معلومة

البروتياز في الدم

البروتياز في الدم


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا أقرأ عن الهرمونات ويتحدث الكتاب عن كيفية تكسير هرمونات الببتيد أو الأمين بسهولة عن طريق البروتياز الموجود في بلازما الدم. قادني هذا إلى التساؤل عن التفاعلات بين هذه البروتياز وبروتينات الدم في الدم (مثل الألبومين والجلوبيولين). هل وجود البروتياز في الدم يعني أن بروتينات الدم تتحلل باستمرار؟ كيف تنجز بروتينات الدم أي شيء بعد ذلك؟ وما فائدة البروتينات الرابطة في حماية الهرمونات أثناء عبور الأوعية الدموية عندما تكون البروتينات الرابطة أيضًا عرضة لبروتياز الدم؟

تحرير: لقد طُلب مني تقديم بعض الاقتباسات والمراجع.

نظرًا لأن الهرمونات القابلة للذوبان في الماء يمكن أن تذوب في الدم ، فإن العديد منها يدور كهرمونات حرة ، مما يعني أن معظمها يذوب مباشرة في الدم ويتم توصيله إلى الأنسجة المستهدفة دون الارتباط ببروتين ملزم.

يستمر الكتاب في القول

تتمتع الهرمونات القابلة للذوبان في الماء ، مثل البروتينات والببتيدات ومشتقات الأحماض الأمينية ، بنصف عمر قصير نسبيًا لأنها تتحلل سريعًا بواسطة إنزيمات تسمى البروتياز داخل مجرى الدم. تقوم الكلى بعد ذلك بإزالة نواتج تكسير الهرمونات من الدم.

كانت هذه الاقتباسات من تشريح وعلم وظائف الأعضاء في سيلي، الطبعة العاشرة.


الصفائح الدموية والبروتياز

تعد الصفائح الدموية المنتشرة ضرورية لتكوين جلطات الدم. تكشف الدراسات التي أُجريت على الفئران المزيد عن البروتينات التي تشارك في تنشيط الصفائح الدموية ، مع ما يترتب على ذلك من آثار على فهم السكتات الدماغية والنوبات القلبية.

كيف تتوقف الحيوانات عن النزف بعد الإصابة؟ بحلول الوقت الذي تطور فيه البشر ، كان الحل الشائع يكمن في تكوين جلطة معقدة تتكون من البروتينات المشتقة من الدم (الفيبرين) والخلايا (الصفائح الدموية). يعمل الفبرين والصفائح الدموية معًا على تكوين سدادة تمنع النزيف لفترة كافية لحدوث الشفاء. الجانب السلبي هو أن الجلطات يمكن أن تتشكل أيضًا في الأوعية الدموية التي تندب بسبب اللويحات المحملة بالكوليسترول (تصلب الشرايين) ، مما يعيق تدفق الدم ويؤدي إلى السكتات الدماغية والنوبات القلبية.

يكتب Sambrano وزملاؤه 1 في الصفحة 74 من هذا العدد ، في أحد الأسئلة الرئيسية التي لم تتم الإجابة عليها حول التخثر: ما هو الدور الذي يلعبه البروتين في الفئران المسمى مستقبل تنشيط البروتياز 4 (PAR4)؟ تؤكد النتائج التي توصلوا إليها الحاجة إلى هذا البروتين في عملية التخثر ، لكن الآثار المترتبة على ذلك تتجاوز ذلك ، حيث تتطرق إلى الضبط الدقيق لتنشيط الصفائح الدموية والاختلافات المثيرة للاهتمام بين الفئران والبشر. قد تكون هناك أيضًا تداعيات على تطوير الأدوية للوقاية من مشاكل القلب والأوعية الدموية.

واحدة من أولى الخطوات في تكوين جلطة دموية هي التوليد الموضعي للإنزيم النشط الثرومبين من سلائفه الخاملة المتداولة ، البروثرومبين. يشق الثرومبين الفيبرينوجين في بلازما الدم ، مكونًا مونومرات الفيبرين التي تتحول بعد ذلك إلى شبكة عبر جرح في جدار الوعاء الدموي. ينشط الثرومبين أيضًا الصفائح الدموية 2. أثبتت دراسة نُشرت قبل عقد من الزمان 3 أن الصفائح الدموية البشرية تعبر على سطحها المستقبِل المنشط بالبروتياز -1 (PAR1) ، وهو بروتين يشير إلى ركيزة الثرومبين. عن طريق شق PAR1 ، يبدأ الثرومبين في إرسال الإشارات داخل الصفائح الدموية ، مما يجعلها تلتصق ببعضها البعض. يضعه الهيكل الأساسي لـ PAR1 ضمن عائلة كبيرة من مستقبلات سطح الخلية التي تعمل من خلال مفاتيح داخل الخلايا تسمى بروتينات G.

مع تحديد PAR1 ، بدا أنه قد تم حل اللغز المتعلق بكيفية تنشيط بروتينات البلازما للصفائح الدموية. لكن سرعان ما بدأت الأسئلة تتراكم. إذا كان PAR1 هو بالفعل مستقبل الثرومبين الشامل ، فلماذا لا يكون لحذف جينه في الفئران أي تأثير على تنشيط الصفائح الدموية بواسطة الثرومبين؟ كيف يمكن لانقسام نوع واحد من المستقبلات تنشيط أكثر من مسار إشارات واحد داخل الصفائح الدموية ، وكيف يمكن تعديل هذه الاستجابات بمرور الوقت وعلى مدى واسع من تركيزات الثرومبين التي من المحتمل أن تواجهها الصفائح الدموية؟ ما هو دور البروتينات الأخرى المرتبطة بالثرومبين الموجودة على سطح الصفائح الدموية ، إن وجدت؟

أصبحت الإجابات على بعض هذه الأسئلة على الأقل معروفة الآن. كما اتضح ، هناك ثلاثة أعضاء آخرين من عائلة PAR 4: PAR2 و PAR3 و PAR4. مثل PAR1 ، اثنان من هذه المستقبلات - PAR3 و PAR4 - يتم تنشيطهما بواسطة الثرومبين PAR2 لا. تعبر الصفائح الدموية البشرية عن PAR1 و PAR4 ، بينما تعبر الصفائح الدموية في الفئران عن PAR3 و PAR4 ولكن ليس PAR1. هذا ، بالطبع ، يفسر سبب عدم تأثير فقدان PAR1 على وظيفة الصفائح الدموية في الفئران.

ينتج الثرومبين مجموعة متنوعة من الاستجابات في الصفائح الدموية لأن مستقبلات PAR مقترنة بأكثر من نوع واحد من بروتين G. يمكن تفسير الاستجابات المتدرجة لمجموعة من تركيزات الثرومبين جزئيًا بالعلاقة بين كمية الثرومبين الموجودة وعدد بروتينات PAR المشقوق في الثانية ، وجزئيًا بالاختلافات بين أفراد عائلة PAR في تركيز الثرومبين المطلوب للانقسام. لذلك ، على سبيل المثال ، يعتبر PAR1 ركيزة أفضل للثرومبين من PAR4. عند وجود كلاهما ، يُفترض أن انقسام PAR1 يسبق انقسام PAR4 حيث يتراكم الثرومبين (الشكل 1 أ) 5،6. من ناحية أخرى ، بمجرد قطع PAR4 ، يبدو أنه يشير لفترة أطول 7.

يؤدي الاتصال بين إنزيم شطر البروتين الثرومبين (المقص) وأعضاء عائلة بروتين PAR إلى إطلاق مسارات الإشارات التي تنشط خلايا الدم. أ، في البشر ، تعبر الصفائح الدموية عن PAR1 و PAR4. تقترن هذه بمسارات إشارات داخل الخلايا من خلال مفاتيح جزيئية من Gف، جي12 وجأنا عائلات البروتين. عندما يزيل الثرومبين الطرف الأميني لـ PAR1 و PAR4 ، يتم تنشيط العديد من مسارات الإشارة (الأسهم الملونة) ، وإحدى نتائجها هي إفراز ADP. من خلال الارتباط بمستقبله ، P2Y12، ADP ينشط G إضافيةأنامسارات بوساطة. في حالة عدم وجود جرح ، يتم إبطال تنشيط الصفائح الدموية عن طريق إرسال إشارات من البروستاغلاندين الأول2. يبدو أن انقسام PAR1 بواسطة الثرومبين يتم تمكينه عن طريق ارتباط الثرومبين بالبروتين السكري Ibα. ب، تعبر الصفائح الدموية في الماوس عن PAR3 و PAR4. يبدو أن PAR4 هو المسؤول الوحيد عن الإشارة 1 ، بينما يتيح PAR3 انقسام PAR4 ، مما يسمح له بالاستجابة لتركيزات أقل من الثرومبين.

يبدو أن حقيقة أن الصفائح الدموية البشرية تعبر عن PAR1 و PAR4 بينما تعبر الصفائح الدموية في الفئران عن PAR3 و PAR4 مثال على الحلول المتباينة لمشكلة شائعة - كيفية إحداث مجموعة متنوعة من الاستجابات للثرومبين. على الرغم من أن الماوس PAR3 عبارة عن ركيزة جيدة للثرومبين ، إلا أنه يشير بشكل ضعيف ، على كل حال. بمعنى آخر ، فقد لسبب ما القدرة على تنشيط بروتينات G ، مع الاحتفاظ بالقدرة على الانقسام بواسطة الثرومبين. ومع ذلك ، عندما تم حذف الجين المشفر PAR3 من الفئران ، استجابت الصفائح الدموية بشكل أقل للثرومبين 5. لذلك تم اقتراح أن PAR4 هو الوسيط الرئيسي لاستجابات الفئران للثرومبين ، وأن PAR3 له دور داعم ، مما يتيح انقسام PAR4 بتركيزات منخفضة من الثرومبين. إذا كان الأمر كذلك ، فيمكن للمرء أن يتوقع أن حذف PAR4 من شأنه أن يلغي إشارات الثرومبين في الصفائح الدموية في الفئران.

سامبرانو وآخرون. 1 حذف الجين PAR4 في الفئران ، ووجد أن الصفائح الدموية لم تعد تنشط بالفعل بواسطة الثرومبين. تظهر النتائج الحاجة إلى PAR4 وتدعم الدور المساعد المتوقع لـ PAR3 (الشكل 1 ب). ولكي ينشأ هذا الترتيب المحرج ، لم يكن على الماوس PAR3 أن يفقد فقط قدرته الذاتية على الإشارة عند الانقسام ، بل كان عليه أيضًا "اكتساب" القدرة على المساعدة في تنشيط PAR4. قد يتكهن المرء بأن هذه الاختلافات بين الصفائح الدموية لدى الفئران والصفائح البشرية ليست مجرد مصادفة ، ولكنها مناسبة لأسباب أخرى. ذلك بقي ليكون مشاهد.

كما أظهر المؤلفون ، تم إلغاء استجابات الصفائح الدموية للثرومبين تمامًا في الفئران التي تفتقر إلى نسختين من جين PAR4. أظهرت الفئران التي تحمل نسخة واحدة من الجين ضعفًا متواضعًا في تكوين الجلطة. على الرغم من أن هذا الضعف لم يصل إلى دلالة إحصائية ، يبدو أن هناك اتجاهًا هنا: قد تتطلب الصفائح الدموية في الفئران أن تعمل معظم ، إن لم يكن كل ، مستقبلات الثرومبين الخاصة بها بكامل طاقتها. إذا كان هذا ينطبق أيضًا على الصفائح الدموية البشرية ، فإن الاختلافات الموروثة في بنية أفراد عائلة PAR التي تؤدي إلى انخفاض في الإشارة قد تُترجم إلى اختلافات بين الأشخاص في خطر الإصابة بالسكتات الدماغية والنوبات القلبية. حتى الآن ، لم يتم الإبلاغ عن أي اختلافات في تغيير الوظيفة في PAR1 و PAR4 ، ولكن تم وصف واحد 8 لـ PAR2.

هل بروتينات PAR كافية لتفسير جميع استجابات الصفائح الدموية للثرومبين؟ بالنظر إلى النتائج الجديدة 1 وحقيقة أن الحصار المتزامن لـ PAR1 و PAR4 يلغي قدرة الصفائح الدموية البشرية على الاستجابة للثرومبين 9 ، يبدو أن الإجابة هي "نعم". لكن الدراسات الحديثة 10،11 أعادت تنشيط النقاش حول دور مركب البروتين السكري Ib / IX / V متعدد البروتينات كموقع ربط وركيزة للثرومبين. لا يزال من السابق لأوانه التنبؤ بنتيجة تلك المناقشة. ومع ذلك ، فإن النتائج من Sambrano وآخرون. يقدم عرضًا قاطعًا للدور الأساسي لـ PAR4 في تنشيط الصفائح الدموية بواسطة الثرومبين ، وبالتالي الحاجة إلى الثرومبين نفسه. كما أعاد عملهم التأكيد على إمكانية أن الأدوية التي تمنع PAR1 أو PAR4 أو كليهما قد تكون مفيدة في علاج مجموعة متنوعة من اضطرابات التخثر لدى البشر.


ما هو البروتياز؟ (مع الصور)

البروتياز هو عضو في مجموعة كبيرة جدًا من الإنزيمات التي لها وظائف متنوعة في الجسم. النوع الأساسي هو إنزيم هضمي لمعالجة البروتين. بدون البروتياز ، لن يكون الجسم قادرًا على هضم البروتين في الطعام. تشارك أنواع أخرى من البروتياز في تنظيم الأحداث الخلوية ، مثل تخثر الدم. وتسمى هذه أيضًا الإنزيمات المحللة للبروتين أو البروتينات.

البروتينات عبارة عن سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية التي ترتبط ببعضها البعض بواسطة روابط الببتيد. تُعرف الأجزاء الصغيرة من البروتينات باسم الببتيدات، والأجزاء الأكبر يشار إليها باسم بولي ببتيدات. تسمى الإنزيمات التي تكسر الببتيدات الببتيدات.

البروتياز هو نوع من البروتينات التي تسرع تحلل الآخرين. يختلفون في الطريقة التي يقومون بها بهذا النشاط. إكسوبيبتيداز تشق الأحماض الأمينية الطرفية وقضم البروتينات. يكسرون روابط الببتيد لإطلاق الأحماض الأمينية. فى المقابل، endopeptidases تعمل داخل البروتين ، وكذلك تشق روابط الببتيد ، وتنتج عديد الببتيدات نتيجة لأنشطتها.

هناك عدة فئات من البروتياز ، اعتمادًا على نوع الحمض الأميني في الموقع الذي يحدث فيه التفاعل ، وأي جزيء إضافي ضروري للنشاط. على سبيل المثال ، تتطلب العديد من البروتينات ذرة معدنية لتكون نشطة. هم معروفون ب البروتينات المعدنية. البروتياز الأخرى لها حمض أميني معروف باسم سيرين في موقعها النشط ، وتعرف باسم سيرين بروتياز.

أجريت الدراسات الأولية للبروتياز ، في فسيولوجيا الإنسان ، لتمييز دورها في الهضم في الجهاز الهضمي. الهدف من الهضم الإنزيمي هو تقسيم الجزيئات الأكبر إلى جزيئات أصغر. يعمل العديد من البروتياز بالتنسيق مع الببتيدات لتحطيم البروتينات في الأطعمة إلى ببتيدات صغيرة وأحماض أمينية. يمكن لخلايا الأمعاء امتصاص هذه الجزيئات الصغيرة واستخدامها كوقود أو لبناء جزيئات بروتينية جديدة.

شيء واحد تشترك فيه كل هذه البروتياز الهضمي هو أنها يتم تصنيعها كأشكال أكبر وغير نشطة لمنع الأنسجة التي تحتوي عليها من التلف الإنزيمي. تُعرف هذه السلائف باسم الزيموجينات. ميزة أخرى يتشاركونها هي أنها كلها endopeptidases ، على الرغم من أنها تختلف في تفضيلها لأي جزء من البروتينات التي سوف تشقها. تعتمد خصوصية الركيزة هذه على موقع الأحماض الأمينية المحددة في البروتينات المستهدفة.

تحتوي المعدة على البروتياز الهضمي بيبسين، والذي يتم تحفيزه بواسطة حمض الهيدروكلوريك في المعدة. يكسر البيبسين البروتينات إلى عديد ببتيدات تنتقل إلى الأمعاء. في هذا الموقع ، يتم تقسيمهم إلى أجزاء أصغر بواسطة البروتياز الهضمي الإضافي التربسين والكيموتربسين. كل هذه الإنزيمات هي سيرين بروتياز.

تعمل الأنواع الأخرى من البروتياز على تنظيم نشاط البروتينات الأخرى. عن طريق شق موقع معين على بروتين ، يمكنهم إما تشغيلها أو إيقاف تشغيلها. يمكن أن يكون هذا جزءًا من آلية للإشارة إلى تغيير فسيولوجي. وظيفة أخرى للبروتياز هي المساعدة في معالجة البروتينات التي يتم إنتاجها في أشكال أكبر ، مثل بروتين طليعة الأميلويد. البروتياز الأخرى تحلل البروتينات التي لم تعد ضرورية للوظيفة الخلوية.


مراجع

كاروثرز ، ف. & amp Blackman ، M.J. إصدار جديد عن الحياة: مفاهيم ناشئة في تحلل البروتينات وغزو الطفيليات. مول. ميكروبيول. 55, 1617–1630 (2005).

أودونيل ، R.A. & amp Blackman ، M.J. دور بروتياز الملاريا الميروزويت في غزو خلايا الدم الحمراء. بالعملة. رأي. ميكروبيول. 8, 422–427 (2005).

روزنتال ، P.J. سيستين البروتياز من طفيليات الملاريا. كثافة العمليات J. باراسيتول. 34, 1489–1499 (2004).

ويكهام ، إم إي ، كولفينور ، ج. & amp Cowman ، A.F. تثبيط انتقائي لخروج من خطوتين لطفيليات الملاريا من كريات الدم الحمراء المضيفة. J. بيول. تشيم. 278, 37658–37663 (2003).

هاريس ، ب. وآخرون. التحديد الجزيئي لشيداز الملاريا ميروزويت السطحي. بلوس باثوج. 1, 241–251 (2005).

Green، J.L.، Hinds، L.، Grainger، M.، Knuepfer، E. & amp Holder، A.A. يتم التخلص من بروتين الميروزويت القمي (PTRAMP) المرتبط بالثرومبوسبوندين المتصورة من سطح الميروزويت بواسطة PfSUB2 عند غزو كريات الدم الحمراء. مول. بيوتشيم. باراسيتول. 150, 114–117 (2006).

لي ، ج. ، ميتامورا ، ت. ، فوكس ، بكالوريوس ، بزيك ، دي جي. & amp Horii، T. التوطين التفاضلي للشظايا المعالجة من المتصورة المنجلية سيرين مستضد متكرر ومعالجة إضافية لجزء N-terminal 47 كيلو دالتون. باراسيتول. كثافة العمليات 51, 343–352 (2002).

Howell، SA وآخرون. تتحكم الآليات المتميزة في التخلص من البروتين التحلل للبروتين الأساسي في مسببات الأمراض. مول. ميكروبيول. 57, 1342–1356 (2005).

علي ، أ. & amp Matuschewski، K. إن بروتياز السيستين الملاريا ضروري من أجل المتصورة خروج sporozoite من البويضات. ياء إكسب. ميد. 202, 225–230 (2005).

ميلر ، س. وآخرون. مجموعة فرعية من المتصورة المنجلية يتم التعبير عن جينات SERA ويبدو أنها تلعب دورًا مهمًا في دورة كرات الدم الحمراء. J. بيول. تشيم. 277, 47524–47532 (2002).

Li، J.، Matsuoka، H.، Mitamura، T. & amp Horii، T. توصيف البروتياز المشاركة في معالجة المتصورة المنجلية مستضد تكرار سيرين (سيرا). مول. بيوتشيم. باراسيتول. 120, 177–186 (2002).

أوكي ، إس وآخرون. يتم التعبير عن مستضد تكرار سيرين (SERA5) في الغالب بين عائلة SERA متعددة الجينات المتصورة المنجليةويرتبط عيار الأجسام المضادة المكتسبة بتثبيط المصل لنمو الطفيلي. J. بيول. تشيم. 277, 47533–47540 (2002).

Pang، X.L.، Mitamura، T. & amp Horii، T. تتفاعل الأجسام المضادة مع المجال الطرفي N لـ المتصورة المنجلية مستضد السيرين المتكرر يمنع تكاثر الخلايا عن طريق تراص الميروزويت والشيزونتس. تصيب. مناعة. 67, 1821–1827 (1999).

بلاكمان ، إم جي تنقية المتصورة المنجلية مرزويت لتحليل معالجة بروتين سطح المرزويت -1. طرق خلية بيول. 45, 213–220 (1994).

كونتريراس ، م وآخرون. تم قياس النشاط المحدد للمرحلة للمركبات المضادة للملاريا المحتملة في المختبر عن طريق قياس التدفق الخلوي مقارنة بالمجهر الضوئي وامتصاص هيبوكسانثين. ميم. إنست. أوزوالدو كروز 99, 179–184 (2004).

باورز ، جي سي ، أسجيان ، جيه إل ، إيكيسي ، أو.دي. & أمبير جيمس ، K.E. مثبطات لا رجعة فيها لسيرين وسيستين وثريونين بروتياز. تشيم. القس. 102, 4639–4750 (2002).

جاكسون ، ك. وآخرون. نفاذية انتقائية لغشاء الخلية المضيفة المتصورة المنجلية- خلايا الدم الحمراء المصابة بالستربتوليسين O والاكويناتوكسين II. بيوتشيم. ج. 403, 167–175 (2007).

صليبا ، ك. & amp Kirk ، K. اكتساب المغذيات عن طريق طفيليات apicomplexan داخل الخلايا: البقاء لتناول العشاء. كثافة العمليات J. باراسيتول. 31, 1321–1330 (2001).

Nyalwidhe، J. et al. يكتسب مشتق من البيوتين غير النظيف الوصول إلى الفجوة الطفيليّة في المتصورة المنجلية- تخلل كريات الدم الحمراء المصابة بالستربتوليسين O. J. بيول. تشيم. 277, 40005–40011 (2002).

Sajid، M.، Withers-Martinez، C. & amp Blackman، M.J. نضوج وخصوصية المتصورة المنجلية البروتياز 1 الشبيه بالسبتيليزين ، وهو بروتياز السيرين الشبيه بالملاريا الميروزويت. J. بيول. تشيم. 275, 631–641 (2000).

Jean، L.، Withers-Martinez، C.، Hackett، F. & amp Blackman، M.J. المتصورة المنجلية البروتياز -1 الشبيه بالسبتيليزين ضروري لنضج الإنزيم ونشاطه. مول. بيوتشيم. باراسيتول. 144, 187–197 (2005).

بلاكمان ، إم جي وآخرون. بروتين شبيه بالسبتيليزين في عضيات إفرازية المتصورة المنجلية الميروزويت. J. بيول. تشيم. 273, 23398–23409 (1998).

يوه ، إس وآخرون. يؤدي التفريغ الخلوي لبروتياز السيرين إلى إطلاق طفيليات الملاريا الغازية من كريات الدم الحمراء المضيفة. زنزانة 131, 1072–1083 (2007).

Shenai، B.R.، Sijwali، PS، Singh، A. & amp Rosenthal، P.J. المتصورة المنجلية. J. بيول. تشيم. 275, 29000–29010 (2000).

Sijwali، PS، Shenai، B.R.، Gut، J.، Singh، A. & amp Rosenthal، P.J. المتصورة المنجلية الهيموغلوبيناز فالسيبين 3. بيوتشيم. ج. 360, 481–489 (2001).

سيجوالي ، ب. & amp Rosenthal، P.J. يؤكد اضطراب الجين دورًا حاسمًا لـ cysteine ​​protease falcipain-2 في التحلل المائي للهيموجلوبين عن طريق المتصورة المنجلية. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 101, 4384–4389 (2004).

Sijwali، PS، Koo، J.، Singh، N. & amp Rosenthal، P.J. تظهر الاضطرابات الجينية أدوارًا مستقلة لبروتياز السيستين المنجلية الأربعة المتصورة المنجلية. مول. بيوتشيم. باراسيتول. 150, 96–106 (2006).

كام ، سي. وآخرون. تصميم وتقييم مثبطات dipeptidyl peptidase I (Cathepsin C). قوس. بيوتشيم. بيوفيز. 427, 123–134 (2004).

كليمبا ، إم ، جلوزمان ، آي آند غولدبرغ ، دي إي. أ المتصورة المنجلية يشارك dipeptidyl aminopeptidase I في تحلل الهيموجلوبين الفراغي. J. بيول. تشيم. 279, 43000–43007 (2004).

Yuan ، F. ، Verhelst ، S.H. ، Blum ، G. ، Coussens ، L.M. & amp Bogyo ، M. جيه. تشيم. شركة 128, 5616–5617 (2006).

جرينباوم دي سي وآخرون. دور البروتياز فالسيبين 1 في غزو الخلايا المضيفة بواسطة طفيلي الملاريا البشري. علم 298, 2002–2006 (2002).

وانغ ، جي ، ماهيش ، يو ، تشين ، جي. & أمبير ياو ، S.Q. تخليق المرحلة الصلبة من سلفونات فينيل الببتيد كمثبطات محتملة وتحقيقات قائمة على النشاط لبروتياز السيستين. منظمة. بادئة رسالة. 5, 737–740 (2003).

Delplace ، P. ، Fortier ، B. ، Tronchin ، G. ، Dubremetz ، J.F. & amp Vernes ، A. التوطين ، التخليق الحيوي ، معالجة وعزل مستضد رئيسي 126 كيلو دالتون للفجوة الطفيلية المتصورة المنجلية. مول. بيوتشيم. باراسيتول. 23, 193–201 (1987).

Delplace ، P. وآخرون. بروتين p126: مستضد فجوي طفيلي مرتبط بإطلاق المتصورة المنجلية الميروزويت. بيول. زنزانة 64, 215–221 (1988).

تالاريدا ، R.J. التآزر الدوائي: اكتشافه وتطبيقاته. فارماكول. إكسب. هناك. 298, 865–872 (2001).

ويذرز مارتينيز ، سي وآخرون. التعبير عن المؤتلف المتصورة المنجلية البروتياز 1 الشبيه بالسبتيليزين في خلايا الحشرات.التوصيف والمقارنة مع البروتيز الطفيلي ونمذجة التنادد. J. بيول. تشيم. 277, 29698–29709 (2002).

هينينغسون ، F. ، Wolters ، P. ، Chapman ، H.A ، Caughey ، G.H. & amp Pejler و G.Mast cell cathepsins C و S تتحكم في مستويات carboxypeptidase A و chymase ، بروتياز الخلية البدينة الفأرية 5. بيول. تشيم. 384, 1527–1531 (2003).

هودر ، أ. وآخرون. التوصيف الإنزيمي ، والتطور ، والهيكلية لمجال البروتياز الشبيه بغراء غير عادي المتصورة المنجلية سيرا 5. J. بيول. تشيم. 278, 48169–48177 (2003).

Hackett، F.، Sajid، M.، Withers-Martinez، C.، Grainger، M. & amp Blackman، M.J. PfSUB-2: a second subtilisin-like protein in in المتصورة المنجلية الميروزويت. مول. بيوتشيم. باراسيتول. 103, 183–195 (1999).

بالمر ، جي تي ، راسنيك ، دي ، كلاوس ، جيه إل وأمبروم ، دي فينيل سلفون كمثبطات إنزيم بروتياز السيستين القائمة على الآلية. جيه ميد. تشيم. 38, 3193–3196 (1995).

Delplace ، P. ، Dubremetz ، J.F. ، Fortier ، B. & amp Vernes ، A. A 50 كيلودالتون exoantigen خاص بمرحلة إطلاق مرزويت - إعادة غزو المتصورة المنجلية. مول. بيوتشيم. باراسيتول. 17, 239–251 (1985).


ADAMTS البروتياز في فسيولوجيا وأمراض القلب والأوعية الدموية

تتكون عائلة البروتينات المعدنية التي تشبه التفككرين مع عزر الثرومبوسبوندين (ADAMTS) من 19 بروتيازًا تنظم بنية ووظيفة البروتينات خارج الخلية في المصفوفة خارج الخلية والدم. أفضل دور للقلب والأوعية الدموية هو دور ADAMTS-13 في الدم. تزيد مستويات ADAMTS-13 المنخفضة بشكل معتدل من خطر الإصابة بالسكتة الدماغية ويمكن أن تسبب المستويات المنخفضة جدًا (أقل من 10٪) فرفرية نقص الصفيحات التخثرية (TTP). يخضع المؤتلف ADAMTS-13 حاليًا للتجارب السريرية لعلاج TTP. في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف أدوار جديدة للقلب والأوعية الدموية لبروتياز ADAMTS. العديد من أفراد عائلة ADAMTS مهمون في تطوير الأوعية الدموية والقلب ، وخاصة الصمامات. قام عدد من الدراسات أيضًا بالتحقيق في الدور المحتمل لـ ADAMTS-1 و -4 و -5 في أمراض القلب والأوعية الدموية. تشق البروتيوغليكانات مثل البرسيكان ، والتي تمثل المكونات الهيكلية الرئيسية للشرايين. يجذب ADAMTS-7 و -8 اهتمامًا كبيرًا نظرًا لتورطهما في تصلب الشرايين وارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي ، على التوالي. الطفرات في آدمتس 19 يتسبب الجين في مرض صمام القلب التدريجي ومتغيرات مغلوطة في آدمتس 6 ترتبط بالتوصيل القلبي. في هذه المراجعة ، نناقش بالتفصيل الدليل على هذه الأدوار القلبية الوعائية وغيرها لأفراد عائلة ADAMTS ، وركائزهم المحللة للبروتين والآليات الجزيئية المحتملة المعنية.

1 المقدمة

تقوم المصفوفة خارج الخلية (ECM) بتوجيه تكوين أنسجة القلب والأوعية الدموية أثناء التطور الجنيني وتدعمها طوال مرحلة البلوغ من خلال توفير الدعم الهيكلي والتوجيه لسلوك الخلية وعزل عوامل النمو. في الشرايين والأوعية الدموية الكبيرة ، يوفر الكولاجين والألياف المرنة الدعم الهيكلي الأساسي لمنع التمزق. يتكون الشريان السليم من ثلاث طبقات (tunicae): البرانية الغلالة والوسائط والبطانة الداخلية (الشكل 1). تتلامس البطانة الداخلية مع تجويف الوعاء الدموي وتتكون من خلايا بطانية (ECs) متصلة بغشاء قاعدي غني بالكولاجين الرابع واللامينين والنيوجين وكبريتات الهيبارين (HS) البروتيوغليكان (PGs) (سينديكان ، بيرليكان). تتكون وسائط الغلالة من خلايا العضلات الملساء الوعائية (VSMC) ، والتي تعبر عن كبريتات شوندروتن (CS) / كبريتات ديرماتان (DS) -PG (CSPGs) (مثل فيرسيكان وأغريكان) والإيلاستين. هناك صفائح مثقبة من الإيلاستين تسمى lamellae والتي توجد بينها ألياف الكولاجين وطبقات رقيقة من ECM الغني بـ PG و VSMCs. الإيلاستين ، القابل للتمدد وله قوة شد منخفضة ، يعمل كخزان مرن ويوزع الضغط بالتساوي في جميع أنحاء الجدار وعلى ألياف الكولاجين [1]. البرانية هي الطبقة الخارجية للأوعية الدموية وتتكون من ECM غني بالكولاجين تفرزه الخلايا الليفية التي تمنع تمزق الأوعية الدموية عند ضغوط عالية جدًا. البرانية هي أيضًا خزان للخلايا الجذعية وتلعب دورًا أساسيًا في تنظيم وظائف مجموعات الخلايا في الغلالة الباطنة والوسائط [2]. توجد العديد من PGs في الطبقات المختلفة. في وسط الغلالة ، تساهم في خصائص اللزوجة المرنة لجدار الوعاء الدموي. يتم التوسط في وظيفة PGs من خلال سلاسل الجليكوزامينوجليكان (GAG). بسبب شحنتها السالبة العالية ، تجذب هذه GAGs الأيونات المضادة والماء إلى الأنسجة [3،4]. علاوة على ذلك ، فإن CSPGs مثل versican و aggrecan هي مكونات أساسية من وريقات صمام القلب ، وعلى وجه الخصوص ، طبقة ECM الوسطى ، الإسفنجيوسا ، بينما يسود الإيلاستين والكولاجين في البطين / الأذين والطبقات الليفية ، على التوالي [5،6] (الشكل 2). توفر نسب PGs والألياف المرنة المتناثرة وسيلة للتوازن بين صلابة ومرونة أنسجة القلب والأوعية الدموية [7]. لهذا السبب ، فإن إعادة تشكيل ECM الوعائي بواسطة البروتياز الذي يفرزه كل من ECs و VSMCs أمر بالغ الأهمية لتحديد الخصائص الميكانيكية لهذه الأنسجة. علاوة على ذلك ، فإن تدهور ECM مطلوب للهجرة وانتشار VSMCs ، وكذلك تسلل الخلايا الالتهابية في ظل الظروف المرضية. من بين البروتياز المشاركة في هذا الإجراء الديناميكي ، تم التحقيق على نطاق واسع في أعضاء عائلة البروتينات المعدنية المصفوفة (MMP) نظرًا لقدرتها على شق مكونات ECM المرنة مثل الكولاجين (MMP-1 ، -8 ، -13 ، -14) و الإيلاستين (MMP-12). بالإضافة إلى ذلك ، يلعب البروتياز الخاص بالعائلة ذات الصلة من الديسينجرين والبروتينات المعدنية (ADAMs) دورًا أساسيًا في ECM الوعائي نظرًا لقدرته على شق المجال الخارجي للبروتينات الغشائية (التساقط) بشكل انتقائي. تمت مراجعة دور عائلات البروتين المعدني في اضطرابات القلب والأوعية الدموية بشكل شامل في مكان آخر [8،9].

الشكل 1. مشاركة البروتياز ADAMTS في فسيولوجيا وأمراض القلب والأوعية الدموية. تصلب الشرايين والتخثر: انخفاض نشاط البروتيوغليكاناز (أ1) يرتبط بتراكم البروتيوغليكان وزيادة استيعاب البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة (LDL) (أ2) وتشكيل خلايا الرغوة (أ3) ، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين لوحة تصلب الشرايين. يمكن أن تتكون الجلطة فوق اللويحة إذا تعرض الكولاجين للدم. ينظم ADAMTS-13 قدرة عامل von Willebrand (VWF) على تجنيد الصفائح الدموية في موقع التعرض للكولاجين وبدء تكوين الجلطة. في الشريان الأورطي ، انخفاض نشاط البروتيوغليكاناز (أ1) يسبب تراكم البروتيوغليكان ، وزيادة الضغط الاسموزي ، وتقليل صلاحية خلايا العضلات الملساء الوعائية (VSMC) وتعطيل الاستشعار الميكانيكي (ب). BM ، الغشاء القاعدي EC ، الخلية البطانية VWF ، عامل فون ويلبراند.

الشكل 2. تنظيم المصفوفة خارج الخلية (ECM) في صمامات القلب. (أ) يتم عرض تركيبة ECM في الصمام الناضج. يعد تكوين البطين والليف أثناء التطور عملية جزيئية معقدة ومنظمة بإحكام يلعب فيها البروتين ADAMTS دورًا أساسيًا. (ب) يمكن أن يؤدي نشاط ADAMTS غير الفعال إلى درجة معينة من عدم تنظيم ECM وتغيير شكل الصمام وتسرب الصمام. يمكن أن تظهر ECM غير المنظمة على أنها وفرة من البروتيوغليكان ، والتي يمكن أن تكون بسبب عدم كفاية نشاط البروتيوغليكاناز أو ربما بسبب التجميع غير الصحيح لـ ECM في البطين (مثل الألياف الدقيقة fibrillin-1 / الإيلاستين). تم ربط ADAMTS-1 و -5 و -9 بمرض وراثي بشري في تطوير صمام القلب من خلال دراسات الفئران و ADAMTS-19.

تركز هذه المراجعة على عائلة metalloprotease المرتبطة ارتباطًا وثيقًا ، وهي بروتين ميتالوبروتيناز يشبه المتفكك ومعزول ثرومبوسبوندين (ADAMTS) ودورها الفسيولوجي (المرضي) في القلب والأوعية الدموية. في البشر ، تتكون عائلة ADAMTS من 19 بروتينات معدنية مُفرزة بالإضافة إلى 7 بروتينات شبيهة بـ ADAMTS خالية من النشاط التحفيزي [10]. يشتركون في تكوين مجال مشترك يتكون من ببتيد إشارة ، مجال أولي ، مجال تحفيزي للبروتين المعدني (Mp ، غائب في البروتينات الشبيهة بـ ADAMTS) ، متبوعًا بمجالات مساعدة غير محفزة مثل مجال (Dis) يشبه disintegrin ، a عزر مركزي من النوع الأول للثرومبوسبوندين (TSR) ، مجال غني بالسيستين (CR) ، مجال فاصل (Sp) ، وباستثناء ADAMTS-4 ، عدد مختلف من TSRs في الطرف C (الجدول 1) . يمتلك بعض الأعضاء نطاقات C-terminal إضافية ، مثل مجال mucin (موجود في ADAMTS-7 و ADAMTS-12) ، ومجال مثل Gon-1 (في ADAMTS-20 و ADAMTS-9) و PLAC (البروتياز واللاكونين) المجال (في ADAMTS-2 و -3 و -6 و -10 و -12 و 14 و -16 و -17 و -18 و -19). علاوة على ذلك ، يعد ADAMTS-13 فريدًا بين بروتياز ADAMTS لأنه يقدم مجالين CUB [المكون الفرعي C1r / C1s / بروتين قنفذ البحر الجنيني Uegf (عامل نمو البشرة للقنفذ) / بروتين مُشكل العظام 1] [11،12]. السمة الشائعة للعائلة هي وجود نموذج ربط الزنك في مجال Mp ، والذي يحتوي على تسلسل الإجماع H EXX H XXGXX H ، حيث تنسق بقايا الهيستيدين الثلاثة التي تحتها خط ذرة الزنك ، والتي تمارس مع بقايا الغلوتامات دور محفز. يتبع هذا الشكل C نهائيًا ببقايا ميثيونين التي تشكل منعطفًا هيكليًا (Met-turn) محفوظًا داخل عائلة metzincin من metallopeptidases (تشتمل على MMPs و ADAMs و ADAMTSs و Astacins) [13].

الجدول 1. ملخص لأدوار القلب والأوعية الدموية ووظائف التحلل وتنظيم المجال لعائلة ADAMTS. بالنسبة لأدوار وأمراض القلب والأوعية الدموية ، تشير الأرقام الموجودة بين قوسين إلى أفراد معينين من عائلة ADAMTS. CAD ، مرض الشريان التاجي PAH ، ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي TAAD ، تمدد الأوعية الدموية الأبهري الصدري والتسلخ TTP ، فرفرية نقص الصفيحات الخثارية VSMC ، خلايا العضلات الملساء الوعائية VWF ، عامل فون ويلبراند WMS ، متلازمة ويل مارشيساني. يتم اختصار مجالات بروتين ADAMTS على النحو التالي: S ، إشارة الببتيد Pro ، prodomain Mp ، مجال البروتين المعدني Dis ، المجال الشبيه بـ disintegrin ، المجال الغني بالسيستين Sp ، مجال spacer Muc ، المجال الشبيه بالموسين CUB ، المكون الفرعي المتمم C1r / C1s / بروتين قنفذ البحر الجنيني Uegf (عامل نمو بشرة القنفذ) / بروتين مُشكل العظام 1 PL ، مجال البروتياز واللاكونين GON ، المجال الشبيه بـ gon-1.

يتم تنشيط البروتياز ADAMTS بشكل عام بعد الإزالة المحللة للبروتين للنطاق الأولي N-terminal بواسطة محولات البروتين من نوع subtilisin (مثل Furin ، PCSK6) [14]. باستثناء ADAMTS-13 ، الذي يدور في الدم ، يبدو أن أفراد عائلة ADAMTS الآخرين يعملون في ECM. يتم تنظيم الإنزيمات المنشطة المفرزة بشكل أساسي من خلال تثبيط مثبطات الأنسجة للبروتينات المعدنية (TIMPs) [15] والالتقام الخلوي [16].

يمكن تعريف عائلات ADAMTS الفرعية المميزة على أساس التماثل المتسلسل (الجدول 1). من المحتمل أن تكون قد تطورت من خلال عملية ازدواجية الجينات مما أدى إلى وظيفة جديدة أو وظيفية فرعية [17] وما زال البعض يشترك في ذخيرة ركيزة مشتركة.

تتميز ADAMTS-1 و -4 و -5 و -8 و -15 بقدرتها على تشقق PG وبالتالي يطلق عليها مجتمعة اسم "البروتيوغليكانازات". على الرغم من أن ADAMTS-9 و -20 أكثر ارتباطًا ، إلا أنهما يظهران أيضًا هذا النشاط التحلل للبروتين المتميز.

ADAMTS-2 هو بروببتيداز إنزيم البروكولاجين يتميز جيدًا والذي يشق بروبتيدات N- الطرفية من النوع الأول والثاني والثالث من الكولاجين [18]. يُظهر ADAMTS-3 و ADAMTS-14 درجة عالية من التماثل مع ADAMTS-2 ويمكنهما شق برو الكولاجين في المختبر. يعتبر ADAMTS-3 ضروريًا لتكوين الأوعية اللمفية من خلال تنشيط عامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF) -C [19،20].

الأزواج ذات الصلة ADAMTS7 / 12, ADAMTS6 / 10, ADAMTS16/18 و ADAMTS17 / 19 ليست مميزة بشكل جيد [21]. آدمتس 10 و آدمتس 17 تؤدي الطفرات إلى ظهور طيف شبيه بمتلازمة ويل مارشيساني (WMS) وقد ارتبطت وظيفيًا بتجميع الألياف الدقيقة الليفية [21]. كما ثبت أن ADAMTS-6 يعزز تكوين ليفي دقيق للفيبرين -1 [22].

ADAMTS-13 ، إلى حد بعيد أفضل أفراد الأسرة تميزًا ، ينظم وظيفة عامل فون ويلبراند (VWF) في تخثر الدم الأولي [23 ، 24].

في حين تمت مناقشة الأدوار غير القلبية الوعائية لأفراد عائلة ADAMTS المختلفين في المراجعات الممتازة الأخيرة [10،14] ، هنا ، سنناقش بالتفصيل مشاركة البروتياز ADAMTS في بيولوجيا القلب والأوعية الدموية وأمراضها.

2. البروتيوغليكان والبروتيوغليكانازات في فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية وأمراضها

2.1. البروتيوغليكان

العديد من أفراد عائلة ADAMTS يشقون على وجه التحديد PGs. لأن "بيولوجيا البروتياز هي في الحقيقة بيولوجيا ركائزها" [14] ، سنناقش بإيجاز دور PGs في نظام القلب والأوعية الدموية. في الأوعية الدموية ، يتم التعبير عن PGs بشكل أساسي بواسطة ECs و VSMCs في الغلالة الباطنة والوسائط ، على التوالي ، حيث تنظم الخصائص الفيزيائية الحيوية لـ ECM [3،19]. علاوة على ذلك ، من خلال تفاعلها مع بروتينات ECM وعوامل النمو والكيموكينات ، تنظم PGs مجموعة متنوعة من العمليات مثل إشارات الخلايا والتكاثر والهجرة والاستماتة [25]. زيادة تراكم PGs هي سمة من سمات تصلب الشرايين [26،27] وتمدد الأوعية الدموية [28] ، بالإضافة إلى الأمراض الوراثية مثل مرض الصمام الأبهري للأطفال والصمامات التاجية المخاطية عند البالغين [29].

يتم تصنيف PGs وفقًا لـ GAG السائدة المرتبطة تساهميًا ببقايا السيرين في نواة البروتين ، وهيبارين / كبريتات الهيبارين (HS) PGs وكبريتات شوندروتن / كبريتات ديرماتان (CS / DS) PGs. تحتوي CS-GAGs د- حمض الجلوكورونيك و ن-اسيتيل-د-galactosamine ، بينما في DS-GAGs ، فإن د- حمض الجلوكورونيك يتحول إلى إل- حمض الإيدورونيك. تحتوي HS-GAGs د- حمض الجلوكورونيك أو إل- حمض الإيدورونيك بالتناوب مع ن-اسيتيل-د- الجلوكوزامين. لا تعتبر GAGs مهمة فقط لتوليد ضغط تناضحي دونان في أنسجة الأوعية الدموية نظرًا لشحناتها السالبة [4] ولكن أيضًا للتوسط في امتصاص البروتين الدهني من الدورة الدموية.

يعتبر التراكم دون الحد الأدنى للرواسب الالتهابية والغنية بالدهون (اللويحات) في الشرايين المتوسطة والكبيرة سمة مميزة لتصلب الشرايين (الشكل 1أ). يؤدي تضخم اللويحات إلى إعاقة تدفق الدم الطبيعي ، مما يؤدي إلى نقص تروية الأعضاء ونخر الأنسجة. يمكن أن يؤدي تمزق اللويحات مع تكوين الجلطة اللاحقة إلى انسداد الأوعية الدموية مما يؤدي إلى أحداث قلبية وعائية قاتلة مثل احتشاء عضلة القلب والسكتة الدماغية. تميل PGs مثل versican و aggrecan أيضًا إلى التراكم في تمدد الأوعية الدموية الأبهري الصدري والتسلخ (TAAD) [28،30،31] وأثناء الشيخوخة الطبيعية للشريان الأورطي [32] ، مما يؤدي إلى زيادة الضغط التناضحي الذي يعطل ECM ( شكل 1ب). علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي تراكم PG إلى تعطيل التحسس الميكانيكي بواسطة VSMCs وإنشاء مصاعد ضغط في جدار الأبهر والتي قد تهيئ التسلخ أو تنشره [33].

يتم تصنيع HSPGs مثل البيرليكان وسانديكانات الغشاء الأربعة بشكل رئيسي بواسطة ECs في البطانة وتمنع العمليات المؤيدة لتصلب الشرايين مثل احتباس البروتين الدهني وتسلل الخلايا الالتهابية وانتشار VSMCs والتخثر [34،35]. نظرًا لأن HSPGs ليست ركائز ADAMTS رئيسية ، فلن تتم مناقشتها بالتفصيل هنا. سنركز بدلاً من ذلك على CSPGs.

يتم التعبير عن CSPGs بشكل أساسي بواسطة VSMCs في وسائط الغلالة [25]. على النقيض من HSPGs ، قد تبدأ CSPGs عمليات تصلب الشرايين من خلال تعزيز كل من ترسيب واستيعاب جزيئات البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) التي اخترقت جدار الشرايين بعد انتقال الخلايا أو الخلل البطاني [27،36] (الشكل 1أ). يمكن أن تشكل CSPG مجمعات عالية التقارب مع جزيئات LDL ، والتي يتم استيعابها بعد ذلك بشكل أكثر كفاءة بواسطة VSMCs والضامة المخترقة من LDLs الأصلي [37 ، 38]. بمجرد استيعابها ، تعزز LDLs تخليق إستر الكوليسترول داخل الخلايا وتكوين الرغوة اللاحقة [39]. يتضمن التفاعل بين البروتينات الدهنية و CSPGs رابطة أيونية بين الأحماض الأمينية الأساسية في البروتين الصمغي B (apoB) ومجموعات الكبريتات سالبة الشحنة على GAGs [40]. علاوة على ذلك ، كلما طالت سلاسل CS ، زاد تقارب LDL [41]. لدعم الفكرة القائلة بأن الارتباط المباشر لجزيئات LDL بـ CSPGs هو خطوة رئيسية في تصلب الشرايين ، تم استبدال الفئران المعدلة وراثيًا التي تعبر عن جزيئات LDL حيث تم استبدال الأحماض الأمينية موجبة الشحنة في apoB بأخرى محايدة أظهرت آفات تصلب الشرايين أقل بكثير من الفئران التي تعبر عن apoB من النوع البري [42]. تشتمل CSPGs على PGs التجميعية الكبيرة مثل versican و aggrecan و PGs الصغيرة الغنية بالليوسين (SLRPs) مثل biglycan و Decorin. نظرًا لقدرتها على ربط كل من الهيالورونان ، وهو GAG الوحيد غير الكبريت ، والليكتين ، فإن التراكمات الكبيرة PGs تسمى أيضًا هيالكتان [43]. Hyalectans لهيكل مماثل ، يشتمل على مجالين كرويين عند النهايتين N و C ، المسمى G1 و G3 ، على التوالي ، ومجال GAG مركزي يحتوي على مواقع ربط لسلاسل GAG. يرتبط المجال G1 بالهيالورونان ، بينما يحتوي المجال G3 على منطقة ربط اللقطة (الشكل 1).أ).

Versican هو الهيالكتان الرئيسي في الأوعية الدموية ، حيث يلعب دورًا في عمليات التطوير والإصلاح مثل التصاق الخلايا ، والتكاثر والهجرة ، وتجميع ECM والالتهاب [25 ، 26 ، 44]. إنه موجود في 5 أشكال إسوية (V0-V4) ، تم إنشاؤها عن طريق الربط البديل داخل المنطقة الوسطى الغنية بـ GAG. يعد التعبير عن الفرسيكان ضروريًا للتطور الطبيعي للقلب والأوعية الدموية [45 ، 46]. يشارك فيرسيكان في جوانب مختلفة من تطور آفات الأوعية الدموية وهو موجود في لويحات تصلب الشرايين ، وآفات عودة التضيق ، والآفات التي تظهر أثناء إصلاح الكسب غير المشروع وآفات تمدد الأوعية الدموية [27] تزداد مستويات الفرسكان بشكل كبير في تصلب الشرايين [27،47] ، مما يشير إلى أن تراكمها قد يكون مسؤولًا جزئيًا عن زيادة ترسب / استيعاب LDL في جدار الوعاء الدموي (الشكل 1).أ).

تم تحديد Aggrecan ، وهو CSPG رئيسي في الغضروف ، مؤخرًا في الشريان الأورطي البشري [28،30،31،48-53] ، جنبًا إلى جنب مع Versican ، ثبت أنه يتراكم في الأبهر للمرضى الذين يعانون من TAAD ، مما يؤدي إلى زيادة الضغط الاسموزي الذي يعطل ECM [30] (الشكل 1ب). هنا ، من المهم أن نلاحظ أن aggrecan لديه ترتيب من حيث الحجم أكبر من Versican [54] ، وبالتالي لديه إمكانية أكبر لممارسة الضغط الاسموزي. بالإضافة إلى CS ، يحتوي aggrecan أيضًا على كبريتات الكيراتان (KS) GAGs (حيث يكون د- يحل محل الجالاكتوز حمض الهكسورونيك) المتجمع في منطقة غنية بـ KS [54].

إن لب البروتين في SLRPs مثل biglycan صغير (40-60 كيلو دالتون) ويتميز بوجود 11-12 تكرار ترادفي غني بالليوسين وربط 1-2 سلاسل CS / DS GAG [55]. يكرر الترادف الغني بالليوسين الارتباط بالكولاجين ، وبالتالي ينظم تكوين ليفي الكولاجين [56-58].

Biglycan هو واحد من PGs الرئيسية الموجودة في آفات تصلب الشرايين البشرية [59-62]. مثل aggrecan و versican ، يرتبط biglycan بجزيئات LDL ، على الرغم من انخفاض التقارب بسبب انخفاض عدد سلاسل GAG [63]. Bgn لم تظهر الفئران بالضربة القاضية انخفاض احتباس LDL في جدار الشرايين ، على الأرجح بسبب التعويض من CSPGs الأخرى [64].ومع ذلك ، فإن الإفراط في التعبير عن البيجليكان في الفئران زاد من احتباس الشرايين للبروتينات الدهنية apoB وعزز تصلب الشرايين [62،65]. قد يمارس Biglycan أيضًا وظيفة مضادة لتصلب الشرايين. في الفئران المعرضة وراثيا لتطوير آفات تصلب الشرايين (تحمل بالفعل حذف أي من البروتين الشحمي E ، ApoE، أو مستقبلات LDL ، LDLR) ، أدى إلغاء تعبير البيجليكان إلى زيادة التهاب اللويحة الناجم عن البلاعم [64]. يعتبر Biglycan أيضًا من البادئ المبكر لآفة تضيق الأبهر ، مما يساهم في سماكة الجدار [66]. علاوة على ذلك ، فقد تورط biglycan في تشكيل TAAD ، منذ ذلك الحين Bgn/LDLR أظهرت الفئران المزدوجة الضربة القاضية زيادة في حدوث TAAD [67] وفقدان الطفرات الوظيفية في Bgn يؤدي إلى ظهور متلازمة TAAD في وقت مبكر في البشر [68]. Bgn كما أظهرت الفئران بالضربة القاضية تمدد الأوعية الدموية الأبهري البطني العفوي (AAA) [69]. نظرًا لأن نقص biglycan يضعف تكوين ألياف الكولاجين في جدار الأبهر ويساهم في تكسير الألياف المرنة [67،70] ، فإن هذا سيؤثر على قدرة الوعاء على الحفاظ على قوى التوتر.

2.2. البروتيوغليكانازات

يتم تنظيم المستويات الفسيولوجية لـ PGs من خلال نشاط البروتيوغليكاناز للعديد من أفراد عائلة ADAMTS. لقد ثبت أن ADAMTS-1 و -4 و -5 و -8 و -9 و -15 و -20 يلتصق ، وإن كان ذلك بدرجات مختلفة ، سواء فيرسكان [71-75] أو aggrecan [76]. يحدث انقسام ADAMTS الوحيد للشكل الإسوي Versican V1 الموصوف حتى الآن في رابطة Glu441 ↓ 442Ala داخل βنطاق GAG [71-75]. مواقع الانقسام المكافئة في αتم تحديد منطقة GAG في الأشكال الإسوية V0 و V2 على أنها Glu1428 ↓ 1429Ala [71] و Glu405 ↓ 406Gln ، على التوالي [77]. يتم شق Aggrecan بواسطة ADAMTS proteases في مواقع متعددة [78] ، على الرغم من أن حدث الانقسام الأكثر ضررًا لوظيفته يحدث عند رابطة Glu392 ↓ Ala393 (ترقيم Uniprot P16112) في المنطقة الواقعة بين النطاقين G1 و G2 [79]. الأهم من ذلك ، أن الانقسام بوساطة ADAMTS لكل من aggrecan و versican ثبت أنه يطلق شظايا نشطة بيولوجيًا. جزء الانقسام G1-DPEAAE 441 versican V1 ، المسمى versikine ، يشارك في مجموعة متنوعة من العمليات البيولوجية مثل الإشارات المناعية [80] وموت الخلايا المبرمج [81] ، بينما تم تحديد جزء الانقسام G1-NIVSFE 405 V2 على أنه هيالورونان- بروتين ملزم تم تحديده سابقًا في دماغ الإنسان [77]. تم إثبات أن جزءًا طويلًا من 32 حمض أميني ناتج عن الانقسام بوساطة MMP في Asn360 ↓ Phe361 والانقسام بوساطة ADAMTS في Glu392 ↓ Ala393 يتفاعل مع مستقبلات تشبه الرقم 2 وتثير الخلايا العصبية المسببة للألم في الخلايا الغضروفية [82،83] . بعد انقسام ADAMTS في Glu392 ↓ Ala393 ، يمكن أن ينتشر neopeptide 393 ARGS من ECM إلى البلازما والبول والسائل الزليلي [84،85]. من بين البروتياز ADAMTS المذكورة أعلاه ، يُظهر ADAMTS-4 و -5 أقوى نشاط بروتيني ضد كل من aggrecan [86،87] و versican [88] علاوة على ذلك ، فقد ثبت أيضًا أنهما يشقان SLRP biglycan في Asn186 187Cys [86،89] ]. يمارس نشاط البروتيوغليكاناز هذا وظائف مهمة في بيولوجيا الأوعية الدموية وقد يساهم في الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية مثل تصلب الشرايين وتمدد الأوعية الدموية ، كما هو موضح في الأقسام التالية.

2.2.1. ADAMTS-1: صديق (في TAAD) أم عدو (في تصلب الشرايين)؟

كان ADAMTS-1 أول فرد في العائلة يتم وصفه [90]. أظهرت نماذج الضربة القاضية المبكرة للفئران تورط هذا الإنزيم في الإخصاب وتطور الجهاز البولي التناسلي [91-94] ، ولكن سرعان ما تم التعرف على أن ADAMTS-1 يلعب دورًا مهمًا في القلب والأوعية الدموية. يبدو أن مرجع الركيزة لـ ADAMTS-1 يمتد إلى ما بعد aggrecan CSPGs [95] و versican [88]. ذكرت في المختبر تشتمل الركائز على nidogen-1 و -2 [96،97] ، semaphorin 3C [98] ، مثبط مسار عامل الأنسجة (TFPI) -2 [99] ، بروتين رابط لعامل نمو الأنسولين (IGFBP) -2 [100] ، syndecan-4 [101] وثرومبوسبوندين 1 و 2 [98102]. نشاط ADAMTS-1 versicanase في المختبر أضعف بكثير من ADAMTS-4 أو ADAMTS-5 [88] ولكنه يبدو مهمًا من الناحية البيولوجية في بعض العمليات التنموية مثل تكوين الجريبات [94]. تشير دراسات الفئران إلى أن نشاط ADAMTS-1 versicanase داخل وسادة شغاف القلب يساهم في نضوج الصمام وترقب عضلة القلب [103،104]. ومع ذلك ، قد يكون التحلل البروتيني ADAMTS-1 للركائز غير PG أو الأنشطة غير المحللة للبروتين مسؤولًا جزئيًا عن هذه الأنماط الظاهرية.

في الأوعية الدموية ، يتم التعبير عن ADAMTS-1 ، مثل ADAMTS-4 و -5 ، بواسطة ECs و VSMCs والضامة الغازية [105-108]. تم تنظيم تعبير ADAMTS-1 في آفات تصلب الشرايين البشرية [105] وقد يساهم نشاطه المتكرر في عدم استقرار اللويحة [71،105]. الفئران المعدلة وراثيا overexpressing آدمتس 1 على ApoE - / - تم التحقيق في الخلفية من قبل Jönsson-Rylander وآخرون. [107] ، ولكن لم يتم الإبلاغ عن قياسات تكوين آفة تصلب الشرايين. ومع ذلك ، أظهر ربط الشريان السباتي في هذه الفئران زيادة كبيرة في تكوين الطبقة الداخلية الجديدة ، مما يشير إلى تأثير ADAMTS-1 على انتقال / انتشار VSMC (الجدول 2). لدعم هذا ، اثنين من استهداف miRNAs ADAMTS1، miR-265b-3p و miR-362–3p ، يبدو أنهما يثبطان انتشار VSMC وترحيله [123124].

الجدول 2. آدمتس الفئران بالضربة القاضية والإفراط في التعبير في الجسم الحي. AB ، تضخم القلب الناجم عن النطاقات الأبهري BAV ، الصمام الأبهري ثنائي الشرف Angi ، الأنجيوتنسين II PAH ، ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي PPS ، pentosan polysulfate TAAD ، تمدد الأوعية الدموية الأبهري الصدري والتسلخ. يتم التلاعب الجيني في الفئران ما لم يتم تحديد خلاف ذلك.

تم الإبلاغ أيضًا عن أن الأنجيوتنسين 2 (Ang II) والمحفزات الأخرى المرتبطة بإعادة تشكيل الأوعية الدموية تحفز التعبير عن ADAMTS-1 في الشريان الأورطي [125]. حيث آدمتس 1 الفئران بالضربة القاضية لديها ارتفاع في معدل وفيات الفترة المحيطة بالولادة [92] ، متغايرة الزيجوت آدمتس 1 تم اختبار +/ الفئران في نموذج TAAD [109]. ال آدمتس 1 +/ أدى النمط الجيني إلى تفاقم تمدد الأوعية الدموية الأبهري وتسلخ الأبهر القاتل الناجم عن العلاج بعامل ارتفاع ضغط الدم Ang II. تسببت إدارة Ang II في TAAD في ما يقرب من 80 ٪ من آدمتس 1 +/ الفئران وتسلخ الأبهر القاتل في ما يقرب من 50٪ من هذه الفئران ، مقارنة مع ما يقرب من 10 و 8٪ في الفئران البرية [109]. هذا النمط الظاهري يشبه Fbn1 C1039G / + ، نموذج فأر لمتلازمة مارفان (MFS) يتميز بانخفاض معدل حدوث تسلخ وتمزق الأبهر مقارنة بنماذج الفئران MFS الأخرى [126]. في هذه "الفئران مارفان" ، قدم Fbn1 تؤدي الطفرة C1039G إلى تعطيل سقالة الألياف الدقيقة ، والتي لها تأثيرات معقدة (بما في ذلك انخفاض مستويات البروتين ADAMTS-1) بسبب التعقيدات الميكانيكية العديدة لمكان الألياف الدقيقة الليفية الدقيقة وأدوارها في تكوين الألياف المرنة ، وإشارات عامل النمو ، وبيولوجيا VSMC [127،128 ]. ومع ذلك ، في حالات تمدد الأوعية الدموية في الأبهر البشري ، فإن مستويات ADAMTS-1 إما لم تتغير أو زادت [30،129،130].

في الختام ، تشير هذه النتائج إلى أن ADAMTS-1 قد يلعب دورًا ضارًا في مسببات تصلب الشرايين ، في حين أن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لإثبات مشاركته في تطوير اعتلال الأبهر.

2.2.2. ADAMTS-4 ، هدف علاجي محتمل في تصلب الشرايين و TAAD

يشق ADAMTS-4 CSPGs مثل versican و aggrecan [87،88] و brevican [131] و SLRPs مثل fibromodulin [86،87] و biglycan [86،89] بالإضافة إلى ركائز غير PG مثل بروتين مصفوفة قليل الغضروف (كومب) [132].

على الرغم من أن ADAMTS-4 ، مثل جميع أفراد عائلة ADAMTS الآخرين ، باستثناء ADAMTS-13 ، مرتبط في الغالب بـ ECM [86،87] ، فقد ينتشر في البلازما بعد تلف القلب والأوعية الدموية. تم العثور على مستويات البلازما المرتفعة من ADAMTS-4 بشكل ثابت في المرضى المصابين بمرض الشريان التاجي (CAD) [129133-135] وتصلب الشرايين [106136-138] و TAAD [112129]. ارتبطت بعض هذه الدراسات بارتفاع مستويات البلازما ADAMTS-4 مع زيادة شدة CAD [134،136] وزعزعة استقرار اللويحة [137،138]. كما تم العثور على زيادة في مستويات ADAMTS-4 في المناطق الغنية بالبلعم من لويحات تصلب الشرايين البشري ولويحات الشريان التاجي غير المستقرة [106،138]. الأهم من ذلك ، أن هذه النتائج في البشر تتفق مع تلك التي تم الحصول عليها من نماذج الفئران المختلفة (الجدول 2). أظهرت مستويات ADAMTS-4 زيادة في لويحات تصلب الشرايين والبلازما ApoE بالضربة القاضية [111،138] و LDLR - / - ApoB 100/100 [99] الفئران بالضربة القاضية المزدوجة مع تقدم تصلب الشرايين. علاوة على ذلك ، الحذف الجيني آدمتس 4 في ApoE أنتجت الخلفية بالضربة القاضية نمطًا ظاهريًا أكثر اعتدالًا لتصلب الشرايين ، مع زيادة ثبات اللويحة مقارنةً بزملائهم في القمامة [111]. ApoE/آدمتس 4 أظهرت الفئران ذات الضربة القاضية المزدوجة أيضًا انقسامًا منخفضًا لكل من الفرسيكان و aggrecan في الشرايين ، مع عدم وجود تعويض من البروتيوغليكانازات الأخرى مثل ADAMTS-1 و −5. ارتبط هذا مع انخفاض ترسب الدهون وتسلل البلاعم ولكن زيادة انتشار VSMC [111]. علاوة على ذلك ، في غياب ADAMTS-4 ، لوحظ زيادة موت الخلايا المبرمج للبلاعم وانخفاض مستويات السيتوكينات المنشطة للالتهابات [111]. تشير هذه البيانات إلى أن نشاط ADAMTS-4 يرتبط بمزيد من لويحات تصلب الشرايين غير المستقرة. لذلك ، قد يكون التثبيط العلاجي لـ ADAMTS-4 مفيدًا في المراحل المتأخرة من تطور تصلب الشرايين.

حذف آدمتس 4 وقد ثبت أنه يقلل بشكل كبير من تضخم قطر الأبهر ، وتشكيل تمدد الأوعية الدموية ، والتسلخ ، وتمزق الأبهر في نموذج فأر من TAAD المتقطع الناجم عن نظام غذائي غني بالدهون وتسريب AgII [112]. ارتبطت هذه الأنماط الظاهرية مع انخفاض تسلل البلاعم ، موت الخلايا المبرمج VSMC وتدهور الشعيرية [112]. التعبير عن آدمتس 4 يزداد عند علاج Ang II وحقن miR-126a-5p ، وهو استهداف ميرنا آدمتس 4، وقد ثبت مؤخرًا أنه يقلل من اتساع الأبهر وتدهور الأبهري بالإضافة إلى زيادة البقاء على قيد الحياة في هذه الفئران [139]. قد يكون التنظيم الخفيف الشديد لهذا mRNA أحد الآليات المسؤولة عن التنظيم المرصود لـ آدمتس 4 التعبير في نموذج Ang II [139].

في المختبر, ADAMTS4 لقد ثبت أن ضربة قاضية تقلل من تسلل البلاعم [129] وموت الخلايا المبرمج VSMC [112] ، وهما عمليتان مهمتان لتطوير تمدد الأوعية الدموية الأبهري [140] ، ونشوة اللويحة [141]. في كلتا الحالتين ، قد يلعب نشاط versicanase لـ ADAMTS-4 دورًا. تتمتع Versican كاملة الطول بخصائص لاصقة ويسهل انقسامها بواسطة ADAMTS البروتيوجليكانازات هجرة الخلايا المناعية [80،142]. علاوة على ذلك ، يمكن أن يعزز Versikine ، وهو جزء الانقسام الفرسيكي الذي تم إنشاؤه بواسطة ADAMTS ، موت الخلايا المبرمج [81] ، وبالتالي يعادي التأثير المضاد للاستماتة للفرسيكان الكامل الطول [143،144]. قد يكون ADAMTS-4 أيضًا متورطًا بشكل مباشر في موت الخلايا المبرمج للـ VSMCs بعد الانتقال إلى النواة وانقسام بوليميريز بولي ريبوز بولي ADP 1 (PARP-1) ، وهو جزيء رئيسي في إصلاح الحمض النووي وبقاء الخلية [112]. يعزز PARP-1 كامل الطول بقاء الخلية ، في حين أن PARP-1 المشقوق يمكن أن يحفز موت الخلايا المبرمج [145]. أخيرًا ، ثبت أن ADAMTS-4 يمارس تأثيرات مؤيدة للاستماتة بشكل مستقل عن نشاطه التحفيزي [146] ، مما يشير إلى أن ADAMTS-4 يمكن أن يحفز موت الخلايا المبرمج من خلال آليات مختلفة.

ومن المثير للاهتمام ، أن تعبير ADAMTS-4 قد زاد في عضلة القلب لدى الفئران المعرضة لارتفاع ضغط الدم وإضافة كبريتات البنتوزان تمنع كلاهما. آدمتس 4 التعبير والانقسام الشعري وتحسين وظيفة عضلة القلب [147].

هذه الملاحظات السريرية و في الجسم الحي تشير البيانات المأخوذة من نماذج الفئران للمرض إلى أدوار متعددة لـ ADAMTS-4 في أنسجة القلب والأوعية الدموية المريضة. ما إذا كان التثبيط العلاجي لـ ADAMTS-4 يمكن أن يبطئ من تطور مرض الأوعية الدموية على وجه الخصوص يتطلب مزيدًا من التحقيق.

2.2.3. ينظم ADAMTS-5 مستويات البروتيوغليكان في القلب والأوعية الدموية

تمت دراسة ADAMTS-5 على نطاق واسع في سياق تدهور aggrecan في الغضروف وهو هدف تم التحقق منه لعلاج هشاشة العظام [148]. في الآونة الأخيرة ، ظهر دور القلب والأوعية الدموية لـ ADAMTS-5 ، والذي تمت مراجعته مؤخرًا [148] وسيتم تلخيصه بإيجاز هنا.

في المختبر، ADAMTS-5 هو بروتيوجليكاناز أقوى من ADAMTS-1 و -4 [87،88] وغياب ADAMTS-5 في الجسم الحي يسبب تراكم PGs القلب والأوعية الدموية (الجدول 2). على سبيل المثال، آدمتس 5 أظهرت الفئران بالضربة القاضية شذوذًا شديدًا في شرفات الصمام الرئوي بسبب انخفاض الانقسام الشوكي والتراكم الجرسياني والتراكم اللاحق [53،113،114] وبالمثل ، فقد أظهروا تمددًا للشريان الأورطي الصدري مع تراكم aggrecan و biglycan [51]. سيكون من المثير للاهتمام مقارنة هذا النمط الظاهري مع الفئران الموصوفة التي تعبر عن مقاومة الانقسام ADAMTS (أي تحور في موقع Glu1428 ↓ 1429Ala) ، تسمى الفئران V1R ، ولكن لسوء الحظ لم يتم وصف النمط الظاهري للقلب والأوعية الدموية لديهم [149]. في حين أن غالبية الفئران V1R كانت قابلة للحياة وخصبة ، يموت بعضها بسبب نزيف الأعضاء بعد التهجين العكسي [149].

تم العثور على ADAMTS-5 ليكون منخفضًا بشكل ملحوظ في الأبهر ApoE الفئران المنكوبة ، والتي طورت تلقائيًا آفات تصلب الشرايين ، مما أدى إلى تراكم الفرسكان والبيجليكان [150]. قلل ADAMTS-5 المؤتلف من قدرة ارتباط البروتين الدهني منخفض الكثافة للبيجليكان وأطلق جزيئات LDL من آفات الأبهر البشرية [150] ، مما يشير إلى دور هذا الإنزيم في تنظيم احتباس البروتين الدهني بوساطة PG (الشكل 1)أ). يتم التعبير عن ADAMTS-5 في كل من VSMCs [151،152] والضامة [106] ، وهما نوعان من الخلايا يعبران أيضًا عن versican [151،153-155] و TIMP-3 [156-158] ، المانع الرئيسي لـ ADAMTS-4 و -5 [ 15]. بمجرد تشكيل اللويحة ، يرتبط ثباتها بمستويات تعبير عالية لـ TIMP-3 [158،159] و versican [160]. لذلك ، يتأثر تطور لويحة تصلب الشرايين باختلال التوازن بين التعبير عن البروتيوغليكانازات ومثبطات البروتيوغليكاناز و PGs ، حيث قد يلعب كل بروتين دورًا مفيدًا / ضارًا في مراحل مختلفة من العملية.

في دراسات TAAD ، وجد أن مستويات الرنا المرسال لـ ADAMTS-5 قد انخفضت [30،161] وقد تم تأكيد ذلك مؤخرًا على مستوى البروتين ، في كل من البلازما وخزعات الأبهر [152]. قد تساعد نماذج الفئران الخاصة بـ TAAD في توضيح دور ADAMTS-5 في هذا المرض. في نموذج Ang II ، آدمتس 5 أظهرت الفئران المفلترة زيادة في اتساع الأبهر ، مما يشير إلى أن ADAMTS-5 يلعب دورًا غير متكرر في الحفاظ على خصائص اللزوجة المرنة في الشريان الأبهر [51]. ارتبط فقدان ADAMTS-5 بزيادة مستويات البروتين في Versican و TGF-β [50] ، وهو لاعب حاسم في تطوير TAAD [160]. في الوقت نفسه ، تم تقليل تنظيم تعبير البروتين -1 المرتبط بمستقبلات البروتين الدهني منخفض الكثافة (LRP-1) [50] ، وهي ظاهرة ثبت أنها تؤدي إلى تفاقم تمدد الأبهر [162]. من اللافت للنظر ، في هذا النموذج ، أن الزيادة في مستويات بروتين ADAMTS-1 لم تعوض عن غياب ADAMTS-5 ، حيث تقلص الانقسام الشعري بشدة [50]. يمكن تفسير ذلك من خلال النشاط الجوهري العالي لـ ADAMTS-5 [88].

مجتمعة ، تشير هذه البيانات إلى أن نشاط التحلل البروتيني لـ ADAMTS-5 ضروري في تنظيم مستويات PGs القلبية الوعائية وأن الاضطرابات يمكن أن تؤثر على عملية المرض في تصلب الشرايين و TAAD. نتيجة لذلك ، يجب أن يهدف أي علاج لهشاشة العظام إلى تجنب نشاط ADAMTS-5 في الأوعية الدموية لتجنب عدم التوازن في مستويات PG [148].

2.2.4. ADAMTS-8 ، يساهم في ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي

لم يتم التحقيق على نطاق واسع في الخصائص الأنزيمية لـ ADAMTS-8 ، بما في ذلك مخزون الركيزة الخاص به. الركيزة الوحيدة المبلغ عنها هي aggrecan ، والتي تم شقها في المختبر، ولكن بنسبة إنزيم / ركيزة عالية للغاية [163]. على الرغم من تناظر ADAMTS-8 مع ADAMTS-1 و -4 و -5 ، فإن هذه البيانات تلقي بظلال من الشك على إدراج ADAMTS-8 في فصيلة البروتيوغليكاناز الفرعية. ADAMTS8 تم التعرف على أنه جين مثبط للورم في عدة أنواع من السرطانات [164] وتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) في ADAMTS8 ارتبط الموضع بارتفاع ضغط الدم في دراسة الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS) [165]. على مستوى البروتين ، يتم التعبير عن ADAMTS-8 بشكل كبير في الرئة والقلب [119،166] ، جنبًا إلى جنب مع ADAMTS-1 و -4 و -5 ، تم اكتشافه داخل آفات الشريان السباتي البشري و لويحات تصلب الشرايين التاجية المتقدمة [106،107]. تمت زيادة تعبير ADAMTS-8 في رئتي المرضى الذين يعانون من ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي (PAH) وفي نماذج الفئران / الفئران من PAH [119]. في نموذج من الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات الناجم عن نقص الأكسجة ، فإن الفئران التي تحمل حذفًا مستهدفًا لـ آدمتس 8 في خلايا العضلات الملساء الشريانية الرئوية (Adamts8 ΔSM22α ) أظهر انخفاض الضغط الانقباضي البطيني الأيمن وتضخم البطين الأيمن مقارنة بالفئران البرية ، مما يشير إلى دور حاسم لـ ADAMTS-8 في تطوير PAH [119]. يبدو أن إضافة ADAMTS-8 المؤتلف إلى ECs للشريان الرئوي تمارس دورًا مؤيدًا للالتهابات ومؤيدًا للاستماتة [119] ، مشابهًا لتأثيراته على خطوط خلايا سرطان البلعوم الأنفي [167]. تشير هذه البيانات إلى أوجه تشابه محتملة بين وظيفة ADAMTS-8 في الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات والسرطان. نظرًا لأنه يتم التعبير عن ADAMTS-8 أيضًا في القلب ، فإن نموذج خروج المغلوب المشروط مع حذف خاص بخلايا عضلة القلب آدمتس 8 (Adamts8 ΔαMHC ) [119]. أظهرت هذه الفئران انخفاضًا في تضخم القلب والتليف وضعف البطين الأيمن استجابةً لنقص الأكسجة.

مجتمعة ، تشير هذه النتائج إلى تورط ADAMTS-8 في تطوير PAH وأنماط ظاهرية أخرى للقلب والأوعية الدموية ، ولكن من الضروري إجراء مزيد من الدراسات لوصف ذخيرة ركيزة ADAMTS-8 وآلية العمل والتنظيم.

2.2.5. ADAMTS-9 في تنمية القلب

تطوريًا ، يبدو أن ADAMTS-9 هو أقدم أفراد الأسرة ، استنادًا إلى تناظره العالي مع الديدان الخيطية وبروتياز ذبابة الفاكهة ، المسمى Gon-1 و Adamts-A ، على التوالي [72،168-170]. وهو أيضًا أكبر عضو في عائلة ADAMTS ، ويتألف من 14 تكرارًا لـ TSR ومجالًا شبيهًا بـ Gon-1 في الطرف C (الجدول 1).

آدمتس 9 لم تنجو الفئران التي خرجت منها قاضية من 7.5 يومًا من الحمل لأسباب غير معروفة ، ولكن ربما يرجع ذلك إلى الدور المهم لـ ADAMTS-9 في تكوين ووظيفة الأهداب الأولية [17172]. أظهرت الفئران متغايرة الزيجوت بالضربة القاضية اختراقًا متغيرًا للشذوذات القلبية التي تشمل عضلة القلب ، والصمامات التاجية ، والصمامات الأبهري ، والشريان الأورطي القريب ، المرتبط بالفرسيكان الزائد [120] ، مما يشير إلى أن هذا الإنزيم متورط في نمو القلب (الجدول 2).

في دراسة للتعبير الجيني المرتبط بتمزق AAA ، تمت مقارنة أنسجة الأبهر الناتجة عن الإصلاح الطارئ لتمزق تمزق AAA بنسيج الجراحة الاختيارية. حدد هذا مجموعة من 5 جينات معبر عنها بالخلايا الليفية تم تنظيمها حصريًا في AAA ، بما في ذلك ADAMTS9 [173].

3. ADAMTS-7 في مرض الشريان التاجي

ADAMTS-7 هو هدف علاجي محتمل في تصلب الشرايين والأمراض المرتبطة به مثل CAD.تراكمت الأدلة على الدور الضار خلال العقد الماضي وتشمل 1) تقليل تصلب الشرايين عند استئصال آدمتس 7 الجين في الفئران (الجدول 2) 2) GWAS التي تظهر ارتباط آدمتس 7 SNPs مع CAD و 3) الكشف الكيميائي المناعي لـ ADAMTS-7 في لويحات تصلب الشرايين البشرية.

الضربة القاضية من آدمتس 7 على خلفية تصلب الشرايين ، تم تقليل منطقة الآفة الناتجة عن تصلب الشرايين في الشريان الأورطي آدمتس 7 −/− /ApoE - / - الفئران بنسبة 62٪ (ذكور) و 54٪ (إناث) مقارنة بمجموعة السيطرة على القمامة. في آدمتس 7 −/− /Ldlr - / - الفئران ، كانت التخفيضات 37٪ و 52٪ على التوالي [116]. تشير هذه النتائج إلى أن التثبيط الدوائي لنشاط ADAMTS-7 يمكن أن يبطئ تقدم تصلب الشرايين. آدمتس 7 - / - أظهرت الفئران أيضًا استجابة متغيرة لـ VSMCs لإصابة الأسلاك الشريانية [116،117]. أظهروا انخفاضًا كبيرًا في تكوين neointima عند إصابة الأوعية الدموية ، والتي شوهدت سابقًا في الجرذان آدمتس 7 ضربة قاضية باستخدام سيرنا في نموذج إصابة بالون [118]. باستخدام نفس النموذج ، شوهد التأثير المعاكس عندما تم الإفراط في التعبير عن ADAMTS-7 [118]. هذه التأثيرات لـ ADAMTS-7 على VSMC في الجسم الحي أتفق مع النتائج في المختبر [116–118,174].

أظهرت GWAS أن SNPs في آدمتس 7 الموضع يرتبط بـ CAD [174]. SNP الذي يُعتقد أنه يسبب الارتباط هو رس 3825807، والتي يرتبط الأليل G منها بتقليل مخاطر الإصابة بأمراض القلب التاجية. يتسبب في استبدال سيرين للبرولين في الموضع 214 من مجال إنتاج ADAMTS-7. يقع البرولين بالقرب من أشكال التعرف على محولات البروتين الشبيهة بالسبتيليزين مثل الفورين و PCSK6 ، والتي تنشط ADAMTS-7 عن طريق الإزالة المحللة للبروتين للنطاق المثبط. تبين أن البرولين يعيق إزالة النطاق الأولي ، مما يقلل بالتالي من تنشيط ADAMTS-7 [174] ويحتمل أن يتوسط في تقليل مخاطر CAD المرتبط بأليل G. VSMCs من النمط الجيني G / G ل رس 3825807 هاجروا أيضا أقل في المختبر مقارنة بالنمط الجيني A / A.

حددت الكيمياء المناعية للويحات البشرية لتصلب الشرايين بروتين ADAMTS-7 [174175]. في اللويحات السباتية ، زادت مستويات ADAMTS-7 في المرضى الذين يعانون من أعراض الأوعية الدموية الدماغية مقارنة بالمرضى الذين لا يعانون من هذه الأعراض ، كما ارتبطت المستويات المرتفعة بزيادة خطر الإصابة بأحداث القلب والأوعية الدموية بعد الجراحة [175].

العديد من في المختبر تم الإبلاغ عن ركائز ADAMTS-7 في الأدبيات ، ولكن لم يتم إنشاء روابط واضحة مع تصلب الشرايين وسلوك VSMC [117،176،177]. تم استخدام طريقة وسم نظائر أمين المحطة الطرفية القائمة على قياس الطيف الكتلي (TAILS) لتحديد ركائز ECM المحتملة ، والتي حددت بروتين رابط TGF-β الكامن 4 (LTBP4) كركيزة [178]. LTBP4 هو أحد مكونات الألياف الدقيقة / الألياف المرنة في الرئة والأوعية الدموية الكبيرة ويتم التعبير عنه أيضًا بالاشتراك مع ADAMTS-7 في القلب [179،180]. يرتبط بالعديد من بروتينات ECM ، بما في ذلك fibrillin-1 و fibulin-4 و fibulin-5 ، والتي تعتبر ضرورية لتكوين الألياف المرنة في الأوعية الدموية الكبيرة [179،181،182]. من المحتمل أن يؤثر تحلل بروتين LTBP4 بواسطة ADAMTS-7 على هذه العملية ، ولكن هذا لا يزال قيد التحقيق في الجسم الحي. إن أهمية تحليل البروتين LTBP4 بواسطة ADAMTS-7 لتصلب الشرايين غير واضحة حاليًا. ومع ذلك ، أظهر تقرير حديث أن LTBP4 تم التعبير عن الجين بشكل تفاضلي بين اللويحات من المرضى الذين يعانون من الأعراض وغير المصحوبين بأعراض [183] ​​، مما يشير إلى أن LTBP4 قد يؤثر على تكوين لويحات تصلب الشرايين.

في حين أن العديد من أفراد عائلة ADAMTS يتم تنظيمهم بواسطة مثبط البروتياز المعدني الداخلي TIMP-3 ، فإن ADAMTS-7 أكثر عرضة للتثبيط بواسطة TIMP-4 ، والذي يثبط ADAMTS-7 بكفاءة عند تركيزات نانومولارية منخفضة [178]. يمتلك كل من TIMP-4 و ADAMTS-7 توزيعًا محدودًا للأنسجة مع تعبير وفير بشكل خاص في أنسجة القلب والأوعية الدموية لدى البالغين [116،184].

باختصار ، يعد ADAMTS-7 هدفًا علاجيًا محتملاً في CAD والأمراض ذات الصلة الناتجة عن تصلب الشرايين ، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتحقق من صحته كهدف والسماح بفهم أفضل للآليات الجزيئية المعنية.

4. ADAMTS-13 ، فرفرية نقص الصفيحات الخثارية والسكتة الدماغية

يدور ADAMTS-13 في الدم بتركيز 6 نانومتر تقريبًا ، حيث يتم تقليم مولدات VWF التي تم إفرازها حديثًا والتي من شأنها أن تكون شديدة التجلط لولا ذلك [185] (الشكل 1أ). يتسبب نشاط ADAMTS-13 المنخفض جدًا (أقل من 10٪) في الإصابة بمرض TTP ويرتبط نشاط ADAMTS-13 المنخفض بشكل معتدل بالسكتة الدماغية الإقفارية ، وهي أيضًا سمة من سمات TTP. في TTP ، تقوم مولدات VWF الطويلة جدًا بتجميع الصفائح الدموية تلقائيًا في حالة عدم وجود ضرر بطاني [186]. تعتبر TTP حالة نادرة تهدد الحياة والتي تظهر بشكل شائع عند البالغين الأصحاء سابقًا إلى البالغين في منتصف العمر ، مع معدل سنوي يبلغ 6 لكل مليون في المملكة المتحدة [187،188]. تظهر فقر الدم الانحلالي الحاد (MAHA) ، ونقص الصفيحات الحاد وتلف نهاية الأعضاء. والأعضاء الأكثر إصابة هي القلب والدماغ والكلى والجهاز الهضمي [189]. إن MAHA هو نتيجة الميكروثومبي الذي يسد الأوعية الصغيرة ويتلف خلايا الدم الحمراء ، في حين أن قلة الصفيحات الحادة ناتجة عن استهلاك الصفائح الدموية التي يتم التقاطها في ميكروثرومبي. ينتج تلف العضو النهائي عن انسداد الأوعية الصغيرة التي تغذي الأعضاء بالأكسجين [188]. في أقلية صغيرة من مرضى TTP ، يكون نشاط ADAMTS-13 منخفضًا بسبب الطفرات الموروثة في منطقة الترميز في آدمتس 13 الجين [189]. الشكل الأكثر شيوعًا لـ TTP هو TTP بوساطة مناعية (iTTP) ، والذي يتضمن أجسامًا مضادة ذاتية ضد ADAMTS-13 ، والتي تزيل الإنزيم بسرعة من الدورة الدموية وتثبط نشاطها عن طريق منع الارتباط بركيزة VWF [190]. يمكن أن تكون الأجسام المضادة التي تستهدف المجالات N- الطرفية حتى المجال Sp مثبطة ، بما يتماشى مع اكتشاف العديد من العناصر الخارجية في هذه المجالات [190-195]. يتكون علاج iTTP حاليًا من تبادل البلازما (PEX) لإزالة الأجسام المضادة المسببة للأمراض وتوفير ADAMTS-13 ، جنبًا إلى جنب مع Rituximab لقمع إنتاج الأجسام المضادة الذاتية [186،196]. PEX أمر بالغ الأهمية وينقذ الأرواح عندما يتواجد المرضى في المستشفى في حالات الطوارئ. في الآونة الأخيرة ، تم استكمال PEX أيضًا بـ Caplacizumab ، وهو بناء يتكون من اثنين من الأجسام المضادة أحادية المجال المدمجة التي تستهدف نفس الحاتمة في مجال VWF A1 وتقليل تراكم الصفائح الدموية [197]. يخضع Recombinant ADAMTS-13 حاليًا للمرحلة الثانية من التجربة السريرية ، حيث يتم استخدامه لتكملة PEX في مرضى iTTP بهدف تسريع الشفاء وتقليل استخدام PEX (ClinicalTrials.gov: NCT03922308). في حين أن معظم العوامل المضادة للتخثر تنطوي على خطر النزيف ، فإن هذا غير محتمل بالنسبة لـ ADAMTS-13 المؤتلف بسبب الآلية الفريدة التي يتم من خلالها تنظيم نشاطها. لا يتم تنظيمه بواسطة مثبط فسيولوجي (على سبيل المثال TIMPs ، [198]) ، ولكن من خلال التوافر المحدود والمشروط لمواد VWF الخارجية والروابط الانشطارية. يتم دفن هذه عادةً داخل مجال VWF A2 الكروي ولا يتم تعريضها إلا عندما يتكشف المجال A2 عند إجهاد القص المرتفع في الدورة الدموية [199 - 201]. يخضع عامل VWF الطويل جدًا لضغط القص المرتفع عندما يخرج من البطانة ويدخل الدورة الدموية ، مما يتسبب في تحلل البروتين بواسطة ADAMTS-13 ، مما يقلل من حجم المولد المتعدد وبالتالي يقلل من قوة الشد التي تمارس على الجزيء ، مما يمنع المزيد من الانقسام والانقسام لـ VWF A2 المجالات [199202]. VWF هو الركيزة الوحيدة المبلغ عنها لـ ADAMTS-13. تُمنح خصوصية البروتياز من قبل العناصر الخارجية في العديد من مجالات ADAMTS-13 التي تربط العناصر الخارجية التكميلية في محطة C لمجال VWF A2 بالرابطة الانشطارية [193،194،203-205]. بالإضافة إلى ذلك ، تستوعب المواقع الفرعية في مجال Mp سلاسل جانبية VWF على جانبي الرابطة المقصية وتضيف إلى الخصوصية الكلية للإنزيم [204،206،207].

في حين أن مستويات نشاط ADAMTS-13 الأقل من 10٪ يمكن أن تسبب TTP ، فإن المستويات المنخفضة التي تقع ضمن النطاق الطبيعي (الربع الأدنى) ترتبط بزيادة خطر الإصابة بالسكتة الإقفارية [208-210]. في المرضى الذين يعانون من إصابات دماغية إقفارية حادة ، تتنبأ نسبة مستويات مستضد VWF إلى نشاط ADAMTS-13 (VWF: Ag / ADAMTS-13Ac) بالوفيات وترتبط بالتأثير على وظائف المخ لدى الناجين [211]. أيضًا ، في مرضى TTP الذين تعافوا وهم في حالة مغفرة ، ترتبط مستويات نشاط ADAMTS13 المنخفضة بعد الشفاء بالسكتة الدماغية [212]. في النماذج الحيوانية للسكتة الدماغية ، يبدو أن إعطاء ADAMTS-13 المؤتلف بعد السكتة الدماغية مفيد [213214].

5. أفراد عائلة ADAMTS الآخرين

5.1 إنزيم procollagenase ADAMTS-2 في إصلاح عضلة القلب

ADAMTS-2 هو الإنزيم الرئيسي الذي يقوم بشق البروبيبتيد N من النوع الأول من procollagen ، مما يسمح بتجميع مقولات الكولاجين في ألياف / ألياف [215]. على الرغم من أن هذا قد تمت دراسته في الجلد بشكل أساسي ، إلا أنه قد يحدث أيضًا في أنسجة أخرى. على سبيل المثال ، أظهر تحليل القلوب من مرضى عضلة القلب انتفاخًا في التنظيم ADAMTS2 ، مما قد يعكس الدور المهم للكولاجين في إصلاح عضلة القلب وتندبها. يتطلب الكولاجين الذي يتم ترسيبه لإصلاح تلف عضلة القلب إزالة النطاق الأولي بواسطة ADAMTS-2 لتشكيل ألياف الكولاجين. من المحتمل أن تتطلب زيادة تعبير الكولاجين زيادة تعبير ADAMTS-2. قد يفسر هذا أيضًا ما تم تغييره آدمتس 2 التعبير في الفئران التي عولجت بالإيزوبروتيرينول ، الذي يؤدي إلى اعتلال عضلي القلب وتضخم [216] (الجدول 2). فيالسدود 2 الفئران الفارغة ، تم تعزيز التأثيرات الضارة للضغط الزائد على القلب [110] ، ربما بسبب آليات الإصلاح المضطربة التي تنطوي على الكولاجين.

5.2 ADAMTS-6 في تطور القلب ومدة QRS

آدمتس 6 تم اكتشاف mRNA في قلب الفأر ، وتحديداً في مجرى التدفق ، والصمامات ، والأذينين ، وعضلة القلب البطينية [115]. الوظيفة الفسيولوجية لـ ADAMTS-6 غير معروفة ولكن في المختبر تشير الدراسات إلى أنه قد يكون مرتبطًا بتلك الموجودة في الألياف الدقيقة fibrillin-1 والالتصاقات البؤرية [22]. الأهم من ذلك ، أن ADAMTS-6 قد تورط في بيولوجيا القلب بواسطة GWAS ، والتي وجدت أن اثنين آدمتس 6 ارتبطت متغيرات الخطأ (S90 L و R603 W) بمدة فترة QRS لتخطيط القلب الكهربائي [115] ، والتي تعكس إزالة الاستقطاب القلبي البطيني. يعتبر إجراء QRS المطول مؤشرًا للوفيات في كل من عامة السكان والمرضى المصابين بأمراض القلب والأوعية الدموية [217-219]. إن المتغيرات الخطأ S90 L في النطاق الأولي و R603 W في أول مجال شبيه بـ TSP-1 كلاهما يضعف بشدة إفراز البروتين [115]. المثير للدهشة أن S90 L كان مرتبطًا بميزة QRS و R603 W الأطول مع مدة QRS أقصر. في الأشخاص من أصل أوروبي ، ما يقرب من 1/500 متغاير الزيجوت لمتغير S90 L ، في حين أن R603 W نادر في الأفراد من أصل أوروبي ولكنه شائع في الأشخاص من أصل أفريقي ، حيث 1/70 تقريبًا متغاير الزيجوت (https: // gnomad .broadinstitute.org /). ومع ذلك ، قد يكون كلا المتغيرين ممرضين في حالة متماثلة اللواقح و / أو يعملان كعوامل خطر للإصابة بأمراض القلب في شكل متغاير الزيجوت. يتماشى الدور القلبي لـ ADAMTS-6 أيضًا مع عيوب القلب الخلقية القاتلة للفئران متماثلة اللواقح لطفرة فارغة في Adamts6، التي تموت قبل الولادة [115]. تشتمل عيوب القلب الجنينية على البطين الأيمن ذو المخرج المزدوج وعيوب الحاجز الأذيني البطيني وتضخم البطين. ومن المثير للاهتمام ، أن الفئران ذات النزف الدموي للطفرة الفارغة قابلة للحياة ولا تظهر عيوبًا هيكلية في القلب ، لكن البطينين يعبران عن مستويات منخفضة من بروتين connexin-43 ، وهو بروتين تقاطع فجوة عضلة القلب الرئيسي في الفئران وقلب الإنسان. يبدو أن المستويات المنخفضة من connexin-43 لها سبب ما بعد النسخ ، مثل مستويات mRNA للجين المقابل (Gja1) لم تتأثر [115]. باختصار ، تشير هذه النتائج إلى أن ADAMTS-6 قد يلعب دورًا في تطور القلب وفي تنظيم إزالة الاستقطاب البطيني بوساطة الفجوة.

5.3 ADAMTS-10 ومظاهر القلب والأوعية الدموية في WMS

الطفرات في آدمتس 10 يسبب شكلاً جسميًا متنحيًا متنحيًا من WMS [220 - 222]. WMS هو اضطراب وراثي نادر في الأنسجة الضامة يتميز بقصر القامة ، عضدي الأصابع ، تصلب المفاصل ، جمجمة عريضة ، عيوب في القلب ومجموعة متنوعة من تشوهات العين [222،223]. ثلاثة متميزة آدمتس 10 تم تحديد الطفرات في عائلتين قريبتين وفي حالة WMS واحدة متفرقة ، بما في ذلك طفرة واحدة لا معنى لها وطفرتين في الوصلة [220]. من بين السمات السريرية لتحمل مرضى WMS آدمتس 10 كانت الطفرات تضيق الأبهر والرئوي مع صمامات خلل التنسج واعتلال عضلة القلب الضخامي الانسدادي [220]. تحدث متلازمة ويل مارشيساني أيضًا بسبب طفرات في الفيبريلين 1 (FBN1) و LTBP2، تورط ADAMTS-10 في بيولوجيا الألياف الدقيقة الليفية -1 [21]. الألياف الدقيقة Fibrillin-1 هي مجموعات ECM ضرورية لتشكيل الألياف المرنة في الأوعية الدموية والرئتين والجلد والأربطة والأنسجة المرنة الأخرى. كما أنها تنظم التوافر البيولوجي لعوامل النمو لعائلة TGF-وبروتينات العظام (BMP) الفائقة [224]. تم تأكيد ADAMTS-10 لاحقًا لتنظيم وظيفة الفيبريلين microfibril ، وربط fibrillin-1 في موقعين يتزامنان مع طفرات الفيبريلين 1 في WMS [225]. كما أنه يتحد مع الفيبريلين 1 في الأنسجة ويسرع تجميع الألياف الدقيقة في مزارع الأرومة الليفية [226]. ميزات العين في WMS الناتجة عن آدمتس 10 قد تكون الطفرات بسبب انخفاض انقسام الفيبريلين -2 [227]. تسبب الطفرات في الجينات الأخرى المشاركة في بيولوجيا الفيبريلين الميكروفيبر الاضطرابات ذات الصلة بمتلازمة تشبه WMS (آدمتس 17) وخلل التنسج الهلامي (LTBP3 و ADAMTSL2 و Fibrillin 1) [228].

5.4. ADAMTS-16 ، منظم محتمل لضغط الدم

وظيفة ADAMTS-16 غير معروفة حاليًا ، مع وجود تقارير متناقضة حول تورطها المحتمل في خصوبة الذكور وتحديد الجنس [229،230]. حتى الآن ، الركيزة الوحيدة الموصوفة هي فبرونيكتين [231]. تم تحديد ADAMTS-16 على أنه جين الصفات الكمية (QTG) لضغط الدم لدى البشر [232،233] والجرذان [234]. لفحص وظيفة القلب والأوعية الدموية لـ ADAMTS-16 ، آدمتس 16 تم توليد فئران بالضربة القاضية [121] (الجدول 2). تظهر هذه الفئران ضغط الدم الانقباضي المنخفض ، وتقلص تصلب الشرايين وسماكة وسط الغلالة مقارنة بالفئران البرية ، مما يشير إلى تورط ADAMTS-16 في تنظيم ديناميكا الدم [121]. وعلاوة على ذلك، آدمتس 16 نجت الجرذان التي خرجت من قوتها لفترة أطول ، على الرغم من أنها ظهرت عليها حالات شذوذ كلوية [121]. هناك حاجة إلى مزيد من البيانات للتأكد من الدور المحتمل لـ ADAMTS-16 في تنظيم ضغط الدم.

5.5 ADAMTS-19 في مرض صمام القلب التدريجي

حددت دراسة حديثة لمرض الصمامات المبكرة ظهور طفرات في آدمتس 19 حسب تسلسل exome الكامل. أربعة مرضى من عائلتين قريبتين حملوا طفرات متماثلة اللواقح في آدمتس 19 تسبب في حذف كبير متعدد إكسون في عائلة واحدة وبروتين ADAMTS-19 مبتور في عائلة أخرى [122]. لتأكيد السببية ، آدمتس 19 تم إنشاء الفئران بالضربة القاضية (الجدول 2). من متماثل الزيجوت آدمتس 19 أظهرت نسبة 38٪ من الفئران التي خرجت قاضيتها ارتجاع الصمام الأبهري و / أو تضيق الأبهر في عمر ثلاثة أشهر ، مما يؤكد الدور المهم لـ ADAMTS-19 في فسيولوجيا الصمام الأبهري. تحليل التعبير عن لاكز في آدمتس 19 أظهرت الفئران بالضربة القاضية تعبيرًا محليًا قويًا عن لاكز بواسطة الخلايا الخلالية الصمامية في جميع الصمامات الأربعة حول E14.5 والتعبير بواسطة هذه الخلايا حتى سن الرشد. اقترح تحليل البنية التحتية لـ ECM تعديلات في منظمة ECM ، بما في ذلك تراكم PG. تثير ملاحظة تراكم PG السؤال عما إذا كان هذا ثانويًا لعلم وظائف الأعضاء / الوظيفة الخلوية للصمام أو انخفاض معدل دوران PG بواسطة ADAMTS-19.

6. استهداف ADAMTS علاجيا

يمكن استخدام مثبطات ADAMTS علاجيًا لتقليل نشاط الإنزيم الذي يساهم في الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية أو يؤدي إلى تفاقمها (على سبيل المثال لـ ADAMTS-7). ومع ذلك ، فقد ثبت أنه من الصعب تطوير مثبطات البروتياز المعدنية العلاجية مع انتقائية كافية لمنع الآثار الجانبية الناجمة عن التثبيط المتقاطع للبروتينات المعدنية ذات الصلة [235]. يمكن أن تكون المثبطات الانتقائية إما أجسامًا مضادة وحيدة النسيلة [235] أو جزيئات صغيرة ، حيث تتمتع الأخيرة بميزة واضحة تتمثل في إمكانية تناولها عن طريق الفم. يمكن تصميم مثبطات الجزيئات الصغيرة الانتقائية على أساس البنية ثلاثية الأبعاد المتاحة للإنزيم المستهدف أو تحديدها عن طريق الغربلة عالية الإنتاجية (HTS) للمكتبات المركبة الكبيرة. لفحص مكتبات الجزيئات الصغيرة لإمكاناتها المثبطة ، هناك حاجة إلى إنزيم منقى ومقايسة نشاط عالي الإنتاجية. عادةً ما تتضمن فحوصات نشاط الإنتاجية العالية للبروتياز تقنية فورستر لنقل طاقة الرنين (FRET) ، حيث يولد التحلل البروتيني لببتيد صغير إشارة فلورية [236]. بالنسبة لـ ADAMTS-7 ، قمنا بتطوير مثل هذا الاختبار باستخدام ببتيد LTBP4 صغير كركيزة فعالة ونقوم حاليًا بتحويل هذا إلى HTS من مكتبات الجزيئات الصغيرة (مخطوطة قيد الإعداد)

من ناحية أخرى ، عندما يكون نشاط أحد أفراد عائلة ADAMTS مفيدًا في سياق مرضي معين ، يمكن تصور ما يسمى المحسنات أو المنشطات. على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن الأجسام المضادة وحيدة النسيلة القادرة على زيادة النشاط التحفيزي لـ ADAMTS-13 [237]. قد يتضمن نهج مبتكر آخر لزيادة نشاط ADAMTS التدخل في الالتقام الخلوي LRP-1 بوساطة. لقد أبلغنا مؤخرًا عن جسم مضاد أحادي النسيلة قادر على الارتباط بـ ADAMTS-5 ومنع ارتباطه بـ LRP-1 دون التدخل في نشاط البروتيوغليكاناز الخاص به [238] ، مما يؤدي إلى تراكم ADAMTS-5 النشط في البيئة خارج الخلية. يمكن استخدام مثل هذا الجسم المضاد لإنقاذ نشاط بروتيوجليكاناز ADAMTS-5 في نماذج الفئران لتصلب الشرايين و TAAD (الجدول 2).

7. الخاتمة

يقوم أفراد عائلة ADAMTS بأدوار متعددة متميزة في أنسجة القلب والأوعية الدموية (الجدول 1). العديد منها مهم لتكوين الصمامات القلبية والتوازن (الشكل 2) ، ولكن بشكل عام العديد من العمليات الفسيولوجية المتأثرة ببروتياز ADAMTS تعكس العديد من وظائف ECM ، مثل تنظيم سلوك الخلية وعزل مجموعة واسعة من النمو الخلوي عوامل. لقد تم تعلم الكثير عن البروتياز ADAMTS من الدراسات التي أجريت على الحيوانات ، ولكن يجب توخي الحذر عند استقراء بيانات الفئران للأمراض البشرية في غياب الدراسات السريرية. في هذا الصدد ، ينبغي أن تكون النتيجة مدعومة ببيانات عالية الجودة يتم جمعها في المختبر ، في الجسم الحي و خارج الجسم الحي ولكن حتى الآن تم تحقيق هذا الهدف لعدد قليل من أفراد الأسرة. ومع ذلك ، يتم نشر نتائج جديدة ومثيرة كل عام ، توضح بشكل متزايد الأدوار الفسيولوجية لهذه العائلة الرائعة من البروتياز.


أساليب

بيانات الأنزيم البروتيني

البروتياز في المتصورة المنجلية تم التنبؤ بها باستخدام نهج الجينوم المقارن ونهج التعلم الآلي القائم على آلة الدعم (SVM) والإشراف [1-3]. تم التصنيف والتعليق التوضيحي وفقًا لتسمية MEROPS للبروتياز ، والتي تستند إلى العلاقات التطورية والهيكلية الجوهرية [110].

بيانات الشبكة والتحليل

المجموعة الكاملة من جمعيات البروتين والبروتين لـ المتصورة المنجلية تم استخلاصه من قاعدة بيانات STRING التي تم تنزيلها [4] كل ارتباط بين زوج من البروتينات له درجة ثقة (S) تتراوح من 0.15 إلى 0.999 والتي تم استنتاجها من الأدلة المستخدمة لإنشاء الارتباط ، مثل نقل التماثل ، وتعيينات مسار KEGG ، تركيب الكروموسوم المحفوظ ، والتواجد المشترك للتطور ، والتواجد المشترك للأدب [111]. تم تصور هذه المجموعة من الارتباطات في Cytoscape [112] وتم تحويلها إلى رسم بياني مرجح غير موجه ، حيث توجد حافة واحدة بين أي زوج من البروتينات ويتم استخدام قيمة S كوزن. تم تمييز الشبكة باستخدام NetworkAnalyzer [113] وتم اكتشاف وحدات مهمة باستخدام MINE [114] و MCODE [115]. تم استخدام القيم الافتراضية لجميع المكونات الإضافية الثلاثة. تم فحص مجموعة البروتينات المرتبطة مباشرة بـ 77 بروتياز في مجموعة الارتباط باستخدام BiNGO [116] لتحديد ما إذا كانت أي فئات من البروتينات ، كما تم تحديدها بواسطة مصطلحات علم الوجود الجيني الخاصة بها ، تم تمثيلها بشكل مفرط. تم استخدام الاختبار الهندسي الفائق مع تصحيح تاريخ الاكتشاف الخاطئ لـ Benjamini و Hochberg. تم اختيار مستوى أهمية 0.05.

التنقيب عن البيانات omics

قمنا بتنزيل ملف المتصورة المنجلية بيانات التسلسل الجيني والشروح [18] ، وبيانات المصفوفة الدقيقة النسجية [6-8] ، والبيانات البروتينية لقياس الطيف الكتلي [9-12] ، وبيانات التفاعل البروتيني البروتيني [5] للبروتينات المرتبطة بالشبكة من PlasmoDB ، مركز موارد Plasmodium Genome (http://www.plasmodb.org) [117]. المجالات / الزخارف المحفوظة في المتصورة المنجلية تم تحديد التسلسلات من خلال البحث في InterPro [118]. تم الحصول على محاذاة متعددة باستخدام برنامج ClustalX [119] و T-coffee [120] ، متبوعًا بالفحص اليدوي والتحرير. تم الاستدلال على أشجار النشوء والتطور من خلال طرق الانضمام إلى الجار ، والحد الأقصى من البخل ، والاحتمالية القصوى ، باستخدام MEGA5 [121].


محتويات

يتم تصنيف البروتياز حاليًا إلى ست مجموعات:

  • سيرين بروتياز
  • بروتياز ثريونين
  • بروتياز السيستين
  • بروتياز حمض الأسبارتيك
  • البروتياز المعدني
  • بروتياز حمض الجلوتاميك

لم يتم وصف بروتياز حمض الثريونين والجلوتاميك حتى 1995 و 2004 على التوالي. تتضمن الآلية المستخدمة لشق رابطة الببتيد صنع بقايا الأحماض الأمينية التي تحتوي على السيستين وثريونين (الببتيدازات) أو جزيء الماء (حمض الأسبارتيك ، ببتيدات حمض الفلزات والغلوتاميك) نيوكليوفيليك بحيث يمكنها مهاجمة مجموعة كربونيل الببتيد. تتمثل إحدى طرق تكوين محبي نيوكليوفيل في ثالوث محفز ، حيث يتم استخدام بقايا الهيستيدين لتنشيط السيرين أو السيستين أو الثريونين كمحب للنيوكليوفيل.


البروتياز في الدم - علم الأحياء

في كتابه عام 1996 ، الصندوق الأسود لداروين ، جادل مايكل بيهي بأن سلسلة تخثر الدم لدى الفقاريات كانت & quot ؛ معقدة بشكل لا يمكن تقليله. & quot التخثر للعمل. نظرًا لأنه ، وفقًا لبيهي ، لا يمكن إنتاج نظام معقد بشكل غير قابل للاختزال عن طريق الانتقاء الطبيعي الدارويني ، فلا بد أنه قد تم إنتاجه بواسطة شيء آخر. يجب أن يكون قد تم تصميمه.

بعد نشر كتاب بيهي ، سارع عدد من العلماء إلى الإشارة إلى أن بيهي كان مخطئًا في العديد من تأكيداته حول سلسلة تجلط الدم. أظهر عمل راسل دوليتل والعديد من العلماء الآخرين بوضوح تام أن النظام تطور من خلال عملية ازدواج الجينات من سيرين بروتياز التي كانت ذات يوم إنزيمات هضمية. ليس من المستغرب أن يؤكد بيهي أن الانتقادات العديدة لعمله غير صحيحة. في أغسطس 2000 وضع مقالًا على الإنترنت:

دفاعًا عن التعقيد غير القابل للاختزال لسلسلة تخثر الدم.
رد على راسل دوليتل وكين ميلر وكيث روبيسون.

رداً على محاولة بيهي الدفاع

كما كتبت في كتابي لعام 1999 البحث عن إله داروين ، أظهر عمل راسل دوليتل الرائد في تطور البروتين حقًا أن سلسلة تخثر الدم يمكن أن تنتج عن التطور الدارويني. دفاع د. بيهي عن موقفه على العكس يتطلب منه أن يشرح لماذا وصفي لتطور النظام (ص 152-161) غير صحيح. في دفاعه المنشور على الويب ، كتب أن وصفي هو & quota مجرد قصة لا تتعامل مع أي من الصعوبات التي قد يواجهها تطور مثل هذا النظام المعقد. & quot

من الغريب أن بيهي يتجاهل وصفي لتطور تخثر الدم في سرطان البحر ، ولا يقدم أي دحض لسيناريو تطوره (بناءً على عمل دوليتل البحثي بالطبع). لقد وصفت نظام سرطان البحر في كتابي لسببين: (1) هو ، مثل نظام الفقاريات (وفقًا لمعايير بيهي) معقدًا بشكل غير قابل للاختزال ، و (2) إنه نظام أبسط يسهل نسبيًا تطوره خطوة بخطوة حساب ل.

يلاحظ بيهي بشكل صحيح أن وصفي الخاص لتطور نظام تخثر الفقاريات موجز نوعًا ما. قرار ، للأسف ، من محرري في Harper-Collins (ناشر الكتاب). ومع ذلك ، لا يزال لدي مسودتي الأصلية لهذا القسم المحرر ، والذي قد يرغب القارئ في الرجوع إليه. (انقر هنا للحصول على أفكاري حول تطور نظام تخثر الفقاريات). ومع ذلك ، ما هي عناصر وصفي ، إلى جانب سطحيته ، هل يعترض عليه؟

يؤكد بيهي أن استهداف البروتياز ، وهو إنزيم هضمي ، لمجرى الدم هو & quot؛ حالة مميتة & quot؛ ويخبر قراء مستند الويب الخاص به أنه يمكننا معرفة مدى خطورة ذلك من خلال النظر في المواقف & حيث تفتقد البروتينات التنظيمية من الكائنات الحديثة. & quot وبعبارة أخرى ، يريد بيهي منا أن ننظر إلى ما يحدث عندما تفقد الإصدارات الحالية عالية التنظيم من بروتياز التخثر عواملها التنظيمية. على الرغم من هذا التهديد ، لا يوجد لدى بيهي أي دليل على أن الاستهداف الخاطئ للبروتياز غير النشط لمجرى الدم من شأنه أن يسبب ضررًا. وبالفعل ، فإن الاكتشاف الأخير الذي يشير إلى أن جينات البروتين المضادة للتجمد في الأسماك نشأت من خطأ في استهداف البروتياز في مجرى الدم (Chen، L.، DeVries، AL & amp Cheng، C.- HC Proc. Natl Acad. Sci. USA 94، 3811 & shy3816 ( 1997) و Chen، L.، DeVries، AL & amp Cheng، C.-HC Proc. Natl Acad. Sci. USA 94، 3817 & shy3822 (1997)) تشير إلى أن العكس تمامًا هو الصحيح.

بعد أن قدم ادعاءات غير مدعومة حول & quotdanger & quot لهذه الطفرة ، يقول بيهي إنه سيكون من الصعب معرفة ما & quot؛ quot؛ الصفة & quot؛ الذي يمكن أن يقدمه هذا للكائن الحي. الجواب ، بالطبع ، هو أنه سيوفر تحسنًا طفيفًا في قدرة الكائن الحي على تجلط الدم - وهذا هو بيت القصيد. ليس من الضروري أن يعمل نظام التخثر بشكل كامل على الفور. في الفقاريات البدائية ذات نظام الدورة الدموية منخفض الضغط ، يكون التحسن الطفيف جدًا في التخثر مفيدًا ، ويفضل عن طريق الانتقاء الطبيعي.

ثم يتساءل بيهي كيف يمكن للبروتياز المنتشر أن يصبح موضعيًا في موقع الجلطة ، كما لو كانت هذه صعوبة لا يمكن التغلب عليها. ليست كذلك. كما اقترحت في مسودتي الأصلية حول تطور التخثر ، فإن عملية مفهومة جيدًا تسمى خلط exon يمكن أن تضع & quotEGF domain & quot في تسلسل البروتياز ، ويتم حل & quotproblem & quot التي ألغاز Behe ​​عليها في لمح البصر.

أخيرًا ، يؤكد بيهي أن المشكلة الحقيقية لا تكمن في تكوين جلطة - بل تتمثل في & quot تنظيم & quot تلك الجلطة عن طريق مثبط للبروتياز بحيث لا تصبح مدمرة. لكن هذه ليست مشكلة للتطور أيضًا. كالعادة ، يتصور بيهي تخثر بروتياز قوي مثل البروتياز الكامل التطور في الفقاريات الحديثة. ومع ذلك ، تذكر أن هذا هو نفس الشخص الذي كان قلقًا منذ لحظة أو اثنتين من أن البروتياز لن يكون قويًا بما يكفي للتجلط بشكل فعال. يريد أن يحصل عليه في كلا الاتجاهين. الجواب على اعتراضه هو بالضبط ما كتبته في المسودة:

& مثل. نظام التخثر البدائي ، المناسب للحيوان الذي يعاني من انخفاض ضغط الدم وانخفاض تدفق الدم ، ليس لديه القدرة على التخثر لتقديم هذا النوع من التهديد. ولكن بمجرد أن تصبح الجلطة العرضية كبيرة بما يكفي لعرض مخاطر صحية ، فإن الانتقاء الطبيعي سيفضل تطور الأنظمة للحفاظ على تكوين الجلطة تحت السيطرة. ومن أين ستأتي هذه الأنظمة؟ من البروتينات الموجودة مسبقًا ، بالطبع ، مكررة ومعدلة. تنتج أنسجة الجسم بروتينًا يعرف باسم alpha-1-antitrypsin والذي يرتبط بالموقع النشط لبروتياز السيرين الموجود في الأنسجة ويبقيها تحت السيطرة. لذلك ، بمجرد أن تصبح أنظمة التخثر قوية بما فيه الكفاية ، فإن تكرار الجينات كان سيقدم الانتقاء الطبيعي مع مثبط البروتياز العامل الذي يمكن أن يتطور بعد ذلك إلى مضاد الثرومبين ، وهو مثبط مشابه يعيق اليوم عمل البروتياز الأساسي للفيبرينوجين ، الثرومبين.

باختصار ، لا تكفي أي من النقاط التي أثارها بيهي لشرح سبب عدم تطور نظام تخثر الفقاريات. علاوة على ذلك ، كما أظهر عمل دوليتل بوضوح ، فإن فرضية التطور تقدم تنبؤات قابلة للاختبار فيما يتعلق بتسلسل الحمض النووي لبروتينات التخثر ، وقد تبين أن هذه التنبؤات صحيحة مرارًا وتكرارًا.

لماذا واجه Behe's & quotBiochemical Challenge to Evolution & quot القليل من الدعم داخل المجتمع العلمي؟ أود أن أقترح أن السبب بسيط. فرضيته خاطئة. الأنظمة الكيميائية الحيوية المعقدة للكائنات الحية ، بما في ذلك سلسلة تخثر الفقاريات ، مفهومة تمامًا من حيث التطور الدارويني.

كينيث آر ميللر
أستاذ علم الأحياء
جامعة براون
بروفيدنس ، RI 02912


PARs والبروتياز - التعاون في تطور السرطان

عامل الأنسجة

TF هو بروتين سكري غشائي موجود في الخلايا تحت البطانية التي تبدأ تخثر الدم. يؤدي اضطراب البطانة إلى تعريض TF لعوامل التخثر الموجودة في مجرى الدم. يرتبط TF بالعامل FVII ويسبب تنشيطه (FVIIa). قد يؤدي معقد TF / FVIIa إلى تنشيط FX (FXa) ، والذي ينتج مع العامل المساعد FVa الثرومبين (FIIa) من البروثرومبين عن طريق التحويل التحلل للبروتين. يبدأ الثرومبين التخثر عن طريق تنشيط الصفائح الدموية وتحويل الفيبرين من الفيبرينوجين ، مما يؤدي إلى تخثر الدم الفعال [83].

TF هو أيضًا أبرز عامل تخثر للخلايا السرطانية وهو محدد لتطور الورم [97]. تم اكتشاف TF على سطح الخلايا الخبيثة المتميزة ، والأوعية الدموية للورم ، والبيئة المكروية للورم: الخلايا الجذعية ، الضامة ، ECs ، والأرومات الليفية العضلية [9 ، 10 ، 40 ، تمت مراجعتها في 98 ، 99]. من المعروف أيضًا على نطاق واسع أن تعبير TF يرتبط بمزيد من الغزو والمرحلة السريرية الأعلى للمرض الخبيث ويرتبط بالتشخيص العام السيئ [تمت مراجعته في 40 ، 97]. تعبر الخلايا السرطانية داخليًا عن TF بشكل أساسي ، أو تحفز إنتاج TF في محيطها عن طريق إنتاج مواد قابلة للذوبان قادرة على تحفيز وحيدات و ECs للتعبير عنه [98]. يرتبط تعبير TF بالأحداث المسببة للسرطان أثناء التحول السرطاني ، حيث توجد أدلة متزايدة على أن طفرات الجينات الورمية الأولية والجينات الكابتة للورم تؤثر على تعبيرها [40]. في سرطان القولون والمستقيم ، فإن K.-راس و ص 53 تؤدي الطفرات التي تثير مسارات التأشير MAPK و PI3 إلى تحسين التعبير عن TF [100]. في سرطان الرئة ، تم إجراء ملاحظات مماثلة لـ PTEN و ص 53 الطفرات [101]. وقد ثبت أيضًا أن تعبير TF يتم تعديله في سرطانات أخرى عن طريق أشكال متحولة نشطة لمستقبلات عامل نمو البشرة (EGFRvIII) في الورم الدبقي وخلايا الفرج ، وكذلك كينازات عائلة Src ، وإنتاج TGF-، ونقص الأكسجة [40].

هناك العديد من الآليات التي من خلالها يؤثر TF على بيولوجيا السرطان. أولاً ، عند التنشيط بواسطة العوامل السابع والعاشر وإنشاء مجمعات معهم (TF / VIIa ، TF / Xa ، TF / VIIa / Xa) ، يقوم TF بتعزيز الإشارات بوساطة PAR-1 و PAR-2 ​​المسؤولة عن الاستجابة التكاثرية للسرطان الخلايا [38 ، 97 ، 102]. بالإضافة إلى ذلك ، قد يرسل TF إشارة مباشرة عبر ذيله السيتوبلازمي من خلال Rac1 و p38 وإعادة تشكيل الهيكل الخلوي [103]. علاوة على ذلك ، يؤثر الشكل الإسوي المقسم بشكل بديل لـ TF (asTF) أيضًا على نمو الورم بشكل مستقل عن انقسام VIIa و PARs ، من خلال تنشيط إنتغرينات α6β1 و αالخامسβ3 على ECs لتعزيز تولد الأوعية [97 ، 104]. عزز الإنسان asTF نمو الورم وتكوين الأوعية في سرطان البنكرياس [105] ولكنه كان غير نشط في الآلية المعتمدة على التخثر للورم الخبيث في نموذج سرطان الثدي [106].

في النماذج التجريبية والسريرية ، كانت الخلايا السرطانية التي تعبر عن TF لديها ميل أكبر للانتشار مقارنة بالخلايا التي تعاني من نقص في TF [106]. يمكن التوسط في تأثيرات TF على ورم خبيث عبر آليات تعتمد إما على تنشيط التخثر أو مستقلة عنه ، أي من خلال وظيفة إشارات TF. من المحتمل أن يعزز عامل الأنسجة إمكانات التكاثر والتسلل بدلاً من الخصائص اللاصقة للخلايا النقيلية [30 ، 68 ، 107]. هناك أيضًا دليل على أن TF يلعب دورًا في تغلغل الخلايا السرطانية ، وهي الخطوة الأولى في انتشار الخلايا الخبيثة [108].

على الرغم من أن TF قد يعزز تنشيط كل من PAR-1 و PAR-2 ​​، يبدو أن مركب TF أو TF / FVIIa يطلق عادةً إشارات PAR-2 ​​ولكن ليس PAR-1 في الخلايا السرطانية [38 ، 67-69 ، 99 ، 102 ، 109 ، 110]. في النماذج التجريبية لسرطان الثدي ، لوحظ تثبيط نمو الورم وتكوين الأوعية بعد إعاقة وظيفة الإشارات لـ TF ولكن ليس نشاط التخثر ، وبعد تثبيط PAR-2 ​​، ولكن ليس نشاط PAR-1 [109 ، 110]. لوحظ وجود نمط ظاهري مشابه في الورم الأرومي الدبقي (GBM) ، وهو أكثر أورام المخ الأولية عدوانية والتي تتميز بتضخم الأوعية الدموية وتضخم EC وفرط التخثر [73]. أثبتت التجارب التي أجريت على خطوط خلايا GBM أن هناك تعبيرًا عن PAR-1 و PAR-2 ​​في هذه الخلايا وكذلك في جدران الأوعية الدموية داخل المنطقة الغازية لأورام الدماغ [31 ، 72 ، 73]. ومع ذلك ، فإن التحفيز الوحيد لمسار PAR-2 ​​أدى إلى زيادة إفراز VEGF و IL-8 مما يشير إلى أن PAR-2 ​​/ MAPK / ERK1 / 2 ، ولكن ليس PAR-1 / PI3K / Akt ، فإن الإشارات تنظم تكوين الأوعية الدموية في GBM. من الجدير بالذكر أنه في خلايا GBM يوجد ارتباط بين تعبير TF و PAR-2 ​​[72]. هناك أيضًا دليل على أن نقص الأكسجة ينظم تعبير PAR-2 ​​في أورام الدماغ. هناك زيادة تقارب 2.5 ضعف في تعبير PAR-2 ​​في ECs ناقص التأكسج مقابل الأوعية الدموية الدقيقة المعيارية لـ GBM ، مما أدى إلى انتفاخ HB-EGF ونمط ظاهري proangiogenic [111]. بول وآخرون. أظهروا مؤخرًا أن PAR-2 ​​، وهو عامل مركزي في الالتهاب العصبي والألم ، يحافظ على الالتهاب من خلال آلية اقتران قناة TRP الجديدة. من خلال توليد الدهون النشطة بيولوجيًا مثل 5 ′ و 6′-EET و 12 (S) -HETE ، يتم الحفاظ على التأثيرات المسببة للالتهابات لـ PAR-2 ​​من خلال إشارات Ca 2+ المعتمدة على TRPV4 [112]. قد يكون هذا مهمًا للغاية في هذا السياق حيث ثبت أن TRPV4 يؤثر على تكوين الأوعية على مستويات متعددة [113 ، 114]. أخيرًا ، تحفز الإشارات المستحثة بـ EGFR في خلايا الورم الدبقي التعبير عن TF و FVII و PAR-2 ​​، وبالتالي تزيد من تنشيط PAR-2 ​​بوساطة TF / VIIa في الخلايا السرطانية [115] ، وقد تفرز الخلايا السرطانية aFVII الذي يمكنه العمل بمفرده من أجل تفعيل PAR-2 ​​[116].

يؤدي تنشيط PAR-2 ​​بوساطة TF / VIIa إلى زيادة عابرة في مستويات Ca 2+ ويطلق الإشارات داخل الخلايا التي تعتمد على عائلة MAPK (p44 / 42 ، p38 ، JNK) ، PI3 ، Src-like kinases ، Jak / STAT مسارات Rho GTPases و Rac1 و Cdc42 [40 ، 80 ، 102]. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظت مستويات مرتفعة من البروتينات المسببة لتولد الأوعية ، مثل VEGF ، و Cyr61 ، و VEGF-C ، و CTGF ، و CXCL1 ، و IL8 ، والمُعدِّلات المناعية ، مثل GM-CSF (أو CSF2) و M-CSF (أو CSF1). [38 ، 68 ، 73 ، 97]. فعالية التفعيل بوساطة TF / VIIa / PAR-2 ​​للوسطاء المولدين للأوعية أكبر من تلك التي تحدثها إشارات PAR-1 [38]. تؤدي إشارات PAR-2 ​​التي يتم تشغيلها بواسطة TF أيضًا إلى زيادة تعبير MMP-9 ، والذي يرتبط بشكل إيجابي بغزو خلايا ورم الثدي MCF-7 [70] وقد يكون مرتبطًا باستجابة MMP-9 لاستقلاب حمض الأراكيدونيك [117]. تم الإبلاغ عن أن تفاعلات TF / FVIIa / PAR-2 ​​ضرورية لهجرة خلايا سرطان الثدي MDA-MB-231 والغزو نحو وسط NIH-3T3 الليفي المكيف [68]. لذلك ، فإن تنشيط PAR-2 ​​الناجم عن TF / VIIa يسهل الانتشار والبقاء بالإضافة إلى إمكانات النقائل للخلايا السرطانية [50 ، 68 ، 70].

في خلايا سرطان الثدي ، قد يتم أيضًا تحفيز تنشيط PAR-2 ​​بواسطة FXa بالإضافة إلى مجمعات TF / FXa أو TF / FVIIa / FXa. ثم تقوم عملية فسفرة MAPK اللاحقة أو تنشيط Erk1 / 2 بتحفيز هجرة الخلايا السرطانية وغزوها [67 ، 68].

في الأورام ذات المستويات العالية من TF (حالة تخثر الدم) ، تنتج الآلية النقيلية السائدة من نشاط تخثر TF بدلاً من قدرتها الكامنة على الإشارة [109]. يؤدي النشاط المحفز للتخثر لـ TF إلى توليد الثرومبين ، وتنشيط الصفائح الدموية ، والحماية المعتمدة على الصفائح الدموية من الخلايا القاتلة الطبيعية بالإضافة إلى تكوين الفيبرين وتجنيد الخلايا الأحادية / البلاعم ، وكلها تؤثر على خصائص الأوعية الدموية والانتقالية للورم [6 ، 97 ، 106 ، 118]. دراسات يوكوتا وآخرون. [106] قدمت نظرة ثاقبة جديدة في ورم خبيث يعتمد على الثرومبين المعتمد على TF بناءً على نموذج فأر مفرط التجلط مع نقص الثرومبومودولين (TM Pro الفئران). ارتبطت نقائل سرطان الثدي المعتمدة على TF ، ولكنها مستقلة عن المسار التلامسي ، بفرط نشاط الصفائح الدموية وتشكيل تكتلات الصفائح الدموية - الكريات البيض. استبعد الحذف الجيني لبروتين سكري الصفائح الدموية Ibα (GPIbα) وكريات الدم البيضاء CD11b هذه المستقبلات من النقائل المعتمدة على الصفائح الدموية. بالإضافة إلى ذلك ، أدى الحصار المفروض على كل من المضيف والورم PAR-1 إلى انخفاض كبير في إمكانية انتقال الخلايا السرطانية. تم الحصول على نتائج مماثلة في نماذج سرطان الجلد ، مما يؤكد مساهمة PAR-1 في الورم الميلانيني ونقائل الثدي [97].

الثرومبين

يعتبر إنتاج الثرومبين (IIa) هو الخطوة المركزية في تخثر الدم. كما ذكر أعلاه ، يشق الثرومبين الفيبرينوجين لإنتاج الفيبرين وينشط الصفائح الدموية مما يؤدي إلى تكوين سدادة دموية فعالة بعد إصابة الأوعية الدموية. ومع ذلك ، يتم اكتشاف الثرومبين النشط إنزيميًا أيضًا في أنواع مختلفة من الأورام الخبيثة التي يتم استئصالها جراحيًا (على سبيل المثال ، سرطان الرئة ذو الخلايا الصغيرة ، وسرطان الكلى ، والمبيض ، والحنجرة ، والبنكرياس ، وسرطان المعدة ، وكذلك الورم الميلانيني) [11 ، 98 ، 119 ، 120] .

يساهم وجود TF على الخلايا السرطانية في توليد الثرومبين في البيئة المكروية للورم بشكل مستقل عن تخثر الدم.تساهم أهداف الثرومبين المتعددة (على سبيل المثال ، الصفائح الدموية وتنشيط EC ، وتوليد الفيبرين) في تطور السرطان من خلال توفير مصفوفة للأوعية الجديدة ومستعمرات الخلايا السرطانية النقيلية [118 ، 121 ، 122]. نُشرت التقارير الأولى عن دور جديد للثرومبين في نقائل الخلايا السرطانية في أوائل التسعينيات [123-128]. عندما تم تحضينه بخلايا السرطان W256 ، أنتج α-ثرومبين زيادة بنسبة 50-300٪ في الالتصاق بالخلايا البطانية الشريان الأبهر والفيبرونيكتين [123-127]. قلدت سلائف الثرومبين ونظائرها بما في ذلك البروثرومبين ، البروثرومبين -1 ، ميسيل الثرومبين ، الموقع الخارجي-الثرومبين ، DFP-الثرومبين ، والنيترو-الثرومبين تأثير α- الثرومبين [123-127]. ومن المثير للاهتمام أن α-ثرومبين إلى جانب مثبطاته ، وبالتحديد معقد الهيرودين أو مركب مضاد الثرومبين III-هيبارين ، لم يكن فعالًا في تعزيز التصاق الخلايا السرطانية مثل الشكل الأصلي للإنزيم [123-127]. تشير البيانات إلى وجود آلية جديدة لتفاعل الثرومبين في ورم خبيث للخلايا السرطانية غير حال للبروتين. علاوة على ذلك ، أظهرت الفئران المزروعة بخلايا سرطان المبيض البشرية (SKOV3) حجم الورم مرتفعًا وانخفاض معدل البقاء على قيد الحياة عند معالجتها بالثرومبين [122]. لا يزال يتعين تحديد ما إذا كانت إشارات الثرومبين تعمل بشكل تآزري مع مسارات استقلاب الأراكيدونات التي تحفز نمو سرطان المبيض [129]. بالإضافة إلى دوره المحوري في مسار التخثر ، يعتبر الثرومبين المنشط الرئيسي لـ PAR-1 و PAR-4. وبالتالي ، فإن العديد من الاستجابات الخلوية ، بما في ذلك تلك التي لوحظت في الخلايا السرطانية مثل إعادة ترتيب الهيكل الخلوي [130] ، تعتمد على الثرومبين. الدليل على الدور الحاسم لتوليد الثرومبين المعتمد على TF وتفعيل الصفائح الدموية بوساطة الثرومبين PAR-4 في تطور السرطان والورم الخبيث يأتي من الدراسات التي أجريت على الفئران المعدلة وراثيًا. تشارك الخلايا اللحمية والخلايا السرطانية في خطوات متعددة لتكوين الأورام ، بما في ذلك التكاثر وتكوين الأوعية والغزو والبقاء على قيد الحياة. تلك الحيوانات المستنفدة من الصفائح الدموية ، PAR-4 ، أو الفيبرينوجين كانت محمية من ورم خبيث [118 ، 121 ، 122]. أدى علاج خلايا سرطان الجلد B16a باستخدام α-ثرومبين إلى زيادة ملحوظة في عدد مستعمرات الرئة المنتشرة [123-127]. كان البروثرومبين ، وبيتا-الثرومبين ، وثرومبين الفأر ، ولكن ليس النيترو-الثرومبين ، قادرين على محاكاة تأثير α-الثرومبين لتعزيز إمكانات استعمار الرئة للخلايا السرطانية [123-127]. أدى إعطاء الثرومبين عن طريق الوريد مع خلايا سرطان القولون (CT26) وخلايا الورم الميلانيني (B16a) إلى زيادة النقائل الرئوية في الفئران من 4 إلى 413 ضعفًا [131]. تقلصت إمكانات النقائل بواسطة hirudin ، وهو مثبط محدد للثرومبين [4 ، 122 ، 132].

الثرومبين / PAR-1 في الأرومات الليفية

أثناء عملية التخثر ، يؤدي تحويل البروثرومبين إلى الثرومبين ونشاطه اللاحق إلى انقسام الفيبرينوجين لتكوين الفيبرين. رواسب الفيبرين في البيئة المكروية للورم هي مخزن الثرومبين الذي يتم إطلاقه عند تحلل الفيبرين بواسطة البلازمين [133]. ال في المختبر قدمت التجارب دليلاً على أن الخلايا اللحمية للأورام الخبيثة ، مثل الخلايا الليفية تعبر عن ارتفاع PAR-1 و PAR-2 ​​مقارنةً بالآفات الحميدة أو الأنسجة الطبيعية حيث لا يتم ملاحظة مثل هذا التعبير [74]. يمكن أن تؤدي الإشارات المزمنة بوساطة PAR-1 في الخلايا الليفية NIH-3T3 إلى تحول في النمو [85]. يقال أن تعبير PAR-1 في البيئة المكروية يدفع التقدم ويحفز المقاومة الكيميائية لسرطان البنكرياس [134] من خلال تنظيم هجرة الخلايا الأحادية وإنتاج الكيموكين المعتمد على الخلايا الليفية.

الثرومبين / PAR-1 في الخلايا البطانية

الخلايا البطانية هي هدف آخر لتفاعلات الثرومبين / PARs. ينظم تنشيط PAR-1 بوساطة الثرومبين المسارات الالتهابية المتورطة أيضًا في تطور السرطان. زيادة إنتاج الدهون والتعبير عن جزيئات PAF و IL-1 و IL-6 و IL-8 و TNF-α والجزيئات اللاصقة (E-selectin و P-selectin وجزيء الالتصاق داخل الخلايا -1 وجزيء التصاق الخلايا الوعائية -1 ، والإنتجرينات) يعزز تكاثر EC ، تجنيد الصفائح الدموية ، والتعلق بالخلايا الخبيثة [4 ، 5 ، 128 ، 135-138]. يمنع تثبيط نشاط PAR-1 نمو EC عن طريق زيادة جزء G0 / G1 الفرعي ، وبالتالي تقليل النسبة المئوية للخلايا في المرحلة S [139]. علاوة على ذلك ، ينظم تنشيط الثرومبين / PAR-1 وظيفة الحاجز بين ECs عن طريق تعديل الوصلات الملتصقة (AJ) [140]. تنتج الزيادة في نفاذية الحاجز البطاني استجابةً للإجراءات المرتبطة بالثرومبين / PAR عن تعديل VE-cadherin و p120 و β-catenin عبر الإشارات المعتمدة على بروتين كيناز C [138 ، 140]. يولد الخلل الوظيفي في الحاجز البطاني مصفوفة مؤقتة مسببة لتولد الأوعية والتي تشكل أساس تنشيط سلسلة الثرومبين / PAR / IP3 / Ca 2+ / MAPK والاستجابات الخلوية اللاحقة [98]. يؤدي تنظيم العوامل المولدة للأوعية مثل VEGF و VEGFR2 و angiopoietin-2 عبر المسار المعتمد على الثرومبين / PAR جنبًا إلى جنب مع تعزيز نفاذية الحاجز في ECs إلى تحريض تكوين الأوعية الدموية وانتشار السرطان [4 ، 141].

إننتج αالخامسβ3 يوجد بشكل رئيسي في خلايا الأوعية الدموية ويلعب دورًا أساسيًا في تكوين الأوعية الدموية. توطين αالخامسβ3 يتم تغييره استجابةً لمستقلبات eicosanoid المسببة للالتهابات مثل 12 (S) -HETE مما يؤدي إلى تراجع EC وتعطل وظيفة الحاجز [142-144]. التعبير عن إنتغرين ألفاالخامسβ3 يتم تنظيمه بواسطة نشاط PAR-1 بوساطة الثرومبين. يؤدي تنشيط الثرومبين لـ PARs أيضًا إلى زيادة التعبير عن الجيلاتينازات التي تحلل الكولاجين الرابع وتزيد من نفاذية الأوعية لتعزيز هجرة الخلايا البطانية والسرطانية وغزوها [120].

في ECs ، يمكن للثرومبين أن ينكسر بشكل مباشر PAR-1 ، والذي يُعتقد أنه يؤدي إلى النمط الظاهري للالتهابات ، أو يمكن أن يفعل ذلك بشكل غير مباشر بعد أن ينشط بروتينًا وسيطًا يسمى البروتين C (البروتين المنشط C (APC)) الذي يعمل بعد ذلك على PAR- 1. ومع ذلك ، عندما يكون مجال GLA لـ APC معقدًا مع مستقبلاته المشابهة ، EPCR ، وثرومبومودولين (TM) ، يتم تغيير خصوصية الإشارة لـ PAR-1 إلى نمط ظاهري مضاد للالتهابات أو وقائي. وهكذا ، في ECs ، يعتمد تعديل خصوصية إشارات بروتياز التخثر من خلال PAR-1 على ما إذا كان الثرومبين يعمل بشكل مباشر على PAR-1 ، أو بشكل غير مباشر ، من خلال APC ، وما إذا كان APC مرتبطًا بـ EPCR [145]. في ECs ، يمكن العمل على PAR-1 بواسطة كل من الثرومبين والبروتين المنشط C (APC) للتأثير على النتائج المعاكسة ، ولكن يُعتقد أن هذا يعتمد على ما إذا كان البروتياز الأخير معقدًا مع EPCR.

يحفز مسار APC / EPCR / PAR-1 الحركة ، وانتشار ECs ، وتكوين الأوعية عن طريق الإشارات الواقية للأوعية الدموية وتشكيل الأنبوب لتعزيز انتشار الخلايا السرطانية [146 ، 147]. علاوة على ذلك ، فإن مُعدِّل الإرقاء المرتبط بالمفوضية الأوروبية ، TM ، يؤثر أيضًا بقوة على إمكانات النقائل المرتبطة بوظيفة محفز التخثر [148].

ربطت التقارير الحديثة بين تنشيط PAR-2 ​​و TRPV4 ، حيث من المعروف أن TRPV4 يعزز تكاثر EC وهجرة الورم EC بوساطة حمض الأراكيدونيك [112 ، 113].

الثرومبين / PARs في الصفائح الدموية

تعبر الصفائح الدموية البشرية عن نوعين من PARs الناجم عن الثرومبين ، وهما PAR-1 عالي التقارب و PAR-4 منخفض التقارب. يعمل كلا المستقبلين على تنشيط التأثيرات الخلوية متعددة الاتجاهات من خلال الاقتران بالبروتين Gαف و Gα13، مما يؤدي إلى تنشيط فسفوليباز Cβ ، والتحلل المائي للفوسفوينوزيتيدات ، وزيادة تركيز الكالسيوم في السيتوبلازم ، مما يؤدي إلى تنشيط αIIbβ3، وتجمع الصفائح الدموية [5 ، 6 ، 91 ، 149]. أوضحت التقارير الأولية التي تصف نظام PARs المزدوج في الصفائح الدموية البشرية هذه الظاهرة بحقيقة أن PAR-1 و PAR-4 يتفاعلان مع تركيزات مختلفة من المنشط وبالتالي قد يتناغمان مع إشارات الثرومبين بكفاءة أكبر [30]. كشفت دراسات إضافية أن وظائف PAR-4 تختلف عن وظيفة PAR-1 ، حيث ينتج عن الانقسام الناجم عن الثرومبين لـ PAR-4 تنشيط أطول بكثير لـ Gα.ف. يؤدي هذا إلى استجابة مستمرة للكالسيوم 2+ ، والتي تطيل من الإشارة الثانوية ، مقارنة بـ PAR-1 ، وهو أمر حاسم للمرحلة المتأخرة من تراكم الصفائح الدموية [150]. عند تركيزات الثرومبين المنخفضة ، قد يعمل PAR-1 كعامل مساعد لـ PAR-4. يوجد أيضًا نشاط PAR بوساطة الثرومبين المشتق من الصفائح الدموية بالإضافة إلى ECs والخلايا العضلية للأوعية [97 ، 120]. تحيا الصفائح الدموية المغلفة بالثرومبين لفترة أطول ، مما يعطي الخلايا السرطانية فرصة للالتصاق والغزو أكثر [4 ، 120 ، 151]. علاوة على ذلك ، فإن الخلايا السرطانية المغلفة بالصفائح الدموية محمية من التخلّص الطبيعي بوساطة الخلايا القاتلة [152].

يترافق تراكم الصفائح الدموية وتوليد الفيبرين الناتج مع زيادة التعبير عن البروتينات اللاصقة (بروتين سكري GPIIb / IIIa ، عامل فون ويلبراند ، P-selectin ، فيبرونكتين) في الصفائح الدموية التي خضعت لتحفيز الثرومبين [4]. هذه البروتينات اللاصقة تمكن الخلايا الخبيثة من تكوين مجمعات مع خثرة الفيبرين والصفائح الدموية في فراغات الأوعية الدموية في سرطان الجلد والسرطانات الظهارية [تمت مراجعتها في 4]. تعزز هذه المجمعات بقاء الخلايا السرطانية وإمكانات النقائل. عزز علاج الثرومبين للصفائح الدموية من التصاق خلايا الورم الميلانيني بالصفائح الدموية ، مما أدى إلى زيادة ورم خبيث في الرئة [129].

بالإضافة إلى تراكم الصفائح الدموية ، فإن الانقسام PAR-1 و PAR-4 بوساطة الثرومبين يؤدي إلى إطلاق انتقائي للمنظمات المسببة لتكوين الأوعية الدموية والتفتل (PDGF ، و VEGF ، و angiopoietin-1) التي تسهل انتقال الخلايا السلفية البطانية وتكوين الشبكة الشعرية الجديدة ، والتي هي خطوة محورية للانبثاث [153]. بالمقارنة مع الأشخاص الأصحاء ، تنتج الصفائح الدموية من مرضى سرطان الثدي مستويات أعلى بكثير من VEGF استجابة لتحفيز الثرومبين [151]. تسبب الثرومبين في إحداث هذا التأثير من خلال تنشيط PAR-1 ، بينما أدى تحفيز PAR-4 إلى إفراز الإندوستاتين ، وهو عامل مضاد لتكوُّن الأوعية [151].

الثرومبين / PAR-1 في الخلايا السرطانية

يمكن أن يثير الثرومبين استجابة إشارات عبر التفاعل المباشر مع PAR-1 الموجود على الخلايا السرطانية [4 ، 14 ، 41 ، 48]. في المختبر أظهرت الدراسات التي أجريت على خطوط الخلايا السرطانية المختلفة وجود علاقة بين الإفراط في التعبير عن PAR-1 في الخلايا السرطانية وزيادة الغزو وتطور النقائل البعيدة [14 ، 17 ، 18 ، 41-44 ، 52 ، 94 ، 154]. علاوة على ذلك ، في المرضى الذين يعانون من سرطان الرئة أو المعدة أو الثدي ، كان تعبير PAR-1 عاملاً إنذاريًا غير مواتٍ ومستقل من حيث البقاء على قيد الحياة بشكل عام ، بينما في مرضى سرطان البروستاتا ، اتضح أنه عامل تنبؤي للتكرار الموضعي [17 ، 18 ، تمت المراجعة في 155]. ارتبط انخفاض التعبير عن PAR-1 بانخفاض غزو الخلايا السرطانية [68].

تم تأكيد تعبير PAR-1 في سرطان الجلد والثدي والرئة والمريء والمعدة والقولون والبروستاتا والبنكرياس والكبد والمبيض وبطانة الرحم وسرطان الرأس والرقبة (الجدول 1) [17 ، 38 ، 43-45 ، 78 ، 79 ، تمت المراجعة في 155-157]. ومن المثير للاهتمام ، أنه على الرغم من ظهور PAR-1 في الخلايا الجذعية المكونة للدم الطبيعية ، إلا أن تعبيرها يتضاءل بشكل ملحوظ في ابيضاض الدم النخاعي الحاد [158]. يعتمد التأثير الخلوي الناجم عن PAR-1 على تركيز ناهض مثل أن التركيز المنخفض من الثرومبين (أقل من 3 نانومتر) يحفز تكاثر الخلايا السرطانية ونمو الورم ، بينما تؤدي مستويات الثرومبين المرتفعة إلى موت الخلايا المبرمج [159]. يتم تشغيل معظم التأثيرات الخلوية عن طريق التنشيط طويل الأمد للمراسلين الثانيين ERK1 / 2. ومع ذلك ، قد تتورط مسارات إشارات متعددة داخل الخلايا في تنشيط الثرومبين / PAR-1 (الموصوف أدناه) [118 ، 160].

موت الخلايا المبرمج والانتشار والهجرة والغزو

في نماذج الفئران للأورام الحميدة ، يؤدي تنشيط PAR-1 إلى نمو الورم والغزو عن طريق إسكات الجينات proapoptotic [154]. ومع ذلك ، في السرطانات الظهارية وخلايا الورم الميلاني ، يؤدي تنشيط PAR-1 الذي يتوسطه الثرومبين إلى تحفيز مسارات بروز البقاء [5 ، 50 ، 75 ، 77 ، 154 ، 161]. يحفز الإفراط في التعبير عن PAR-1 وتنشيطه في خطوط خلايا الورم الميلانيني غير النقيلي مسار إشارات Akt / PKB ، مما يؤدي إلى انخفاض في تعبير Bim و Bax ، بالإضافة إلى مستويات caspase-3 و caspase-9 المشقوقة. أدى تثبيط نشاط PAR-1 إلى انخفاض نمو الورم أثناء في الجسم الحي التجارب التي تؤكد التأثيرات المرتبطة بالاستماتة التي أثارها هذا المستقبل [5].

في العديد من السرطانات ، تزيد الاستجابة لتفعيل PAR-1 الناجم عن الثرومبين من تكاثر الخلايا ، بالإضافة إلى الحركة والهجرة في مقايسات حاجز ماتريجيل [45 ، 46 ، 50 ، 77]. في خلايا سرطان الكبد Hep3B ، يعمل PAR-1 و PAR-4 على تنشيط مسارات إشارات برمجية مشتركة عن طريق تنشيط مستقبلات التيروزين كينازات Met و PDGFR و ROS kinase ، بالإضافة إلى تعطيل البروتين التيروزين الفوسفاتيز ، PTP1B [162]. في سرطان البلعوم الأنفي ، يؤدي تنشيط PAR-1 الناجم عن الثرومبين إلى زيادة التعبير عن MMP-2 و MMP-9 ، اللذين يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بنقائل الورم حيث يمكنهما تحطيم المصفوفة خارج الخلية وتعطيل الغشاء القاعدي [43 ، 60].

زيادة التعبير عن الإنتغرينات

الإنتغرينات عبارة عن بروتينات عبر الغشاء تتوسط التفاعلات بين ECs والمصفوفة خارج الخلية والتي تعتبر حيوية لتكوين الأوعية الدموية بنجاح [41 ، 42 ، 120]. هناك دليل قوي على أن التعبير المعزز لبروتينات الالتصاق بسبب نشاط PAR بوساطة الثرومبين يؤدي إلى زيادة إمكانات النقائل للخلايا السرطانية [4 ، 41-43]. يزيد PAR-1 من الخصائص الغازية للخلايا السرطانية في المقام الأول عن طريق تعزيز الالتصاق بمكونات المصفوفة خارج الخلية. تظهر العديد من سلالات الخلايا السرطانية (على سبيل المثال ، سرطان الرئة وسرطان الجلد) التصاقًا متزايدًا بالصفائح الدموية بالإضافة إلى ECs الأبهر والشعري بعد تحفيز الثرومبين / PAR-1 [4 ، 14 ، 41 ، 42 ، 130]. يحدث الالتصاق المدفوع بـ PAR-1 لمكونات المصفوفة خارج الخلية عبر ثلاث آليات: (1) فسفرة التصاق كيناز و paxillin ، وتحريض مجمعات التلامس البؤري ، (2) تعبئة الإنتغرينات على سطح الخلية دون تغيير مستوى التعبير ، و (3) التوظيف المحدد لإنتيجرين ألفاالخامسβ5 إلى مواقع الاتصال البؤرية [163]. تفاعل الخلايا السرطانية مع الإنتجرين ألفاالخامسβ5 وإعادة تنظيم الهيكل الخلوي يسهل هجرة الخلايا والغزو والتطور النقيلي في سرطان الرئة وسرطان الجلد [43 ، 163 ، 164]. علاوة على ذلك ، فإن تطبيق anti-αالخامسβ5 تخفف الأجسام المضادة على وجه التحديد هذا الغزو الناجم عن PAR-1 [163]. التعبير عن إنتيجرين ألفاIIbβ3 و P-selectin استجابةً لـ PAR-1 قد يؤديان إلى ارتباط خلايا الورم الميلانيني بـ ECs والصفائح الدموية ، وبهذه الطريقة أيضًا زيادة إمكانات النقائل للخلايا السرطانية [14 ، 41 ، 42 ، 120]. زيادة التعبير عن αIIbβ3 تم الإبلاغ عن البروتين في العديد من الأورام الخبيثة [4 ، 14 ، 41 ، 42 ، 165 ، 166].

تولد الأوعية

تطور أوعية دموية جديدة ، تولد الأوعية (وعائي-وعاء، منشأ- الخلق) هي العملية المحورية لنمو الورم وتطوره [167 ، 168]. تزود الأوعية الدموية الصغيرة الخلايا السرطانية بالأكسجين والمواد المغذية وتزيل الفضلات الأيضية. من المفترض أن الأورام الخبيثة لا يمكن أن تنمو فوق 2-3 مم 3 بدون الأوعية الدموية [168]. أظهرت دراسات التطور الجنيني والسرطان في الفئران أن تعبير PAR-1 ضروري لتكوين الأوعية حيث مات نصف أجنة الحيوانات المحرومة من PAR-1 بسبب عدم كفاية نمو الأوعية الدموية ، بينما منع تنشيط إشارات PAR-1 موت الخلايا السرطانية [169]. في سرطان الجلد وخلايا سرطان الثدي ، يرتبط التعبير PAR-1 بزيادة مستويات VEGF ، وتحفيز تكوين الأوعية الدموية ونمو الورم [161]. هناك أيضًا ارتباط بين تعبير الثرومبين و VEGF في خلايا الورم الدبقي مما يشير إلى وجود آلية ذاتية محتملة لتنظيم تكوين الأوعية في أورام الدماغ.

ينتج عن الانقسام بوساطة الثرومبين لـ PARs في السرطان وخلايا الدم وخلايا جدار الأوعية الدموية تنشيط نسخ العديد من الجينات المسببة للأوعية مثل VEGF ومستقبلاته (VEGFR) و TF و MMP-2 و angiopoetin-2 (Ang-2) ، عامل نمو الخلايا الليفية الأساسي (bFGF) ، و MAP ، و كينازات PI3 [120 ، 142 ، 170-173]. مرتكز على في المختبر الدراسات ، يمكن إفراز VEGF الناجم عن الصفائح الدموية والخلايا السرطانية في غضون دقائق من التنشيط [170]. علاوة على ذلك ، فإن تنشيط PAR بوساطة الثرومبين يحث على إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) من خلال زيادة التعبير عن العامل -1 الناجم عن نقص الأكسجة (HIF-1) [116]. ينشط HIF-1 النسخ الجيني لـ VEGF ، ويتجاوب تعبيره مع مستقلبات حمض الأراكيدونيك [174].

تؤدي إشارات PAR-1 و PAR-4 بعد تنشيط الصفائح الدموية إلى تخليق وإطلاق الثرموبوكسان (TXA2) وحمض 12-hydroxyeicosatetraenoic (12 (S) -HETE) [6 ، 142 ، 143 ، 175–181]. هذه هي المنتجات النهائية الأيضية لنشاط انزيمات الأكسدة الحلقية (COX-1) ونشاط إنزيم الليبوكسجيناز (12-LOX) على حمض الأراكيدونيك ، وهي وسطاء مهمون لتكوين الجلطة ، ونغمة الأوعية الدموية ، وتكوين الأوعية من خلال عملها على مستقبلات محددة (TPα ، GPR31) وتنظيم النسخ من العوامل مثل VEGF و HIF1α [144، 174–186]. يتم إطلاق حمض الأراكيدونيك كركيزة لهذه الإنزيمات من غشاء الخلية بواسطة فوسفوليباز العصاري الخلوي A2 (cPLA2a) الذي يستجيب للإشارات من PAR-1 و PAR-4 بشكل تفاضلي اعتمادًا على ما إذا كان مقترنًا بمسار COX-1 أو 12- مسار LOX [187]. يؤدي تنشيط الثرومبين لـ PAR-1 و PAR-4 أيضًا إلى تكوين eicosanoids أسترة بنفس معدل إطلاق الأحماض الحرة. ومع ذلك ، استدرت HETE إلى phosphatidylethanolamine بعد أن يتم تقديم هذا التفاعل إلى السطح الخارجي للخلية بدلاً من إعادة التدوير في تجمع الركيزة الداخلية ولها وظائف فريدة في هذا السياق [188].

الانتقالية الظهارية الوسيطة

من الظواهر الأخرى التي يحتمل أن تكون مهمة في ورم خبيث السرطان ، والتي ينظمها الثرومبين جزئيًا على الأقل ، الانتقال الظهاري واللحمة المتوسطة (EMT) [44]. الآلية ، مع عمليتها العكسية ، الانتقال اللحمي إلى الظهاري (MET) ، تعزز قدرة السرطانات الصلبة على الانتشار واستعمار المواقع البعيدة [189]. يمكن أن تحتوي الأورام الخبيثة المكونة من خلايا متمايزة بشكل معتدل أيضًا على مناطق ضعيفة التمايز. قد تنفصل هذه الخلايا عن كتلة الورم وتغزو السدى المجاور بعد خضوعها لحدث يشبه EMT. يفقدون التعبير عن علامات التمايز الظهارية ويكتسبون القدرة على التعبير عن اللحمة المتوسطة وعلامات "الجذعية". تساهم هذه الخلايا أيضًا في ترحيل الخلايا الجذعية المتداولة (CSCs) التي تنتشر وتؤدي إلى ظهور النقائل. أثناء EMT ، يتم استبدال بعض خصائص الظهارة المتمايزة (على سبيل المثال ، قطبية Apico-basal والالتصاقات بين الخلايا والخلية) بسمات اللحمة المتوسطة - قطبية من الخلف إلى الأمام ، والقدرة على هجرة الخلايا الفردية ، وغزو الصفيحة القاعدية والأوعية الدموية. . لاستعمار المواقع الجديدة بشكل فعال ، يجب أن تكون هذه الخلايا أيضًا قادرة على الخضوع لعملية MET العكسية لإعادة التمايز وإعادة تأسيس تنظيم الخلايا [189].

كشفت الدراسات التجريبية على خطوط خلايا سرطان المعدة أن تنشيط PAR-1 بوساطة الثرومبين يؤدي إلى إعادة برمجة التعبير الجيني عن طريق تحفيز عوامل النسخ مثل SNAIL1 المعروف بتحريك EMT في الجنين [44].علاوة على ذلك ، في السرطانات الظهارية (على سبيل المثال ، المعدة والثدي) ، يؤدي مجمع الثرومبين / PAR-1 إلى تغيير في مكونات الغشاء القاعدي (زيادة التعبير عن الفبرونيكتين ، Wnt و β-catenin ، انخفاض التعبير عن E-cadherin) وكذلك الهيكل الخلوي البروتينات (الميوسين IIA و filamin B) ، التي تنظم بشكل جماعي EMT المتورط في تطور الورم الخبيث [45 ، 46 ، 75 ، 77 ، 94 ، 189].

MMPs هي البروتياز المعتمد على الزنك الذي يفرزه كل من الخلايا السرطانية والخلايا المضيفة. من المعترف به على نطاق واسع أن MMPs متورطة في تطور السرطان والورم الخبيث من خلال تسهيل غزو الخلايا السرطانية من خلال الغشاء القاعدي والنسيج اللحمي [39 ، 157 ، 190]. يرتبط تعايش MMPs و PARs مع درجة عالية من الغزو (تسلل أعمق للورم ، والغزو الليمفاوي للأوعية الدموية ، وتكرار حدوث نقائل العقد الليمفاوية ، والمرحلة السريرية الأكثر تقدمًا من المرض) وضعف البقاء على قيد الحياة في العديد من الأورام الخبيثة ، على سبيل المثال ، الثدي والمعدة والمريء ، سرطان المرارة وخلايا الكبد والرئة والمبيض [18 ، تمت مراجعته في 39 ، 157 ، 189].

بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الدراسات التي أجريت على خطوط خلايا سرطان الثدي والمرارة والمبيض أن MMPs (MMP-1 ، MMP-9 ، MMP-13 ، MMP-14) قد تنشط إشارات PAR ، خاصة عن طريق انقسام PAR-1 (غالبية الأورام ) أو PAR-2 ​​(سرطان الرئة) [15 ، 39 ، 52 ، 71]. علاوة على ذلك ، تم تحديد أن الأرومات الليفية المسرطنة تعزز الأحداث المبكرة المسرطنة للجلد عن طريق تنشيط PAR-1 بوساطة MMP-1 [191]. من بين MMPs التي تم اختبارها ، يقدم MMP-1 أقوى علاقة إيجابية مع هجرة الخلايا والغزو. الحصار المفروض على نشاط PAR-1 بوساطة MMP-1 في نماذج الطعم xenograft لسرطان المبيض البريتوني المتقدم يؤدي إلى تثبيط تكوين الأوعية الدموية والورم الخبيث [39].

يمكن أن يؤدي تنشيط الصفائح الدموية PAR-1 بواسطة MMP-1 أيضًا إلى تنشيط إشارة Rho-GTP بالإضافة إلى تنشيط إشارة MAPK ، وبالتالي تعزيز تراكم الصفائح الدموية بالإضافة إلى زيادة حركية الصفائح الدموية وتكاثر الخلايا [87]. يتم تحويل Zymogen ProMMP-1 إلى MMP-1 على سطح الصفائح الدموية بعد ملامسة ألياف الكولاجين. إن حصار إشارات MMP-1 / PAR-1 يمنع بشكل كبير تجلط الدم في الحيوانات ، مما يدل على أن مسار الكولاجين / MMP-1 / PAR-1 هو منشط لأحداث إشارات الصفائح الدموية المستقلة عن الثرومبين. نظرًا لأن PARs تحفز التعبير والإفراج عن 12 (S) -HETE التي تنظم MMP9 [117] ، يبدو أن هناك سابقة للتنظيم ثنائي الاتجاه لإشارات MMPs و PARs.

التربسين

التربسين هو بروتين سيرين آخر ينشط PAR-2 ​​في الخلايا السرطانية. يزداد تركيز التربسين في مرضى سرطان المعدة والقولون والبنكرياس والمبيض [54 ، 155 ، 192]. تم تحديد زيادة التعبير عن PAR-2 ​​وتأثيره على تكاثر الخلايا السرطانية في سرطان المعدة والمريء والقولون والمستقيم والبنكرياس والفم الحرشفية والكبد وسرطان القنوات الصفراوية وسرطان الرئة والثدي والمبيض ، وكذلك في سرطان الجلد وأورام الدماغ (الجدول 3) ) [53 ، 54 ، 56 ، 57 ، 60 ، 61 ، 64 ، 65 ، 71 ، 155 ، 193-195]. يمكن التعبير عن PAR-2 ​​بشكل كبير في مناطق الورم الغنية بالسدى أيضًا. دراسات أجراها شي وآخرون. أظهرت أدوارًا مزدوجة مثيرة للاهتمام لـ PAR-2 ​​اللحمية في تطور سرطان البنكرياس ، وبالتحديد أن PAR-2 ​​عزز نمو الورم الأولي ولكن قلل من تكوين الأوعية اللمفاوية وانتشار العقد الليمفاوية اللاحقة [194]. حددت النتائج PAR-2 ​​كمنظم سلبي لتكوين الأوعية اللمفاوية في سرطان البنكرياس. في المقابل ، يرتبط التعبير عن PAR-2 ​​بعمق غزو الجدار ، ورم خبيث في الكبد ، وكذلك التسلل الليمفاوي والوريدي في مرضى سرطان المعدة [193]. كان المرضى الذين يعانون من أورام PAR-2-إيجابية تشخيص أسوأ بكثير من أولئك الذين يعانون من أورام سلبية التعبير.

في المختبر أظهرت الدراسات التي أجريت على السرطانات الظهارية أن PAR-2 ​​، مثل PAR-1 ، يمارس نشاطًا مسببًا للانقسام [46 ، 53 ، 54 ، 56-61 ، 64 ، 71 ، 155 ، 193-195]. التربسين و PAR-2 ​​الببتيد المنشط ، SLIGKV ، زاد بشكل كبير من نشاط التحلل الجيلاتيني لـ MMP-2 ، بالإضافة إلى إشارات ERK / AP-1 ، MEK1 / 2 ، و MAPK لتعزيز تكاثر الخلايا السرطانية ، والهجرة ، والورم الخبيث [53 ، 57 ، 58 ، 60-62 ، 195]. يشير النشاط المتزايد لـ MMP-2 إلى أن PAR-2 ​​قد يكون متورطًا في غزو السرطان بواسطة مسار MMP / EGFR / MAPK / ERK1 / 2 [60]. قد يقوم PAR-2 ​​أيضًا بتنشيط قنوات Ca 2+ لتعزيز إطلاق البروستاغلاندين E2 مما يؤدي إلى تكاثر الخلايا الذي يحفزه EGFR [53]. باستخدام مقايسة الهجرة من خلال حاجز Matrigel ، تم تحديد أن معاملات التيروزين كيناز لمستقبل Met بواسطة PAR-2 ​​متورطة في غزو خلايا الكبد وسرطان القنوات الصفراوية [58].

لا يمكن إنكار تأثير الالتهاب على السرطان. هناك روابط مثيرة للاهتمام بين الجهاز العصبي وتنظيم الالتهاب ، حيث يشارك العصب المبهم في حلقة التغذية المرتدة النظامية التي تتضمن أيضًا PARs [تمت مراجعتها في 196]. حددت الدراسات الحديثة أن الشكل الإسوي PAR-1 على الألياف C المبهمية في رئتي الفأر يمكن أن يثير جهد فعل استجابة للثرومبين أو التربسين أو الببتيد المنشط لـ PAR-1 TFLLR-NH (2) [197]. يتم تنظيم قنوات TRPV التي تسبب الألم والالتهاب أيضًا بواسطة PARs ووسائط الدهون النشطة بيولوجيًا المسببة للالتهابات مثل 12 (S) -HETE [198-204]. بينما نربط في الغالب الالتهاب العصبي مع الشعور بالألم ، تجدر الإشارة إلى أن الخلايا السرطانية يمكن أن تهاجر عبر مسار حول العصب ، والذي قد يتحدث إلى تدرجات الدهون النشطة بيولوجيًا المسببة للالتهابات على طول الأعصاب التي تعمل كمنارات لورم خبيث [205-207]. وبالمثل ، تم وصف الآليات العصبية التي تربط تنشيط PARs بتسرب البلازما والتي تعتمد على وسطاء الدهون النشطة بيولوجيًا [112 ، 208]. تكشف الخزعات حول غدة بارثولين لدى النساء المصابات بألم دهليز عن عدد أكبر من نهايات الأعصاب داخل الظهارة مقارنة بالأفراد الأصحاء وزيادة إطلاق الوسطاء الالتهابي الذي يؤدي إلى توعية ألياف العصب سي وزيادة الانتشار [209]. بسبب هذا الالتهاب العصبي ، يعاني هؤلاء المرضى عادةً من عدوى الخميرة المتمردة التي يمكن أن تؤدي إلى تضخم الظهارة والسرطان [210].

الميكروبيوم ، PARs ، السرطان

تورطت PARs في العديد من التفاعلات بين المضيف والميكروبات التي قد تثبت بمرور الوقت أنها ذات صلة بفك تشفير دور الميكروبيوم في ظهور السرطان وتطوره بالإضافة إلى أمراض أخرى لها جذور في العمليات الالتهابية المعدية [211-217]. إهانة جرثومية بها العقدية الرئوية من المعروف أنه يحفز البروتياز المشتق من المضيف وذلك لتفعيل الـ PARs [218]. البورفيروموناس اللثوية يمكن تنشيط PARs على الخلايا الظهارية الفموية لتنظيم IL-6 [219] ، وقد تم مؤخرًا إثبات قدرة البكتيريا على تحفيز PAR-2 ​​مما يؤدي إلى تعبير MMP9 وتعزيز سرطان الخلايا الحرشفية الفموي [220]. على حد سواء الأبراج العقدية و المكورات العنقودية الذهبية على الجلد ينتج البروتياز الذي يغذي تنشيط PARs على الخلايا الكيراتينية مما يؤدي إلى الالتهاب [221]. تنتج الميكروبات نفسها العديد من البروتياز التي تساعد في الانتشار الميكروبي من خلال التغلب على بعض العمليات اللوجستية نفسها التي يجب على الخلايا السرطانية المنتشرة أن تتجنبها لتنتشر [222-225]. التفاعل بين الميكروبيوم والمضيف للتأثير على التغيرات في الأنسجة والبيئة الدقيقة الدموية يتم دراستها بنشاط [226 ، 227]. يمكن للبروتياز البكتيري أن يشق الـ PARs لتعديل الالتهاب وقد تمت دراسته لقدرته على الإضرار بوظيفة حاجز العائل [228]. ولتحقيق هذه الغاية ، من المتصور أن الخلايا المنتشرة أو المنتقلة للخلايا من الأورام أو المنافذ الجذعية يمكن أن تستفيد من هذه التغييرات. في الآونة الأخيرة ، هناك أيضًا دليل على تنشيط البروتياز الجرثومي لمستقبل TLR جديد في آلية مشابهة لتفعيل PAR [229].

كغذاء للفكر ، تلقى ميكروبيوم الأمعاء الكثير من الاهتمام فيما يتعلق بالمرض والرفاهية [230-233]. لذلك ، من الجدير بالملاحظة في مناخ الأطعمة المعدلة وراثيًا التي يتم تربيتها أو هندستها أن الغلة الوفيرة لبعض الحبوب في صناعة المحاصيل تعتمد على تعبير السربين [233 ، 234] ، والذي قد يكون له آثار على تنظيم PAR في القناة الهضمية. –239].

التضمين السريري

تشير نتائج الدراسات النظرية المعروضة أعلاه إلى أنه يمكن استخدام الإشارات المرتبطة بـ PARs و PARs كهدف علاجي محتمل ، إما بمفردها أو بالاشتراك مع طرائق أخرى ، مثل العلاج الكيميائي والعوامل المضادة لتكوّن الأوعية والأدوية proapoptotic. يُعد النهج الموجه بـ PAR جذابًا لأنه يستهدف كلاً من الورم وبيئته المكروية. في المختبر و في الجسم الحي تقدم الدراسات دليلاً على أن تثبيط الإشارات المرتبطة بـ PAR يؤدي إلى انخفاض نمو الورم ، والتوغل ، والورم الخبيث [5 ، 41 ، 42 ، 240]. هناك (مثبطات البروتياز) ودوائية (مثبطات ليجند المربوط أو موقع انقسام PAR) مضادات الإشارة المرتبطة بـ PAR [19 ، 20]. يمكن توفير الفائدة السريرية من خلال الحصار المباشر لـ PAR-1 أو PAR-2 ​​على الخلايا السرطانية ، وتثبيط PAR-1 على الصفائح الدموية ، والخلايا الليفية ، و ECs (ATAP2 ، WEDE15 ، SCH530348 ، SCH79797 ، vorapaxar) ، وكذلك إدارة مثبطات الثرومبين (هيرودين ، أجاتروبان) ، TF (TFPI ، mAb-10H10) ، MMPs ، وغيرها من مركبات الأنزيم البروتيني السيرين (السربينات) [4 ، 5 ، 16 ، 22 ، 24 ، 87 ، 95 ، 96 ، 241 ، 242]. على الرغم من أن تثبيط التربسين التجريبي ممكن ، إلا أنه يبدو أن التربسين كهدف للعلاج السريري من غير المرجح أن يكون ناجحًا بسبب توزيعه الشامل [60]. يتم التعبير عن الحصار المفروض على البروتينات استجابة للإشارات التي تثيرها PAR ، على سبيل المثال ، anti-αالخامسβ5 الأجسام المضادة ، مثبطات EGFR ، Erb ، Erk ، MEK ، بالإضافة إلى العوامل التي تتداخل مع PAR RNA (RNA قصير الشعر (shRNA)) ، لها أيضًا إمكانات علاجية [24 ، 61].

إن تثبيط الأنشطة ذات الصلة التي لا ترتبط مباشرة بالتأثيرات المعززة للسرطان لـ PARs قد يفيد مرضى السرطان أيضًا. هناك نتائج مثيرة للاهتمام من نموذج حيواني أن تنشيط PAR-1 و PAR-2 ​​بوساطة الثرومبين يلعب دورًا في التسبب في الآثار الجانبية الحادة للعلاج الإشعاعي ، على سبيل المثال ، التهاب الأمعاء ، حيث تعمل الإشارات بوساطة PAR على تنشيط العمليات الالتهابية والتفتيلية والتكاثرية في خلايا الأمعاء بعد العلاج الإشعاعي. خفضت مثبطات PAR-1 شدة الآثار الجانبية الحادة والمبكرة (التهاب الأمعاء) ، لكنها لم تؤثر على الآثار الجانبية المتأخرة الظهور [243-245]. من المفترض أن تكون الآلية المرضية للتأثيرات الضائرة المتأخرة مستقلة عن PAR. علاوة على ذلك ، تعمل مضادات PAR-2 ​​على تحفيز التأثيرات المسكنة للمورفين الجهازي في نموذج الفئران لألم سرطان العظام [246].

على الرغم من أن نتائج النماذج التجريبية واعدة ، إلا أن تثبيط نشاط PAR على كل من الخلايا الطبيعية والورم قد يسبب آثارًا جانبية ، مثل النزف ، لذا فإن اكتشاف الأدوية المصممة وفقًا لـ PAR يمثل تحديًا كبيرًا. لا تزال التجارب السريرية محدودة وموجهة حتى الآن للمرضى المصابين بأمراض أخرى غير السرطان. تم تقييم مضادات PAR-1 ، مثل vorapaxar و atopaxar ، في التجارب السريرية في المرضى الذين يعانون من متلازمة الشريان التاجي الحادة ، واحتشاء دماغي ، وتصلب الشرايين [24 ، 247].

ومع ذلك ، فإن نظرة ثاقبة على الأساس الجزيئي لسرطان الثدي وسرطان الجلد توفر أهدافًا محتملة جديدة لاكتشاف الأدوية المضادة للسرطان المصممة للإشارات المعتمدة على PAR.

سرطان الثدي

هناك أدلة متزايدة على أن PARs ، بشكل رئيسي PAR-1 و PAR-2 ​​، هي وسطاء قويون لغزو الخلايا في السرطانات الظهارية [68 ، 77]. قد تعبر خلايا سرطان الثدي عن كل من PAR-1 و PAR-2 ​​[66 ، 68 ، 77] ، ودورها في سرطان الثدي هو الأكثر دراسة على نطاق واسع. لا يتم التعبير عن PAR-1 في ظهارة الثدي الطبيعية أو خلل التنسج أو الورم الحميد ولكن يتم تنظيمه في السرطان فى الموقع (تعبير منخفض) ويتم التعبير عنه بشكل كبير في خطوط خلايا سرطان الثدي الغازية [47 ، 77 ، 154]. أظهرت الدراسات التجريبية على سرطان الثدي أن PAR-1 يتم تنشيطه بواسطة الثرومبين و MMPs و TF ، بينما يتم تنشيط PAR-2 ​​بواسطة عوامل التخثر VIIa و Xa أو مجمعاتها مع TF [16 ، 52 ، 66 ، 68 ، 77]. هناك أيضًا ملاحظات تشير إلى أن PAR-1 و PAR-2 ​​يعملان كوحدة وظيفية في هذا النوع من الورم [248]. يخفف إسكات PAR-2 ​​بواسطة shRNA من تنشيط PAR-1 بوساطة الثرومبين ، مما يؤدي إلى تقليل تكوين المستعمرة وتقليل غزو الخلايا [248].

يتوسط نشاط PAR انتقال خلايا سرطان الثدي من خلال Matrigel (غشاء قاعدي معاد تشكيله) ، ويسهل الحركة الكيميائية للخلية من خلال مسار إشارات Gαi / c-Src / JNK / paxillin ، وينشط مسارات البقاء المعتمدة على Akt ، ويرتبط بمستوى الغزو وإمكانات النقائل من العديد من خطوط الخلايا السرطانية [66 ، 77 ، 154 ، 163]. تنظم PAR أيضًا عمليات EMT في أورام سرطان الثدي ، مما يسهل تكاثر الخلايا (فى الموقع السرطان) ، وتعدي الغشاء القاعدي ، وتدهور المصفوفة ، والتسلل الموضعي (السرطان الغازي). علاوة على ذلك ، فإن تفاعلات PAR مع الإنتجرينات ، وتشكيل مجمعات التلامس البؤري ، وإعادة تنظيم الهيكل الخلوي تتيح الانتشار البعيد عن طريق التداخل والتسرب (عبر الأوعية اللمفاوية أو الدموية). أخيرًا ، تسهل عملية MET ، والتفاعلات مع الدم و ECs ، تكوين النقائل (السرطان المنتشر) [77]. أدى تثبيط تنشيط PAR في خلايا سرطان الثدي MDA-435 النقيلي للغاية إلى تقليل غزو الخلايا [77]. يؤدي استخدام مثبط MMP-1 و P1pal-7 (مثبط بقاء الخلية بوساطة إشارات Akt) إلى تخفيف نشاط Akt ، مما يعزز بشكل كبير موت الخلايا المبرمج في طعوم أورام الثدي ويمنع ورم خبيث إلى الرئتين بنسبة تصل إلى 88٪ [16].

هناك دليل من في الجسم الحي دراسات لتطور سرطان الثدي بوساطة PAR [32]. كان تعبير PAR-1 ضروريًا لنمو الورم وغزو طعوم xenograft للثدي عبر تفاعل بوساطة الثرومبين مع EGFR- و ErbB أو عن طريق مسار Ca 2+ المشتق من الخلايا الليفية MMP-1 [32 ، 52]. تم إثبات المعاملة المستمرة لـ EGFR و ErbB2 / Her2 بواسطة مسار PAR-1 المشقوق بالثرومبين في سرطان الثدي الغازي ، ولكن ليس في الخلايا الظهارية الطبيعية للثدي [32 ، 94]. هناك دليل على أن Gαi / o ، نشاط metalloprotease وإطلاق HB-EGF (EGF ملزم الهيبارين) يجند أمر بالغ الأهمية لمعاملات EGFR. أخيرًا ، تؤدي إشارات EGFR و ErbB2 / Her2 الناتجة عن PARs إلى تنشيط Erk-1/2 لفترات طويلة مما يؤدي إلى غزو خلايا سرطان الثدي. تشير هذه النتائج إلى الفائدة العلاجية المحتملة لمثبطات إنزيمات الثرومبين و EGFR و ErbB و Erk في مرضى سرطان الثدي النقيلي.

سرطان الجلد

في السرطانات الظهارية ، الآلية السائدة التي تؤدي إلى الانتشار النقيلي هي EMT. في الورم الميلانيني ، يعد انتقال الآفة من مرحلة النمو الشعاعي غير الباضع (RGP) إلى مرحلة النمو الرأسي الغازية والمختصة بالورم الخبيث (VGP) خطوة رئيسية في تقدم الورم ، ويشارك تعبير PAR في عملية انتقال RGP-VGP [249]. تعبر خلايا الميلانوما عن كل من PAR-1 و PAR-2 ​​[50 ، 250]. لم يكن دور PAR-2 ​​في ورم خبيث سرطان الجلد موضع تقدير سابقًا ، ولكن أحدث الاكتشافات أظهرت دوره المزدوج في الورم الميلانيني [187 ، 194]. في نموذج الفئران للورم الميلانيني النقيلي العفوي B16 ، ساهم PAR-2 ​​في الحد من تطور السرطان المحلي في منطقة واحدة ، مع تعزيز الانتشار النقيلي البعيد. توثق تقارير عديدة دور إشارات PAR-1 في النمط الظاهري لخلايا سرطان الجلد [4 ، 5 ، 21]. أظهرت الدراسات التجريبية على خطوط خلايا الورم الميلانيني أن إشارات PAR-1 المستحثة تنشط العوامل اللاصقة ، الغازية ، المضادة للخلايا ، والعائية لتعزيز ورم خبيث في الورم الميلانيني [4 ، 5 ، 21 ، 251]. دليل إضافي على دور PAR-1 في انتشار الورم الميلانيني هو حقيقة أنه يتم التعبير عنه بشكل كبير في كل من خطوط خلايا الورم الميلانيني النقيلي وفي الآفات النقيلية بالمقارنة مع الوحمات الأولية والجلد الطبيعي [21 ، 250]. علاوة على ذلك ، فإن خلايا الورم الميلانيني المعزولة من الآفات التي أدت إلى ظهور النقائل في المرضى كانت لديها نسبة أعلى من PAR-1 mRNA وتعبير بروتيني ، مقارنة بتلك التي تم الحصول عليها من الآفات التي لم تتطور إلى مرض نقلي [252]. يتم تنظيم حركة وهجرة خلايا الورم الميلانيني أيضًا عن طريق تنشيط PAR-1 بوساطة الثرومبين [50 ، 252]. الثرومبين ، الذي يعتمد توليده على TF (محفز التخثر المعبر عنه في خلايا الورم الميلاني) ، هو المنشط السائد PAR-1 [21 ، 107]. ومع ذلك ، هناك أيضًا دليل على وجود تنشيط PARs بوساطة MMP-1 في خلايا الورم الميلانيني [5 ، 249]. يتم التعبير عن كل من MMP-1 و PAR-1 بشكل كبير بواسطة الأورام الميلانينية VGP. يُعتقد أن MMP-1 يسهل غزو الورم الميلانيني عن طريق تحطيم الكولاجين من النوع الأول داخل الجلد ، بينما يؤدي تنشيط PAR-1 إلى زيادة تنشيط عوامل النمو: FGFR-2 و IGF-1 [5 ، 249].

أظهرت التجارب مع نموذج ورم خبيث في الفئران B16F10 من سرطان الجلد أن الخلايا المنقولة بواسطة PAR-1 أظهرت إمكانات ورم خبيث رئوي أعلى بكثير من تلك المحرومة من إشارات PAR-1 [4 ، 48]. شجع PAR-1 الورم الميلانيني النقيلي عن طريق تنظيم مثبط الورم Maspin وبروتين الوصلة الفجوة Connexin 43. فيلاريس وآخرون. [253] قرر أن Connexin 43 يسهل التفاعل بين الخلايا الخبيثة و ECs ، وينخفض ​​التعبير maspin في خلايا الورم الميلانيني النقيلي ، حيث يوجد ارتباط عكسي بين تعبير PAR-1 وتعبير Maspin [254]. يعزز PAR-1 أيضًا التعبير عن جزيء التصاق خلايا الميلانوما MCAM / MUC18 (MUC18) ، وهو علامة رئيسية لورم الميلانوما النقيلي. من المثير للاهتمام أن نشاط PAR-1 يزيد من التعبير عن مستقبل عامل تنشيط الصفائح الدموية (PAFR) والرابط الخاص به ، وبالتالي لا يعزز تراكم الصفائح الدموية فحسب ، بل يعزز أيضًا مستويات MUC18. هذا وثيق الصلة بالعملية النقيلية حيث تم إثبات أن مسار PAR1 / PAFR / MUC18 يتوسط التصاق خلايا الورم الميلانيني بالتصاق الأوعية الدموية الدقيقة والهجرة عبر البطانة والاحتفاظ النقيلي في الرئتين [251].

يؤثر إسكات PAR-1 وتثبيط الثرومبين على قدرة خطوط خلايا سرطان الجلد النقيلي على الانتشار [21 ، 22 ، 251]. تثبيط نشاط PAR بنسبة 80٪ من خلال استخدام shRNA الفيروسي البطيء يقلل من إمكانات النقائل الرئوية لـ PAR-1 المفرط في التعبير عن خطوط خلايا الورم الميلانيني [21]. يعمل إسكات PAR-1 أيضًا على تثبيط التعبير عن البروتين اللاصق MUC18 ، والذي يخفف النمط الظاهري النقيلي لخلايا الورم الميلانيني [251].

لتقليل الاستجابات المناعية السامة للعلاج الفيروسي ، تم استخدام PAR-1 للحمض النووي الريبي المتداخل الصغير (سيرنا) في الجسيمات الشحمية المحايدة (1،2-ديوليويل- sn-glycero-3-phosphatidylcholine ، DOPC) في تجارب على نماذج سرطان الجلد. كان هناك انخفاض كبير في نمو الورم والوزن وتشكيل مستعمرات الرئة النقيلية في الفئران التي عولجت بـ PAR-1 siRNA-DOPC [21]. أدى توصيل siRNA أيضًا إلى انخفاض في مستويات التعبير VEGF و IL-8 و MMP-2 ، وانخفاض كثافة الأوعية الدموية. في دراسة أخرى ، أدى الحد من تعبير PAR-1 بواسطة siRNA وتثبيط وظيفة PAR-1 بواسطة المضاد النوعي SCH79797 إلى تقليل حركية خلايا الورم الميلانيني وغزواتها إلى حد الخلايا غير المنتشرة ومنخفضة PAR-1 التي تعبر عن الخلايا [252) ]. يقلل مثبط الثرومبين المحدد ، argatroban ، من الهجرة وإمكانات النقائل العظمية لخلايا سرطان الجلد B16BL6 [22].

تشير هذه النتائج إلى أن التحفيز المعتمد على PAR-1 لنمو الورم والورم الخبيث يتم تنظيمه بواسطة عوامل غازية ، لاصقة ومحفزة للأوعية ، وأن PAR-1 يمكن أن يكون هدفًا علاجيًا محتملاً لمرضى سرطان الجلد النقيلي.

ملخص

يتضمن غزو الخلايا السرطانية والورم الخبيث تفاعلات معقدة بين خلايا اللحمة المتوسطة والمصفوفة خارج الخلية بالإضافة إلى مكونات الدم والورم. تتفاعل بروتياز التخثر ، والبروتياز المعدني المصفوف ، والبروتياز السيرين مع PARs ، مما يعزز الأنشطة المتعددة التي تؤدي إلى تطور السرطان. مزيد من الدراسات ضرورية لتحويل المعرفة النظرية إلى قيمة عملية.


كيف يعمل السربين

تمنع السربين عمل بروتياز السيرين الخاص بها عن طريق محاكاة البنية ثلاثية الأبعاد للركيزة الطبيعية للبروتياز.

  • سيرين بروتياز يربط السربين بدلا من الركيزة العادية. هذا وحده من شأنه أن يمنع أي نشاط إضافي للبروتياز. لكن السربين لديه حيلة أخرى يلعبها.
  • يقوم البروتياز بعمل قطع في السربين مما يؤدي إلى
    • تكوين رابطة تساهمية تربط الجزيئين
    • تغيير خيفي هائل في البنية الثلاثية للسربين
    • الذي ينقل الأنزيم البروتيني المرفق إلى موقع حيث يمكن تدميره.

    بوريليا برغدورفيرية، البروتياز المشتق من المضيف ، والحاجز الدموي الدماغي

    تين. 1. يعبر BMEC البشري في المختبر عن البروتين السكري والبروتينات الموصلة الضيقة. (أ) تم رفع الطبقات الأحادية BMEC البشرية المتكدسة وشبه المتقاربة باستخدام EDTA. تم إصلاح الخلايا بنسبة 2 ٪ بارافورمالدهيد في PBS لمدة 30 دقيقة ، وتم نفاذها باستخدام PBS الذي يحتوي على 0.01 ٪ Triton X-100 ، وإخمادها بـ 10 ملي جليكاين-PBS. بعد حجب 10 ٪ من مصل الماعز الطبيعي ، تم تحضين الخلايا مع فلورسين أيزوثيوسيانات المسمى الفأر المضاد أحادي النسيلة P-glycoprotein والأرانب المضادة لعامل VIII-Rag متعدد النسيلة ، متبوعًا بجسم مضاد ثانوي مقترن بـ Phycoerythrin. تم إجراء التحليل باستخدام برنامج FACScan وبرنامج CellQuest (بكتون ديكنسون ، سان خوسيه ، كاليفورنيا). يتم عرض النسب المئوية لمؤشر BMEC البشري المسدود لكل من العامل VIII-Rag و P-glycoprotein. (ب) تم إصلاح أحادي الطبقة البشرية BMEC بنسبة 4٪ بارافورمالدهيد ، وتم نفاذه بـ 0.5٪ Triton X-100 ، وملطخة بجسم مضاد أحادي النسيلة ZO-1 مضاد للإنسان. تم تصور وجود ZO-1 مع الجسم المضاد الثانوي المترافق Alexa 488. أظهرت صور تباين التداخل التفاضلي (اللوحة اليسرى) والفلورة (اللوحة اليمنى) لـ BMEC البشري أنه يتم التعبير عن ZO-1 عند تقاطعات الخلية. التكبير ، × 400. تين. 2. في نموذج المختبر ل بوردودرفري 297 عبور BBB البشري. ما مجموعه 10 7 B. burgdodrferi 297 (ب) تم تحضين الخلايا بين عشية وضحاها مع BMEC البشري الذي نما لتلتقي في إدراج Transwell. (أ) تم استخدام الفحص المجهري للمجال المظلم لتحديد عدد اللولبيات التي عبرت الطبقات الأحادية. يتم التعبير عن البيانات من تجربتين مستقلتين مع التحديدات الثلاثية كنسب مئوية من ب. بورجدورفيري (يعني ± الأخطاء المعيارية للوسائل) التي عبرت بالنسبة إلى العدد الإجمالي للوحات اللولبية في آبار التحكم دون إدراج. (أقحم) مقارنة ب. بورجدورفيري العبور مع BMEC البشري (شريط +) أو بدون BMEC بشري (شريط -). (ب) يُعبر عن TEER كوسيلة ± الأخطاء المعيارية لوسائل التجارب الموضحة في اللوحة (أ). تابع ، التحكم. تين. 3. ب. بورجدورفيري يعبر تفاضليًا الطبقات الأحادية BMEC و HUVEC (EA.hy926) البشرية. ما مجموعه 10 6 B. burgdodrferi 297 (ب) تم تحضين الخلايا بين عشية وضحاها باستخدام BMEC البشري أو HUVEC (EAhy.926) التي نمت لتلتقي في إدراجات Transwell. (أ) تم استخدام الفحص المجهري للمجال المظلم لتحديد عدد اللولبيات التي عبرت BMEC البشري أو طبقات HUVEC أحادية الطبقة. (ب) PCR في الوقت الحقيقي على أساس نسخة واحدة ب. بورجدورفيري بالمعنى الضيق فلوريدا تم استخدام الجين (50) لتحديد عدد اللولبيات التي عبرت الإنسان أحادي الطبقات BMEC أو HUVEC في التجارب التي تظهر نتائجها في اللوحة (أ). ب. بورجدورفيري (يعني ± الأخطاء المعيارية للوسائل) التي عبرت بالنسبة إلى العدد الإجمالي للوحات اللولبية في آبار التحكم دون إدراج. (C) تم قياس TEER كمقاومة متوسطة (تعني ± أخطاء معيارية للوسائل) للتجارب التي تظهر نتائجها في اللوحات A و B كما هو موضح في المواد والطرق. ال ص القيم (على النحو الذي يحدده الطالب المقترن ر اختبار) لتغيرات TEER في عينات HUVEC 5 و 18 ساعة كانت 0.019 و 0.017 ، على التوالي (المشار إليها بواسطة العلامات النجمية). تابع ، تحكم. تين. 4. تنشيط البلازمينوجين بواسطة cocultures of ب. بورجدورفيري و BMEC البشري. نمت BMEC البشرية على 96 طبقًا جيدًا حتى وصلت إلى التقاء (حوالي 10 5 خلايا). تم تبادل الوسيط مع DMEM-F-12 المتوسطة ، وفي اليوم التالي تم زيادة كميات ب. بورجدورفيري تمت إضافة N40 (0 ، 10 3 ، 10 4 ، 10 5 خلايا). (أ) تنشيط البلازمينوجين بواسطة BMEC البشري استجابة لإضافة اللولبيات. بعد أربع وعشرين ساعة من إضافة اللولبيات ، تم جمع المواد الطافية من الثقافات واحتضانها بـ 1 ميكروغرام من البلازمينوجين البشري لكل مل و 5 ملي مولار من Spectrozyme PL. كانت الزيادة في الامتصاصية عند 405 نانومتر تتناسب طرديًا مع كمية البلازمين في عينة معينة. تشير أشرطة الخطأ إلى الانحرافات المعيارية بناءً على ست تجارب تم إجراؤها في نسختين. (ب) ربط منشط البلازمينوجين الخارجي من نوع urokinase الخارجي إلى BMEC البشري بعد إضافة اللولبيات. تم غسل الثقافات ثلاث مرات باستخدام برنامج تلفزيوني قبل إضافة 125 وحدة من uPA المؤتلف البشري لكل مل. بعد 60 دقيقة من الحضانة ، تم غسل الثقافات مرة أخرى ثلاث مرات باستخدام برنامج تلفزيوني. بعد الغسيل ، تمت إضافة 200 ميكرولتر من PBS تحتوي على 1 ميكروغرام من البلازمينوجين لكل مل مع 5 ملي مولار من Spectrozyme PL. تم تحديد الزيادة في الامتصاصية عند 405 نانومتر بعد 3 ساعات. لاحظ زيادة قدرة ب. بورجدورفيري N40 لتحفيز ارتباط BMEC البشري بـ uPA وتنشيط البلازمينوجين مقارنةً بمزارع التحكم المحتضنة باستخدام اللولبيات. تشير أشرطة الخطأ إلى الانحرافات المعيارية بناءً على ثلاث تجارب تم إجراؤها في نسختين. تين. 5. دور البروتياز في ب. بورجدورفيري (ب) التناسل عبر BMEC البشري. تم استخدام ظروف مصل مخفضة لفحص دور البروتياز المضيف في تناسخ اللولبيات عبر BMEC البشري كما هو موضح في المواد والطرق والأسطورة إلى الشكل 4. اجتياز BMEC البشري بواسطة ب. بورجدورفيري تم فحص N40 في وجود 1 ميكروغرام من البلازمينوجين لكل مل. اجتياز BMEC البشري بواسطة ب. بورجدورفيري N40 مع 50 نانومتر BB-94 وحدها ، مع 200 ميكرومتر EACA وحدها ، مع كل من BB-94 و EACA ، أو 40 ميكروغرام من α2- يظهر مضاد البلازمين لكل مل. النتائج هي متوسط ​​تجربتين أجريتا في نسختين. تشير أشرطة الخطأ إلى الانحرافات المعيارية. تين. 6. تعبير MMP-1 ردا على ب. بورجدورفيري. تم تلقيح ما مجموعه 10 5 BMEC بشري بكميات متزايدة من ب. بورجدورفيري N40. بعد 24 ساعة ، تم حصاد المواد الطافية لزراعة الخلايا واختبارها عن طريق تحليل اللطخة المناعية مع رفع الجسم المضاد ضد MMP-1. لاحظ زيادة مستويات MMP-1 مع زيادة أعداد ب. بورجدورفيري الخلايا.


    شاهد الفيديو: عملية إستنساخ فيروس الإيدز مترجم إلى العربية - HIV replication arabic subtitles (يونيو 2022).