1.3.2. Prorůstající angiogeneze
Základní kroky prorůstající angiogeneze zahrnují enzymatickou degradaci kapilární bazální membrány, proliferaci endoteliálních buněk (EC), řízenou migraci EC, tubulogenezi (tvorbu trubic EC), fúzi cév, prořezávání cév a stabilizaci pericytů. Sproutingová angiogeneze je zahájena ve špatně perfundovaných tkáních, když mechanismy snímání kyslíku zjistí úroveň hypoxie, která vyžaduje tvorbu nových cév k uspokojení metabolických požadavků parenchymových buněk (obrázek 1.4). Většina typů parenchymových buněk (myocyty, hepatocyty, neurony, astrocyty atd.) reaguje na hypoxické prostředí vylučováním klíčového proangiogenního růstového faktoru zvaného vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF-A). Nezdá se, že by existovaly redundantní mechanismy růstových faktorů, které by mohly nahradit roli VEGF-A v hypoxií indukované angiogenezi.
OBRÁZEK 1.4
VEGF-A směřoval růst kapilár do špatně perfundovaných tkání. (A) Endotelové buňky vystavené nejvyšší koncentraci VEGF-A se stávají špičkovými buňkami (zeleně). Hypoxická tkáň je označena kruhovým modrým vyblednutím. (B) Špičkové buňky vedou vyvíjející se výhonek (více…)
Hrotová endoteliální buňka vede vyvíjející se kapilární výhonek přes ECM k angiogennímu stimulu, jako je VEGF-A . Dlouhé, tenké buněčné výběžky na špičkových buňkách zvané filopodie vylučují velké množství proteolytických enzymů, které proráží cestu vyvíjejícímu se klíčku skrz ECM . Filopodie špičkových buněk jsou silně vybaveny receptory VEGF-A (VEGFR2), což jim umožňuje „vycítit“ rozdíly v koncentraci VEGF-A a způsobuje, že se přizpůsobují gradientu VEGF-A (obrázek 1.5). Když se dostatečný počet filopodií na dané špičkové buňce ukotví k substrátu, kontrakce aktinových vláken uvnitř filopodií doslova táhne špičkovou buňku směrem ke stimulu VEGF-A. Mezitím se proliferují endoteliální stopkové buňky, které následují špičkovou buňku a způsobují prodlužování kapilárního výhonu. Vznikají vakuoly, které se spojují a vytvářejí lumen v řadě stopkatých buněk. Tyto stopkaté buňky se stávají kmenem nově vytvořené kapiláry. Když se špičkové buňky dvou nebo více kapilárních výhonků sblíží u zdroje sekrece VEGF-A, špičkové buňky se spojí a vytvoří souvislé lumen, kterým může proudit okysličená krev. Když místní tkáně dostanou dostatečné množství kyslíku, hladina VEGF-A se vrátí téměř k normálu. Dozrávání a stabilizace kapiláry vyžaduje nábor pericytů a ukládání ECM spolu se smykovým napětím a dalšími mechanickými signály .
OBRÁZEK 1.5
Mikroanatomie kapilárního výhonu a výběr špičkových buněk. (A) Je zobrazen intersticiální gradient pro VEGF-A a gradient endoteliálních buněk pro VEGFR2. Předpokládá se, že migrace špičkových buněk závisí na gradientu VEGF-A a proliferace stopkových buněk je (více…)
Signalizace Delta-Notch je klíčovou součástí tvorby výhonků (obr. 1.5). Jedná se o buněčný signalizační systém, ve kterém se ligand Delta-like-4 (Dll4) páruje se svým notch receptorem na sousedních buňkách. Receptor i ligand jsou vázány na buňky, a proto působí pouze prostřednictvím kontaktu mezi buňkami. VEGF-A indukuje produkci Dll4 špičkovými buňkami, což vede k aktivaci receptorů notch ve stopkových buňkách. Aktivace notch receptorů potlačuje produkci VEGFR2 v buňkách stopky, což tlumí migrační chování ve srovnání s buňkami špičky. Proto se endotelové buňky vystavené nejvyšší koncentraci VEGF-A s největší pravděpodobností stanou buňkami hrotu . Přestože jsou špičkové buňky vystaveny nejvyšší koncentraci VEGF-A, jejich míra proliferace je mnohem nižší ve srovnání s mírou proliferace stonkových buněk.
Ne všechny aspekty signální dráhy Delta-Notch jsou plně pochopeny, ale je zřejmé, že tvorba normální cévy je silně závislá na koncentraci VEGF-A ve tkáních. Snížení exprese VEGF-A o 50 % je embryonálně letální z důvodu cévních defektů , a nadbytek VEGF-A v nádorech vyvolává nadprodukci špičkových buněk, což vede k dezorganizované vaskulatuře. Tato kritická závislost na fyziologických koncentracích VEGF-A pro výstavbu životaschopných cév by mohla pomoci vysvětlit, proč pokusy o navození angiogeneze ve špatně perfundovaných tkáních pomocí podávání VEGF-A a genové terapie nebyly příliš úspěšné.
.