Anjiogenez

Vasküler endotelyal ve destek hücreleri oksijen, besin ve sinyal moleküllerini transport ederken aynı zamanda karbondioksit ve metabolik son ürünlerini hücre, doku

ve organlardan uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu süreç için karmaşık dallanmış bir dolaşım ağı çok önemlidir (88). Anjiogenez, önceden var olan kapillerlerden çeşitli patolojik durum altında yeni kan damarlarının oluşum sürecidir (64). Anjiogenezle ilgili vaskülogenez, arteriogenez ve lenfanjiogenez süreçlerinin ayırt edilmesi gereklidir.

Vaskülogenez başlangıçta embriyonik gelişimin erken dönemlerinde ilkel hücrelerden de-novo yeni kan damarları oluşumunu ifade etmektedir. Ancak son zamanlarda kemik iliğinde ve dolaşımda bulunan endotelyal prekürsörlerinin yetişkin anjiogenezini önemli ölçüde etkilediğinin bulunması durumu karışık bir hale getirmiştir. Genel olarak kullanılan anjiogenez terimi küçük kan damarlarının oluşumu anlamına gelmekte ve bu nedenle yeni arterlerin oluşumu olan arteriogenezden ayırt edilmelidir. Yine de bazı ajanlar (VEGF gibi) anjiogenezi indükleyerek arteriyal kan damarlarının oluşumuna neden olabilir (26).

Anjiogenez, kan damarlarındaki endotelyal hücreler aracılığıyla gerçekleşen karmaşık bir süreçtir. Nadiren bölünen pasif endotelyal hücrelerin aksine, anjiogenik endotelyal hücreleri; metalloproteinazlar ve diğer matriks degrade edici enzimlerin sekresyonu, yeni oluşturulan alanlara hücre migrasyonu, endotelyal hücre bölünmesi ve proliferasyonu ile damar oluşumu gibi bir seri kompleks olaylar dizisi geçirirler (Şekil 2.2). Bu süreçler, fibroblast growth faktör (FGF), vasküler endotelyal growth faktör (VEGF), anjiopoietinler, integrin aktivatörleri gibi uyaranlar ile trombospondin, anjiostatin ve endostatin gibi inhibitörleri içeren iyi düzenlenmiş süreçlerdir (Tablo 2.1) (13).

Damar endotelini döşeyen kolajen, laminin gibi glikoproteinlerden ve heparan sülfat gibi proteoglikanlardan oluşan bazal membranın proteolitik yıkımı ile anjiogenez süreci başlar. Endotel hücreleri göç etmek ve çoğalmak üzere uyarıldığında membran ve hücreler arasında bir bölünme meydana gelir. Dokularda üretilip salgılanan anjiogenik büyüme faktörleri komşu dokulara difüzyon yolu ile geçer. Anjiogenezisle ilişkili büyüme faktörleri, yakınlarındaki önceden var olan kan damarlarının endotel hücrelerinde bulunan özgün reseptörlerine bağlanırlar. Büyüme faktörleri ile aktive edilen proteolitik enzimler bazal membranın ve endotel hücrelerini döşeyen

ekstraselüler matriks (ECM) bileşenlerinin yıkılımına neden olurlar. ECM’nin enzimatik yıkılımını, endotel hücrelerinin uyarılması ve kapiller filizlenme ile invajinasyon veya köprü oluşumu şeklinde bölünmeler izler. Anjiogenik uyarı ile proteolitik yıkım ve endotel hücrelerin aktivasyonu gerçekleşir. Endotel hücreleri ekstraselüler matrikse göç ederler ve çoğalırlar. Bu süreçte en etkili anjiogenik faktör vasküler endotel büyüme faktörü VEGF’dir. Endotel hücre çoğalmasının ardından ECM bileşenlerinin depolanması ve bir araya getirilmesi için ekstraselüler proteoliz mutlaka inhibe edilmelidir. Kapiller filizlenme oluştuktan sonra yine bu filizlenmenin ucunda yeni oluşmuş ECM’de yıkılma meydana gelir ve bu sayede daha ileri düzeyde yayılması mümkün olur. ECM proteolizinin aktivasyon ve inhibisyonları sonucunda kapillerler oluşur. Yeni oluşan kapillerler, yeni bazal membranı meydana getirirler. Damar olgunlaştıktan sonra anjiogenik faktörlerde azalma görülürken, anjiogenez inhibitörlerinde bir artış gözlenir. Böylece damarlar kan akımını başlatmaya hazır hale gelmiş olur (97,99).

Şekil 2. 2. Anjiogenez Süreci (40)

Tablo 2. 1. Temel anjiogenik ve anti-anjiogenik faktörler Endojen ajanlar Matriks metalloproteinleri (MMPs)

VEGF

Temel fibroblast büyüme faktörü 2 (bFGF-2) Fibroblast büyüme faktörü 4 (FGF-4)

Transforme edici büyüme faktörü β1 (TGF-β1) Đnterlökin 8 (IL-8)

Patolojik ve normal anjiogenezis arasında iki önemli farklılık bulunmaktadır.

Birincisi; hastalıklı dokuda, normal dokudaki neovaskülarizasyonu devre dışı bırakan düzenleyici mekanizmalar normal çalışmamaktadır, pozitif ve negatif anjiogenez regülatörleri arasındaki dengede pozitif regülatörlere doğru bir değişim söz konusudur.

Patolojik ve normal anjiogenez arasındaki ikinci önemli farklılık ise hastalıklı dokudaki damar oluşumunun oldukça düzensiz ve dağınık olması ve damar duvarlarında çok sayıda açıklık bulunmasıdır. Tümör damarlarının düz kas hücreleri ve perisitler yoluyla olgunlaşamaması nedeniyle tümör içerisinde sızıntı yapan damar oluşumuna yol açar.

Bu fenomen VEGF’nin keşfi için önemlidir (13).

Tümör anjiogenezi; kanser hücreleri, normal endotel hücreleri, ekstrasellüler matriks proteinleri ve çoklu stimülatör ve inhibitör faktörler arasındaki etkileşimi içeren karmaşık bir süreçtir. Tümör hücreleri çeşitli endotelyal hücre mitojenleri salgılarlar ve bunlardan basic fibroblast growth faktör (bFGF) ile VEGF en iyi karakterize edilenleridir. Bunların düzeyleri çeşitli solid tümörlü hastaların serum ve idrarlarında yükselmektedir (60). Anjiogenez, solid tümörlerin progresyonundaki önemli rolünden dolayı antikanser kemoterapi için çekici bir hedef halini almıştır (105). Solid tümörler anjiogenez bağımlıdır, bu nedenle prostat kanseri kontrolsüz büyümesini devam

ettirebilmek için yeni damar oluşumuna ihtiyaç duyar. Prostat kanseri gelişiminde birkaç adım vardır; yüksek dereceli prostatik intraepitelyal neoplazi ile başlar ve fokal karsinomaya doğru ilerler, daha sonra invaziv karsinoma oluşur ve sonuçta metastatik hastalığa dönüşür. Bu nedenle her bir evredeki hastalığın progresyonunu ve moleküler olayları takip etmek önemlidir. Anjiogenez uyarıcı faktörler olan platelet kaynaklı büyüme faktör (PDGF), transforme edici büyüme faktör (TGF) ve VEGF prostat kanserinde artış göstermektedir. Prostat kanseri ilerledikçe anjiogenezde belirgin bir artış gözlenmektedir (62,65).

Anjiogenez, solid tümörlerin gelişimindeki başlıca rolü nedeniyle antikanser kemoterapi için çekici bir hedef haline gelmiştir. Anti-anjiogenik ajanların bazıları klinik deneme aşamasında iken çoğunluğu halen preklinik aşamadadır. Bununla birlikte anjiogenez inhibitörleri tümör olmayan endotelyal hücrelerde intrensek sitotoksisite, yara iyileşmesinde bozma, kanama, hipertansiyon, proteinüri ve tromboz gibi kardiyovasküler komplikasyonlara neden olabilmektedir (14). Buna ek olarak tümör anjiogenez sürecindeki sinyal yolaklarını hedef alan inhibitörlerin tek bir yolağı etkilemesi yetersiz olabilir ve bu durumda dirence yol açar. Bu problemler minimal yan etki ve toksisiteye sahip, çok hedefli ajanların gelişiminin acil ihtiyacını vurgulamaktadır (27,105).

2.2.1.Vasküler Endotelyal Growth Faktör

Genellikle VEGF-A olarak adlandırılan VEGF, bir platelet kaynaklı growth faktör (PDGF) homoloğudur ve 45 kDa ağırlığında heparin bağlayıcı homodimerik bir glikoproteindir (98). Anjiogenik growth faktör ailesinin ilk üyesi olan VEGF-A’nın keşfi kanser araştırmaları için yeni perspektifler açmıştır. Đlk defa 1983 yılında Senger ve arkadaşları tarafından kobay tümörlerinden identifiye edilmiştir. Kobay derisinde vasküler sızıntı oluşturduğu için de vasküler permeabilite faktörü olarak isimlendirilmiştir (94). Vasküler permeabilite faktörü olarak da adlandırılan VEGF-A, VEGF ligand ailesinin en iyi araştırılmış ve anlaşılmış üyesidir. VEGF’in özellikle

damar oluşumunda önemli rol oynadığı ve endotel hücrelerinin yaptığı birçok fonksiyonda da gerekli olduğu görülmüştür. Yıllar geçtikçe de VEGF ailesi önemli ölçüde genişlemiştir (15).

Anjiogenezis sürecindeki sinyal mekanizmalarından belki de en yaygın olarak inceleneni VEGF ve reseptörleridir. VEGF-A, endotelyal hücrelerde eksprese edilen ve hücre geçirgenliğini, proliferasyonunu ve farklılaşmasını regüle eden VRGFR1 ve VEGFR2 gibi iki ilişkili reseptör tirozin kinazlara bağlanarak hücreleri aktive eder.

VEGF’in başlıca iki önemli biyolojik fonksiyonları vasküler endotelyal hücre proliferasyonunun stimülasyonu ile endotelyal hücrelerin vasküler geçirgenliğinin artırılmasıdır. VEGF, endotelyal hücrelerin geçirgenliğini artırarak ve endotelyal adhezyon moleküllerinin ekspresyonunu indükleyerek pro-inflamatuar sitokin gibi fonksiyon gösterir. Hücreler yüksek miktarda interlökin 8 (IL-8) eksprese ederek endotelyal hücrelerde VEGF reseptörlerinin fosforilasyonunu indüklemektedir. Bu durumda IL-8‘in majör rolünün, endotelyal hücre büyümesinin uyarılmasını VEGF sekresyonu aracılığıyla gerçekleştirdiği anlamına gelmektedir. Kanser hücre proliferasyonunda anjiogenik süreç önemli bir rol oynar. Bu nedenle prostat kanser hücreleri tarafından VEGF sekresyonunun artması, hücre canlılığının, çoğalmasının ve büyümesinin artışı için gereklidir (22,28,30).

Đnsan VEGF ailesi beş üye içerir; VEGF (veya VEGF-A), VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D ve plasental growth factör (PIGF). Bu proteinlerin her biri biyosentez esnasında parçalanan bir sinyal sekansı içerirler. Ayrıca, bunlara karşılık gelen pre-mRNA’lardaki alternatif bağlanma sonucu VEGF, VEGF-B ve PIGF’in birden fazla izoformu oluşur. VEGF ailesi ligandları için üç tane reseptör protein-tirozin kinaz (VEGFR1/Flt-1(fms-benzeri tirozin kinaz 1), VEGFR2/Flk-1/KDR (fetal karaciğer kinaz 1/kinaz eklenmiş domain içeren bölge) ve VEGFR3/Flt-4 (fms-benzeri tirozin kinaz 4) ve iki tane non-enzimatik reseptör (nöropilin 1 ve 2) bulunmaktadır. Ayrıca çeşitli VEGF ailesi ligandları plazma membranında ve ekstraselüler matrikste bulunan heparan sülfat proteoglikanlarına bağlanır (34,88).

VEGF anjiogenez tedavisi için bir hedef olarak dikkat çekmiştir. VEGF ekspresyonu hipoksi ile up-regüle olmaktadır ve normal vasküler gelişim için en önemli anjiogenik faktördür (13). Radikal prostatektomi uygulanan hastalarda operasyon öncesi bulunan yüksek serum ve idrar VEGF düzeyleri ile hastalığın progresyonu arasında korelasyon gözlenmiştir. Serum VEGF düzeyi prostatektomi sonrası azalmıştır.

Metastatik prostat kanserli hastalarda serum ve idrar VEGF konsantrasyonu normal popülasyona göre anlamlı olarak daha yüksek bulunmuştur (60,71,96).