1.3.2. Angiogeneza de germinare
Etapele de bază ale angiogenezei de germinare includ degradarea enzimatică a membranei bazale capilare, proliferarea celulelor endoteliale (CE), migrația dirijată a CE, tubulogeneza (formarea de tuburi de CE), fuziunea vaselor, tunderea vaselor și stabilizarea pericitului. Angiogeneza de germinare este inițiată în țesuturile slab perfuzate atunci când mecanismele de detectare a oxigenului detectează un nivel de hipoxie care necesită formarea de noi vase de sânge pentru a satisface cerințele metabolice ale celulelor parenchimatoase (figura 1.4). Majoritatea tipurilor de celule parenchimatoase (miocite, hepatocite, neuroni, astrocite etc.) răspund la un mediu hipoxic prin secreția unui factor cheie de creștere proangiogenică numit factor de creștere endotelială vasculară (VEGF-A). Nu pare să existe mecanisme redundante ale factorilor de creștere care să poată înlocui rolul VEGF-A în angiogeneza indusă de hipoxie.
FIGURA 1.4
VEGF-A a direcționat creșterea capilară către țesuturile slab perfuzate. (A) Celulele endoteliale expuse la cea mai mare concentrație de VEGF-A devin celule de vârf (verde). Țesutul hipoxic este indicat prin estompare circulară albastră. (B) Celulele de vârf conduc germenele în curs de dezvoltare (more…)
O celulă endotelială de vârf ghidează germenele capilar în curs de dezvoltare prin ECM spre un stimul angiogen, cum ar fi VEGF-A . Procesele celulare lungi și subțiri de pe celulele de vârf, numite filopode, secretă cantități mari de enzime proteolitice, care digeră o cale prin ECM pentru germenele în dezvoltare . Filopodiile celulelor de vârf sunt puternic înzestrate cu receptori VEGF-A (VEGFR2), permițându-le să „simtă” diferențele de concentrații de VEGF-A și determinându-le să se alinieze la gradientul de VEGF-A (figura 1.5). Atunci când un număr suficient de filopodii de pe o anumită celulă de vârf s-au ancorat de substrat, contracția filamentelor de actină din cadrul filopodiilor trage literalmente celula de vârf în direcția stimulului VEGF-A. Între timp, celulele tulpinii endoteliale proliferează în timp ce urmează o celulă de vârf, determinând alungirea lăstarului capilar. Vacuolele se dezvoltă și se unesc, formând un lumen în cadrul unei serii de celule tulpină. Aceste celule tulpină devin trunchiul capilarului nou format. Atunci când celulele de vârf a două sau mai multe muguri capilare converg la sursa de secreție VEGF-A, celulele de vârf fuzionează între ele, creând un lumen continuu prin care poate curge sângele oxigenat. Atunci când țesuturile locale primesc cantități adecvate de oxigen, nivelurile de VEGF-A revin aproape de normal. Maturarea și stabilizarea capilarului necesită recrutarea de pericite și depunerea de ECM împreună cu stresul de forfecare și alte semnale mecanice .
FIGURA 1.5
Microanatomia unui mugure capilar și selecția celulelor de vârf. (A) Sunt prezentate un gradient interstițial pentru VEGF-A și un gradient de celule endoteliale pentru VEGFR2. Se crede că migrația celulelor de vârf depinde de gradientul VEGF-A, iar proliferarea celulelor tulpinii este (more…)
Semnalizarea Delta-Notch este o componentă cheie a formării germenilor (Figura 1.5). Este un sistem de semnalizare celulă-celulă în care ligandul, Delta-like-4 (Dll4) se împerechează cu receptorul său notch pe celulele vecine. Atât receptorul, cât și ligandul sunt legați de celule și, prin urmare, acționează numai prin contact celulă-celulă. VEGF-A induce producția de Dll4 de către celulele de vârf, ceea ce duce la activarea receptorilor notch în celulele tulpinii. Activarea receptorilor Notch suprimă producția de VEGFR2 în celulele tulpinii, ceea ce atenuează comportamentul migrator în comparație cu cel al celulelor vârfului. Prin urmare, este foarte probabil ca celulele endoteliale expuse la cea mai mare concentrație de VEGF-A să devină celule de vârf. Deși celulele de vârf sunt expuse la cea mai mare concentrație de VEGF-A, rata lor de proliferare este mult mai mică în comparație cu cea a celulelor tulpină.
Nu toate aspectele căii de semnalizare Delta-Notch sunt pe deplin înțelese, dar este clar că producerea unei vasculaturi normale este puternic dependentă de concentrația de VEGF-A în țesuturi. O reducere cu 50% a expresiei VEGF-A este letală din punct de vedere embrionar din cauza defectelor vasculare , iar excesul de VEGF-A în tumori induce o supraproducție de celule de vârf care duce la o vasculatură dezorganizată . Această dependență critică de concentrațiile fiziologice de VEGF-A pentru construcția de vase de sânge viabile ar putea ajuta la explicarea motivelor pentru care încercările de a induce angiogeneza în țesuturile slab perfuzate prin administrare de VEGF-A și terapie genică nu au avut un mare succes.
.