Faculdade de Medicina da Universidade do Porto. Angiogénese na Saúde e na Doença

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1 Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Biopatologia (7ª aula desgravada) Angiogénese na Saúde e na Doença Aula leccionada por: Prof. Fernando Schimtt 23/10/2006 Nesta aula vamos estudar um dos processos que está envolvido na cicatrização, que é um processo fisiológico, mas que também surge em muitas doenças; trata-se da angiogénese. Objectivos: Definir angiogénese e vasculogénese; Mecanismos de estimulação; Papel em diferentes doenças. De uma forma geral: As células precisam de O 2 e nutrientes para o seu metabolismo; (Quando não existe O 2, a célula recorre bioquimicamente a um processo de respiração anaeróbia, acumula lactato que é tóxico para a célula, daí a necessidade de O 2 ). O limite de difusão do O 2 é de 100 a 200 micrómetros; (Quando as células normais ou tumorais estão a uma distância superior a esta dos vasos, estimulam a formação de novos vasos para que consigam obter os nutrientes, mantendo o seu metabolismo e crescendo respectivamente). Assim, para crescer além desta distância, as células devem recrutar novos vasos sanguíneos. Angiogénese: Desenvolvimento de novos vasos a partir de vasos sanguíneos pré-existentes. (É um processo fisiológico que ocorre durante a cicatrização das feridas, na ovulação e no endométrio a pós a menstruação). Angiogénese Ocorre a partir de vasos pré-existentes Vasculogénese Ocorre a partir de uma célula endotelial primordial Biopatologia 2006/2007 1

2 Vasculogénese: Ocorre principalmente mas não exclusivamente durante o período embrionário; As células endoteliais primitivas e hematopoiéticas são derivadas da mesma célula progenitora: os angioblastos localizados no saco vitelino; As células endoteliais primitivas diferenciam-se, aderem e formam uma rede vascular primitiva que vai irrigar o embrião. Angiogénese e Vasculogénese Processos importantes em: Desenvolvimento embrionário Reacção inflamatória Neoplasia Assim: Durante a embriogénese predomina a vasculogénese, ao passo que na vida adulta é a angiogénese que prevalece. Vimos na última aula que, de acordo com o potencial proliferativo das células, existem três grandes grupos de tecidos: Lábeis: células que estão permanentemente em ciclo celular (medula óssea e epiderme p. ex.); Permanentes: células que dificilmente se dividem no período adulto (músculo cardíaco e neurónios p. ex.); Estáveis ou quiescentes: células que estão em G 0, mas se houver algum estímulo, elas são capazes de na vida adulta entrarem no ciclo celular e se reproduzirem e proliferar (os hepatócitos são um exemplo clássico, sendo que as células endoteliais também fazem parte deste grupo); A taxa de proliferação média das células endoteliais num organismo adulto sem qualquer patologia é de 0.01%, enquanto que a taxa de proliferação do epitélio intestinal de um organismo adulto normal pode atingir os 20%. Biopatologia 2006/2007 2

3 Os vasos apresentam uma grande plasticidade para responder a estímulos: Crescem; Diferenciam-se. Das várias substâncias pró-angiogénese a que mais se destaca é o VEGF (vascular endothelial growth factor). O VEGF liga-se a um receptor, promovendo a proliferação das células endoteliais. Existem 3 receptores para o VEGF: VEGFR-1: fraco estimulador da angiogénese; VEGFR-2: mais importante para a angiogénese; VEGFR-3: ligado à proliferação dos vasos linfáticos. Se um embrião for heterozigótico para o VEGF não se desenvolverá. Isto demonstra a importância do VEGF para o desenvolvimento embrionário. A hipoxia é o factor que induz a secreção de VEGF. Desta forma, vai haver estimulação do factor HIF (factor induzido pela hipoxia). Este factor vai migrar para o núcleo e induzir a transcrição de genes envolvidos com a glicólise para a realização de respiração anaeróbia, com a sobrevida e apoptose da célula e genes envolvidos com a proliferação vascular como o VEGF, etc. Muitas vezes o nome dos genes é dado quando estes estão alterados em determinadas doenças. O VHF é um gene que significa: Von Hippel-Lindau. Trata-se de uma doença genética hereditária em que o indivíduo tem múltiplos tumores, entre os quais tumores vasculares. Na célula normal em hipoxia, há indução do HIF, seguindo-se todo o processo de angiogénese. Depois de se restaurar o O 2, o VHF faz com que o HIF seja degradado e desapareça da célula. Nos doentes que têm mutação do VHF, não há degradação do HIF, este continua sempre em níveis elevados dentro da célula. Portanto, há sempre uma estimulação para a formação de novos vasos. Esta situação de uma forma prolongada faz com que estes doentes desenvolvam tumores vasculares e outros. Efeitos biológicos do VEGF: Migração e proliferação das células endoteliais; Remodelação da matriz extra-celular; Aumento da permeabilidade vascular; (Quando foi descoberto tinha outro nome: Factor de permeabilidade vascular). Manutenção dos vasos sanguíneos neo-formados. Biopatologia 2006/2007 3

4 Etapas da Angiogénese: Quebra da membrana basal; Há dois sistemas que contribuem para este processo: Sistema da metaloproteinase: há aumento da transcrição do gene da metaloproteinase específica para a quebra da membrana basal, principalmente as metaloproteinases 2 e 9; Sistema do activador do plasminogéneo. As células endoteliais migram e proliferam; O VEGF é responsável por este mecanismo. Também a COX2 tem a capacidade de estimular a angiogénese. Estabelecimento de contactos eficientes entre as células; Para tal é muito importante sobretudo a família das caderinas, responsáveis pela adesão célula a célula. Estas podem ser célula/tecido específicas. Nas células endoteliais há um tipo específico de caderinas chamado VEC (vascular endothelial caderine). Também as integrinas são importantes por fazerem com que a célula endotelial se ligue às proteínas da matriz extracelular. Por fim as selectinas já estudadas na reacção inflamatória, que são importantes na migração das células inflamatórias através dos vasos. Depósito de membrana basal para estabilização do novo vaso. Para este processo têm especial importância os pericitos (células que se encontram entre a membrana basal e a célula endotelial). Há um grupo de moléculas tão importantes no controlo da angiogénese como o VEGF, que são as Angiopoitinas. Angiopoitinas: 2ª Família de factores capazes de promover a angiogénese; As angiopoitinas 1 e 2 ligam-se ao mesmo receptor: Tie-2. Normalmente é a angiopoitina 1 que ocupa o receptor Tie-2, mantendo a estabilidade do vaso. Contudo, o receptor Tie-2 tem maior afinidade para a angiopoitina 2. Deste modo, quando se dá o aparecimento de angiopoitina 2, a angiopoitina 1 desliga-se do receptor Tie-2 ao qual se vai ligar a angiopoitina 2. Tudo isto contribui para a destabilização dos pericitos, que por sua vez facilita a ligação do VEGF à célula endotelial. Sendo assim, é da acção conjunta da angiopoitina 2 e do VEGF, que surge o estímulo para a angiogénese. Quando a angiopoitina 2 se liga ao Tie-2 mas não há VEGF, a célula morre, o vaso destabiliza e entra em apoptose. A angiopoitina 2 não é expressa em tecidos adultos normais, ela só é expressa em tecidos onde vai ocorrer angiogénese. Onde ocorre: A angiogénese é um elemento fundamental na reparação por cicatrização porque no início da cicatrização se forma o tecido de granulação, um tecido rico em vasos, com edema e com células inflamatórias. Biopatologia 2006/2007 4

5 Tudo o que foi visto até agora acontece de uma maneira fisiológica, por exemplo na cicatrização, na ovulação, na menstruação. Quando há uma desregulação da angiogénese, tanto excessiva como insuficiente, designa-se por DOENÇA ANGIOGÉNICA. São exemplos de doenças: Por Excesso: neoplasia; cegueira (na rinopatia diabética, a causa mais frequente de cegueira no mundo, há um aumento do número de vasos na retina); artrite reumatóide; psoríase; sida. Por Insuficiência: doença cardíaca; úlcera; infertilidade; enfartes. A angiogénese é muito importante para fazer circulação colateral. Uma pessoa com arteriosclerose, apresentando obstrução arterial, com o tempo desenvolve circulação colateral. Caso tal não aconteça, haverá maior predisposição para ter acidentes vasculares cerebrais e doenças coronárias. Angiogénese nas neoplasias: Ao redor dos tumores há um aumento da proliferação dos vasos. Uma vez que as células tumorais têm um metabolismo mais acelerado do que as células normais, precisando de mais oxigénio; A hipóxia que se faz sentir leva a que elas segreguem VEGF, que por sua vez induz o crescimento dos vasos sanguíneos. Eles vão nutrir o tumor, possibilitando o seu crescimento, mas também vão fazer a ligação entre as células tumorais e a circulação sistémica, favorecendo a disseminação destas células à distância, produzindo metástases. Um tumor induz a formação de novos vasos não só pela produção de factores angiogénicos. Para invadir os tecidos produzem também metaloproteinases, facilitando a sua migração. O tumor recruta células inflamatórias ou células inflamatórias do hospedeiro que vão, estimuladas por uma reacção antigenio-anticorpo, produzir uma reacção inflamatória secundária no tumor, que produz citoquinas e VEGF, levando a um aumento de angiogénese. Biopatologia 2006/2007 5

6 Aplicações clínicas da Angiogénese: Quantificação dos vasos sanguíneos para prognóstico do tumor; Aceleração durante a reparação (por exemplo, na cicatrização); Bloqueio da angiogénese em neoplasias (para que o tumor não tenha nutrição e desse modo diminua a sua taxa de crescimento e a sua capacidade de criar metástases.) Doença inflamatória dos vasos: Tromboangeíte obliterante: inflamação dos vasos principalmente periféricos> causam obstrução (trombose)> havendo amputação dos membros por isquemia e necrose das extremidades. Um dos tratamentos desta doença é injectar VEGF nas extremidades pois, estimula a circulação colateral. CURIOSIDADE!!! Baseada num artigo. Nos enfartes do miocárdio após a dissolução do trombo com um cateter e usando VEGF, há melhores resultados do que nos estudos com transplante de células estaminais. Quantificação para prognóstico Neoplasia com grande numero de vasos é de pior prognóstico ou não? R: Depende do tipo de marcadores usados nas células endoteliais e da forma como se contam os vasos nos tecidos. Há artigos que demonstram que no cancro da mama o número de vasos está relacionado com a sobrevida dos doentes: os que têm maior número de vasos têm maior número de metástases logo, menor tempo de vida.!!! Folkman, cirurgião pediátrico. Considerado o pai da angiogénese moderna. Hipóteses de Folkman (1971): o crescimento dos tumores depende da angiogénese; o tumor induz neoangiogénese por produzir factores pró-angiogénicos (o VEGF ainda não tinha sido descoberto); a inibição da angiogénese pode ser uma forma de tratar a neoplasia. As duas primeiras hipóteses foram comprovadas, a terceira está no início da comprovação.!!! No início da década de 90 muitos trabalhos literários apresentavam experiências com ratos nos quais se colocava um tumor humano que era tratado com um inibidor da angiogénese. Os resultados apresentados consistiam no desaparecimento total do tumor, independentemente do seu tipo: cancro da mama, do pulmão, do cólon. Apesar do sucesso nas experiências com animais, verificou-se o insucesso no Homem. Devido a vários factores: os vasos dos diversos órgãos humanos são diferentes entre si; algumas doses são tóxicas. Biopatologia 2006/2007 6

7 Os tratamentos antiangiogénicos foram assim abandonados durante 10 anos. Focaram-se portanto, no papel central do VEGF: o VEGF está aumentado em vários tipos de cancro: cólon, mama e pulmão; quanto maior a quantidade de VEGF produzida pelo tumor, pior o prognóstico; vários factores pró-angiogénicos estimulam o VEGF; a sua ligação com receptores activa várias vias de sinalização; o VEGF actua nas células endoteliais que ao contrário das células tumorais são geneticamente estáveis. Logo, se o VEGF for bloqueado pode haver bloqueio efectivo da angiogénese. Formas de bloquear a acção do VEGF: uso de um anticorpo monoclonal que se liga ao VEGF, impedindo a sua ligação ao receptor (nome comercial do anticorpo anti-vegf: bevacizumabe); uso de anticorpos contra os receptores (não permite a ligação do VEGF aos receptores); uso de pequenas moléculas que entram na célula e bloqueiam a actividade dos receptores. O único aprovado e utilizado é o bevacizumabe, fazendo parte do tratamento de alguns tipo se cancros. Pois, o anticorpo ligando-se ao VEGF circulante, impede a sua ligação ao receptor das células endoteliais. Assim, os vasos regridem, diminuindo o tamanho do tumor. Na clínica é utilizado no cancro do cólon rectal. Nota: Para que estas terapêuticas não convencionais sejam utilizadas, primeiro são testadas em doenças avançadas: cancros inalteráveis ou doentes com metástases. Se nestas situações houver benefícios, então são aplicadas em casos menos avançados. É o que acontece com o bevacizumabe. O bevacizumabe é usado nos tratamentos neoadjuvante (antes da operação). Induz a regressão do tumor, tornando-o operável. Porém, não é suficiente para destruir todo o tumor pelo que são usados outros fármacos. Conclusão: Os tratamentos antiangiogénicos nunca são dados isoladamente, são sempre em combinação com outro tratamento. No cancro do cólon, por exemplo, é associada a quimioterapia com o bevacizumabe; actua na célula tumoral e nos vasos, respectivamente. Actualmente, o bevacizumabe é também recomendado como adjuvante, para evitar metástases. O seu uso está aprovado para dois tipos de cancro: cancro do cólon e do rim. Biopatologia 2006/2007 7

8 Hoje em dia a investigação vai para além dos efeitos do VEGF. No cancro da mama, por exemplo, são estudadas outras formas de bloquear a angiogénese. Num estudo foi demonstrado que os estrogénios são uma hormona capaz de estimular a angiogénese e que por isso mesmo, usando um bloqueador de estrogénios nas células endoteliais, a proliferação destas diminua podendo mesmo ocorrer a sua apoptose. Neste tipo de tratamento, antiestrogénico, para além de se tratar a célula tumoral, também se diminui a vascularização.!!! Estes tratamentos antiangiogénicos são também completamente contraindicados a mulheres grávidas, caso contrário não ocorre o crescimento do embrião. Numa criança durante o crescimento também não se dão pois, a base do desenvolvimento da placa óssea é a formação de novos vasos sanguíneos. Este é o último slide. A Catarina e a Daniela esperam que se tenham divertido com esta novela! Ediberto Lima Produções Tudo de bom! E já sabem: Tenham uma boa vida! ahah Biopatologia 2006/2007 8