OMIM Entry – * 188060-TROMBOSPONDINA I; THBS1

TESTO

La trombospondina I è una proteina secreta multimodulare che si associa alla matrice extracellulare e possiede una varietà di funzioni biologiche, tra cui una potente attività antiangiogenica. Altri geni della trombospondina includono trombospondine II (THBS2; 188061), III (THBS3; 188062) e IV (THBS4; 600715).

La trombospondina (THBS) è una glicoproteina omotrimerica con subunità legate al disolfuro di 180 kD. Il THBS in primo luogo è stato descritto come componente del alfa-granulo delle piastrine, rilasciato sull’attivazione della piastrina. È associato alla membrana piastrinica in presenza di cationi bivalenti e ha un ruolo nell’aggregazione piastrinica. THBS non è limitato alle piastrine, tuttavia. È sintetizzato e secreto per l’incorporazione nella matrice extracellulare da una varietà di cellule tra cui cellule endoteliali, fibroblasti, cellule muscolari lisce e pneumociti di tipo II. THBS lega eparina, sulfatidi, fibrinogeno,fibronectina, plasminogeno e collagene di tipo V. Dixit et al. (1986) ha riportato la caratterizzazione di un cDNA che codifica i residui di amminoacidi N-terminale 376 di THBS umano. Asch et al. (1987) ha identificato una glicoproteina 88-kD che hanno concluso funzioni come il recettore cellulare THBS. Frazier (1987) ha esaminato la struttura molecolare della trombospondina.

Utilizzando RT-PCR in tempo reale, Hirose et al. (2008) ha rilevato livelli di espressione specifici e elevati di THBS1 e THBS2 nel tessuto del disco intervertebrale umano.

De Fraipont et al. (2000) ha misurato le concentrazioni citosoliche di 3 proteine coinvolte nell’angiogenesi, vale a dire il fattore di crescita delle cellule endoteliali derivato dalle piastrine (PDECGF; 131222), VEGFA (192240) e THBS1 in una serie di 43 tumori adrenocorticali sporadici umani. I tumori sono stati classificati come adenomi, tumori di transizione o carcinomi. I livelli di PDECGF/timidina fosforilasi non erano significativamente diversi tra questi 3 gruppi. Il cento per cento degli adenomi e il 73% dei tumori di transizione hanno mostrato concentrazioni di VEGFA al di sotto del valore soglia di 107 ng/g di proteine, mentre il 75% dei carcinomi aveva concentrazioni di VEGFA al di sopra di questo valore soglia. Allo stesso modo, l ‘ 89% degli adenomi ha mostrato concentrazioni di THBS1 superiori al valore soglia di 57 microg/g di proteine, mentre solo il 25% dei carcinomi e il 33% dei campioni tumorali transitori lo hanno fatto. La sovraespressione di IGF2 (147470), un’alterazione genetica comune dei carcinomi adrenocorticali, era significativamente correlata con concentrazioni di VEGFA più elevate e THBS1 più basse. Gli autori hanno concluso che una diminuzione dell’espressione di THBS1 è un evento che precede un aumento dell’espressione di VEGFA durante la progressione del tumore adrenocorticale. La popolazione di tumori precancerosi con bassi livelli di THBS1 e VEGFA normali potrebbe rappresentare un bersaglio selettivo per le terapie antiangiogeniche.

Gli inibitori naturali dell’angiogenesi sono in grado di bloccare la neovascolarizzazione patologica senza danneggiare la vascolarizzazione preesistente. Volpert et al. (2002) ha dimostrato che 2 tali inibitori, trombospondina I e fattore derivato dall’epitelio pigmentato (172860), derivano specificità per il rimodellamento dei vasi dalla loro dipendenza dal ligando Fas/Fas (134637; 134638)-mediata apoptosi per bloccare l’angiogenesi. Entrambi gli inibitori hanno sovraregolato FasL sulle cellule endoteliali. L’espressione del partner essenziale di FasL, il recettore Fas, era bassa sulle cellule endoteliali quiescenti e sui vasi, ma notevolmente migliorata dagli induttori dell’angiogenesi, sensibilizzando in tal modo specificamente le cellule stimolate all’apoptosi da FasL generato dall’inibitore. L’attività antiangiogenica della trombospondina I e del fattore derivato dall’epitelio pigmentato sia in vitro che in vivo dipendeva da questa doppia induzione di Fas e FasL e dall’apoptosi risultante. Volpert et al. (2002) ha concluso che questo esempio di cooperazione tra fattori pro – e antiangiogenici nell’inibizione dell’angiogenesi fornisce una spiegazione per la capacità degli inibitori di selezionare il rimodellamento dei capillari per la distruzione.

Volpert et al. (2002) ha trovato che Id1 (600349) è un inibitore potente della trascrizione Tsp1 in fibroblasti embrionali del topo. Nei topi nulli Id1, l’espressione sovraregolata di Tsp1 ha portato alla soppressione dell’angiogenesi.

I farmaci chemioterapici cronicamente somministrati a topi portatori di tumori utilizzando un programma frequente a dosi sostanzialmente inferiori alla dose massima tollerata (cioè il dosaggio metronomico) possono causare effetti antiangiogenici prolungati e potenti mirando alle cellule endoteliali dei vasi sanguigni tumorali di nuova crescita. Bocci et al. (2003) ha scoperto che l’esposizione prolungata di cellule endoteliali in vitro a basse concentrazioni di diversi agenti antitumorali ha causato una marcata induzione della Tsp1. Aumenti della Tsp1 circolante sono stati rilevati anche nel plasma di topi immunodeficienti combinati gravi portatori di tumori umani trattati con ciclofosfamide a basso dosaggio metronomica. Gli effetti antiangiogenici e antitumorali della ciclofosfamide continua a basse dosi sono stati persi nei topi Tsp1-null, mentre questi effetti sono stati mantenuti utilizzando una dose massima tollerata dello stesso farmaco. Bocci et al. (2003) ha concluso che la TSP1 è un mediatore secondario degli effetti antiangiogenici di almeno alcuni regimi chemioterapici metronomici a basse dosi.

Christopherson et al. (2005) ha scoperto che gli astrociti immaturi ma non maturi esprimevano TSP1 e TSP2 e questi TSP promuovevano la sinaptogenesi del sistema nervoso centrale (SNC) in vitro e in vivo. I TSP inducevano sinapsi ultrastrutturalmente normali che erano presinapticamente attive ma postsinapticamente silenziose e lavoravano in concerto con altri segnali derivati dagli astrociti, non ancora identificati, per produrre sinapsi funzionali. Questi studi hanno identificato le TSP come proteine sinaptogene del SNC, hanno fornito la prova che gli astrociti sono importanti contributori alla sinaptogenesi all’interno del SNC in via di sviluppo e hanno suggerito che TSP1 e TSP2 agiscono come un interruttore permissivo che volte la sinaptogenesi del SNC consentendo alle molecole neuronali di assemblarsi in sinapsi all’interno di una

Isenberg et al. (2005) ha scoperto che Tsp1 endogeno limitava la risposta angiogenica all’ossido nitrico (NO) nei test di espianto muscolare del topo. Nelle cellule endoteliali della vena ombelicale umana, TSP1 era un potente antagonista della chemiotassi, dell’adesione e della proliferazione SENZA indotta. TSP1 ha antagonizzato queste risposte endoteliali cGMP-dipendenti a NO sia a monte che a valle della segnalazione cGMP.

Ridnour et al. (2005) ha scoperto che il rilascio lento e prolungato di NO a varie concentrazioni ha prodotto una risposta trifasica nell’espressione della proteina TSP1 nelle cellule endoteliali della vena ombelicale umana. L’espressione di TSP1 è diminuita a 0,1 micromolari NO, rimbalzata a 100 micromolari NO e diminuita di nuovo a 1.000 micromolari NO. Queste stesse condizioni hanno prodotto un aumento dose-dipendente della fosforilazione TP53 (191170) e delle risposte bifasiche inverse di ERK (vedere ERK1, o MAPK3; 601795) e MAP chinasi fosfatasi-1 (DUSP1; 600714). L’attività stimolante la crescita di NO a basse dosi e la soppressione dell’espressione di TSP1 erano entrambe dipendenti da ERK. Ridnour et al. (2005) ha concluso che esistono cicli di feedback positivi e negativi dose-dipendenti tra NO e TSP1.

Utilizzando microarray cDNA, Thakar et al. (2005) ha trovato che Tsp1 era la trascrizione che mostra la più alta induzione a 3 ore dopo la lesione di ischemia/riperfusione (IR) nei reni del topo e del ratto. L’analisi di Northern blot ha dimostrato che l’espressione di Tsp1 non era rilevabile al basale, indotta a 3 e 12 ore e tornata al basale a 48 ore di riperfusione. La colorazione immunocitochimica ha mostrato che i tubuli prossimali feriti erano il sito predominante di espressione di Tsp1 nella lesione IR e che Tsp1 colocalizzato con caspasi-3 attivata (600636). L’aggiunta di Tsp1 purificato alle normali cellule del tubulo prossimale del rene di ratto o alle cellule sottoposte a deplezione di ATP in lesioni indotte in vitro, e l’eliminazione di Tsp1 nei topi ha permesso una protezione significativa contro l’insufficienza renale indotta da lesioni IR e il danno tubulare. Thakar et al. (2005) ha concluso che TSP1 è un regolatore del danno ischemico nel rene e svolge un ruolo nella fisiopatologia dell’insufficienza renale ischemica.

I taxani, come taxol e docetaxel, sono una famiglia di agenti chemioterapici che hanno effetti antineoplastici contro una vasta gamma di tumori. Lih et al. (2006) ha dimostrato che l’upregulation di TXR1 (PRR13; 610459) ha impedito l’apoptosi indotta da taxano nelle cellule tumorali riducendo trascrizionalmente la produzione di TSP1. Diminuzione dei livelli di TXR1 o trattamento con TSP1 o un peptide mimetico TSP1 ha sensibilizzato le cellule alla citotossicità del taxano attivando la segnalazione attraverso CD47 (601028), mentre l’interferenza con la funzione CD47 ha ridotto la morte cellulare indotta da taxano. L’abbondanza cellulare di TXR1 e TSP1 variava inversamente e la citotossicità del taxolo mostrava una correlazione negativa con l’espressione di TXR1 e una correlazione positiva con l’espressione di TSP1 in 13 delle 19 linee cellulari tumorali esaminate. Lih et al. (2006) ha concluso che TXR1 è un regolatore della produzione di TSP1.

Staniszewska et al. (2007) hanno identificato THBS1 umano come ligando per l’integrina alfa-9 (ITGA9; 603963)/beta-1 (ITGB1; 135630) e hanno identificato un sito di legame con l’integrina all’interno del dominio N-terminale (NTD) di THBS1. Legame della NTD alle cellule endoteliali microvascolari dermiche umane che esprimono proteine di segnalazione attivate da alfa-9 / beta-1 integrina come ERK1 / ERK2 (MAPK1; 176948) e paxillina (PXN; 602505). Bloccando alfa-9 / beta-1 integrina da anticorpi monoclonali o veleno di serpente disintegrina inibito proliferazione cellulare e NTD-indotta migrazione cellulare. L’NTD THBS1 ha anche indotto la neovascolarizzazione nei sistemi modello animale e questa attività proangiogenica è stata inibita dagli inibitori alfa-9/beta-1.

Wolf et al. (1990) ha dimostrato che le subunità ripetitive di tipo I della trombospondina sono codificate da esoni simmetrici e che il dominio di legame con eparina è codificato da un singolo esone. Il messaggio THBS1 è codificato da 21 esoni.

Mediante ibridazione in situ, Jaffe et al. (1990) ha mappato il gene THBS1 al 15q15 umano e il gene affine al cromosoma 2 del topo (regione F). Wolf et al. (1990) localizzato il gene THBS1 a 15q11-qter mediante analisi meridionale di ibridi di cellule somatiche umano-roditore.

Per esplorare la funzione della trombospondina I in vivo, Lawler et al. (1998) interrotto il gene Thbs1 da ricombinazione omologa nel genoma del topo. Le piastrine di questi topi erano completamente carenti nella proteina Thbs1; tuttavia, l’aggregazione piastrinica indotta dalla trombina non era diminuita. I topi carenti mostravano una lieve e variabile curvatura lordotica della colonna vertebrale che era evidente dalla nascita. Hanno anche mostrato un aumento del numero di globuli bianchi circolanti, con monociti ed eosinofili che hanno i maggiori aumenti percentuali. Sebbene altri organi principali non mostrassero anomalie coerenti con alti livelli di espressione di Thbs1 nel polmone, Lawler et al. (1998) anomalie osservate nei polmoni dei topi privi di Thb1. Ampia polmonite acuta e organizzativa con neutrofili e macrofagi sviluppati entro 4 settimane di età. I macrofagi si sono macchiati di emosiderina, indicando che si stava verificando un’emorragia alveolare diffusa. Successivamente, il numero di neutrofili è diminuito e un notevole aumento del numero di macrofagi contenenti emosiderina è stato osservato associato a iperplasia epiteliale a più linee e alla deposizione di collagene ed elastina. I risultati hanno indicato che THBS1 è coinvolto nella normale omeostasi polmonare.

Per accertare la partecipazione dell’inibitore angiogenico endogeno trombospondina I alla progressione tumorale, Rodriguez-Manzaneque et al. (2001) hanno generato topi mammari inclini al tumore che mancavano, o specificamente sovraespressi, Thbs1 nella ghiandola mammaria. Il carico tumorale e la vascolarizzazione erano significativamente aumentati negli animali carenti di Thbs1 e i capillari all’interno del tumore apparivano dilatati e sinusoidali. Al contrario, i sovraespressori Thbs1 mostravano una crescita tumorale ritardata o mancavano di sviluppo tumorale franco. L’assenza di Thbs1 ha determinato una maggiore associazione del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF; 192240) con il suo recettore VEGFR2 (191306) e livelli più elevati di metalloproteinasi-9 a matrice attiva (MMP9; 120361), una molecola precedentemente dimostrata per facilitare sia l’angiogenesi che l’invasione tumorale. In vitro, l’attivazione enzimatica di pro-MMP9 è stata soppressa da Thbs1. Insieme questi risultati hanno sostenuto un ruolo protettivo degli inibitori endogeni dell’angiogenesi nella crescita tumorale e hanno implicato Thbs1 nella regolazione in vivo dell’attivazione della metalloproteinasi-9 e della segnalazione VEGF.

Tran e Neary (2006) hanno scoperto che l’ATP extracellulare, attraverso l’attivazione dei recettori P2RY4 (300038), stimolava l’espressione e il rilascio di Tsp1 negli astrociti corticali del ratto e che questo aumento indotto da nucleotidi era mediato da vie di segnalazione della protein chinasi. Hanno anche scoperto che l’espressione di Tsp1 è stata aumentata dopo uno sforzo meccanico utilizzando un modello in vitro di trauma del SNC e che l’aumento è stato nuovamente dipendente dai recettori P2 e dalla segnalazione della protein chinasi.