payday loans
 

NCSR Demokritos

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Εργαστήριο Κυτταρικού Πολλαπλασιασμού και Γήρανσης

E-mail Εκτύπωση PDF

Ερυνητικό Προσωπικό

Δημήτρης Κλέτσας, Διευθυντής Ερευνών (Α’ Βαθμίδα)

Χάρης Πρατσίνης, Εντεταλμένος Ερευνητής (Γ’ Βαθμίδα)

Ελένη Μαυρογονάτου, Μεταδιδακτορική Ερευνήτρια

Αδαμαντία Παπαδοπούλου, Μεταδιδακτορική Ερευνήτρια

Σωτήριος-Σπυρίδων Βαμβακάς, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

Ελένη Λιάκου, MSc, Υποψήφια Διδάκτωρ

Μαρία Αγγελοπούλου, MSc, Υποψήφια Διδάκτωρ

Αναστάσιος Κουρούμαλης, Μεταπτυχιακός φοιτητής


Ερευνητικά ενδιαφέροντα

Το Εργαστήριο εστιάζει το ενδιαφέρον του στην ιστική επιδιόρθωση κατά την ανάπτυξη και τη γήρανση με έμφαση το ρόλο των αυξητικών παραγόντων και ιδιαίτερα του TGF-β. Μελετάται η δράση των αυξητικών παραγόντων επί του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και της παραγωγής εξωκυττάριας μήτρας, καθώς και τα σηματοδοτικά μονοπάτια που ενέχονται. Επίσης ερευνώνται και εναλλακτικοί μηχανισμοί κυτταρικού πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης, όπως η αυτοκρινής ρύθμιση, οι αλληλεπιδράσεις κυττάρων-εξωκυττάριου χώρου, η επίδραση εξωγενών στρες αλλά και των μηχανικών δυνάμεων.

Βασικός στόχος του Εργαστηρίου είναι η διερεύνηση των μηχανισμών γήρανσης και μακροζωίας. Μελετώνται τα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά του κυττάρου που έχει γηράσει – είτε λόγω διαδοχικών αναδιπλασιασμών είτε ως αποτέλεσμα εξωγενών στρες – σε σύγκριση με αυτά νεαρών ή καρκινικών κυττάρων. Ιδιαίτερα ενδιαφερόμαστε για το ρόλο των γηρασμένων – σωματικών και βλαστικών – κυττάρων στις διεργασίες της γήρανσης και στην ανάπτυξη ηλικιο-εξαρτώμενων παθήσεων, μεταξύ των οποίων και του καρκίνου. Σ’ αυτό το πλαίσιο μελετάμε και την αλληλεπίδραση γηρασμένων στρωματικών ινοβλαστών με τα γειτονικά καρκινικά κύτταρα. Έμφαση δίνεται σε ιστούς, όπως ο μεσοσπονδύλιος δίσκος, ο εκφυλισμός των οποίων προκαλεί σοβαρές δυσλειτουργίες κατά την ηλικίωση.

Στόχο των μελετών μας αποτελεί και η διαλεύκανση των μηχανισμών που διέπουν τη ρύθμιση της ιστικής ομοιοστασίας, ιδιαίτερα κατά τη γήρανση, αλλά και περαιτέρω η συνεισφορά μέσω ερευνητικών δικτύων στην ανάπτυξη θεραπειών κυτταρικής αντικατάστασης. Τέλος μελετάμε φυσικά συστατικά και καινοτόμα συνθετικά προϊόντα, όσον αφορά τις πιθανές αντικαρκινικές, αντιγηραντικές/αντιοξειδωτικές και επουλωτικές τους ιδιότητες, καθώς και το μηχανισμό της δράσης τους.

 

Τρέχουσες ερευνητικές δραστηριότητες

Ο ρόλος των αυξητικών παραγόντων στην ιστική ομοιοστασία και επιδιόρθωση

Ο TGF-β είναι ένας πολύ-λειτουργικός αυξητικός παράγοντας. Ιδιαίτερα όσον αφορά τη ρύθμιση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού είναι ευρέως γνωστό ότι μπορεί να αναστείλει τον πολλαπλασιασμό επιθηλιακών και ενδοθηλιακών κυττάρων, ενώ διεγείρει κύτταρα μεσεγχυματικής προέλευσης. Γνωρίζοντας επίσης τον αποφασιστικό ρόλο του TGF-β στην επούλωση της πληγής και τις διαφορετικές στρατηγικές επιδιόρθωσης πληγών στο δέρμα εμβρύων και ενηλίκων, μελετήσαμε την επίδραση αυτού του αυξητικού παράγοντα στον πολλαπλασιασμό ινοβλαστών από άτομα διαφορετικών αναπτυξιακών σταδίων. Διαπιστώσαμε ότι ο TGF-β δρα με διαφορικό τρόπο: ενώ αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό εμβρυϊκών ινοβλαστών (μέσω της ενεργοποίησης της κινάσης PKA και ακολούθως της αυξορρύθμισης των αναστολέων του κυτταρικού κύκλου p21WAF1 και p15INK4B), διεγείρει τα κύτταρα που προέρχονται από ενηλίκους (με τη διαμεσολάβηση της απελευθέρωσης FGF-2 και την συνακόλουθη διέγερση του σηματοδοτικού μονοπατιού MEK-ERK) (Εικόνα 1). Τρεχόντως διερευνούμε το ρόλο του εξωκυτταρίου περιβάλλοντος στο ανωτέρω φαινόμενο και ιδιαίτερα τη συνεισφορά συστατικών της εξωκυττάριας μήτρας, όπως το κολλαγόνο και το υαλουρονικό οξύ.

Παράλληλα μελετώνται και άλλοι αυξητικοί παράγοντες, λ.χ. οι PDGF, bFGF, IGF-I, (εξωγενώς χορηγούμενοι ή αυτοκρινούς/παρακρινούς προέλευσης) καθώς και τα σηματοδοτικά μονοπάτια που ενεργοποιούν, για τη ρύθμιση του πολλαπλασιασμού και άλλων κυτταρικών λειτουργιών σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις.

Σχετικές δημοσιεύσεις:

Pratsinis et al. (2004) Wound Repair Regen. 12: 374

Giannouli and Kletsas (2006) Cell. Signal. 18: 1417

Liontos et al. (2007) Cancer Res. 67: 10899

Pratsinis and Kletsas (2007) Eur. Spine J. 16: 1858

Gioni et al. (2008) Mol. Cancer Res. 6: 706

Chrissouli et al. (2010) Wound Rep. Regen. 18: 643

Mavrogonatou and Kletsas (2010) J. Orthop. Res. 28: 1276

Pratsinis et al. (2012) J. Orthop. Res. 30: 958

 

Εικόνα 1. Μοριακοί μηχανισμοί της διαφορικής απόκρισης στον TGF-β δερματικών ινοβλαστών από έμβρυο και από ενήλικο δότη.

 

Κυτταρική γήρανση: Μοριακοί μηχανισμοί και ρόλος στην ιστική ομοιοστασία

Η κυτταρική γήρανση θεωρείται στις μέρες μας βασική παράμετρος της ιστικής ομοιοστασίας. Συνιστά έναν ισχυρό αντικαρκινικό μηχανισμό και εμπλέκεται σε ποικίλες ηλικιο-εξαρτώμενες παθολογικές καταστάσεις.

1. Ένας πρωτότυπος βιοδείκτης κυτταρικής γήρανσης

Η ταυτοποίηση των γηρασμένων κυττάρων τόσο στην καλλιέργεια (in vitro) όσο και σε ιστούς (in vivo) αποτελεί μείζονα στόχο στο πλαίσιο της κατανόησης του ρόλου τους στην ιστική ομοιοστασία. Πρόσφατα αναπτύξαμε έναν πρωτότυπο τέτοιο βιοδείκτη, βασιζόμενο σε μία ειδική χρώση της λιποφουσκίνης, που διαθέτει δύο σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους υπάρχοντες δείκτες: η αναγνώριση των γηρασμένων κυττάρων είναι ανεξάρτητη των συνθηκών καλλιεργείας και μπορεί επιπλέον να χρησιμοποιηθεί σε αρχειακό κρυο-διατηρημένο υλικό (Εικόνα 2).


Εικόνα 2. Ταυτοποίηση γηρασμένων κυττάρων με τη χρήση της χρωστικής Sudan Black B.


2. Μοριακοί μηχανισμοί της κυτταρικής γήρανσης

Ποικίλες μορφές στρες μπορούν να οδηγήσουν σε φαινότυπο γήρανσης. Η επαγόμενη από ογκογονίδια γήρανση (που συνιστά μείζονα αντικαρκινικό μηχανισμό) συνδέεται με την ενεργοποίηση ενός σηματοδοτικού μονοπατιού ανταπόκρισης σε βλάβες του DNA (DNA Damage Response: DDR (Εικόνα 3). Από την άλλη οι διάφορες αντικαρκινικές θεραπείες, όπως η ιονίζουσα ακτινοβολία ή τα γενοτοξικά αντικαρκινικά σκευάσματα επίσης επάγουν πρόωρη κυτταρική γήρανση και ενεργοποιούν μονοπάτια ανταπόκρισης σε βλάβες του DNA.

Εικόνα 3. Η υπερ-έκφραση ογκογονιδίων προκαλεί πρόωρη γήρανση φυσιολογικών ινοβλαστών μέσω της ενεργοποίησης της ανταπόκρισης σε βλάβες του DNA.

 

3. Επίδραση της κυτταρικής γήρανσης στην καρκινική ανάπτυξη

Αν και η κυτταρική γήρανση συνιστά ισχυρό αντικαρκινικό μηχανισμό, τα στρωματικά κύτταρα που έχουν γηράσει μπορούν να ενισχύσουν την ανάπτυξη γειτονικών όγκων, μέσω ενός μηχανισμού που περιλαμβάνει την αυξημένη έκφραση μεταλλοπρωτεασών (Εικόνα 4).


A

B

Εικόνα 4. Τα γηρασμένα κύτταρα ενισχύουν την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων τόσο in vitro (A) όσο και in vivo (B).

 

4. Η κυτταρική γήρανση εμποδίζει τη διαφοροποίηση των σωματικών αλλά και στελεχιαίων κυττάρων

 

Διαπιστώσαμε ότι η κυτταρική γήρανση επηρεάζει σημαντικά την ικανότητα διαφοροποίησης διαφόρων κυτταρικών τύπων. Ανθρώπινοι ινοβλάστες περιοδοντικού συνδέσμου, οι οποίοι έχουν γηράσει μετά από επανειλημμένη έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία εμφανίζουν ελάττωση της έκφρασης των κύριων μεταγραφικών παραγόντων της οστεοβλαστικής διαφοροποίησης (δηλ. Runx2 και Osterix), καθώς και της αλκαλικής φωσφατάσης, με αποτέλεσμα μειωμένη διαφοροποίηση, λόγω της ενεργοποίησης του ογκοκατασταλτικού γονιδίου p53 στα γηρασμένα κύτταρα. Παρομοίως παρατηρήσαμε ότι η αναδιπλασιαστική ή η πρόωρη λόγω στρες (ιονίζουσα ακτινοβολία ή γενοτοξικά σκευάσματα) γήρανση των μεσεγχυματικών στελεχιαίων κυττάρων οδηγεί σε σημαντική μειωμένη ικανότητα λιποκυτταρικής ή χονδροκυτταρικής διαφοροποίησης (Εικόνα 5).

A

B

C

Εικόνα 5. Μειωμένη διαφοροποίηση (A. οστεοβλαστική, B. χονδροκυτταρική και C. λιποκυτταρική) των γηρασμένων κυττάρων (δεξιά σε κάθε ζεύγος) έναντι των νεαρών (αριστερά).

 

5. Οσφυαλγία: μία σημαντική ηλικιο-εξαρτώμενη πάθηση. Στρες, πολλαπλασιασμός και γήρανση στο μεσοσπονδύλιο δίσκο.

 

Η οσφυαλγία θεωρείται μία από τις κύριες χρόνιες ηλικιο-εξαρτώμενες παθήσεις, με σημαντική επίδραση στην ποιότητα ζωής των ασθενών. Έχει συνδεθεί με τον εκφυλισμό των μεσοσπονδυλίων δίσκων (intervertebral discs : IVDs), των αρθρώσεων της σπονδυλικής στήλης. Τα κύτταρα των δίσκων χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλό ρυθμό πολλαπλασιασμού. Εντούτοις κατά τον εκφυλισμό του δίσκου τα κύτταρα πολλαπλασιάζονται εντονότερα, πιθανόν σε μία προσπάθεια επιδιόρθωσης του ιστού. Δείξαμε ότι κάτω από αυτές τις συνθήκες τα κύτταρα αποκρίνονται σε αυξητικούς παράγοντες και ενεργοποιούν κομβικά σηματοδοτικά μονοπάτια, όπως αυτά των MEK-ERK και PI3K-Akt (Εικόνα 6A). Επιπλέον δείξαμε την παρουσία αυξημένου αριθμού γηρασμένων κυττάρων στους ηλικιωμένους και εκφυλισμένους δίσκους (Εικόνα 6B). Για την κατανόηση του χαμηλού ρυθμού πολλαπλασιασμού και της αυξημένης γήρανσης στα κύτταρα του δίσκου, μελετήσαμε ένα από τα κυριότερα στρες στα οποία εκτίθενται κατά τη διάρκεια της καθημερινής δραστηριότητας, δηλ. την υψηλή ωσμομοριακότητα. Διαπιστώσαμε ότι η υψηλή ωσμομοριακότητα ενεργοποιεί κινάσες επαγόμενες από το στρες (δηλ. τις p38 MAPK). Επιπροσθέτως προκαλεί απόκριση σε βλάβες του DNA (Εικόνα 6C) οδηγώντας στην ενεργοποίηση του άξονα p53-p21WAF1-pRb. Το αποτέλεσμα είναι η αναστολή του πολλαπλασιασμού στις φάσεις G1 και G2 του κυτταρικού κύκλου (Εικόνα 6D). Η αυξημένη ωσμομοριακότητα επηρεάζει επίσης αρνητικά και την απόκριση των κυττάρων του μεσοσπονδυλίου δίσκου σε εξωγενείς αυξητικούς παράγοντες, ενώ επάγει και πρόωρη κυτταρική γήρανση. Τέλος, πειράματα με μικροσυστοιχίες cDNA και συνακόλουθη βιοπληροφορική ανάλυση αποκάλυψαν μεγάλο αριθμό γονιδίων που εκφράζονται διαφορικά στα κύτταρα δίσκου που έχουν εκτεθεί σε υψηλή ωσμομοριακότητα συγκριτικά με τα μη εκτεθειμένα. Τα αποτελέσματα της μεταγραφωμικής ανάλυσης έχουν επαληθευθεί και ο φυσιολογικός ρόλος επιλεγμένων γονιδίων είναι τρεχόντως υπό διερεύνηση. Οι μελέτες αυτές πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο ερευνητικών δικτύων χρηματοδοτούμενων από την Ευρωπαϊκή Ένωση, όπως τα EURODISC , MYJOINT και GENODISC.

 

Σχετικές δημοσιεύσεις:

Gorgoulis et al. (2005) Nature 434: 907

Gorgoulis et al. (2005) Lab. Invest. 85: 502

Bartkova et al. (2006) Nature 444: 633

Roberts et al. (2006) Eur. Spine J. 15 : S312

Pratsinis and Kletsas (2007) Eur. Spine J. 16: 1858

Mavrogonatou and Kletsas (2009) DNA Repair 8: 930

Mavrogonatou and Kletsas (2010) J. Orthop. Res. 28: 1276

Chandris et al. (2010) Biogerontology 11: 421

Papadopoulou and Kletsas (2011) Int. J. Oncol. 39: 989

Pratsinis et al. (2012) J. Orthop. Res. 30: 958

Mavrogonatou and Kletsas (2012) J. Cell. Physiol. 227: 1179

Konstantonis et al. (2013) Biogerontology 14: 741

Georgakopoulou et al. (2013) Aging 5: 37

Velimezi et al. (2013) Nature Cell Biology 15: 967

Mavrogonatou and Kletsas (2013) Spine (Phila Pa 1976). 38: 308

Neidlinger-Wilke et al. (2013) Eur Spine J. (in press)


A

B

C

D

Εικόνα 6. Ενεργοποίηση σηματοδοτικών μονοπατιών (A) και αύξηση των γηρασμένων κυττάρων (B) στον εκφυλισμένο μεσοσπονδύλιο δίσκο. Βλάβες στο DNA (C) και ενεργοποίηση σηματοδοτικών μονοπατιών (D) ως ανταπόκριση στην υψηλή ωσμομοριακότητα.

 

 

Επίδραση βιοϋλικών στη φυσιολογία του ιστού

Χημικές ενώσεις που διαφεύγουν από βιοϋλικά που χρησιμοποιούνται σε θεραπευτικές παρεμβάσεις μπορεί να βλάψουν σοβαρά τη φυσιολογία του ιστού. Στην κατεύθυνση αυτή έχουμε δείξει ότι η ρητίνη TEGDMA, που χρησιμοποιείται συχνά στην οδοντιατρική πρακτική αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό ουλαίων ινοβλαστών μέσω της ενεργοποίησης του άξονα p53-p21WAF1-pRb, πιθανόν ως προστατευτικός μηχανισμός έναντι της γενοτοξικής της δράσης. Επιπλέον μελετάμε αρκετά παρεμφερή συστατικά όσον αφορά τις πιθανές κυτταροτοξικές, αντιπολλαπλασιαστικές ή οιστρογονικές τους δραστικότητες.

Σχετικές δημοσιεύσεις:

Eliades et al. (2007) Eur. J. Orthod. 29: 404

Taoufik et al. (2008) Dent. Mater. 24: 895

Mavrogonatou et al. (2010) Biomaterials 31: 8530

 

Βιοενεργά προϊόντα με πιθανή θεραπευτική δράση

Εκχυλίσματα φυσικών προϊόντων, απομονωμένα βιοενεργά συστατικά και χημικά νεοσυντιθέμενα μόρια μελετώνται ως πιθανά πρότυπα για την ανάπτυξη καινοτόμων αντιγηραντικών / αντιοξειδωτικών, επουλωτικών ή αντικαρκινικών θεραπευτικών προσεγγίσεων. Τρεχόντως, στο πλαίσιο του χρηματοδοτούμενου από την Ε.Ε. προγράμματος AgroCos και του χρηματοδοτούμενου από τη Γ.Γ.Ε.Τ. προγράμματος ENGAGE μελετάμε φυτικά εκχυλίσματα και απομονωμένα συστατικά από την Ελληνική χλωρίδα και από άλλες περιοχές του κόσμου. Μέχρι στιγμής έχουν ταυτοποιηθεί αρκετά ενδιαφέροντα εκχυλίσματα / συστατικά με αντιοξειδωτική δράση και την ικανότητα να προστατεύουν ανθρώπινους δερματικούς ινοβλάστες από την υπεριώδη ακτινοβολία.

Σχετικές δημοσιεύσεις:

Kostakis et al. (2005) Bioorg. Med. Chem. Lett. 15: 5057

Kundakovic et al. (2006) Phytomedicine 13: 290

Stahtea et al. (2007) Int. J. Cancer 121: 2808

Pratsinis et al. (2010) J. Med. Food 13: 286

Anastasiadi et al. (2010) Food Res. Int. 43: 805