Μελέτη του ρόλου των βλαστοκυττάρων στην αναγέννηση και την καρκινογένεση του ουροθηλίου στο ποντίκι
Authors: Παρασκευοπούλου Βαρβάρα 
Published: September 2021

Το ουροθήλιο συνιστά ένα µεταβατικό επιθήλιο που καλύπτει την ουρογεννητική οδό και λειτουργεί ως αποτελεσµατικός φραγµός που παρεµποδίζει τη διαφυγή ιόντων, διαλυτών, νερού και τοξικών ουσιών από τα ούρα στην κυκλοφορία του αίµατος. Αποτελείται από τρείς κυτταρικούς τύπους, τα κύτταρα της βασικής, ενδιάµεσης και επιφανειακής στιβάδας. Πρόκειται για ένα εφησυχασµένο ιστό, ο οποίος αναγεννάται άµεσα µετά από οξείες βλάβες, αλλά η διαδικασία της αναγέννησης δεν έχει αποσαφηνιστεί. Παρόλο που µερικές µελέτες υποδηλώνουν την παρουσία προγονικών κυττάρων στον ιστό, η ταυτότητα και η ακριβής τους τοπολογία, καθώς και ο ρόλος τους κατά την ιστική αναγέννηση ή την καρκινογένεση δεν έχει διαλευκανθεί. Τα αποτελέσµατα της παρούσας διατριβής υποστηρίζουν ότι ένας κυτταρικός υποπληθυσµός της βασικής στιβάδας που χαρακτηρίζεται από την έκφραση της κερατίνης 14 συνιστά των πληθυσµό των βλαστικών κυττάρων του ιστού, καθώς έχει δυνατότητα αυτοανανέωσης και παραγωγής όλων των κυτταρικών τύπων του ουροθηλίου, συµπεριλαµβανοµένων των πλέον διαφοροποιηµένων κυττάρων της επιφανειακής στιβάδας, τόσο στα πλαίσια φυσιολογικής, όσο και επαγώµενης µέσω χηµικού τραυµατισµού αναγγενητικής διαδικασίας. Επιπλέον, τα ίδια κύτταρα αντιπροσωπεύουν τα κύτταρα προέλευσης του καρκίνου του ουροθηλίου, όπως υποδεικνύεται από την εφαρµογή ενός επαγώµενου µοντέλου χηµικής καρκινογένεσης in vivo. Πρόσφατα δηµοσιευµένα δεδοµένα του εργαστηρίου µας αναφέρουν ότι το σηµατοδοτικό µονοπάτι Notch που µεσολαβεί στη διακυτταρική επικοινωνία ρυθµίζοντας σηµαντικές κυτταρικές διαδικασίες και αποφάσεις κυτταρικής τύχης σε πολλούς ιστούς, έχει ογκοκατασταλτικό ρόλο στην ουροδόχο κύστη του ποντικού, ενώ µεταλλάξεις σε συστατικά του µονοπατιού έχουν επίσης ταυτοποιηθεί στον καρκίνο της κύστης στον άνθρωπο. Ωστόσο, τα αποτελέσµατα της παρούσας µελέτης προτείνουν ένα γενικότερο ρόλο για το µονοπάτι Notch στον έλεγχο της ακεραιότητας του επιθηλίου και της λειτουργίας της κύστης του ποντικού. Η αδρανοποίηση του µονοπατιού σε µοντέλα ποντικών συνεπάγεται υποέκφραση συστατικών που διαµεσολαβούν στη διακυτταρική επικοινωνία και στην αλληλεπίδραση κυττάρου και εξωκυττάριου χώρου, συµπεριλαµβανοµένων πρωτεϊνών που έχουν εµπλακεί στη διάµεση κυστίτιδα (γνωστή και ως σύνδροµο επώδυνης κύστης), δοµικές ανωµαλίες και αποκόλληση του βλεννογόνου της κύστης, φλεγµονή και διαταραχή του ουροθηλιακού φραγµού. Το µοριακό προφίλ ουροδόχων κύστεων ποντικών µε τον παραπάνω φαινότυπο, έδειξε οµοιότητες µε τους ιστούς ασθενών διάµεσης κυστίτιδας, οι οποίοι επίσης χαρακτηρίζονται από µειωµένη έκφραση γονιδίων στόχων του σηµατοδοτικού µονοπατιού Notch. Η ακεραιότητα του ουροθηλίου αποκαθίσταται κατά την εξωγενή επανενεργοποίηση του µονοπατιού υποδηλώνοντας άµεση συµµετοχή της σηµατοδότησης µέσω Notch. Παρά την ιστική βλάβη και φλεγµονή, δεν ανιχνεύεται κυτταρικός πολλαπλασιασµός στο ουροθήλιο, γεγονός που υποδηλώνει έναν πιθανό ρόλο για την ιντεγκρίνη α4 στην οµοιόσταση του ιστού. Συνολικά, τα δεδοµένα µας υποδηλώνουν έναν ευρύτερο ρόλο για το συγκεκριµένο µονοπάτι στην οµοιόσταση του ιστού, συµπεριλαµβανοµένης της αλληλεπίδρασης των ουροθηλιακών κυττάρων µε το µικροπεριβάλλον. Ο ουροθηλιακός καρκίνος εκτός από γενετικές, έχει συσχετιστεί και µε επιγενετικές µεταβολές, καθώς η πλειοψηφία των ανθρώπινων καρκίνων της ουροδόχου κύστης, χαρακτηρίζεται από µεταλλαγές σε επιγενετικούς παράγοντες, στους οποίους συπεριλαµβάνονται ένζυµα που τροποποιούν τις ιστόνες, όπως αποµεθυλάσες λυσίνης (KDM6A/UTX) και µεθυλοτρανσφεράσες (KMT2C/MLL3). Μάλιστα, πρόσφατη µελέτη υποστηρίζει ότι η αδρανοποίηση του Mll3 γονιδίου οδηγεί στην ανάπτυξη καρκίνου στον ουρητήρα σε µοντέλα ποντικών, έναν φαινότυπο αντίστοιχο µε αυτόν που παρατηρείται κατά την αδρανοποίηση του µονοπατιού Notch in vivo. Στα πλαίσια πειραµάτων γενεαλογικού εντοπισµού διαπιστώσαµε ότι η απαλοιφή του Kdm6a γονιδίου επιταχύνει την ανάπτυξη κατεξοχήν πλακώδους καρκινώµατος στην ουροδόχο κύστη του ποντικού, υπό συνθήκες χηµικής καρκινογένεσης. Υποστηρικτικά σε αυτό, στα πλαίσια πειραµάτων αλλοµεταµόσχευσης οδηγεί στην ανάπτυξη όγκων µε υψηλότερο δυναµικό πολλαπλασιασµού. Η εξάλειψη του Kmt2c γονιδίου στο ουροθήλιο, συνεπάγεται την ανάπτυξη υπερπλασίας υπό συνθήκες οµοιόστασης in vivo. Τέλος, in vitro δοκιµασίες υποδεικνύουν σηµαντικά υψηλότερο κλωνογενετικό δυναµικό για τα πρωτογενή ουροθηλιακά κύτταρα στα οποία τα παραπάνω γονίδια κατά συνθήκη απαλείφονται, επιβεβαιώνοντας τον ογκοκασταλτικό ρόλο των συγκεκριµένων επιγενετικών παραγόντων στο ουροθήλιο του ποντικού.