The role of polycystin 1 and 2 in cranial suture fusion
Authors: Κατσιάνου Μαρία 
Published: September 2024

Η κρανιοσυνοστέωση αναφέρεται στην πρόωρη σύγκλιση μίας ή περισσοτέρων κρανιακών ραφών που οδηγούν σε παραμορφώσεις του κρανίου και στον περιορισμό της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Είναι η δεύτερη συχνότερη, κλινικά σημαντική κρανιοπροσωπική διαταραχή και, μέχρι σήμερα, η αντιμετώπιση αυτής της ασθένειας περιορίζεται σε πολύπλοκες χειρουργικές επεμβάσεις. Μεταξύ διαφόρων παραγόντων που συμβάλλουν στην ανώμαλη σύγκλιση ραφών, οι μηχανικές δυνάμεις φαίνεται να παίζουν σημαντικό ρόλο. Ωστόσο, οι βασικοί μηχανισμοί της κρανιοσυνοστέωσης που σχετίζονται με τη μηχανοβιολογία παραμένουν άγνωστοι. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η παρεκκλίνουσα μηχανοευαισθησία και η μηχανική μεταγωγή προωθούν την πρόωρη σύγκλιση ραφών θα προσφέρουν σημαντικές πληροφορίες για την παθοφυσιολογία της κρανιοσυνοστέωσης και θα οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων θεραπειών, οι οποίες θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για παρέμβαση σε πρώιμο στάδιο και πρόλη η της πρόωρης σύγκλισης. Στην παρούσα έρευνα, παρέχουμε στοιχεία για πρώτη φορά σχετικά με το ρόλο της πολυκυστίνης-1 (PC1), μιας βασικής πρωτεΐνης στην κυτταρική μηχανική ευαισθησία, στην κρανιοσυνοστέωση, χρησιμοποιώντας κύτταρα που έχουν απομονωθεί από ασθενείς με τριγωνοκεφαλία και δολιχοκεφαλία, δύο συνηθισμένους τύπους κρανιοσυνοστέωσης. Η πρωτεϊνική έκφραση της PC1 πραγματοποιήθηκε μέσω της ανίχνευσης του καρβοξυτελικού της άκρου, της ενεργού μορφής της πρωτεΐνης, σε θραύσματα οστών και πρωτογενείς καλλιέργειες κυττάρων κρανιακών ραφών, προερχόμενα από ασθενείς με τριγωνοκεφαλία ή δολιχοκεφαλία, δύο κοινούς μη-συνδρομικούς υποτύπους κρανιοσυνοστέωσης. Η ενεργοποίηση της PC1 υποδεικνύει πιθανή αλληλεπίδραση με ενδοκυτταρικές οδούς και παράγοντες μεταγραφής για τη ρύθμιση της κυτταρικής λειτουργίας. Με βάση το μοντέλο κυττάρων που έχουν απομονωθεί από ανθρώπινους ιστούς συνοστεομένων ραφών, πρώτα διερευνήσαμε τον λειτουργικό ρόλο της PC1, αποκλείοντας το PC1 εξωκυττάριο άκρο της με ένα ειδικό αντίσωμα. Ο αποκλεισμός του εξωκυττάριου άκρου της PC1 προκάλεσε αύξηση των επιπέδων p-ΑΚΤ (Ser473) και ΡΤΕΝ, και ενεργοποίηση του σηματοδοτικού μονοπατιού mTOR. Παρατηρήθηκε 17 αυξημένος πολλαπλασιασμός και μετανάστευση των κυττάρων πρωτογενών καλλιεργειών κρανιακών ραφών. Ταυτόχρονα, η αναστολή της PC1 αύξησε τα επίπεδα του RUNX2, ενός παράγοντα μεταγραφής που σχετίζεται με τη διαφοροποίηση των οστεοβλαστών καθώς και της οστεοκαλσίνης, ενός δείκτη οστεογένεσης, αποδεικνύοντας ότι η PC1 ρυθμίζει την ενεργοποίηση του παράγοντα μεταγραφής 2 (RUNX2) και την έκφραση του γονιδίου της οστεοκαλσίνης μέσω της εξωκυττάριας σήματο-ρυθμιζόμενης κινάσης ERK. Συνολικά, η μελέτη μας αποκαλύπτει έναν νέο άξονα μηχανικής μεταγωγής σήματος, τον PC1-ERK-RUNX2, ο οποίος επηρεάζει την οστεοβλαστική διαφοροποίηση των κυττάρων των κρανιακών ραφών από ασθενείς με τριγωνοκεφαλία και δολιχοκεφαλία. Τα παραπάνω ευρήματα, θα συμβάλλουν στον εντοπισμό νέων θεραπευτικών στόχων ή προγνωστικών δεικτών σχετικά με τη μησυνδρομική κρανιοσυνοστέωση, καθώς και στον εντοπισμό του βασικού ρόλου του PC1 σε ένα νέο θεραπευτικό σχήμα κατά της κρανιοσυνοστέωσης σε επίπεδο διάγνωσης.