A mesothelium egyrétegű laphámsejtekből – mesothel sejtekből – álló réteg, amely béleli a test savós üregeit: parietális mesothelium, ill. borítja a belső szerveket:
viscerális mesothelium. Ezt a szervezet savós üregeit, és az ezekben elhelyezkedő szerveket borító hámot Bichat írta le elsőként 1827-ben (Whitaker és mtsai 1982). A mesothelium elnevezés Minot-tól származik, aki az 1880-90-es években közzétett tanulmányaiban ennek az egyrétegű hámnak az embrionális eredetét vizsgálta és az emlősök mezodermális üregeit borító hámként írta le (Minot 1880, Minot 1890). A mesothelium fajtól függően a gesztáció 8. és 18. napja között fejlődik ki a mezodermából.
Emberben ez a folyamat a 14. nap körül figyelhető meg, amelynek során a cöloma üregét bélelő kerek vagy köb alakú sejtek fokozatosan lapossá válnak (Hesseldahl és Larsen 1969, Tiedemann 1976).
Számos emlős (patkány, egér, kutya, hörcsög, nyúl, ló) és az ember mesotheliumának összehasonlító morfológiai vizsgálatai alapján elmondható, hogy fajtól vagy az anatómiai elhelyezkedéstől függetlenül nagymértékben hasonlítanak egymáshoz (Mutsaers 2002). A fajok közötti hasonlóságot immunhisztokémiai vizsgálatok is alátámasztják (Raftery 1973, Whitaker és mtsai 1980).
Annak ellenére, hogy a mesotheliumot viszonylag korán fedezték fel és írták le, a kutatások csak az elmúlt években világítottak rá arra, hogy a mesothelium nem csak határoló hártya, amely súrlódásmentes felületet biztosít a szervek számára, hanem fontos szerepet játszik a rajta keresztül zajló transzportfolyamatokban, ill. gyulladásos és tumoros mechanizmusokban egyaránt.
A hashártya szöveti szerkezete
A mesothelium laphám sejtjeinek átmérője 25 µm, a sejtmagok kerek vagy ovális alakúak. A sejtek apikális felszínén mikrobolyhok, néha primer csilló is megfigyelhető.
A bazális membrán alatt vékony szubszerózus kötőszövet található kevés sejtes elemmel (zsírsejtek, fibroblasztok, hízósejtek) és kötőszöveti rostokkal. Bizonyos területeken (a
8
mediasztinális pleura redőin, máj, lép, a rekesz hasűri felszínén, ill. a nagy cseplesz ún.
„tejfoltjain”) a mesothel sejtek köb alakúak (Mironov és mtsai 1979, Wang 1974, Tsilibary és Wissig 1977, Michailova és mtsai 1999). Köbhámsejtek találhatók a savós hártyák sérült vagy stimulált területein is (Whitaker és Papadimitriou 1985, Fotev és mtsai 1987, Mutsaers és mtsai 2002).
A mesothel sejtek ultrastruktúrája
Ép, egészséges mesothel sejtek citoplazmájában viszonylag kevés sejtorganellum figyelhető meg: néhány mitokondrium, citoszkeletális elemek (mikrotubulusok, mikrofilamentumok), Golgi-apparátus és kevés durva felszínű endoplazmás retikulum (dER). A mikrofilamentumok a citoplazmában mélyen, párhuzamosan helyezkednek el.
A köb alakú mesothel sejtekben a mag nagyobb, prominens nukleolusszal rendelkezik, nagyszámú mitokondrium, dER, jól fejlett Golgi-apparátus és nagy mennyiségű mikrofilamentum figyelhető meg. A nagyobb számú sejtorganellum jelenléte aktívabb matabolikus állapotot feltételez (Kluge és Hovig 1967, Baradi és Hope 1964, Wang 1974, Baradi és Campbell 1974).
Vezikuláris rendszer, caveolák
A mesothel sejtek citoplazmájában nagy mennyiségű vezikula (clathrin-burkos vezikulák, caveolák), multivezikuláris test (MVB) és nagyszámú vakuolum figyelhető meg. A caveolák 50-100 nm átmérőjű, palack- vagy omega-alakú plazmamembrán befűződések, amelyeket először Palade írt le endotél sejteken (Palade 1953). A mesothel sejtek bazális és apikális plazmamembránján ezek a palack alakú befűződések különösen nagy számban figyelhetőek meg. Pontos szerepük a mai napig tisztázatlan. Yamada feltételezte, hogy ezek a vezikulák az extracelluláris mátrixszal kommunikálnak (Yamada 1955). Amennyiben a clathrin-burkos vezikulák részvételével végbemenő felvételi folyamatokat szelektíven gátolják, a sejtek felvételi folyamata, az internalizáció zavartalan, jelezvén hogy a sejtek alternatív endocitotikus folyamatot működtetnek (Kiss és Geuze 1997, Kiss és Botos 2009, Kiss 2009, Kiss 2012). Az utóbbi években kísérletek igazolták, hogy a caveolák fontos szerepet játszanak a folyadékfázisos és a receptorok által közvetített endocitotikus folyamatokban, elsősorban a glikozilfoszfatidilinozitol (GPI)- kötött fehérjék, albumin, bakteriális toxinok, humán leukocita antigének (HLA),
9
vírusok, immunkomplexek és kis molekulatömegű fehérjék felvételében. A caveolák egy másik, nagyon valószínű szerepe a jelátviteli folyamatok szabályozása, tekintettel arra, hogy a membránjukban jelen lévő caveolin-1 fehérje révén képesek jelátviteli molekulákat megkötni, és ennek révén azokat inaktiválni (Okamoto és mtsai 1998). A caveolák (caveolin-1) eltávolítása a plazmamembránról, tehát a jelátviteli folyamatok
„bekapcsolásához”, a gátlás feloldásához vezet. Az irodalom a caveolákat éppen ezért
„signalling organellumnak” nevezi (Kiss és Botos 2009). A caveolák elektronmikroszkópos felvételeken eltérő megjelenésű (nyitott, sekélyebb; zártabb, szűk nyakú) befűződések formájában figyelhetőek meg. Egyesével vagy csoportosan, szőlőfürt-, ill. gyöngysorszerű elrendeződésben „lógnak” be az intracelluláris térbe.
Számos sejtben fordulhatnak elő: fibroblasztokban (Röhlich és Allison 1976), endotél és simaizom sejtekben (Forbes és mtsai 1979), szívizom-, harántcsíkolt izomsejtekben, zsírsejtekben (Fan és mtsai 1983, Scherer és mtsai 1994, 1995, 1996), ill. asztrocitákban, oligodendrogliában és mikrogliában (Cameron és mtsai 1997), valamint más immunsejtekben is (Harris és mtsai 2002). Arra vonatkozóan azonban, hogy miért fordulnak elő ilyen tömeges mennyiségben a mesothel sejtek mindkét felszínén, még nincsenek adatok.
Mikrobolyhok
A mesothel sejtek apikális plazmamembránján jól fejlett, változatos alakú, hosszúságú és sűrűségű mikrobolyhok vannak. Az egyes szerveket borító mesothel sejtek apikális felszínén a mikrobolyhok száma változó, az élettani körülményekhez igazodó (Andrews és Porter 1973, Wang 1974, Tsilibary és Wissig 1977, Madison és mtsai 1979).
Leginkább a regenerálódó mesothelium felszínén figyelhetőek meg nagy számban (Madison és mtsai 1979, Wang 1974, Lindic és mtsai 1993, Mutsaers és mtsai 1996).
Sejtkapcsoló struktúrák
A mesothel sejtek közötti határ hullámos, a szomszédos sejtek gyakran részben fedik egymást. A mesothel sejtek egymás felé néző felszínén – más hámsejtekhez hasonlóan – sejtkapcsoló struktúrák vannak jelen (tight junction vagy zonula occludens, zonula adherens, gap junction és desmosomák) (Kluge és Hovig 1967, Pelin és mtsai 1994). A sejtfelszíni polaritás és a szemipermeábilis diffúziós barrier fenntartása
10
szempontjából a tight junction-ok rendkívül fontos szereppel bírnak. A zonula adherensek a sejtadhézió fenntartásában, a monolayer kialakításában játszhatnak szerepet, míg a gap junction-ok intercelluláris csatornaként funkcionálnak (Mutsaers 2002). A mesothel sejtek E-, N- és P- kadherineket, ill. zonula occludens (ZO)-1 fehérjét expresszálnak (Simsir és mtsai 1999, Foley-Comer és mtsai 2002).
Stomata
A stomata/stomák kb. 3-12 µm átmérőjű rések, amelyek a köb alakú mesothel sejtek között figyelhetőek meg, leginkább a rekesz peritoneális oldalán és az omentum majus tejfoltjai környezetében. Ezek a nyílások közvetlen kapcsolatot biztosítanak a submesothelialis nyirokrendszer és a savós üregek között, levetővé téve a folyadékok, sejtek, mikroszkópikus részecskék és baktériumok átjutását (Fukuo és mtsai 1990, Ohtani és mtsai 1995, Miura és mtsai 2000, Shao és mtsai 1998, Nakatani és mtsai 1996).
Feltételezhetően kapcsolatot teremtenek a mellkas és a hasüreg között, ez magyarázhatja a belélegzett anyagok – pl. azbeszt - hasüregben való megjelenését, fibrózist vagy mesotheliomát okozva (Ohtani és mtsai 1995, Ohtani és Ohtani 1997). A stomákat elsőként Von Recklinghausen írta le, aki feltételezte, hogy rajtuk keresztül a savós üregekből részecske- és folyadéktranszport valósul meg (Von Recklinghausen 1863).
Jelenlétüket később scanning- és transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatok is egyértelműen igazolták, de az elhelyezkedésükről, számukról és funkcióikról sokáig viták folytak (Bettendorf 1978, Mironov és mtsai 1979, Baradi és Rao 1976, Tsilibary és Wissig 1977, Michailova és mtsai 1999, Leak és Rahil 1978, Wang 1975, Ohtani és mtsai 1995, Li 1993).
A hashártya „tejfoltjai” („milky spot-ok”)
Ezek a Von Recklinghausen által 1863-ban leírt struktúrák a cseplesz felszínén megfigyelhető apró, fehérvérsejt-akkumulációk – leginkább makrofágok és B-sejtek – a kapillárisok környezetében. Ezek az emberben és a legtöbb emlősben is jelen lévő struktúrák fontos szerepet töltenek be a peritoneum gyulladásos és daganatos folyamataiban, ugyanis az itt elhelyezkedő makrofágok képezik az immunrendszer elsődleges védelmi vonalát peritonitisz vagy tumoros disszemináció során (Van Vugt és mtsai 1996).
11 2) A mesothelium funkciói
A klasszikus elképzelés szerint a mesothel sejtek két fő funkcióval rendelkeznek:
a) a fizikai ártalmakkal és a kórokozókkal szemben védő határfelületet hoznak létre; b) súrlódásmentes felszínt biztosítanak a szervek egymáson való elmozdulásához. Az újabb kutatások azonban igazolták, hogy a mesothelium ennél jóval szerteágazóbb feladatokkal bír. Részt vesz az antigénprezentációban, sejt- és folyadéktranszportban, szövetregenerációban, koagulációban és fibrinolízisben, tumorsejtek megtapadásában és növekedésében, savós letapadások kialakításában peritoneális izgalom során, ill. jelentős szerepet tölt be a gyulladásos folyamatokban. A mesothel sejtek a tight junction-ok révén szoros kapcsolatban vannak egymással így képezve védő barriert a fizikai behatások és a kórokozókkal szemben (Mutsaers 2004). A védő funkcióhoz a tight junction-ok mellett az is hozzájárul, hogy az általuk termelt glükózaminoglikánok – leginkább hosszú hialuronsavláncok – a mikrobolyhok felszínét borítva távol tartják a baktériumokat, vírusokat. A hialuronsav réteg fontos szerepet játszik a sejtek differenciációjában és a tumorsejtek szóródásának gátlásában is (Jones és mtsai 1995), ill. kivédi a savós adhéziók létrejöttét (Kramer és mtsai 2002). A mesothel sejtek foszfatidil-kolint is termelnek, amelynek a súrlódásmentes felszín kialakításában van jelentős szerepe (Mutsaers 2004).
Specifikus immunválaszhoz szükséges a T-sejtek aktivációja és a mikrobiális töredékek sejtfelszíni bemutatása. A gyulladás során aktiválódott mesothel sejtek számos citokint, kemokint, növekedési faktort, adhéziós- és egyéb molekulákat termelnek.
Többek között interleukin-1β-t, tumor nekrózis faktor-α-t és interferon-γ-t, amelyek indukálják a neutrofil granulociták és monociták kemokinjeinek termelését, ill. a CD4+ T helper sejtek antigénprezentációját (Mutsaers 2002, 2004).
A mesothelium aktív szerepet tölt be a folyadékok transzmesotheliális transzportjában. Ez a transzport feltehetően pinocitotikus vezikulák közreműködésével (Fukata 1963, Fedorko és Hirsch 1971, Leak és Rahil 1978), intracelluláris kapcsolatokon és stomákon keresztül is végbemehet (Whitaker és mtsai 1980, 1982, Fedorko és Hirsch 1971, Cotran és Karnovsky 1968, Agostoni és Zocchi 1998).
A pro- és antiinflammatorikus faktorok, ill. immunmodulátorok szintjének szabályozásával a mesothel sejtek fontos szerepet játszanak a sebészeti beavatkozásokat,
12
gyulladásokat és egyéb kezeléseket (pl. peritoneális dialízis) követő regenerációs folyamatokban. Amennyiben ez a szabályozás sérül, megnő a permeabilitás, ödéma jön létre, végül pedig letapadások és fibrózis alakulhat ki Mutsaers 2004).
A fibrinolítikus aktivitásuknak köszönhetően a mesothel sejtek fontos szerepet játszanak a savós üregekben kialakuló fibrin lerakódások feloldásában és eltávolításában mechanikus sérülést, hemotoraxot vagy gyulladást követően. Amennyiben ez a képességük elégtelenné válik, a szerózus üregekben fibrotikus letapadások alakulnak ki.
Fibrinolítikus aktivitásuk az általuk termelt szöveti plazminogén aktivátornak (tPA) és urokináz plazminogén aktivátornak (uPA) köszönhető. Az uPA és tPA alakítja át az inaktív zimogén plazminogént aktív plazminná, ami a fibrint bontja (van Hinsbergh és mtsai 1990, Idell és mtsai 1992). A savós üregekben a tPA legfőbb forrásai a mesothel sejtek (Sitter és mtsai 1995).
A mesothel sejtek nem csak fibrinolítikus, de a plazminogén aktivátor inhibítor (PAI) 1 és 2 termelése révén prokoaguláns aktivitással is rendelkeznek (Holmdahl és mtsai 1997). Ezeknek a mediátoroknak a szintjét gyulladásos faktorok (lipopoliszacharidok, TNF-α, IL-1, thrombin és transforming növekedési faktor béta (TGF-β)) szabályozzák.
Számos kutatás kimutatta, hogy a sérült mesothelium megfelelő felületet biztosít a tumorsejtek letapadásához (Cunliffe és Sugarbaker 1989). In vitro vizsgálatok igazolták, hogy amennyiben hialuronsavat adunk a tenyésztői médiumhoz, akkor a tumorsejtek nem kötődnek a mesothelhez (Jones és mtsai 1995). Ezek az eredmények megkérdőjelezik a daganatok eltávolítása után bevett sebészi gyakorlatot, amelynek során kiöblítik a savós üreget eltávolítva a hialuronsav és egyéb glükózaminoglikánok által képzett felületet is (Yao és mtsai 2003, Mutsaers 2004).
A mesothelium stimulálását követően összenövések alakulnak ki a savós üregek viscerális és a parietális lemezei között. Az érintett területtel szembeni savós felszínen lerakódott fibrin normál esetben a stimulust követő 7. napra a saját fibrinolítikus aktivitásnak köszönhetően teljesen eltűnik. Amennyiben a fibrin eltávolítása zavart szenved, a szubszerózális rétegből fibroblasztok vándorolnak a fibrin-mátrixba és
13
kollagéntermelésbe kezdenek, amely állandó összenövés kialakulását eredményezi (Holmdahl és mtsai 1997).
Különböző pro- és antiinflammatorikus faktorok, ill. immunmodulátorok termelése révén a mesothel sejtek jelentős szerepet játszanak a savós üregek gyulladásos folyamataiban. Kemokinek termelésével biztosítják a neutrofil granulociták és monociták transzmesotheliális migrációját (Visser és mtsai 1998), amelyet a leukociták felszínén jelen lévő limfocita funkció-asszociált antigén (LFA)-1, makrofág (Mac)-1 antigén, valamint a mesothel sejtek felszínén lévő intercelluláris adhéziós molekula (ICAM)-1 segít (Liberek és mtsai 1996). A very late antigén (VLA)-4 és VLA-5 termelése révén a mesothelium szabályozni képes a különböző immunsejtek (pl.
makrofágok) kilépését a savós hártyákból (Bellingan és mtsai 2002).
Gyulladás hatására a mesothel sejtek által termelt mediátorok sejtosztódást, migrációt és extracelluláris mátrix (ECM) szintézist indukálnak. Ezeket a folyamatokat a TGF-β, trombocita eredetű növekedési faktor (PDGF), fibroblaszt növekedési faktor (FGF), májsejt növekedési faktor (HGF) és epidermális növekedési faktor (EGF) család tagjai szabályozzák (Mutsaers és mtsai 1997).
A mesothel sejtek termelik az ECM molekuláit (I, III, IV. típusú kollagén, elasztin, fibronektin, és laminin; Rennard és mtsai 1984), gyulladás során azonban mátrix metalloproteinázok (MMP) és szöveti gátló metalloproteinázok (TIMP) termelése révén részt vesznek a mátrix lebontásában is (Marshall és mtsai 1993).
A gyulladás során a mesothel sejteken megfigyelhető markáns morfológiai, fenotípusos változásokat biokémiai változások is kísérik (Katz és mtsai 2011). Az ilyen fenotípusváltást az irodalom hám-mesenchyma átalakulásnak nevezi (EMT).
3) Hám-mesenchyma átalakulás
A hám-mesenchyma átalakulás fogalmát a csirke embrió primitív csíkjának fejlődése során tapasztaltak alapján 1995-ben Elizabeth Hay vezette be (Hay 1995). Az EMT olyan összetett biológiai folyamat (1. ábra), amelynek során:
14
1. a hámsejtek alakváltozáson mennek keresztül: térfogatuk megnő, kerek sejtekké válnak és nyúlványokat bocsátanak a kötőszövet felé,
2. apoptózisra való hajlamuk csökken,
3. sejtorganellumaik (mitokondrium, endoplazmás retikulum, vezikuláris komponensek) száma megnő (Balogh és mtsai 2015, Zsiros 2015),
4. ECM komponensek (elsősorban kollagén) szintézise fokozódik, 5. sejtkapcsoló struktúrák eltűnnek,
6. a bazális membrán degradálódik, amely a sejtek leválását eredményezi,
7. a citoszkeleton átrendeződik (kötőszöveti sejtekre jellemző citoszkeletális fehérjék szintézise),
8. a sejtek migrációs képessége megnő, alkalmassá válnak a sejtinvázióra (Kalluri és Neilson 2003).
1. ábra: Hám-mesenchyma átalakulás folyamata: A hámsejtek alakja megváltozik, polaritásukat, sejtkapcsoló struktúráikat elveszítik, a citoszkeleton átrendeződik, a bazális membrán degradálódik, és végül elhagyják a felszínt (Micalizzi és mtsai 2010, Zsiros 2015).
Az EMT-nek a 2007-ben és 2008-ban tartott EMT konferenciák állásfoglalása szerint három típusát különböztetjük meg (2. ábra):
I típus: az implantáció, embriogenezis és szervfejlődés során megfigyelhető folyamatos átalakulás, amely egy funkcionális egység, szervezet létrehozására hivatott.
15
II típus: a szövetregeneráció és fibrózis kapcsán végbemenő, csak a gyulladás vagy provokáló stimulusok fennállásáig tartó folyamat.
III típus: A tumornövekedés és –progresszió kapcsán megfigyelhető változás, amikor az inváziós felszínen a daganatsejtek mesenchymális fenotípust vesznek fel és a vérkeringésbe jutva, vagy az ECM-ba vándorolva képessé válnak áttétek kialakítására (Kalluri és Weinberg 2009).
2. ábra: Hám-mesenchyma átalakulás (EMT) típusai: Az I típus az embriogenezis és szervfejlődés, a II típus a fibrózis és szövetregeneráció, míg a III típusú EMT a tumorigenezis során megfigyelhető folyamat (Acloque és mtsai 2009).
Munkám során a gyulladás indukálta II típusú EMT során végbenő morfológiai és biokémiai változásokat vizsgáltam patkány hashártya mesothel sejtjein.
II típusú EMT
16
Gyulladás hatására a hashártyán fibrózis alakul ki, amely különböző súlyosságú lehet. A fibrózis a művesekezelés egyik formájának a leggyakoribb mellékhatása. A peritoneális dialízis során – kihasználva a hashártya nagy szemipermeábilis felületét – hiperozmotikus glükóz tartalmú oldatot juttatnak a peritoneális üregbe, ahol diffúzió segítségével a szervezet megszabadul a méreganyagoktól és víztől. A dializáló oldatból visszamaradó glükóz és glükóz-degradációs termékek a mesothel sejtek vaszkuláris endotél növekedési faktor (VEGF) és TGF-β termelését indukálják. A gyulladt területen a VEGF – mint pro-angiogenikus citokin – hatására drámai mértékben megnő a kapillárisok száma. A mesothel sejtek által termelt TGF-β pedig a hám-mesenchyma átalakulás beindításáért felelős (Selgas és mtsai 2006).
A gyulladásos stimulus hatására kialakuló hám-mesenchyma átalakulást a savós üregben jelenlévő, ill. ide bevándorló sejtek TGF-β, PDGF, EGF, FGF-2 termelése indukálja. Ezek a sejtek többségükben makrofágok, aktivált fibroblasztok és mesothel sejtek, amelyek a sérült felszín környezetében helyezkednek el. A növekedési faktorok mellett számos kemokint (MMP-2, MMP-3 és MMP-9) is termelnek. Ezen molekulák hatására a IV típusú kollagén és laminin degradálódik, a bazális membrán károsodik, és a sejtek leválhatnak a felszínről (Kalluri és Weinberg 2009). A folyamatban az MMP-9 kulcsszerepet játszik: amennyiben az expresszióját gátolják, az EMT nem megy végbe (Yang és mtsai 2002).
A TGF-β szintjének csökkentésével a fibrózis kivédhető. Fibróziscsökkentő hatása van a hepatocita növekedési faktornak (HGF) is, amely képes helyreállítani a TGF-β hatására lecsökkent E-kadherin szintjét, ill. csökkenti az aktív MMP-9 expresszióját is (Yang és Liu 2002). A TGF-β indukálta hám-mesenchyma átalakulásban a β1 integrin és integrin-kötött kináz (ILK) szintén fontos mediátor szerepet tölt be a vesetubulus hámsejtekben (Li és mtsai 2003). A hám-mesenchyma átalakulást a bone morphogenetic protein (BMP)-7 kivédi a TGF-β jelátviteli útvonal gátlásával, megelőzve az EMT kialakulását, és az activin-like kinase (ALK)-2, 3, 6, valamint a Smad 4, 5 fehérjéken keresztül – a transzkripciós faktorok csökkentése révén – képes helyreállítani az E-kadherin mennyiségét is (Zeisberg és mtsai 2003).
Az elmondottakból egyértelműen látható, hogy a hám-mesenchyma átalakulás legfőbb szabályozója a TGF-β.
17 4) A TGF-β szerepe a jelátviteli folyamatokban
A TGF-β szupercsalád nagyszámú citokint (TGF-β1, 2, 3, BMP, inhibin, myostatin, anti-Müller hormon, Nodal) foglal magába, amelyek sejtdifferenciációt, apoptózist, sejtmigrációt és adhéziót szabályoznak. A TGF-β sejtfelszíni szerin/treonin kináz receptorain keresztül fejti ki hatását. Funkcionálisan és strukturálisan I és II típusú TGF-β receptort (TβR) különítünk el. A II típusú receptor egy konstitutív aktív kináz, amely autofoszforiláció révén aktiválódik, míg az I típusú receptor egy speciális GS doménnel rendelkezik, amelynek foszforilációja a receptor aktiválódását eredményezi.
A TGF-β kapcsolódása a TGF-β II receptorhoz egy heterotetramer receptor-komplex kialakulását eredményezi, miközben a TβR II transzfoszforilálja és aktiválja a TβR I-et, amely aktiválja a Smad útvonalat (3. ábra).
Smad-függő útvonal
A Smad fehérjéket strukturális és funkcionális sajátosságaik alapján három csoportra oszthatjuk: (1) a receptor szabályozott (R) fehérjék: Smad 2, 3 –amelyek az I.
típusú receptor kinázoknak a szubsztrátjai-, és a Smad 1, 5, 8 –amelyeket az aktivált BMP receptorok foszforilálnak. Foszforilálódásuk – ezáltal aktiválódásuk – után kapcsolódnak a (2) mediátor (Co) Smad proteinhez: a Smad 4-hez és egy oligomer komplexet alkotva a magba transzportálódnak, ahol a célgénjeik transzkripcióját szabályozzák egyéb magi kofaktorokkal együtt. (3) A Smad család harmadik csoportját a jelátviteli utak negatív szabályozói alkotják: az (I)-Smad 6 és 7 proteinek.
Kutatások igazolták, hogy járulékos proteinek is kapcsolatba lépnek az I és II típusú receptorokkal, ill. a Smad fehérjékkel. Ilyen fehérje a SARA (Smad anchor for receptor activation), amely elősegíti a receptor szabályozott (R) Smad fehérjék és a TβR kapcsolódását a plazmamembránon. Lokalizációja leginkább a korai endoszómák foszfatidilinozitol 3-foszátban gazdag membránjában figyelhető meg. Újabb vizsgálatok szerint a SARA képes kölcsönhatásba lépni a sejtfelszíni TβR-okkal, így védve azokat a degradációtól.
18
A TGF-β kötődése a sejtfelszíni receptoraihoz, nem csak a jelátviteli utat, de a receptor-ligand internalizációját is indukálja. A receptor internalizációja kulcsfontosságú lépése a jelátviteli folyamatnak. A TGF-β ligand-receptor komplex internalizációja két fő endocitotikus útvonalon mehet végbe: az egyik a jól ismert clathrin mediált endocitózis, a másik pedig a kevésbé tisztázott lipid raft/caveola mediált endocitózis.
3. ábra: TGF-β jelátviteli folyamat -a Smad-függő útvonal: A clathrin-burkos vezikulákkal, ill. caveolákkal megvalósuló receptor-ligand internalizáció összefoglalása.
(Nyilak színkódjai: piros: ligand és receptor aktiváció; szürke: Smad és receptor inaktiváció; zöld: Smad aktiváció/transzkripcionális komplex létrejötte; kék: Smad fehérjék sejtmag-citoplazma útvonala; zöld pontok: foszfátcsoportok; piros pontok:
ubiquitin (Shi és Massagué 2003)).
Clathrin-burkos vezikulákkal végbemenő endocitózis: a jelátviteli folyamat
„bekapcsolása”
19
A sejtfelszíni receptorok clathrin-függő endocitózisát rövid citoplazmikus tirozin-tartalmú szekvenciák és di-leucin motívumok – mint internalizációs szignálok – indukálják. Ezek a szekvenciák fontos szerepet játszanak, mivel segítik a szállítandó molekula clathrin-burkos vezikulával történő endocitózisát, ill. a vezikula kialakításában is részt vesznek (Bonifacio és Traub 2003). Mindkét TβR rendelkezik ilyen szignál szekvenciákkal, így a receptor-ligand komplex a Smad fehérjékkel és a SARA-val együtt rövid idő alatt internalizálódik. A komplex a korai endoszóma antigén (EEA) 1 pozitív korai endoszómába kerül, ahol szignáltranszdukciót indukál a FYVE (zinc finger) doménnel rendelkező fehérjék (pl. SARA) toborzása révén. Az R-Smad fehérjék C-terminálisának foszforilálódása a korai endoszómákban a leválásukat eredményezi a SARA-ról és a receptorról. A foszforilált R-Smad fehérjék ezután a Smad 4-el együtt oligomer komplexet képeznek, és a sejtmagba jutnak. A Smad-komplexek TGF-β indukálta transzportja a citoplazma és a mag között erőteljesen szabályozott folyamat: az R-Smad és Co-Smad fehérjék rendelkeznek egy Mad-homology (MH) 1 és MH2 doménnel, amelyeket egy linker régió kapcsol össze, viszont az I-Smad fehérjékben az MH1 domén nem található meg. Az R- és Co-Smad fehérjék MH1 doménjének nukleáris lokalizációs szekvenciája van (NLS), amely a magba jutást segíti, míg az MH2 domén nukleáris export szignállal (NES) és magpórus szignállal (NPS) rendelkezik. A foszforilált Smad 3 kapcsolatba lép a magpórus importin-β1-ével és GTPáz függő úton belép a sejtmagba (Balogh és mtsai 2012).
A magban a Smad fehérjék szabályozzák a TGF-β-reszponzív gének expresszióját. Ilyen gének kódolják az integrin-kötött kinázt (ILK), amely a β1 integrinek
A magban a Smad fehérjék szabályozzák a TGF-β-reszponzív gének expresszióját. Ilyen gének kódolják az integrin-kötött kinázt (ILK), amely a β1 integrinek