Adhézió – angiogenezis - chemokinek

Dr. Szekanecz Zoltán

DEÁOK Reumatológiai Tanszék

www.rheumatology.hu

Immunológiai Tanfolyam, 2017. február 1.

Adhézió-migráció

angogenesis chemokinek

Sejtadhézió, migráció, homing

Jelzett monocyták a gyulladt ízületben

Thurlings et al. PLoS One 2009;4:e7865

Homing

Nyirokcsomó vs arthritises synovium

Nyirokcsomó - normál Rheumatoid synovium - pathologiás

Sejtadhézió

Élettani

• szövetfejlődés

• sebgyógyulás

• véralvadás

• immunitás

• lymphocyta recirculatio (homing)

• angiogenesis

• Pathologiás

• gyulladás

• fertőzések - kórokozó receptor

• thrombosis

• tumormetastasis

• „pathologiás” angiogenesis

Sejtadhéziós molekula (CAM) szupercsaládok

Integrinek

Immunglobulin szupercsalád

Szelektinek

Cadherinek

Egyebek

Integrinek αβ heterodimerek

közös β (1-8) és specifikus α (1-11) alegység

sejt-ECM interakciók

Szignáltranszdukció

α(1-11)β1 VLA antigének, matrix ligand

α(L,M,X)β2 leukocyta integrinek, másik CAM

α(V,IIb)β3 matrix ligand (thr aggregatio) α6β4 laminin αVβ5 VN, FN αVβ6 VN α4β7 VCAM-1 (homing, Peyer plakk) αVβ8 VN

Immunglobulin szupercsalád

Ig-domainek integrin-ligandok széles expressió

ICAM-1 LFA-1, Mac-1 sok sejt ICAM-2 LFA-1 nyugvó end. ICAM-3 LFA-1 szignál VCAM-1 α4β1/VLA-4 sok sejt CD31/PECAM homológ endothel CD2 LFA-3 leukocyta LFA-3 CD2 endothel

Szelektinek

Lektin-EGF domainek

L-szelektin (LEU) sialyl-Lewis-X E-szelektin (END) ESGL-1, sLx P-szelektin (END) PSGL-1, sLx

Cadherinek

E-cadherin P-cadherin N-cadherin

Adapted from: Von Andrian, N Engl J Med, 2000

CD44

CD44 CD44

HA

A leukocyta extravasatio lépései

(Mikecz K.)

In vivo videomicroscop (fluorescence)(Mikecz et al) Mikrocirkuláció

Szövetfejlődés

Embryo: erős CAM expresszió

érett: alacsony CAM expresszió

ismét fokozott CAM expresszió • dedifferenciálódás • tumor • gyulladás • kóros angiogenesis

Rheumatoid arthritis

RA synovium - ICAM-1

RA synovium - ICAM-1, -3

Leukocyta extravasatio beta2 integrin

IBD bél leukocyták – synovium (Salmi et al, 2001)

Chemokinek

Chemokin funkciók

• Leukocyta chemotaxis • C-X-C: neutrophil • C-C: mononuclearis

• Angiogenesis

• ELR+ C-X-C: angiogén • ELR- C-X-C: angiosztatikus

• Adhéziós molekula capping

Chemokin családok

• C-X-C chemokinek

• C-C chemokinek

• C chemokinek

• C-X-3C chemokinek

• C = cysteine

C-X-C chemokinek

• ELR (Glu-Leu-Arg) + chemokinek • Interleukin-8 • ENA-78 (epith. neutr. act. protein) • gro-alpha (growth-rel. gene product) • gro-beta • CTAP-III (conn. tiss. act. protein)

• ELR (Glu-Leu-Arg) - chemokinek • IP-10 (interferon induc. protein) • PF4 (platelet factor 4) • SDF-1 (stromal cell derived factor)

• MIG (monokine ind. by IFN)

C-C és C chemokinek

• MCP-1 (monocyta chemoattractans protein-1)

• MIP-1-alfa (macrophag inflamm. Protein)

• MIP-3-alfa

• RANTES

• fractalkine

Chemokin receptorok

• CXCR1 IL-8 • CXCR2 IL-8, ENA78, gro • CXCR3 IP-10, MÍG • CXCR4 SDF-1 • CXCR5

• CCR1 MIP-1, RANTES • CCR2 MCP-1 • CCR3 RANTES • CCR5 MIP-1, RANTES • CCR6 MIP-3-alfa

Problem of abundance!!! Chemokine expression in inflamed synovial

tissue

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

CCL2/MCP-1 CCL5/RANTES CCL7/MCP-3 CCL8/MCP-2 CCL14/HCC-1 CCL15/HCC-2 CCL16/HCC-4

Mea

n C

ount

/2.1

mm

2 (s

em)

RA

OA

ReA

* RA-ReA: P=0.002

OA-ReA: P=0.040

** RA-ReA: P=0.030

*

**

Haringman et al. Ann Rheum Dis 2006;65:294-300

CCR expression in inflamed synovial tissue

Haringman et al. Ann Rheum Dis 2006;65:294-300

Angiogenesis

Angiogenesis

Pericyte PDGF, TGF-b

Paracrine factors

VEGF, Ang-2, bFGF

Endothelial cell

O2

Nutrients

Tumour cell

Angiogenesis

Angiogenezis a gyulladásban

Szekanecz, Koch Nature Clin Pract Rheumatol 2007

Angiogenesis - kóros

A VEGF család és receptorai

VEGF-A121 VEGF-A145 VEGF-A165 VEGF-A183 VEGF-A VEGF-A206

VEGF B186 PlGF-1,2

VEGF- E VEGF- C VEGF- D

VEGFR1 (Flt-1)

neuropilin-1 (NRP-1)

VEGFR2 (Flk-1/KDR)

VEGFR3 (Flt-4)

NRP- 1,2

Vaszkulogenezis (csontvelői EPC-k) Angiogenezis

Lymphangiogenezis

Szekanecz, Koch, Kelley’s Textbook of Rheumatology, 2016

Hypoxia – VEGF - HIF

PsA RA

Reece et al, Arthritis Rheum 1999

Angiogenesis arthritisekben

RA synovium

VEGF and Ang2 in synovial tissues

Ang2

VEGF VEGF

Ang2

PsA

PsA

RA

OA

Fearon et al; 2003

Fava et al, J Exp Med 1994

RA: VEGF expresszió és angiogenesis

Koch et al, J Immunol 1994

Ozgonenel et al, Clin Rheumatol 2010

RA: betegségtartam és aktivitás

RA: hypoxia

Ng et al, ARD 2012

Kim et al, PLOS One 2015

VEGF – osteoclastogenesis RA-ban

Monocyta osteoclastogenesis

43 Szekanecz, Koch, Hochberg’s Rheumatology, 2014

RA: angiogén és angiosztatikus mediátorok

Célzott terápia

MOLECULAR THERAPY

CELL THERAPY

GENE THERAPY CHEMICAL BIOLOGIC

ANTIBODY CYTOKINE

PROTEIN

TARGET CELLULAR FUNCTIONS

Redundancia!

Terápia

Adhézió – klinikai relevancia

• Prognosztika • Solubilis CAM-ok • synovialis infiltratio • synovialis angiogenesis

• Therapia • CAM gátlás

• Natalizumab – VLA-4 – MS, RA?, Crohn • Efalizumab – aLFA-1 – psoriasis • Alefacept – LFA-3-IgG – psoriasis • Vitaxin – anti-αVβ3 – RA?

48

α4β7 integrin - vedolizumab

Lin et al, Medicine, 2015

Chemokin targeting

Chemokinek

• Anti-IL-8 – ex

• Anti-MCP-1?

• Anti-fracalkine?

Chemokin receptorok

• CXCR4

• CCR1

• CCR2

• CCR5

Angiogenezis gátlás

Matrix

Cancer cell

VEGF (or bFGF)

MMPs

Receptor protein

Endothelial cell

Interferon-alpha

Anti-VEGF antibody SU5416 SU6668 PTK787/ZK 22584

No endothelial cell growth

VEGF and VEGF-R gátlás

Megközelítés Hatás Anti-VEGF antitestek1 A szabad VEGF neutralizációja

Anti-VEGFR antitestek1 VEGF kötődését gátolja

Tyrosine kináz gátlók1 VEGFR szignalizáció gátlás

Szolubilis VEGF-R1 Szabad VEGF neutralizációja

Ribozyme2 VEGF-R mRNS hasítása

Oligonucleotid aptamerek3 VEGF szintézis gátlása/megelőzése

1. Ellis, Hicklin. Nat Rev 2008 2. Schenone, et al. Curr Med Chem 2007

3. Taylor, et al. Biochem Biophys Res Commun 2008

VEGF targeting – anti-VEGF-RI ab (CIA)

Choi et al, Clin Rheumatol 2009

Vatalanib

Nagai et al, ART 2010; 2014

VEGF targeting – iv bevacizumab – porcdefektusok/OA

Safranin O festés

Angiostatic agents

Döme et al. Am J Pathol 2007; 170:1-15.