Endostatin in pathogenesis of psoriatic process

Adres do korespondencji: dr med. Anna Zalewska, Katedra i Klinika Dermatologii i Wenerologii, Uniwersytet Medyczny,
ul. Krzemieniecka 5, 94-017 Łódź, tel. +48 42 686 79 81, faks +48 42 688 45 65, e-mail: anuciazalewska@hotmail.com


Wprowadzenie
Łuszczyca jest przewlekłą, zapalną chorobą skóry, która charakteryzuje się przyspieszonym, niepełnym rogowaceniem keratynocytów oraz naciekami z leukocytów w naskórku i skórze właściwej [1, 2]. Początkowo za kluczowy element w rozwoju zmian łuszczycowych uważano nieprawidłową funkcję keratynocytów, jednakże z biegiem lat okazało się, że podstawowe znaczenie w powstawaniu zmian łuszczycowych mają zaburzenia dotyczące limfocytów [3, 4]. Istnieją też dowody na udział zaburzeń naczyniowych w rozwoju choroby [5, 6]. Badania histopatologiczne wykazały, że pierwszym objawem w powstawaniu grudki łuszczycowej jest wzmożony przepływ naczyniowy przez poszerzone naczynia krwionośne skóry [7, 8]. Patologiczne zmiany naczyniowe mogą się utrzymywać nawet po ustąpieniu zmian klinicznych [8–10]. Natomiast w surowicy oraz skórze chorych występują podwyższone stężenia śródbłonkowego czynnika stymulującego angiogenezę (ESAF) oraz naczyniowo-śródbłonkowego czynnika wzrostu (VEGF), które stymulują powstawanie nowych naczyń [11–13].
Endostatyna jest niekolagenową domeną kolagenu XVIII o ciężarze cząsteczkowym 20 kD i wykazuje działanie antyangiogenne [14–16]. Fibroblasty i hepatocyty syntetyzują kolagen typu XVIII. Po jego uwolnieniu z komórek pod wpływem katepsyny L odcinany jest fragment proteolityczny zwany endostatyną. Białko to jest łatwo wykrywane w krążeniu i moczu [17, 18]. Wykazano, że endostatyna swoiście hamuje proliferację komórek śródbłonka oraz ich migrację stymulowaną przez VEGF, a ponadto zmniejsza aktywację formy proenzymatycznej metaloproteinazy 2 i katalityczne zdolności błonowych metaloproteinaz typu 1 i 2 [16, 19]. W wyniku działania endostatyny zmniejsza się napływ komórek śródbłonka do nowo tworzonej błony podstawnej oraz dochodzi do indukcji apoptozy [20, 21].

Cel pracy
Celem pracy była ocena stężenia endostatyny w osoczu chorych w różnych fazach aktywności łuszczycy zwykłej.

Materiał i metody
Do badań zakwalifikowano 99 pacjentów z łuszczycą zwykłą (30 kobiet, 69 mężczyzn w wieku 19–77 lat), będących w aktywnej fazie choroby, czego wyrazem było ostatnie zaostrzenie choroby trwające od 2 do 8 tyg. przed badaniem. U chorych zastosowano jedną z czterech metod leczenia, tj. cignolinę (10 chorych), metodę Ingrama (cignolina z UVB-NB, 58 chorych), metodę Goeckermana (prodermina z UVB-NB, 5 chorych) oraz metotreksat (26 chorych). Nasilenie procesu chorobowego oceniano w dniach pobierania krwi od chorych, stosując indeks
PASI (Psoriasis Area and Severity Index) [22]. Szczegółowe dane dotyczące nasilenia zmian przedstawia tab. 1. Grupę kontrolną stanowiło 40 zdrowych ochotników (17 kobiet, 23 mężczyzn w wieku 22–69 lat). Krew żylną do badań w ilości 5 ml pobierano przed rozpoczęciem leczenia szpitalnego oraz po 3 tyg. jego stosowania. Pobraną krew odwirowywano, a osocze przechowywano w temp. -70^oC do momentu wykonania wszystkich oznaczeń. Do oceny stężenia endostatyny w osoczu zastosowano komercyjnie dostępne zestawy ELISA (R&D Systems Inc, Minneapolis, USA) zgodnie z instrukcją producenta. Minimalny poziom wykrycia endostatyny wynosił 1,953 ng/ml.
Na przeprowadzenie badań uzyskano zgodę Komisji Bioetyki UM w Łodzi.
W obliczeniach statystycznych wykorzystano średnią, medianę, minimum, maksimum oraz odchylenie standardowe (SD), zastosowano nieparametryczny test Wilcoxona dla par, Manna i Whitneya dla zmiennych niezależnych, oraz test t-Studenta dla współczynnika korelacji liniowej. Za istotność statystyczną przyjęto p<0,05.

Wyniki badań
Wykazano statystycznie istotną różnicę (p<0,001) pomiędzy stężeniem endostatyny u chorych na łuszczycę zwykłą przed rozpoczęciem leczenia szpitalnego (249,7±50,6 ng/ml) a grupą kontrolną (78,4±29,6 ng/ml). Ponadto stwierdzono wyższe stężenia endostatyny w osoczu chorych po 3 tyg. leczenia w stosunku do grupy kontrolnej (średnia±SD), które wynosiły odpowiednio: 305,6±62,1 ng/ml vs 78,4±29,6 ng/ml (p<0,001). Szczegółowe dane przedstawiają ryc. 1. oraz tab. 2. Nie wykazano istotnej statystycznie zależności pomiędzy stężeniem endostatyny w osoczu a nasileniem procesu chorobowego (p>0,05). Ponadto stwierdzono istotny statystycznie (p<0,001) wzrost stężenia endostatyny w osoczu chorych po leczeniu, niezależnie od stosowanej metody (dla chorych leczonych cignoliną: 277,5±65,9 ng/ml vs 314,8±53,4 ng/ml; metodą Ingrama: 245,5±50,7 ng/ml vs 309,5±64,8 ng/ml; metodą Goeckermana: 258,3±46,6 ng/ml vs 309,3±45,4 ng/ml; metotreksatem: 248,1±48,7 ng/ml vs 292,6±67,9 ng/ml). Szczegółowe dane przedstawia tab. 2.

Omówienie wyników
Wykazanie zaburzeń angiogenezy w łuszczycy spowodowało poszerzenie zakresu badań klinicznych nad zastosowaniem leków, mających na celu normalizację tego procesu [23–26]. Wiele prac dotyczy oceny stężenia angiogennego czynnika VEGF zarówno w surowicy, jak i skórze chorych na łuszczycę [2, 11–13, 27].
Nielsen i wsp. stwierdzili istotne statystycznie podwyższenie stężenia VEGF w osoczu u chorych na łuszczycę w porównaniu ze zdrowymi. Stężenie tego czynnika ulegało stopniowemu obniżaniu w trakcie prowadzonej terapii [27]. Wykazano także statystycznie istotną dodatnią korelację pomiędzy obniżeniem stężenia VEGF a indeksem PASI [11, 27, 28]. Jednakże Young i wsp. nie stwierdzili takiej zależności [25].
Do chwili obecnej nie prowadzono prac dotyczących określenia stężenia endostatyny u chorych na łuszczycę. We wstępnych badaniach własnych przeprowadzonych w grupie 16 chorych stwierdzono podwyższone stężenia tego białka w osoczu w stosunku do grupy kontrolnej [29].
Udowodniono rolę endostatyny w chorobach tkanki łącznej, jednakże badania dotyczące związku pomiędzy jej stężeniami a aktywnością tych chorób są sprzeczne [4, 21, 30]. W twardzinie układowej obserwowano podwyższone poziomy endostatyny w stosunku do grupy kontrolnej [31, 32]. Także we wstępnych badaniach własnych przeprowadzonych wśród chorych na twardzinę układową wykazano zależność pomiędzy stężeniami VEGF i endostatyny. Prace własne wykazały, że niższym stężeniom VEGF towarzyszyły wyższe poziomy endostatyny w surowicy badanych pacjentów [32].
W prowadzonych badaniach własnych pomimo licznej grupy pacjentów nie stwierdzono zależności pomiędzy stężeniem endostatyny w osoczu a indeksem PASI. Dane z piśmiennictwa podkreślają istnienie takich korelacji u pacjentów z erytrodermią łuszczycową [11, 27, 28]. W badanej grupie pacjentów łuszczyca miała umiarkowane i średnie nasilenie. Obserwowany wzrost stężenia endostatyny u chorych w trakcie terapii wydaje się być spowodowany spadkiem czynników proangiogennych i wzrostem antyangiogennych.
Wielu autorów uważa, że wraz z wprowadzaniem do leczenia łuszczycy terapii biologicznych, klasyczne metody terapeutyczne zostaną zarzucone, ze względu na ich niewielki wpływ na procesy ogólnoustrojowe w tej chorobie [1, 3]. Obserwacje własne jednakże wskazują na wpływ klasycznych metod terapii łuszczycy na stężenia endostatyny w osoczu.
W podsumowaniu należy stwierdzić, że uzyskane wyniki wskazują na istnienie zaburzeń w stężeniu endostatyny u chorych na łuszczycę zwykłą. Podwyższone stężenia tego białka w osoczu chorych obserwowane w trakcie leczenia mogą być wyrazem uruchomienia układowych mechanizmów kompensacyjnych w stosunku do wzmożonego procesu angiogenezy, charakterystycznego dla łuszczycy zwykłej.

Praca finansowana z grantu KBN nr 4PO5A 079 18 oraz statutowej pracy badawczej UM w Łodzi nr 503-119-1.

Piśmiennictwo
1. van de Kerkhof P: Textbook of psoriasis. Blackwell Publishing Ltd. Malden, Oxford, Carlton, 2003.
2. Velasco P, Lange-Asschenfeldt B: Dermatological aspects of angiogenesis. Br J Dermatol 2002; 147: 841-52.
3. Schleyer V, Landthaler M, Szeimies RM: Novel pharmacological approaches in the treatment of psoriasis. JEADV 2005; 19: 1-20.
4. Carmelit P, Jain RK: Angiogenesis in cancer and other diseases. Nature 2000; 407: 249-57.
5. Klemp P, Staberg B: Cutaneous blood flow in psoriasis. J Invest Dermatol 1983, 81: 503-6.
6. Barton SP, Abdullah MS, Marks R: Quantification of microvascular changes in the skin in patients with psoriasis. Br
J Dermatol 1992; 126: 569-74.
7. Hern S, Stanton AWB, Mellor R, et al.: Control of cutaneous blood vessels in psoriatic plaques. J Invest Dermatol 1999; 113: 127-32.
8. De Angelis R, Bugatti L, Del Medico P, et al.: Videocapillaroscopic findings in the microcirculation of the psoriatic plaque. Dermatology 2002; 204: 236-9.
9. Braverman IM, Yen A: Ultrastructure of the capillary loops in the dermal papillae of psoriasis. J Invest Dermatol 1977; 68: 53-60.
10. Braverman IM, Sibley J: Role of microcirculation in the
treatment and pathogenesis of psoriasis. J Invest Dermatol 1982; 78: 12-7.
11. Bhushan M, McLaughlin B, Weiss JB, et al.: Levels of endothelial cell stimulating angiogenesis factor and vascular endothelial growth factor are elevated in psoriasis. Br J Dermatol 1999; 141: 1054-60.
12. Detmar M, Brown LF, Claffey KP, et al.: Overexpression of vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor and its receptors in psoriasis. J Exp Med 1994; 180: 1141-6.
13. Detmar M: The role of VEGF and thrombospondins in skin angiogenesis. J Dermatol Sci 2000; 24 (suppl 1): S78-84.
14. Szary J, Szala S. Endostatyna w terapii nowotworów. J Oncol 2002; 52: 159-64.
15. O’Reilly MS, Boehm T, Shing Y, et al.: Endostatin an endogenous inhibitor of angiogenesis and tumor growth. Cell 1997; 88: 277-85.
16. Sasaki T, Fukai N, Mann K, et al.: Structure, function and tissue forms of the C-terminal globular domain of collagen XVIII containing the angiogenesis inhibitor endostatin. EMBO J 1998; 17: 4249-56.
17. Felbor U, Dreier L, Bryant RA, et al.: Secreted cathepsin L generates endostatin from collagen XVIII. EMBO J 2000; 19: 1187-94.
18. Zatterstrom UK, Felbor U, Fukai N, et al.: Collagen XVIII/endostatin structure and functional role in angiogenesis. Cell Structure and Function 2000; 25: 97-101.
19. Kim YM, Jang JW, Lee OH, et al.: Endostatin inhibits endothelial and tumor cellular invasion by blocking the activation and catalytic activity of matrix metalloproteinase 2. Cancer Res 2000; 60: 5410-3.
20. Dixelius J, Larsson H, Sasaki T, et al.: Endostatin-induced tyrosine kinase signaling through the Shb adaptor protein regulates endothelial cell apoptosis. Blood 2000; 95: 3403-11.
21. Dhanabal M, Ramchandran R, Waterman MJ, et al.: Endostatin induces endothelial cell apoptosis. J Biol Chem 1999; 274: 11721-6.
22. Fredriksson T, Petterson U: Severe psoriasis – oral therapy with a new retinoid. Dermatologica 1978; 157: 238-44.
23. White PJ, Atley LM, Wraight CJ: Antisense oligonucleotide treatment for psoriasis. Expert Opin Biol Ther 2004; 4: 75-81.
24. Detmar M: Evidence for vascular endothelial growth factor (VEGF) as a modifier gene in psoriasis. J Invest Dermatol 2004; 122: xiv-xv.
25. Young HS, Summers AM, Bhushan M, et al.: Single-nucleotide polymorphisms of vascular endothelial growth factor in psoriasis of early onset. J Invest Dermatol 2004; 122: 209-15.
26. Kieran MW, Billett AM: Antiangiogenesis therapy. Hem Oncol Clin North Am 2001; 15: 835-51.
27. Nielsen HJ, Christensen IJ, Svendsen MN, et al.: Elevated plasma levels of vascular endothelial growth factor and plasminogen activator inhibitor-1 decrease during improvement of psoriasis. Inflamm Res 2002; 51: 563-7.
28. Creamer D, Allen MH, Jaggar R, et al.: Mediation of systemic vascular hyperpermeability in severe psoriasis by circulating vascular endothelial growth factor. Arch Dermatol 2002; 138: 791-6.
29. Zalewska A, Sysa-Jędrzejowska A, Dziankowska-Bartkowiak B: Ocena stężenia endostatyny w osoczu chorych na łuszczycę zwykłą. Przegl Dermatol 2004; 91: 481-4.
30. Robak E, Woźniacka A, Sysa-Jędrzejowska A, et al.: Circulating angiogenesis inhibitor endostatin and positive endothelial growth regulators in patients with systemic lupus erythematosus. Lupus 2002; 11: 348-55.
31. Hebbar M, Peyrat JP, Hornez L, et al.: Increased concentrations of circulating angiogenesis inhibitor endostatin in patients with systemic sclerosis. Arthritis Rheum 2000; 43: 889-93.
32. Dziankowska-Bartkowiak B, Waszczykowska E, Zalewska A, et al.: Evaluation of serum vascular endothelial growth factor and endostatin in systemic sclerosis patients – correlation with lung and cardio-vascular system involvement. Centr Eur J Immunol 2004; 29: 15-22.