ТРОМБОЦИТАРНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР

1. ТРОМБОЦИТАРНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР

(Platelet-Derived Growth Factor, PDGF)

Митоген, обнаруженный в сыворотке крови и высвобождающийся из тромбоцитов во время образования сгустка. Отличен от Тромбоцитарного ростового фактора эндотелиальных клеток (Platelet-derived Endothelial Cell Growth Factor, PD-ECGF), см. ниже.

Структура. Общая характеристика PDGF.

PDGF - термостабильный, гепарин-связывающий полипептид, состоящий из неидентичных А и B цепей с МВ 14 и 17 кДа, соответственно. Цепи образуются как соединенные дисульфидными мостиками гомодимеры или как гетеродимеры, в виде трех изоформ: PDGF-AA, PDGF-BB, PDGF-AB. Впервые обнаружен в тромбоцитах и в сыворотке крови как митоген фибробластов, а также в клетках гладких мышц и в культуре глии. Экспрессируемый в тромбоцитах PDGF накапливается в альфа-гранулах, откуда при

свертывании высвобождается в кровь. PDGF рассматривается как хемоаттрактант для фибробластов, гладкомышечных клеток, моноцитов и нейтрофилов. Мишенью для отдельных популяций мезенхимных и нейроэктодермальных прародительских (progenitor) клеток являются PDGF и их рецепторы, опосредующие передачу сигнала роста и развития (см. обзор Betsholz, 2003). Одна из функций PDGF как митогена относится к процессам репарации и заживления ран: присутствие PDGF, наряду с TGF- и IGF-I, выявлено в свежем раневом элюате человека. PDGF фигурирует совместно с FGF-2, ILGF и KGF в списке соединений, используемых в современной терапии (Grazul-Bilska et al. 2003).

Рецепторы PDGF (PDGFR), изотипы - и -, стимулируют активность тирозинкиназы и структурно относятся к проонкогенным белкам c-fms и c-kit. Alpha- PDGFR активируются PDGF- A или PDGF-B лигандами, однако beta- PDGFR активируется только PDGF-B. Связывание лиганда с одной из субъединиц рецептора ведет к его гомодимеризации или гетеродимеризации и последующему фосфорилированию. Физиологические ответы, опосредуемые через эти два типа рецепторов, существенно отличаются. В последние годы были открыты формы PDGF-C и –D, которые экспрессируются в почках и, взаимодействуя с PDGF - и - рецепторами, участвуют в пролиферации мезанглиальных клеток; имеют отношение к нефрогломерулопатии (Hudkins et al. 2004).

PDGF синтезируется в нейронах и астроцитах в пределах всей ЦНС. Различия в локализации типов рецепторов и изотипов PDGF определяют разнообразие регуляторных пара- или аутокринных эффектов Фактора. PDGF, влияя на прогениторные клетки олигодендроцитов, стимулирует их дифференцировку и созревание. Наряду с FGF-2, Тромбоцитарный фактор PDGF-АВ способствует переживанию, миграции и дифференцировке миелинобразующих олигодендроцитов субвентрикулярной зоны бокового желудочка и стриатума (Lachapelle et al. 2002).

Новая информация о биологических и медицинских аспектах PDGF

  • Экспрессия PDGF и его рецепторов в стволовых клетках свидетельствует о митогенной функции в ранней фазе дифференциации нейронов с увеличением пула развивающихся клеток (Erlandsson et al. 2001). PDGF-BB участвует в реорганизации цитоскелета клеток различного типа за счет увеличения поверхностно активных характеристик бета-интегрина (Ahlen et al. 2004).
    • В мозге пациентов после ишемического инсульта установлена экспрессия мРНК изоформ PDGF в белом веществе пренумбры; PDGF-BB и его рецепторы экспрессировались в микрососудах эндотелия, свидетельствуя о промотировании ангиогенеза в постишемический период. Установлены сроки и места экспрессирования PDGF-В и PDGFR- после ишемической окклюзии средней церебральной артерии. По-видимому, активации этого рецептора принадлежит ключевая роль в ремоделировании сосудов в пораженной ишемией зоне мозга (Renner et al. 2003). Активация мРНК PDGF в стриатуме и черной субстанции животных после локального повреждения мозга введением 6-гидрокситриптамина указывает на участие PDGF в регуляции допаминергических структур (Funa et al. 1996). Предполагается, что активация PDGF

и других ростовых факторов при повреждении мозга ограничивает апоптоз за счет поддержания транспорта глутамата в глии (Figiel et al. 2003). У мышей с генетически «удаленным» PDGF-В не выявляется реакция на повреждение в тех регионах гиппокампа и передней коры, где Фактор нормально экспрессируется (Enge et al. 2003).

  • Совместно с ангиопоэтином-1 и TGF-beta, PDGF-В участвует в регуляции взаимодействия эндотелиальных и гладкомышечных сосудистых клеток. PDGF-В стимулирует экспрессию ангиопоэтина-1, фактора васкулярного ремоделирования и через индукцию MAPK/ERK пути способствует синтезу TGF-beta в гладкомышечных клетках. В то же время стимуляция эндотелиальных клеток этими факторами тормозит экспрессию PDGF-В. Речь идет, таким образом, о двунаправленной регуляции васкулярного гомеостаза, связанной с PDGF-В, ангиопоэтином-1 и TGF-beta (Nishishita, Lin, 2004). Антитела к рецепторам PDGF вызывают атрофию интимы при моделировании рестеноза у обезьян (Englesbe et al. 2004). Физиологическая функция PDGF-А и PDGF–В в сосудистой стенке, реализуемая через альфа- рецепторы PDGF, контролируется эстрогеном; протективное действие гормона относится также к IGF-1 (Savolainen-Peltonen et al. 2004). PDGF играет важную роль в структурных изменениях кровеносных сосудов после трансплантации сердца: выявляемая в первую неделю после операции экспрессия PDGF и его рецептора может служить прогностическим показателем риска развивающейся инфекции или отторжения (Sack et al. 2004).
    • PDGF, наряду с TGF-beta, EGF и VEGF, и их рецепторы играют немаловажную роль в васкуляризации опухолей мозга, включая глиомы и менингиомы. Торможение сигнальных путей, которые включают эти ростовые пептиды, рассматривается как возможность терапии опухолей мозга (см. обзор Nieder et al. 2003). При исследовании нейробластом PNET-типа (primitive neuroectodermal tumours) выявлена экспрессия в большинстве из них рецептора PDGFR-, активируемого тромбоцитарным фактором PDGF-С (Andrae et al. 2002). В клетках глиобластомы выявляется экспрессия PDGF-C и –D; торможение связывания этих лигандов с рецепторами (препарат СТ52923) блокировало сигнальные процессы во всех линиях глиобластом и предотвращало развитие глиомы (Lokker et al. 2002).

1.1. ТРОМБОЦИТАРНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР КЛЕТОК ЭНДОТЕЛИЯ

(Platelet-Derived Endothelial Cell Growth Factor, PD-ECGF)

Митоген эндотелиальных клеток с МВ 45 кДа; впервые выделен из тромбоцитов человека. В противоположность FGF, не связывается с гепарином и не стимулирует пролиферацию фибробластов. Хемотаксичен в отношении эндотелиальных клеток аорты быка, но не способствует миграции гладкомышечных клеток. Вовлечен в ангиогенез развивающихся васкулярных систем (хориоалантоидные мембраны цыпленка) и опухолевых клеток мышей. Идентичен по активности тимидинфосфорилазе, которая катализирует ключевые реакции ангиогенеза. Экспрессируется в опухолях, однако, как и VEGF, не играет существенной роли в начальной стадии онкогенеза легких.

  1. ТРАНСФОРМИРУЮЩИЕ РОСТОВЫЕ ФАКТОРЫ

Семейство ростовых факторов, структурно схожих с семейством эпидермального фактора (EGF); включает несколько подсемейств, из которых выделяются два основных: TGF- alpha и TGF-beta факторы. Выявлены у многих видов позвоночных и беспозвоночных животных.

  1. ТРАНСФОРМИРУЮЩИЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР-альфа

(Transforming Growth Factor-alpha)

Структура. Общая характеристика. Секретируемый полипептид с МВ 5,5 кДа, включающий 50 аминокислотных остатков; структурно на 30% повторяет гомологию EGF и содержит шесть цистеиновых остатков. Впервые выделен из культуры трансформированных ретровирусом фибробластов. Относится к семейству эпидермальных факторов роста; TGF- alpha экспрессируется в моноцитах, кератиноцитах, во многих опухолях, а также в плаценте, в почках, гипофизе. В ряде случаев активность TGF-alpha потенцируется другим фактором семейства – TGF-beta, действующего через тот же рецептор. Синтез Ростового фактора фибробластов (FGF) в астроцитах гипоталамуса регулируется TGF-alpha при участии эстрогена (Galbiati et al. 2002). мРНК TGF-alpha детектирована на всех стадиях развития ЦНС, что указывает на его аутокринно-/паракринную функцию в контроле дифференцировки и роста фетального и неонатального мозга. Участвует в астроглиозе после экспериментального повреждения мозга и во время нейродегенерации.

Новая информация о биологических и медицинских аспектах TGF-alpha.

  • TGF- препятствует экзайтотоксичности и апоптозу клеток мозга, вызываемых в культуре введением NMDA; в этом механизме связанном с активацией экстраклеточных сигнальных киназ, участвует экспрессируемый TGF-alpha ингибитор активатора плазминогена 1 типа (PAI-1) (Gabriel et al. 2003). Протективное действие вводимого icv TGF-alpha при ишемии мозга связано с предотвращением активации ERK- сигнального пути, тогда как защитная активность антагониста NMDA рецепторов МК-801 связана, напротив, с индукцией Akt – сопряженных реакций (Friguls et al. 2002).
    • Колотая травма коры мозга сопровождается повышенной экспрессией TGF-alpha, которая вызывает гипертрофию астроцитов; в репаративном механизме, развивающемся вокруг зоны повреждения, участвуют также глиальный кислый белок и интерлейкин-6 (Isono et al. 2003).
    • TGF-alpha и Эпидермальный ростовой фактор (EGF) участвуют в репаративных процессах поврежденной легочной ткани; они контролируют воспаление, стимулируя продукцию интерлейкина-8 (Subauste & Proud, 2001). Введение TGF-alpha in vivo способствует реиннервации ольфакторного тракта и функциональному восстановлению после повреждения бульбы. Подобным эффектом обладают и другие ростовые факторы – EGF и basic FGF (Herzog

& Otto, 2002; Schwob, 2002).

  1. ТРАНСФОРМИРУЮЩИЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР-бета (Transforming Growth

Factor-beta)

Структура. Общая характеристика. Группа TGF- представляет собой гомодимерные полипептиды с МВ 25 кДа, которые экспрессируются тканях млекопитающих в виде трех основных изоформ (TGF-1, TGF-2, TGF-3). Иммунореактивная форма TGF-1 выявляется в оболочках мозга и в хориоидном сплетении. Две другие изоформы TGF- широко распространены в структурах центральной и периферической нервной системы; регионально представлены в коре, гиппокампе, стриатуме, мозжечке и стволе мозга. Получены данные, свидетельствующие, что TGF-2, TGF-3 действуют как трофические факторы, способствующие переживанию допаминергических нейронов в стриатуме и в среднем мозге.

Эффекты TGF- реализуются при посредничестве трех групп рецепторов, классифицируемых как T beta R-I, T beta R-II, T beta R-III; они являются гликопротеинами с МВ 53, 75-85 и 280-330 единиц, соответственно. Рецепторы представляют структурный комплекс из двух субъединиц с серин/треанин-киназной активностью, который после соединения с лигандом образует гетеро-олигомерный комплекс, дающий начало внутриклеточному сигналу.

Некоторые исследования показывают, что экспрессия мРНК TGF- связана с ишемическим повреждением мозга. Установлено, что TGF-1 усиливает повреждения, вызываемые глутаматом, и связанный с ними апоптоз (Buisson et al. 1998).

  1. АКТИВИН (Activin). ИНГИБИН (Inhibin)

Структура. Общая характеристика. Активин, как и сходный по структуре и свойствам Ингибин (Inhibin), представляют двумерные белки, связанные дисульфидными мостиками. Впервые получены из гонад млекопитающих как агенты, которые стимулируют (или, соответственно, ингибируют) активность фолликулостимулирующего гормона (FSH) гипофиза. Выявляется довольно широкий активности Активина: индукция мезодермальных клеток, дифференцировка нейронов, ремоделирование костной ткани и миокарда. Особая роль приписывается участию в репродуктивной функции млекопитающих. В течение последних пяти лет Активину посвящено около 1500 публикаций. Информация об Ингибине малочисленна.

Клонированы пять бета-субъединиц, составляющих структуры Активина или Ингибина. Различные изоформы Активина (Ингибина) составляют: Активин А (А- А), Активин В (В- В), Активин АВ (А- В), Ингибин А (-А), Ингибин В (-В). Эти лиганды связываются с рецепторами активина: тип I (Act RI-A; Act RI-B) и тип II (Act RII-A; Act R II-B). Помимо активина, Act RII служит рецептором и для других лигандов семейства TGFs. Ингибин А взаимодействует с этим рецептором низкоаффинной связью.

Новая информация о биологических и медицинских аспектах.

  • Активин А и Ингибин В обнаружены в высокой концентрации в пупочной артерии; они присутствуют также в плаценте человека. По-видимому, эти факторы имеют отношение к

репродуктивной функции (Florio et al. 2003). Содержание Активина А увеличено у женщин с преэклампсией (Zhao et al. 2003).

  • Оба фактора выявлены в мозге и гипофизе: иммунореактивный Активин А содержится в значительных количествах в мозжечке, телэнцефалоне, среднем мозге. В гипофизе субъединицы Активина А обнаружены в нервных волокнах, близко связанных с гонадо- и соматотрофами (Mousa, 2003). В норме уровень Активина в цереброспинальной жидкости выше, чем в сыворотке крови, при экспериментальной менингококковой инвазии уровень Активина в ЦСЖ увеличивается в 15 раз. Этот пептид может участвовать в модуляции воспалительных процессов в мозге. Его содержание коррелирует с числом апоптирующих нейронов в зубчатой извилине. (Michel et al. 2003). Синтезируемые в гипоталамусе Активин и Ингибин участвуют в центральной регуляции жидкостного и пищевого баланса; инъекция Активина А в третий желудочек мозга крыс тормозит пищевую потребность (Kubota et al. 2003).
    • Активин А регулирует генную экспрессию медиаторов в условиях ремоделирования неонатальных кардиомиоцитов. Фактор, по-видимому, связан с патогенезом сердечной недостаточности (Yndestad et al. 2004). Продуцируемый тубулярными клетками почек Активин А участвует в качестве паракринного фактора в стимуляции интерстициальных фибробластов при почечном фиброзе (Yamashita et al. 2004).
    • Установлена локализация активинов и ингибинов в нормальных и опухолевых клетках эндокринных желез; экспрессия этих факторов в различных типах панкреатических клеток играет роль в трансформации онкогенных клеток гастроинтестинальной области (La Rosa et al. 2004).

ТРОМБОЦИТАРНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР