Γήρανση των λείων μυικών κυττάρων στην αθηρωμάτωση Παρουσίαση: Πανταζόπουλος Αναστάσιος [Α.Μ.: 200600101] Μάθημα: Πειραματική Εμβρυολογία Υπεύθυνη Μαθήματος:Αγγελοπούλου Ρωξάνη, Αναπλ. Καθηγήτρια

Τα αγγειακά λεία μυικά κύτταρα (Smooth Muscle Cells, SMCs) Αποτελούν το κύριο συστατικό των τριών μυικών χιτώνων των αγγειακών τοιχωμάτων Ρυθμίζουν τη διάμετρο των αγγέιων μέσω της αγγειοσυστολής και αγγειοδιαστολής Περιέχονται πολύ περισσότερο στα τοιχώματα των αρτηριών παρά των φλεβών Νευρώνονται κυρίως από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα μέσω αδρενεργικών υποδοχέων (νευροϋποδοχέις οι κατεχολαμίνες)

Πώς συνεισφέρουν τα SMCs στην αθηρωμάτωση κατά τη γήρανση; Μετανάστευση στο εσωτερικό στρώμα του αγγειακού τοιχώματος → άμεση συμμετοχή στις αθηρωματικές πλάκες Μεταβολικές διαταραχές (προϊόντα γλυκοζυλίωσης) Διαταραχές του κυτταρικού κύκλου τους Διαφοροποίηση γενετικής έκφρασης Διαταραχή απόκρισης σε σηματοδοτικά μόρια Κύρια αιτία γήρανσης των SMCs: ελεύθερες ρίζες

Ελεύθερες ρίζες και οξειδωτικό stress – η αιτία της γήρανσης; ROS (Reactive Oxygen Species) π.χ. H2O2, RO·, O22− Αυξημένα επίπεδα ROS στια αθηρωματικές πλάκες Μπορούν να προκαλέσουν: σπάσιμο αλυσίδας DNA, δεσμών μεταξύ DNA και άλλων μακρομορίων, σημειακές μεταλλάξεις Η επίδραση εξαρτάται και από το οξειδωτικό μόριο (ROS) Επηρεάζουν μιτοχονδριακό και πυρηνικό DNA Είναι η κύρια αιτία πρόκλησης παύσης του κυτταρικού κύκλου, διαφοροποίησης του φαινότυπου (έκφρασης) των SMCs, καθώς και ενεργοποίησης των μηυχανισμών επιδιόρθωσης DNA Επιβαρύνουν ιδιαίτερα τις εύθραυστες αλληλουχίες των τελομερών Μηχανισμοί προστασίας: απευθείας αντίδραση ROS με αντιοξειδωτικά όπως α-τοκοφερόλη, ασκορβικό οξύ, γλουταδιόνη κ.ά. Χορήγηση αντιοξειδωτικών → αύξηση TAS (total antioxidant status) σε συνθήκες έντονου stress

Η μετανάστευση των SMCs στον εσωτερικό χιτώνα Εναπόθεση υλικών (π.χ. Μετάλλων και λιπιδίων) στην πλάκα Παθογένεια κατά τη ρύθμιση της αγγειακής πίεσης (απρόβλεπτη κατανομή SMCs) Η πορεία των SMCs κατά τη γήρανση →

Μεταβολικές διαταραχές των SMCs Γήρανση και διαβήτης → παραγωγή προϊόντων μη ενζυματικής γλυκοζυλίωσης (AGEs, Advanced glycation end products) Αύξησή τους στα αγγειακά τοιχώματα Προκαλούν μεταλλάξεις γενετικού υλικού Οξειδώνουν τις LDL λιποπρωτεΐνες, καθοριστική αιτία αθηρομάτωσης Στενή σύνδεση με ROS (καθώς και RNS), σημαντικός παράγοντας το κάπνισμα

Διαταραχές του κυτταρικού κύκλου των SMCsﾵ Διαφορετικά συμπεράσματα in vitro vs in vivo Διαφορετικοί πληθυσμοί SMCs → είτε αυξημένος χρόνος ζωής, είτε παύση κυτταρικού κύκλου/ απόπτωση Διαφορετική απόκριση σε παράγοντες αύξησης → απόκλιση στη συμπεριφορά Κύρια αιτία οι βλάβες του DNA και κυρίως των τελομερών Οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης του DNA μπορούν να αναστρέψουν τις βλάβες στα αρχικά στάδια της αθηρωμάτωσης

Διαφοροποίηση γενετικής έκφρασης Οι βλάβες του γενετικού υλικού μπορούν να είναι μεταλλάξεις τόσο σε γονιδιακό, όσο και χρωμοσωματικό επίπεδο Ποικιλομορφία στην παθολογία Αθηρωμάτωση → υψηλοί δείκτες γενετικής αστάθειας π.χ. αλληλουχίες τελομερών Προβληματική έκφραση → υπερ- ή υποπαραγωγή ενζύμων → ανεπάρκεια στη λειτουργία των SMCs ως ρυθμιστών της αγγειακής τάσης (σε συνδυασμό με τη διαφοροποιημένη απόκριση σε σηματοδοτικά μόρια)

Σύνοψη Η γήρανση των SMCs και τα αποτελέσματα αυτής αποτελούν κύριο παράγοντα στην παθογένεση της αθηρωμάτωσης, καθώς επηρεάζει τη θέση, τη μορφολογία, τις βιοχημικές διεργασίες, τον κυτταρικό κύκλο καθώς και τη γενετική έκφρασή τους. Κύριο παράγοντα για όλα αυτά αποτελούν οι ελεύθερες ρίζες (καλύτερα, ROS) που άμεσα ή έμμεσα ευθύνονται για τη γήρανση των κυττάρων ενός οργανισμού, με πιο εξειδικευμένη δράση στην περίπτωση των SMCs Η ανάλυση της δράσης των ROS μπορεί να μας οδηγήσει σε ανεύρεση μεθόδων πρόληψης και αναστροφής της γήρανσης των SMCs, άρα και της αθηρωμάτωσης. Σημαντικό ρόλο σε αυτό αναμένεται να έχουν οι αντιοξειδωτικές ουσίες.

Βιβλιογραφία και συμπληρωματικό υλικό Gorenne I, Kavurma M, Scott S, Bennett M. (2006) Vascular smooth muscle cell senescence in atherosclerosis. Cardiovasc Res. 72:9-17 Mahmoudi M, Mercer J, Bennett M. (2006) DNA damage and repair in atherosclerosis. Cardiovasc Res. 71:59-68 Mercer J, Mahmoudi M, Bennett M. (2007) DNA damage, p53, apoptosis and vascular disease. Mutat Res. 621:75-86 Orlandi A, Bochaton-Piallat ML, Gabbiani G, Spagnoli LG. (2006) Aging, smooth muscle cells and vascular pathobiology: implications for atherosclerosis. Atherosclerosis. 188:221-30.