2012. ÁPRILIS
ÖSSZEFOGLALÓ
KÖZLEMÉNY
A hypoxia indukálta faktor (HIF)-1 szerepe és lehetséges terápiás felhasználhatósága pulmonológiai kórképekben ODLER BALÁZS, MÜLLER VERONIKA DR. Semmelweis Egyetem Pulmonológiai Klinika, Budapest
A hypoxia indukálta faktor 1 (HIF)-1 fontos szerepet játszik számos sejtbiológiai folyamatban, illetve a szervezetet ért károsodás kivédésében. Központi jelentősége azonban a hypoxiás körülményekre adott válaszban van. Normoxiás körülmények között a HIF-1 gyors proteosomalis degradáción esik át. Ezzel szemben a szövetek oxigén tenziójának csökkenésekor – hypoxia hatására – stabilizálódik és mennyisége jelentősen emelkedik. Felfedezése óta több, mint 60 génre kifejtett hatását igazolták. Szerepe számos pulmonológiai kórkép kialakulásában bizonyított: a tüdő fejlődése során kialakuló fejlődési rendellenességekben, pulmonalis hypertoniában (PAH), különféle tüdőkárosodások során, tüdődaganatokban és a krónikus obstruktív tüdőbetegségben (COPD). Összefoglaló közleményünk összegzi a HIF-1 szerepét a tüdőgyógyászati kórképekben és rámutat arra, hogy milyen lehetséges terápiás szerepe lehet a pulmonalis eltérések kezelésében. Kulcsszavak: hypoxia, hypoxia indulálta faktor-1, tüdőbetegség Hypoxia inducible factor (HIF)-1 and its potential therapeutic role in pulmonary diseases Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) plays an important role in many cell biological processes and in the protection of cells against harmful effects. It plays a central role in the response to hypoxia. Under normoxic conditions, HIF-1 is rapidly degraded by the proteosome. Contrarily, in the case of low oxygen tension, - effect of hypoxia - HIF-1 is stabilized and its level is rapidly increasing. Since its discovery, more than 60 genes have been found to be induced by HIF-1. The role of HIF-1 is confirmed in the development of different pulmonary diseases, including: lung development, pulmonary hypertension (PAH), different types of lung injuries, lung cancer and chronic obstuctive pulmonary disease (COPD). In this review we summarize the role of HIF-1 in lung diseases and raise its potentiality in therapy. Key-words: hypoxia, hypoxia induced factor-1, lung disease
MEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
67
ÖSSZEFOGLALÓ
2012. ÁPRILIS
KÖZLEMÉNY
BEVEZETÉS A szövetek megfelelő oxigénellátása létfontosságú a szervezet élettani működésének fenntartása érdekében. Az oxigénkínálat csökkenése hypoxia kialakulásához vezet, amely jelentkezhet az egész szervezet szintjén (generalizált hypoxia) vagy érinthet csupán egyes szöveteket (szöveti hypoxia). A légköri oxigén mennyiségének csökkenése, légzőszervi és cardiovascularis megbetegedések, illetve a vörösvértestek termelődésében és funkcióiban bekövetkező rendellenességek egyaránt vezethetnek a szöveteket és sejteket érintő oxigénellátás csökkenéséhez. Az emberi szervezet kiváló adaptációs és túlélési mechanizmusokat fejlesztett ki a hypoxiás állapotok kivédésére. A hypoxiás károsodás csökkentésében jelentős szerepe van a hypoxia indukálta transzkripciós faktoroknak (HIF-ek), amelyek kulcsszerepet játszanak számos gén regulációjában. A HIF-ek felfedezése óta rendkívüli mértékben megnőtt a rendelkezésünkre álló információk mennyisége ezekkel a fehérjékkel kapcsolatban. Kiderült, hogy a HIF-ek kiemelt szerepet játszanak a hypoxiás/ischaemiás betegségek és a tumorok progressziójának alakulásában. Szerepük több pulmonológiai kórképben is igazolt, így összefoglalónkban betekintést szeretnénk nyújtani a HIF molekulák típusaiba (kiemelt figyelemmel a HIF1-re), funkcióiba és a tüdőgyógyászati betegségekben felismert jelentőségükbe.
I. táblázat: A HIF által regulált gének (3,6) Funkció Erythropoesis/vas- és réz metabolizmus
Angiogenesis/vascularis tónus
Mátrix metabolizmus
Glukóz és sejtes metabolizmus
A HYPOXIA INDUKÁLTA FAKTOR 1 (HIF-1) SZERKEZETE ÉS FUNKCIÓJA A HIF-1-nek központi szerepe van a szervezetet érő hypoxiára adott válasz kialakításában. Részt vesz a méhen belüli fejlődésben, az eritropoetin termelődésében, az extracelluláris mátrix kialakításában, illetve a vascularis endotelialis növekedési faktor (VEGF) egyik fő regulátoraként az endothelsejt-érés szabályozásában hypoxiás körülmények között (1). Ezen hatások központi szerepet játszanak a csökkent oxigéntenzióval járó káros hatások kivédésében. A HIF-1 felfedezése óta több, mint 60 génre gyakorolt hatását bizonyították (2) (I. táblázat), amelyek részt vesznek a sejtek proliferációjában, túlélésében, az apoptózisban, 68
Sejtnövekedés/túlélés
Sejthalál
Gén (rövidítéssel) Erythropoetin (EPO) Cöruloplazmin (CP) Transzferrin (Tf) Transzferrin receptor (Tfr) Ferrokelatáz (FECH) Vascularis endothelialis növekedési faktor (VEGF) Leptin (LEP) Tumornövekedési faktor 3E (TGF3E) Nitrogén-monoxid-szintáz2A (NOS2A) Nitrogén-monoxid-szintáz-3 (NOS3) Hem-oxigenáz-1 (HO1) Endothelin-1 (ET1) Adrenomedullin (ADM) D1B-adrenerg receptor Mátrix metalloproteázok (MMP-k) Plazminogén aktivátor receptorok és inhibitorok (PAI-k) Kollagén prolil-hydroxiláz Adenilát-kináz-3 Aldoláz-A,C (ALDA,C) Karbon-anhidráz-9 Enoláz-1 (ENO1) Glukóztranszporter-1,3 (GLUT-1,3) Glycerinaldehid-foszfátdehidrogenáz (GAPDH) Hexokináz 1,2 (HK1,2) Laktát-dehidrogenáz-A (LDHA) Piruvát-kináz M (PKM) Foszfofruktokináz (FRK) Foszfoglycerát-kináz (PGK-1) 6-foszfofrukto-2-kináz/ fruktóz-2,6-bifoszfatáz3/4 (PFKFB3/4) Multidrog rezisztens gén-1 (ABCB1) Inzulinszerű növekedési faktor-1/2 (IGF1/2) Tumornövekedési faktor-D (TNF-D) Kötőszöveti növekedési faktor (CTGF) Met protoonkogén (MET) Adrenomedullin (ADM) Bcl-2/adenovírus E1B 19 kDa interakciós protein-3 (BNIP3) Nip3-szerű fehérje X (NIX) Nukleofozmin (NPM1) Myeloid sejtes leukaemia szekvencia-1 (MCL1)
MEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
2012. ÁPRILIS a glükóz metabolizmusban és az angiogenesisben (3). Termelődése kimutatható azonban számos, nem hypoxiás körülmény – citokinek, viralis fehérjék, növekedési faktorok, vazoaktív és növekedési hormonok, lipopoliszacharid – hatására is (1). A HIF-1 fehérje heterodimer formában válik aktívvá, ezt az alakját a HIF-1D és a HIF-1E alegységek alkotják. A HIF-1D gén a 14-es kromoszóma 14q21-q24-es lókuszán, míg a HIF-1E gén az 1-es kromoszóma 1q21 lókuszán kódolt (1). A HIF Dalegység három különböző izoformáját (HIF-1D, HIF-2D, HIF-3D) sikerült eddig azonosítani (3). Funkcionális kiütéses (knock-down) tanulmányok egyértelműen kimutatták a HIF-1Ddominanciáját a hypoxiára adott válaszban részt vevő gének regulációjában (1). A HIF-1E mind normoxiás, mind pedig hypoxiás körülmények között kimutatható a nukleuszban és mindhárom izotípusú D-alegységgel képes heterodimert képezni (4, 5).
A HIF-1 TERMELŐDÉSÉNEK SZABÁLYOZÁSA A HIF-1 stabilizációja és transzaktivációja főként olyan poszttranszkripcionális módosítások által szabályozott folyamat, mely nagymértékben függ a jelenlévő oxigén parciális nyomásától (6). A HIF-1D normoxiás körülmények között rendkívül gyorsan degradálódik, féléletideje meglehetősen rövid, mindössze ~ 5 perc (7). Ennek az az oka, hogy a transzláció után közvetlenül prolil-hidroxiláz enzimek (PHD-k) hydroxilálják (8), amit a von-HippelLindau-féle (VHL) tumorszuppresszor proteinhez való kapcsolódás követ. A kötődés után megkezdődik a HIF-1D poliubikvitinizációja, ezt követően pedig proteosomalis degradációja (7). A HIF-1 aktív formája hypoxia hatására jön létre a HIF1D alegység proteosomalis degradációjának szabályozásával. A csökkent szöveti oxigénszint hatására in-vitro körülmények között jelentősen megnövekszik a HIF-1D fehérje szintje. Az oxigén parciális nyomásának csökkenése miatt a PHD-k inaktiválódnak, aminek hatására a HIF-1D stabilizálódik, majd a nukleuszba transzlokálódik, ahol a HIF-1E-hoz kapcsolódik. A heterodimer ezek után képes hozzákötődni a hypoxia válaszelemeket tartalmazó gének promoter régióiMEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
ÖSSZEFOGLALÓ
KÖZLEMÉNY
hoz, ezzel fokozva expressziójukat. A kapcsolódás megvalósulásában fontos szerepet játszik több DNS koaktivációs faktor is (pl.: p300/CBP, Ref-1). A szöveti oxigénszint helyreállását követően a HIF-1D fehérje szintje rendkívül gyorsan csökken (1, 3). A HIF1D regulációját normoxiás és hypoxiás körülmények között az 1. ábra szemlélteti.
A HIF-EK SZEREPE A TÜDŐ FEJLŐDÉSÉBEN Az embrionális fejlődés hypoxiás körülmények között zajlik, így nem meglepő, hogy a HIF-eknek fontos szerepe van az embryogenesisben. A HIF rendszer minden tagjának mRNS és fehérje szintje is magas szintet ér el a fejlődő tüdőben (9-11). A HIF-1D expressziója hypoxia hatására minden, a tüdőben található sejttípus esetén megfigyelhető (12). Ezzel szemben a HIF2D fehérje expressziója az endothel sejtekre és a 2-es típusú alveolaris epithel sejtekre korlátozódik (13). A HIF-ek központi szerepét mutatja, hogy szintjének csökkenése vascularis és alveolaris hypoplasiához, postnatalis respiratorikus distress szindrómához és bronchopulmonalis dysplasiához vezetett. Több vizsgálat bizonyította, hogy a HIF-1D a HIF-2D vagy a HIF1E hiánya súlyos fejlődési rendellenességekhez, illetve újszülöttkori halálozáshoz vezet. A HIF1-D és HIF-1E genetikai deléciója az embrionális fejlődés 10. napjának környékén a magzat elhalását eredményezi súlyos szívfejlődési rendellenességek kíséretében (14–18). Ezzel ellentétben a HIF-2D nem megfelelő működése 50%ban vezetett az embrió halálához, túlélés esetén súlyosan károsodott a tüdő fejlődése, csökkent a surfactant termelődése, postnatalis respiratorikus distress szindróma és neonatalis halálozás alakult ki (19, 17). Bárányok és főemlősök embrionális tüdejében végzett mérések alapján a HIF-1D és a HIF-2D fehérje szintje a harmadik trimeszterben magas. Születéskor a HIF1D szintje gyorsan és markánsan csökken (10, 11). Koraszülött állatok esetében, ahol a tüdő fejlődése nem fejeződött be – így a HIF-ek szintje még magas –, mechanikus lélegeztetést követően a HIF-1D és HIF-2D fehérje szintje az oxigénellátás javulását követően nagymértékben csökken (10, 11). In-vivo alkalmazott PHD inhibitorok hatására sikerült elérni a HIF fehérjék szintjének 69
ÖSSZEFOGLALÓ
2012. ÁPRILIS
KÖZLEMÉNY
1. ábra: A HIF-1D regulációja normoxiás és hypoxiás körülmények között. (A rövidítéseket és a folyamat részletes leírását lásd a szövegben)
emelkedését és így a tüdő növekedésének és funkcióinak normalizálódását páviánokban (20). Ezen eredmények szerint, mind in-vivo, mind in-vitro kísérletek is bizonyították, hogy a HIF fehérjék jelentős hatásúak a tüdő fejlődésében. További kutatások a HIF rendszer vizsgálatában leginkább a bronchopulmonalis dysplasia kialakulásában és kezelésében adhatnak új ismereteket.
A HIF-EK SZEREPE A COPD PATHOGENESISÉBEN A COPD jelentős és világméretű népegészségügyi problémát jelent. Kialakulásában a dohányzás a legfőbb rizikófaktor. COPD-ben a légúti áramláskorlátozottság miatt alacsonyabb ventilációjú alveoláris területek alakulnak ki a tüdőben, amely alveoláris hypoxia kialakulásához vezet. Ebből adódóan felmerül a kérdés, hogy vajon milyen szerepet játszat a HIF-1 a COPD kialakulásában és progressziójában? 70
A tüdő szöveteinek károsodása során lejátszódó celluláris és molekuláris folyamatok azonban részleteiben nem teljesen ismertek (21, 22). Azt tudjuk, hogy a dohányfüst nagy mennyiségű reaktív oxigénszármazékot tartalmaz, amely kimeríti a tüdő antioxidáns rendszereit, ezzel szövetkárosodást okozva. Dohányosokban a makrofágok (23) és a neutrofil granulocyták (24) felhalmozódnak az alveolusokban, amelyek elasztáz és proteáz aktivitásukon keresztül fejtik ki károsító hatásukat. Úgy tűnik, hogy a vascularis endothelialis növekedési faktor (VEGF) jelentős szerepet játszik a tüdőszövetek épségének fenntartásában (25). A VEGF és a VEGF receptor (VEGFR)2 fehérjék expressziója csökken súlyos COPD-ben (különösen emphysemában) szenvedő betegekben (26,27). A HIF-1D jelentős, de nem kizárólagos (28,29) szerepet játszik a VEGF expressziójában, azzal hogy a VEGF gén promoter régióján lévő HRE válaszelemekhez kapcsolódMEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
2012. ÁPRILIS va fokozza a gén expresszióját (30). Kimutatták, hogy oxidatív stressz gátolja a hiszton deacetiláz-2 (HDAC2) fehérje expresszióját és növeli a p53 fehérje expresszióját. A HDAC2 enzim szintjének csökkenése hozzájárul a p53 fehérje szintjének emelkedéséhez, ezen felül mindkét fehérje képes csökkenteni a HIF1D fehérje szintjét, amely a VEGF csökkenéséhez vezet. A VEGF alacsony szintjének következtében kevésbé képes kötődni a VEGF receptorhoz, amely az Akt proteinkináz aktivitásának csökkenéséhez, ezzel a tüdő sejtjeinek apoptózisához és emphysema kialakulásához vezet. (31) A HIF-1D krónikus obstruktív tüdőbetegségekben betöltött szerepe még sok kérdőjelet hagy maga után, azonban érdekes lehet összefüggést keresni a dohányfüst és a hypoxia hatásainak hasonlóságát illetően, így a fehérje potenciális szerepét bebizonyítva és új szemléletet adva a COPD kialakulásának.
A HIF-EK POTENCIÁLIS SZEREPE PULMONALIS HYPERTONIÁBAN (PAH) A PAH a kisvérköri nyomás tartós, nyugalmi emelkedésével járó állapot. A nyomásemelkedés a tüdő vascularis ellenállásának megnövekedése következtében alakul ki, melynek hátterében számos különböző ok állhat. Hosszan tartó krónikus tüdőbetegségekben, illetve huzamosabb ideig magas tengerszint feletti magasságon való tartózkodás hatására kialakuló alveoláris hypoxiának jelentős szerepe van a PAH kialakulásában. Több irodalmi adat is utal a HIF fehérjék szerepére a betegség megjelenésében. A HIF-ek szerepét a PAH kifejlődésében olyan egerekben tesztelték, amelyek részleges HIF-1D (HIF1a+/-) vagy HIF-2D (HIF2a+/-) hiányban szenvedtek. Vad típusú egerekben hipoxia hatására megfigyelhető a pulmonalis artériás nyomás fokozódása és az ebből adódó jobb szívfél hypertrophia kialakulása (19, 32). Ezzel szemben a HIF részleges hiányát mutató állatokban csökken a pulmonalis hypertonia és a pulmonalis vascularis átépülés (19, 32). Krónikus hypoxiának kitett HIF1a+/+ egerekben a pulmonalis artériák simaizomzatának ion homeostasis megváltozása figyelhető meg, amely fokoMEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
ÖSSZEFOGLALÓ
KÖZLEMÉNY
zott kontraktilitáshoz, proliferációhoz és apoptosis rezisztenciához vezet. Ugyanakkor a HIF1a+/- modellekben ezek a változások nem alakulnak ki, valamint romlik a pulmonalis erek simaizomzatának elektrofiziológiás válaszkészsége hypoxiás körülmények között (33–36). A HIF-1-nek szerepe van az erythropoetin (EPO) termelésében (37, 38), ezen keresztül a PAH kialakulásában. A HIF továbbá serkenti a VEGF termelődését, amely a vascularis remodeling egyik fontos szereplője (39). A HIF további célpontjai közül, mint a PAH kialakulásában részt vevő szereplők közül érdemes kiemelni a vérlemezkéből származó növekedési faktor (PDGF), az endothelin-1, az angiotenzin konvertáló enzim (ACE) szerepét, amelyek szintén a hypoxia indukálta pulmonalis remodeling aktív résztvevői (40), illetve a szerotonin transzporter stimulációját, amely a pulmonalis simaizomsejtek proliferációjához vezet (41).
A HIF-EK SZEREPE AKUT TÜDŐKÁROSODÁSOK SORÁN Az akut tüdőkárosodás (ALI) egy gyakori és súlyos megbetegedés, amely a tüdő bármilyen eredetű fertőzése vagy sérülése esetén kialakulhat. A betegség gyakran csak a legelőrehaladottabb formájában, akut respiratorikus distress szindrómaként (ARDS) kerül felismerésre. ALI következtében bizonyos tüdőterületeken a tüdő alapvető funkciójának (gázcsere) elégtelensége alakul ki, melynek következtében lokális, nagy területek kiesése során az egész szervezetet érintő hypoxia alakulhat ki. Az ALI kialakulásának mechanizmusa nem teljesen tisztázott, de a neutrophil granulocyták kulcsszerepet játszanak a folyamatban. A tüdő kapillárisaiban, interstíciumában és a légterekben aktiválódott fehérvérsejtek és trombocyták rakódnak le, amelyek reaktív oxigén-gyököket és különféle mediátorokat termelnek, ezek hatására megváltozik a bronchomotoros tónus és a vazoreaktivitás. A folyamat során a 2-es típusú alveolaris epithelsejtek hyperplasiája válik dominánssá, amely néhány hét leforgása alatt fibrosishoz vezet. Ezek következtében restriktív jellegű ventilációs zavar jön létre, csökken a tüdő-compliance, PAH alakul ki, csökken a funkcionális residualis kapacitás, a ventilá71
ÖSSZEFOGLALÓ
ció/perfúziós eloszlás zavart szenved, és hypoxaemia jön létre. A károsodás kialakulása miatt megnövekedő vascularis permeabilitást okozhatja a hypoxia, az ischaemia és/vagy a gyulladásos stimuláció is. A HIF rendszer szerepe a vascularis permeabilitás fokozódásában a mai napig felderítetlen, csupán néhány tanulmány áll rendelkezésünkre szerepük tisztázására. Hypoxiával járó ischaemiás/reperfúziós modellekben a HIF-1 fehérje szintjének emelkedése összefüggött a megemelkedett VEGF szinttel és az erek barrier diszfunkciójával (42). A HIF-1 csökkenti az adenozinkináz aktivitását, mely enzim az adenozint AMP-vé alakítva csökkenti a hypoxia indukálta tüdőkárosodást (43). A II-es típusú alveoláris epithelsejteket illetően kimutatták, hogy a HIF-1D hypoxia hatására fokozza a sejtek apoptosisát (44). A gyulladás hatására bekövetkező nitrogén monoxid (NO) szint emelkedés a HIF-1 termelődésének fokozásán keresztül az epithel sejtek regenerációjának gátlásához vezetett (45). Ezenkívül a HIF-1 szerepe igazolt az epithelialis-mezenchymalis átalakulásban (EMT) is (46), amely a fibrosis kialakulásának egyik döntő lépése. Az EMT során gyengül a sejtek adhéziója, csökken az E-kadherin expressziója, illetve fokozódik a sejtek mobilitása. További vizsgálatokra van szükség annak eldöntésére, hogy a HIF-ek milyen szerepet töltenek be pontosan az ALI kialakulásában és ezt követően lehet majd csak értékelni a HIF-ek esetleges terápiás szerepét a kezelésében.
A HIF-EK SZEREPE A TÜDŐDAGANATOK KIALAKULÁSÁBAN A tumorok növekedésével vérellátásuk sok esetben hiányossá válik, aminek következtében hypoxiás területek alakulnak ki a daganatban. Mivel a daganat növekedésének egyik alapfeltétele a hypoxia indukálta angiogenesis, ezért a hypoxia egyszerre oka és következménye is a tumorgenezisnek. A hypoxia mértéke a tumoron belül összefüggésbe hozható az angiogenesisben részt vevő faktorok expressziójának növekedésével (47) és agresszívabb tumorok kialakulásával (48–50). A hypoxia és a tumorgenezis közötti pozitív összefüggésből adódóan nem meglepő, hogy a HIF1D fehérje expressziójának szintje korrelál az agresszí72
2012. ÁPRILIS
KÖZLEMÉNY
vebb és irradiációra rezisztensebb tumorsejtekkel (51). A HIF gátlása digoxinnal vagy acrilflavinnal megelőzi a tumor növekedését és vascularizációját egerekben (52, 53). A tüdő tekintetében a kissejtes (SCLC) és a nem kissejtes tüdőrákban (NSCLC) is magas szintet mutat mind a HIF-1D, mind a HIF-2D szintje, és mindkettő rossz prognózissal társul (47, 54-57). A HIF-2D túlzott expressziója NSCLC-es egér modellekben a tumor méretének növekedéséhez, az invázió és az angiogenesis gyorsulásához vezetett, csökkent túlélést eredményezve (58). Más kísérletek szerint a HIF-2D hiánya is a tumorgenezis fokozódását eredményezte ezekben a modellekben (59). A549-es immortalizált alveoláris epithelsejt vonalban és gyógyszer rezisztens NSCLC sejtekben a HIF-2D szintézis csökkentése gátolta a daganatsejtek növekedését (60). A HIF-1D inhibitor PX-478 hatásosnak bizonyult humán tüdő tumorok növekedése ellen egérmodellben (55). Az A549-es sejtvonalból származó sejtekkel injektált egerekben a HIF-1D szintézis csökkentése károsította a tumor vascularizációját és növelte a necrotikus területek méretét, de nem volt képes csökkenteni a tumorsejtek proliferációját, csak lassította a daganat növekedését (60). Hasonlóan hatástalannak bizonyult a HIF-1D gátlás az LSL-KrasG12D egerekben a tumor növekedésének megállításában (58). A HIF-1D szint csökkenése jelentősen csökkentette a metastasisképződést tüdőtumoros és emlőrákos modellek esetében (55, 61). Miközben ezek a tanulmányok a HIF-2D jelentősebb szerepét mutatják bizonyos tüdőtumorokban, a HIF1D-val szemben, az adatok szerint leginkább nem is a HIF-1D/2D hiányától vagy jelenlététől függ a tumor növekedése és terjedése, hanem sokkal inkább a HIF-ek abszolút szintjétől és/vagy a tumor típusától. Mindazonáltal a HIF inhibitorok alkalmazása a daganatterápiában hasznosnak bizonyulhat a progresszió és a metastasisképződés elleni küzdelemben.
ÖSSZEFOGLALÁS Több patológiás állapotban is megfigyelhető a HIF jelenléte és szabályozó funkciója. A HIF-1 terápiás felhasználása új korszakot nyithat több kórkép jobb MEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
2012. ÁPRILIS megismerésében és később gyógyításában is. További kísérletekre van szükség annak eldöntésére, hogy milyen megoldások jelenthetik az igazi áttörést ezen fehérjék terápiás alkalmazásában. Irodalomjegyzék: 1. M.-A. C. Déry, Maude DM, Darren ER. Hypoxia-inducible factor 1: regulation by hypoxic and non-hypoxic activators. Int J Biochem Mol Biol 2005; 37; 535-540. 2. Semenza, G. L. Targeting HIF-1 for cancer therapy. Nature Review. 2003; 3; 721-732. 3. Qingdong Ke and Max Costa. Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1). Mol Pharmacol 2006; 70; 1469–1480. 4. Wang GL, Jiang BH, Rue EA, and Semenza GL. Hypoxia-inducible factor 1 is a basic-helix-loop-helix-PAS heterodimer regulated by cellular O2 tension. Proc Natl Acad Sci USA 1995; 92; 5510–5514. 5. Kallio PJ, Pongratz I, Gradin K, McGuire J, and Poellinger L. Activation of hypoxia-inducible factor 1alpha: posttranscriptional regulation and conformational change by recruitment of the Arnt transcription factor. Proc Natl Acad Sci USA 1997; 94; 5667–5672. 6. Sziksz E, Gál K, Vannay Á, Reusz Gy, Tulassay T, Szabó A. Role of hypoxia inducible factors in the pathological processes of hypoxic kidney injuries. Hypertonia és Nephrológia 2008; 12; (6):197-201. 7. Salceda S, Caro J. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) protein is rapidly degraded by the ubiquitin-proteasome system under normoxic conditions. Its stabilization by hypoxia depends on redox-induced changes. J Biol Chem 1997; 272; 22642– 22647. 8. Schofield CJ, Ratcliffe PJ. Oxygen sensing by HIF hydroxylases. Nature Reviews. Mol Cell Biol 2004; 5; 343-354. 9. Groenman FA, Rutter M, Wang J, Caniggia I, Tibboel D, Post M. Effect of chemical stabilizers of hypoxia-inducible factors on early lung development. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2007; 293; L557–L567. 10. Grover TR, Asikainen TM, Kinsella JP, Abman SH, WhiteCW. Hypoxia inducible factors HIF-1a and HIF-2a are decreased in an experimental model of severe respiratory distress syndrome in preterm lambs. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2007; 292; L1345–L1351. 11. Asikainen TM, Ahmad A, Schneider BK, White CW. Effect of preterm birth on hypoxia- inducible factors and vascular endothelial growth factor in primate lungs. Pediatr Pulmonol 2005; 40; 538–546. 12. Yu AY, Frid MG, Shimoda LA, Wiener CM, Stenmark K, Semenza GL. Temporal, spatial, and oxygen-regulated expression of hypoxia-inducible factor-1 in the lung. Am J Physiol 1998; 275; L818– L826. 13. Wiesener MS, Jurgensen JS, Rosenberger C, Scholze CK, Horstrup JH, Warnecke C, Mandriota S, Bechmann I, Frei UA, Pugh CW, et al. Widespread hypoxia-inducible expression of HIF-2a in distinct cell populations of different organs. FASEB J 2003; 17; 271–273. 14. Iyer NV, Kotch LE, Agani F, Leung SW, Laughner E, Wenger RH, Gassmann M, Gearhart JD, Lawler AM, Yu AY, et al. Cellular and developmental control of O2 homeostasis by hypoxia-inducible factor 1a. Genes Dev 1998; 12; 149–162. 15. Maltepe E, Schmidt JV, Baunoch D, Bradfield CA, Simon MC. Abnormal angiogenesis and responses to glucose and oxygen deprivation in mice lacking the protein ARNT. Nature 1997; 386; 403–407. 16. Kotch LE, Iyer NV, Laughner E, Semenza GL. Defective vascularization of HIF1a-null embryos is not associated with VEGF deficiency but with mesenchymal cell death. Dev Biol 1999; 209; 254–267. 17. Compernolle V, Brusselmans K, Franco D, Moorman A, Dewerchin M, Collen D, Carmeliet P. Cardia bifida, defective heart development and abnormal neural crest migration in embryos lacking hypoxiainducible factor-1a. Cardiovasc Res 2003; 60; 569–579. 18. Ryan HE, Lo J, Johnson RS. HIF-1a is required for solid tumor formation and embryonic vascularization. EMBO J 1998; 17; 3005–3015. 19. Brusselmans K, Compernolle V, Tjwa M, Wiesener MS, Maxwell PH, Collen D, Carmeliet P. Heterozygous deficiency of hypoxia-inducible factor-2a protects mice against pulmonary hypertension and right ventricular dysfunction during prolonged hypoxia. J Clin Invest 2003; 111; 1519–1527. 20. Asikainen TM, Chang LY, Coalson JJ, Schneider BK, Waleh NS, Ikegami M, Shannon JM, Winter VT, Grubb P, Clyman RI, et al. Improved lung growth and function through hypoxia-inducible factor in primate chronic lung disease of prematurity. FASEB J 2006; 20; 1698-1700. 21. Yoshida T, Tuder RM. Pathobiology of cigarette smoke-induced chronic obstructive pulmonary disease. Physiol Rev 2007; 87: 1047–1082. 22. Taraseviciene-Stewart L, Voelkel NF. Molecular pathogenesis of emphysema. J Clin Invest 2008; 118; 394–402. 23. Belvisi MG, Bottomley KM. The role of matrix metalloproteinases (MMPs) in the pathophysiology of chronic obstructive pulmonary disease (COPD): A therapeutic role for inhibitors of MMPs? Inflamm Res 2003; 52; 95-100. 24. Bosken CH, Hards J, Gatter K, Hogg JC. Characterization of the inflammatory reaction in the peripheral airways of cigarette smokers using immunocytochemistry. Am Rev Respir Dis 1992; 145; 911-917. 25. Voelkel NF, Vandivier RW, Tuder RM. Vascular endothelial growth factor in the lung. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2006; 290; L209–L221.
MEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
ÖSSZEFOGLALÓ
KÖZLEMÉNY
26. Kasahara Y, Tuder RM, Cool CD, et al. Endothelial cell death and decreased expression of vascular endothelial growth factor and vascular endothelial growth factor receptor 2 in emphysema. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163; 737–744. 27. Suzuki M, Betsuyaku T, Nagai K, et al. Decreased airway expression of vascular endothelial growth factor in cigarette smoke-induced emphysema in mice and COPD patients. Inhal Toxicol 2008; 20; 349–359. 28. Mueller MD, Vigne JL, Minchenko A, et al. Regulation of vascular endothelial growth factor (VEGF) gene transcription by estrogen receptors a and b. Proc Natl Acad Sci USA 2000; 97; 10972–10977. 29. Jung YJ, Isaacs JS, Lee S, et al. IL-1b-mediated up-regulation ofHIF-1a via an NFkB/COX-2 pathway identifies HIF-1 as a critical link between inflammation and oncogenesis. FASEB J 2003; 17; 2115–2117. 30. Semenza GL. Regulation of oxygen homeostasis by hypoxiainducible factor 1. Physiology 2009; 24; 97–106. 31. Shimoda LA, Semenza GL. HIF and the Lung. Am J Crit Care Med 2011; 183 ; 152-156. 32. Yu AY, Shimoda LA, Iyer NV, Huso DL, Sun X, McWilliams R, Beaty T, Sham JS, Wiener CM, Sylvester JT, et al. Impaired physiological responses to chronic hypoxia in mice partially deficient for hypoxiainducible factor 1a. J Clin Invest 1999; 103; 691–696. 33. Shimoda LA, Manalo DJ, Sham JS, Semenza GL, Sylvester JT. Partial, HIF-1a deficiency impairs pulmonary arterial myocyte electrophysiological responses to hypoxia. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2001; 281; L202–L208. 34. Shimoda LA, Fallon M, Pisarcik S, Wang J, Semenza GL. HIF-1 regulates hypoxic induction of NHE1 expression and alkalinization of intracellular pH in pulmonary arterial myocytes. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2006; 291; L941–L949. 35. Whitman EM, Pisarcik S, Luke T, Fallon M, Wang J, Sylvester JT, Semenza GL, Shimoda LA. Endothelin-1 mediates hypoxia-induced inhibition of voltage-gated K1 channel expression in pulmonary arterial myocytes. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2008; 294; L309–L318. 36. Wang J, Weigand L, Lu W, Sylvester JT, Semenza GL, Shimoda LA. Hypoxia inducible factor 1 mediates hypoxia-induced TRPC expression and elevated intracellular Ca21 in pulmonary arterial smooth muscle cells. Circ Res 2006; 98; 1528–1537. 37. Barer Gr, Bee D, Wach RA. Contribution of polycythemia to pulmonary hypertension in simulated high altitude rats. J Physiol 1983; 336; 27-38. 38. Carlini RG, Dusso AS, Obialo CI, Alvarez UM, Rothstein M. Recombinant human erythropoetin (RHUEPO) increases endothelin-1 release by endothelial cells. Kidney Int 1993; 43; 1010-4. 39. Voelkel NF, Hoeper M, Maloney J, Tuder RM. Vascular endothelial growth factor in pulmonary hypertension. Ann N Y Acad Sci 1996; 796; 196-93. 40. Hanze J, Weissmann N, Grimminger F, Seeger V, Rose F. Cellular and molecular mechanisms of hypoxia-inducible factor driven vascular remodeling. Thromb Haemost 2007; 97; 774-87. 41. Eddahibi S, Fabre V, Boni C, Martres MP, Raffestin B, Hamon M, et al. Induction of serotonin transporter by hypoxia in pulmonary vascular smooth muscle cell. Relationship with the mitogen is action of serotonin. Circ Res 1999; 84; 329-36. 42. Becker PM, Alcasabas A, Yu AY, Semenza GL, Bunton TE. Oxygenindependent upregulation of vascular endothelial growth factor and vascular barrier dysfunction during ventilated pulmonary ischemia in isolated ferret lungs. Am J Respir Cell Mol Biol 2000; 22; 272–279. 43. Morote-Garcia JC, Rosenberger P, Kuhlicke J, Eltzschig HK. HIF-1-dependent repression of adenosine kinase attenuates hypoxiainduced vascular leak. Blood 2008; 111; 5571–5580. 44. Krick S, Eul BG, Hanze J, Savai R, Grimminger F, Seeger W, Rose F. Role of hypoxia-inducible factor-1a in hypoxia-induced apoptosis of primary alveolar epithelial type II cells. Am J Respir Cell Mol Biol 2005; 32; 395–403. 45. Bove PF, Hristova M, Wesley UV, Olson N, Lounsbury KM, van der Vliet A. Inflammatory levels of nitric oxide inhibit airway epithelial cell migration by inhibition of the kinase ERK1/2 and activation of hypoxia-inducible factor-1a. J Biol Chem 2008; 283; 17919–17928. 46. Kim KK, Kugler MC, Wolters PJ, Robillard L, Galvez MG, Brumwell AN, Sheppard D, Chapman HA. Alveolar epithelial cell mesenchymal transition develops in vivo during pulmonary fibrosis and is regulated by the extracellular matrix. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103; 13180–13185. 47. Giatromanolaki A, Koukourakis MI, Sivridis E, Turley H, Talks K, Pezzella F, Gatter KC, Harris AL. Relation of hypoxia inducible factor and 2a in operable non-small cell lung cancer to angiogenic/ molecular profile of tumours and survival. Br J Cancer 2001; 85; 881–890. 48. Brizel DM, Scully SP, Harrelson JM, Layfield LJ, Bean JM, Prosnitz LR, Dewhirst MW. Tumor oxygenation predicts for the likelihood of distant metastases in human soft tissue sarcoma. Cancer Res 1996; 56; 941–943. 49. Hockel M, Schlenger K, Aral B, Mitze M, Schaffer U, Vaupel P. Association between tumor hypoxia and malignant progressionin advanced cancer of the uterine cervix. Cancer Res 1996; 56; 4509– 4515. 50. Le QT, Chen E, Salim A, Cao H, Kong CS, Whyte R, Donington J, Cannon W, Wakelee H, Tibshirani R, et al. An evaluation of tumor oxygenation and gene expression in patients with early stage nonsmall cell lung cancers. Clin Cancer Res 2006; 12; 1507–1514. 51. Kim WY, Oh SH, Woo JK, Hong WK, Lee HY. Targeting heat shock protein 90 overrides the resistance of lung cancer cells by blocking radiation-induced stabilization of hypoxia-inducible factor-1a. Cancer Res 2009; 69; 1624–1632.
73
ÖSSZEFOGLALÓ
2012. ÁPRILIS
KÖZLEMÉNY
52. Lee K, Zhang H, Qian DZ, Rey S, Liu JO, Semenza GL. Acriflavine inhibits HIF-1 dimerization, tumor growth, and vascularization. Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106; 17910–17915. 53. Zhang H, Qian DZ, Tan YS, Lee K, Gao P, Ren YR, Rey S, Hammers H, Chang D, Pili R, et al. Digoxin and other cardiac glycosides inhibit HIF-1a synthesis and block tumor growth. Proc Natl Acad Sci USA 2008; 105; 19579–19586. 54. IoannouM, Papamichali R, Kouvaras E, Mylonis I, Vageli D, Kerenidou T, Barbanis S, Daponte A, Simos G, Gourgoulianis K, et al. Hypoxia inducible factor-1a and vascular endothelial growth factor in biopsies of small cell lung carcinoma. Lung 2009; 187; 321–329. 55. Jacoby JJ, Erez B, Korshunova MV, Williams RR, Furutani K, Takahashi O, Kirkpatrick L, Lippman SM, Powis G, O’Reilly MS, al. Treatment with HIF-1a antagonist PX-478 inhibits progression and spread of orthotopic human small cell lung cancer and lung adenocarcinoma in mice. J Thorac Oncol 2010; 5; 940–949. 56. Swinson DE, Jones JL, Richardson D, Wykoff C, Turley H, Pastorek J, Taub N, Harris AL, O’Byrne KJ. Carbonic anhydrase IX expression, a novel surrogate marker of tumor hypoxia, is associated with a poor prognosis in non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol 2003; 21; 473-482.
57. Yohena T, Yoshino I, Takenaka T, Kameyama T, Ohba T, Kuniyoshi Y, Maehara Y. Upregulation of hypoxia-inducible factor-1a mRNA and its clinical significance in non-small cell lung cancer. J Thorac Oncol 2009; 4; 284–290. 58. Kim WY, Perera S, Zhou B, Carretero J, Yeh JJ, Heathcote SA, Jackson AL, Nikolinakos P, Ospina B, Naumov G, et al. HIF2a cooperates with RAS to promote lung tumorigenesis in mice. J Clin Invest 2009; 119; 2160– 2170. 59. Mazumdar J, Hickey MM, Pant DK, Durham AC, Sweet-Cordero A, Vachani A, Jacks T, Chodosh LA, Kissil JL, Simon MC, et al. HIF-2a deletion promotes Kras-driven lung tumor development. Proc Natl Acad Sci USA 2010; 107; 14182–14187. 60. Franovic A, Holterman CE, Payette J, Lee S. Human cancers converget the HIF-2a oncogenic axis. Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106; 21306– 21311. 61. Liao D, Corle C, Seagroves TN, Johnson RS. Hypoxia-inducible factor- is a key regulator of metastasis in a transgenic model of cancer initiation and progression. Cancer Res 2007; 67; 563–572.
HERMES Summer School - Adult respiratory medicine 30 May - 3 June 2012 (Barcelona, Spain) ORGANISING COMMITTEE G. ROHDE (Maastricht, The Netherlands) A. SIMONDS (London, United Kingdom) P. PALANGE (Rome, Italy) S. ANDREAS (Immenhausen, Germany)
INVITED FACULTY U. COSTABEL (Essen, Germany) I. HORVATH (Budapest, Hungary) R. HUBER (Munich, Germany) M. HUMBERT (Clamart, France) S. LEY (Toronto, Canada) G. MASSARD (Strasbourg, France) A. TORRES (Barcelona, Spain) J. VERBRAECKEN (Antwerp, Belgium)
About the summer school The HERMES examination in adult respiratory medicine is a knowledge based examination originating from the HERMES syllabus in adult respiratory medicine. The examination continues to gain recognition and esteem across European countries, and more and more candidates sign up each year to take the HERMES examination. More information on the examination can be found at hermes.ersnet.org. The HERMES Summer School is intended to provide a comprehensive overview of each of the major fields of respiratory medicine based on the HERMES syllabus.This 5 day interactive course, led by a world class faculty, will help participants prepare for the HERMES examination in adult respiratory medicine. It will also give the participant the opportunity to network through the Summer School’s unique evening social programme. The programme is designed to challenge participants and provide a learning framework including interactive sessions and MCQ discussion sessions. This event has been granted 24 European CME credits (ECMEC) by the European Accreditation Council for Continuing Medical Education (EACCME). Target audience • Respiratory physicians in training • Respiratory physicians preparing for the HERMES examination • Respiratory specialists preparing for their national society’s examination • Internists and other specialists wishing to get an overview of respiratory medicine Summer school modules • Pulmonary function testing • Lung imaging • Pleural, mediastinal and chest wall diseases • Airway diseases • Interstitial lung diseases
• Respiratory failure • Respiratory infections and TB • Thoracic tumours • Pulmonary vascular diseases • Sleep-related disorders
Material provided In order to support the objectives of the Summer School, the following material will be given onsite to participants: • ERS Handbook of Respiratory Medicine (including an access to the online material) • The HERMES Adult Respiratory Medicine Syllabus • An examination blueprint By the end of the course Participants will have detailed knowledge of: • The HERMES syllabus modules • Best practice in how to prepare for the HERMES examination • How to answer the MCQ questions Programme: http://www.ersnet.org/images/stories/School/Summer_School/WEB_Programme.pdf
74
MEDICINA THORACALIS • LXV. 2.
