που ακολουθούν παρατηρείται μια δραματική απώλεια στους υποδοχείς TGF-β RII , στα προστατικά καρκινικά κύτταρα σε σύγκριση με τα αντίστοιχα φυσιολογικά (τα βέλη υποδεικνύουν τις διαφορές αυτές

TGF β - RII

Γ) ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΗΣ ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑΣ BCL-2

Η οικογένεια Bcl-2 ανακαλύφθηκε αρχικά σαν ογκογονίδιο λόγω της συσχέτισής του με τη χρωμοσωμική μετάθεση (14; 18) (q32; q21 ),την πιο συχνή χρωμοσωμική μετάθεση στις ανθρώπινες λεμφικές κακοήθειες και συγκεκριμένα αποτελεί το μοριακό χαρακτηριστικό του λεμφοζιδιακού λεμφώματος . Είναι γνωστό ότι το γονίδιο Bcl-2 είναι μέλος μιας υπεροικογένειας γονιδίων , της οποίας τα μέλη λειτουργούν είτε ως αναστολείς , είτε ως ενισχυτές της απόπτωσης . Όλα τα μέλη της οικογένειας των γονιδίων αυτών κατέχουν τουλάχιστον μια ομόλογη περιοχή και αναρίθμητα από αυτά έχουν εντοπιστεί με βάση την περιοχή αυτή . Λειτουργικά οι ομόλογες αυτές περιοχές επιτρέπουν τον όμο – ή έτερο –διμερισμό μεταξύ των μελών της οικογένειας Bcl-2 . Θεωρείται ότι η επιβίωση ή ο θάνατος των κυττάρων, μετά την εφαρμογή ενός αποπτωτικού ερεθίσματος , εξαρτάται από την επικρατούσα αναλογία επαγωγικών και ανασταλτικών διμερών .

Ο κύριος εκπρόσωπος της οικογένειας αυτής είναι το ογκογονίδιο bcl-2 . To γονίδιο αυτό έχει την ικανότητα να αναχαιτίζει τον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο και να προάγει την κυτταρική επιβίωση . Θεωρείται ότι η δράση της bcl-2 έγκειται είτε στη δημιουργία διαύλων στην εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη , είτε στην τροποποίηση της δράσης των ήδη υπαρχόντων και του μιτοχονδριακού μεμβρανικού δυναμικού ,καθώς και την απελευθέρωση του κυτοχρώματος c, (διαδικασίες που σχετίζονται με τα γεγονοτα της απόπτωσης ). Αντίθετα η πρωτεϊνη Bax (Bcl –associated X protein ), αντιτίθεται σε αυτή τη δράση και επιταχύνει το ρυθμό κυτταρικού θανάτου . Επομένως από λειτουργική πλευρά η Bax παρουσιάζει αντίθετη δράση από τη bcl-2 .

Σε φυσιολογικό ιστό προστάτη , η έκφραση της Bcl-2 περιορίζεται στα βασικά κύτταρα του αδενικού επιθηλίου , τα οποία αντιστέκονται στις επιδράσεις της αποστέρησης των ανδρογόνων . Από την άλλη πλευρά , τα εκκριτικά επιθηλιακά κύτταρα , τα οποία δεν παρουσιάζουν ανιχνεύσιμη έκφραση της Bcl-2 υποβάλλονται σε απόπτωση, ως επακόλουθο της αποστέρησης των ανδρογόνων . Αντίθετα η πρωτεΐνη Bax εκφράζεται στα επιθηλιακά κύτταρα όλων των λοβών του ώριμου αδένα και στα λεία μυϊκά κύτταρα που περιβάλλουν άμεσα τους πόρους .Εντοπίζεται είτε στο κυτοσόλιο ή χαλαρά προσδεδεμένη σε κυτταρικές μεμβράνες που μεταφέρονται στα μιτοχόνδρια , ως επακόλουθο ενός κυτταροτοξικού ερεθίσματος που οδηγεί στην ενεργοποίησης του μονοπατιού του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου . Θεωρείται ότι η Bax δίνει το έναυσμα για την απόπτωση με το να επιτρέπει την ενεργοποίηση των κασπασών (αποπτωτικοί εκτελεστές ), καθώς και τη δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων , μια ενέργεια που μπορεί να ανασταλεί από την έκφραση της bcl-2 πριν από τη μη αναστρέψιμη κυτταρική βλάβη .

Προφανώς, στον ώριμο προστάτη , η υπάρχουσα ενδογενής αναλογία της bcl-2 προς τη Bax είναι τέτοια ώστε να διατηρείται η ισορροπία μεταξύ κυτταρικής επιβίωσης και προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου . Επειδή η Bax σχηματίζει ετεροδιμερή με τη bcl-2 , in vivo , η παρουσία της στον ώριμο προστάτη είναι πιθανότατα αναγκαία για να αντιρροπείται η δράση της bcl-2 . Συνεπώς η προκαθορισμένη αναλογία των μορίων που αναχαιτίζουν την απόπτωση, προς τα μόρια που την προάγουν αποτελεί ένα αυτόνομο ροοστάτη που καθορίζει και την απάντηση του κυττάρου στα αποπτωτικά ερεθίσματα . Δηλαδή όταν υπερεκφράζεται η bcl-2 ,τα κύτταρα προστατεύονται, ενώ όταν αυξάνει η έκφραση της Bax και επικρατούν τα ομοδιμερή Bax , τα κύτταρα αποπίπτουν .

Σύμφωνα με τις επιστημονικές ενδείξεις η δράση του παράγοντα bcl-2 έγκειται περισσότερο στην αναστολή της απόπτωσης , παρά στην ενίσχυση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού .

Δ) Η ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ ΤΩΝ ΚΑΣΠΑΣΩΝ

Οι κασπάσες αποτελούν μια οικογένεια πρωτεασών της κυστεϊνης με χαρακτηριστικό γνώρισμα την εξειδίκευση στη διάσπαση πρωτεϊνικού υποστρώματος σε κρίσιμο σημείο, του υπολείμματος του ασπαρτικού οξέος . Οι κασπάσες συντίθεται στο κύτταρο ως ανενεργές πρόδρομες μορφές και απαιτούν περιορισμένη πρωτεόλυση για να ασκήσουν την ενζυμική τους δραστηριότητα . Η παραπάνω πρωτεολυτική διαδικασία γίνεται είτε μέσω μιας άλλης πρωτεάσης , είτε μέσω αυτοκατάλυσης .

Οι κασπάσες λειτουργούν ως «εκκινητές» ή «εκτελεστές» του αποπτωτικού κυτταρικού θανάτου σε διάφορους οργανισμούς . Παρουσιάζουν μεταξύ τους διαφορές στην πρωτεϊνική εξειδίκευση , την αλληλουχία των αμινοξέων , αλλά και την δομή του μορίου τους . Η κασπάση-εκκινητής ενεργοποιεί την κασπάση -εκτελεστή , η οποία στη συνέχεια διασπά τα πρωτεϊνικά υποστρώματα που ευθύνονται για μια πλειάδα βιοχημικών και μορφολογικών αλλοιώσεων, που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της απόπτωσης .

Οι κασπάσες περιέχουν μια ποικιλία προπεριοχών γνωστών ως αμινοτελικά πολυπεπτίδια , καθώς επίσης μεγάλες και μικρές λειτουργικές ενζυμικά υπομονάδες που χωρίζονται από περιοχές με ασπαρτικά κατάλοιπα . Σήμερα έχουν ταυτοποιηθεί 14 κασπάσες .Στις κασπάσες εκκίνησης ανήκουν οι κασπάσες 3, 6, 7, 9, ενώ στις εκτελεστικές κασπάσες οι 1 , 2, 10 , 11 . Στηριζόμενοι στο μέγεθος των προπεριοχών οι κασπάσες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο λειτουργικά υποσύνολα . Οι κασπάσες 2, 8 ,και 10 έχουν μακρές προπεριοχές , ενώ οι κασπάσες 3, 6 , 7 , και 9 , έχουν μικρές προπεριοχές . Το μέγεθος των προπεριοχών αυτών έχει λειτουργική σημασία . Οι κασπάσες με μακρότερες προπεριοχές εμπλέκονται στη στόχευση και ρύθμιση της ενεργοποίησης της απόπτωσης , ενόσω οι κασπάσες με μικρότερες προπεριοχές λειτουργούν σαν ένα κρίσιμο βήμα στην ενεργοποίηση των κασπασών .

Οι κασπάσες αποδομούν λειτουργικές πρωτεϊνες που εμπλέκονται στη δομή του κυττάρου, καθώς και λειτουργικές πρωτεϊνες που εμπλέκονται στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου και στην επιδιόρθωση του DNA . Σε πολλές περιπτώσεις η διάσπαση που διενεργείται από τις κασπάσες ενεργοποιεί μια αλληλοδιαδοχική δράση κινασών που ευθύνεται για τη μεταγωγή του αποπτωτικού σήματος μέσα στο κύτταρο . Συγκεκριμένες αντιαποπτωτικές πρωτεϊνες της οικογένειας Bcl-2 , όταν ενεργοποιηθούν χρησιμεύουν για την ενίσχυση του αποπτωτικού σήματος .

Έχει αποδειχθεί ότι οι κασπάσες είναι παρούσες και κατά την εκφύλιση του προστάτη μετά τον ευνουχισμό . Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες , απεδείχθει ότι μία από τις κασπάσες που εμπλέκεται στη ρύθμιση της ανάπτυξης του προστάτη , και απορρύθμιζεται στην εμφάνιση του καρκίνου , είναι η κασπάση-1 . Συγκεκριμένα διαπιστώθηκε μια σημαντική μείωση στην έκφραση της κασπάσης -1(αλλά και της κασπάσης -3 ), στα προστατικά νεοπλασματικά επιθηλιακά κύτταρα . Αυτό συμβαδίζει με την εξέλιξη του προστατικού καρκινικού όγκου . Ένας από τους αποπτωτικούς παράγοντες που φροντίζει για την ενεργοποίηση της κασπάσης -1 είναι ο TGF β- 1 (Guo and Kyprianou ,1999) . Μάλιστα και η bcl-2 θεωρείται ότι ασκεί την αντιαποπτωτική της δράση λειτουργώντας ως μοριακός συνοδός ,παρεμποδίζοντας την ενεργοποίηση των κασπασών , με το να να αλληλεπιδρά σωματικά με τις πρόδρομες μορφές των κασπασών . Αντίθετα άλλες αποπτωτικές πρωτεϊνες όπως η Bax , μπορούν να επιφέρουν ρήξη σε αυτά τα συμπλέγματα , οδηγώντας στην ενεργοποίηση των κασπασών και της απόπτωσης . Αυτό το μοντέλο μπορεί να εξηγήσει γιατί ο υψηλός λόγος Bax- προς -bcl-2 , ανταποκρίνεται στην εκδήλωση της απόπτωσης των επιθηλιακών προστατικών κυττάρων .

Στην εικόνα που ακολουθεί είναι εμφανής η έντονη εντόπιση της κασπάσης -1 στο φυσιολογικό προστατικό επιθήλιο , σε αντιδιαστολή με μια σημαντική απώλεια της πρωτεϊνης αυτής σε έναν μη μεταστατικό καρκίνο του προστάτη .

ΚΑΣΠΑΣΗ -1

1. Αγγελοπούλου Ρ. “Πειραματική Εμβρυολογία” . Εκδόσεις Πασχαλίδη Π.2000 , σελ 113-150
2. Ρ . Αγγελοπούλου , Α .Λεβέντης : Απόπτωση . Ιατρική 1997 ,71 (6) : 562- 572
3. Γ . Θ . Τσαγκάρης , Φ . Τζωρτζάτου – Σταθοπούλου : Απόπτωση ή προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος – Ένα φυσιολογικό γεγονός με ιδιαίτερο ρόλο στη γένεση και θεραπεία του καρκίνου . Ιατρική 1996 , 69 (2) :146-158
4. Π. Αλεξάνδρου , Λ . Νακοπούλου :Η συμμετοχή των κασπασών στον καρκίνο (Ανασκόπηση ) . Ιατρική 2001 , 80 (4):352-358
5. Α . Λεβέντης : Προγραμματισμένος Κυτταρικός θάνατος στον αναπτυσσόμενο και τον ώριμο προστάτη (Διδακτορική Διατριβή )1995 –Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
6. E.M. Bruckheimer . Natasha Kyprianou : Apoptosis in prostate carcinogenesis . Cell Tissue Research (2000) 301: 153-162
7. Ronan N. T. Coffey , R.William G. Watson and John M . Fitzpatrick : Signalling for the caspases : their role in prostate cell apoptosis . The journal of Urology (January 2001) Vol.165 : 5-14
8. Michael J. Szostak , Natasha Kyprianou .Radiation –induced apoptosis : Predictive and therapeutic significance in radiotherapy of prostate cancer (Review ). Oncology Reports 7 :699-706 ,(2000)
9. Pernilla Wikstrom , Jan – Erik Damber , Anders Bergh :Role of Transforming Growth Factor –b 1 in Prostate Cancer . Microscopy Research and Technique 52 :411 – 419 (2001)
10. Masao Izawa , Mitunori Kimura , Tomiko Yamada , Makoto Saji : Castration –induced expression of caspase-1 in epithelia of accessory sex organs in male rats . Asian Journal of Andrology 2001 Jun ;3 :105-108
11. A .Marti , R Jaggi ,C Vallan , PM Ritter , A Baltzer , A Srinivasan , AM Dharmanajan , RR Friis : Physiological apoptosis in hormone –dependent tissues :involvement of caspases . Cell death and Differentation (1999) 6, 1190- 1200.
12. I. Vermes , C. Haanen , C.P.M .Reutelingsperger :Apoptosis- the genetically controlled physiological cell death : biochemistry and measurement . Ned Tijdschr Klin Chem 1997 ;22: 43 -50
13. Axel A. Thomson : Role of androgens and fibroblast growth factors in prostatic development . Reproduction (2001) 121,187- 195
14. Samuel R. Denmeade ,MD, John T. Isaacs ,PhD : Programmed Cell Death (apoptosis ) and Cancer Chemotherapy. http://www.moffitt.usf.edu/pubs/ccj/v3n4/article1.html
15. M . Hansen . PhD 1998 : Apoptosis –Programmed Cell Death – Cellular Suicide

Εργασία που παρουσιάστηκε από τη φοιτήτρια Ιατρικής Ελένη Ευαγγελία, με ΑΜ 200100055
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