Advanced

Tumor Necrosis Factor-alpha as a target cytokine in vascular disease

Brånén, Lena LU (2004)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Åderförkalkning, eller rättare sagt åderförfettning är den vanligaste dödsorsakerna i västvärlden och frekvensen ökar samtidigt som symptomen går nedåt i åldrarna. Därför är det mycket viktigt för oss att få reda på vad som grundlägger sjukdomen, hur vi skall kunna motverka dess uppkomst och hur vi skall kunna bota den. Vi vet inte med säkerhet varför en individ drabbas av åderförkalkning. Vi vet däremot en mängd olika faktorer som gör oss mer eller mindre utsatta: vår genetiska sammansättning, om vi har diabetes, högt blodtryck, röker, har höga blodfetter eller rör på oss alltför sällan, alla dessa ”riskfaktorer” samverkar och kan förutsäga av om vi är i riskzonen. Åderförfettning är en sjukdom... (More)
Popular Abstract in Swedish

Åderförkalkning, eller rättare sagt åderförfettning är den vanligaste dödsorsakerna i västvärlden och frekvensen ökar samtidigt som symptomen går nedåt i åldrarna. Därför är det mycket viktigt för oss att få reda på vad som grundlägger sjukdomen, hur vi skall kunna motverka dess uppkomst och hur vi skall kunna bota den. Vi vet inte med säkerhet varför en individ drabbas av åderförkalkning. Vi vet däremot en mängd olika faktorer som gör oss mer eller mindre utsatta: vår genetiska sammansättning, om vi har diabetes, högt blodtryck, röker, har höga blodfetter eller rör på oss alltför sällan, alla dessa ”riskfaktorer” samverkar och kan förutsäga av om vi är i riskzonen. Åderförfettning är en sjukdom som utvecklas under lång tid. Redan hos spädbarn kan man hitta fettansamlingar i de stora artärerna. Även om detta inte är ett tecken på sjukdom, så är det just i dessa ansamlingar som framtida åderförkalkning kan få fäste. Någonting utlöser en kedja av händelser som resulterar i att fett och vita blodkroppar dras in i kärlväggen och blir mer eller bofasta där. De olika celltyperna försöker läka kärlväggen och påverkar varandra genom att utsöndra olika ämnen. I det friska kärlet finns redan glatta muskelceller och även de påverkas av ämnena som utsöndras, snart har ett sk plack bildats. Ett plack utgörs av en kärna som består av fett, vita blodkroppar och resterna av döda celler. Kärnan täcks av en hätta av muskelceller. Så länge denna struktur är intakt har vi att göra med ett stabilt plack. Stabila plack kan ställa till problem genom att bli så stora att de påverkar kärlets egenskaper och blodflödet i kärlet. Det finns också en annan typ av plack, de instabila. Det är dessa som ger upphov till akuta händelser såsom slaganfall, hjärtinfarkt och kallbrand. Då hättan över placket går sönder kommer blodet i kontakt med plackets innanmäte och en propp bildas. Blodproppar och förträngningar kan behandlas med en teknik som kallas ballongvidgning. Man går in med en kateter i det drabbade kärlet och blåser upp en liten ballong. Ballongen spänner ut kärlet så att dess innerdiameter blir större igen. Ofta för man tillsammans med ballongen in en ”stent”, ett litet nät som lämnas kvar och håller ut kärlet efter vidgningen. Ballongvidgningen åtgärdar akuta problem orsakade av åderförkalkningen, men gör inget för att hejda sjukdomsförloppet. Behandlingen i sig kan även starta nya förlopp som gör att kärlet växer samman igen, restenos Denna avhandling behandlar Tumör Nekros Faktor-alfas (TNF-a) möjliga roll vid utvecklingen av ateroskleros och restenos. Under senare år har forskningen visat att ateroskleros är en inflammatorisk sjukdom och eftersom TNF-a är ett kraftigt pro-inflammatoriskt protein är det troligt att det spelar en roll både vid sjukdomens uppkomst och vid dess fortskridande. TNF-a påverkar de flesta celltyper/organ i kroppen och har stor betydelse bl a för hur kroppen tar till vara på sin energi, hur den försvarar sig mot bakterie- och virus angrepp och bekämpar kroniska sjukdomar. För att studera ateroskleros har vi använt genetiskt manipulerade möss. Som bekant är möss och människor olika. Människor kan t ex utveckla åderförkalkning, det kan inte möss. Det beror, åtminstone delvis på, att vi transporterar fetter i kroppen på olika sätt. Med hjälp av genteknik kan vi förändra musens gener så att den får de egenskaper vi önskar. I våra möss har fettransport-systemet manipulerats så att det blir mer likt människans. Dessutom har genen för TNF-a tagits bort. Slutledningar från dessa resultat kan förstås inte överföras direkt till människan, men de kan ge en fingervisning om hur olika substanser i kroppen samverkar till eller mot svåra förhållanden. I det första arbetet har vi utvecklat en metod för att analysera plack förekomsten i aorta hos möss. Det ger oss ett redskap för att jämföra om och i så fall på vilket sätt olika mus-sorter får åderförkalkning. I det andra arbetet utnyttjas tekniken från första arbetet. Vi får reda på att möss som inte har TNF-a, visserligen utvecklar åderförkalkning, men mycket mindre än de möss som har TNF-a. Vi får också reda på att minskningen är oberoende av mössens blodfettsvärden. För att TNF-a skall kunna påverka förlopp i vävnaden binder den till speciella receptorer. Dessa receptorer finns alltid i liten mängd på de flesta cellerna i kroppen, men då kroppen måste försvaras, t ex vid sjukdom, uppregleras antalet receptorer på cellytorna. TNF-a delar dessa receptorer med ett annat protein som heter LT-a. De båda cytokinerna är närbesläktade och deras egenskaper är mycket lika varandra. Det ligger nära till hands att misstänka att LT-a kan ersätta TNF-as roll i vävnaden då TNF-a saknas. För att undersöka detta inplanterade vi en pellet med konstgjorda receptorer hos möss som kunde producera TNF-a. De konstgjorda receptorerna fungerar som en slags magneter som specifikt drar till sig både TNF-a och LT-a. De binds så hårt att deras möjlighet att utöva påverkan på omgivningen reduceras kraftigt. Sådana här konstgjorda receptorer används redan kliniskt för att bota symptom vid en annan inflammatorisk sjukdom, reumatisk värk. I det här försöket lärde vi oss att även dessa möss utvecklade mycket mindre åderförkalkning. Vi ville veta mer om via vilka mekanismer TNF-a påverkar sjukdomsutvecklingen. Inte alla celler kan producera TNF-a, och de som kan, gör det vid olika tillfällen. Vid en benmärgstransplantation överför man en individs blodceller till annan individ. Detta innebär att mottagaren får en helt ny uppsättning av inflammatoriska celler. Detta kunde vi utnyttja genom att ge benmärg från en mus som inte kunde producera TNF-a till en mus som kunde producera TNF-a. Resultatet blev en mus som uttryckte TNF-a i alla andra vävnader, inklusive kärlväggen, utom i blodet. Dessa möss fick också kraftigt reducerad åderförkalkning och vi kunda dra slutsaten att det var framför allt TNF-a från cirkulationen som påverkar. I det tredje arbetet undersökte vi TNF-as roll vid reaktioner liknande den som uppstår efter ballongvidgning. Det som kännetecknar en sådan skada är att kärlväggens muskelceller lösgör sig från sina fasta platser och börjar flytta sig närmre kärlets mitt. Där börjar de föröka sig och hela kärlets struktur förändras. Detta kan ge upphov till kärlkramp. Vi kunde påvisa att frånvaro av TNF-a även här gav bättre prognos. I fjärde arbetet studerade vi cellkulturer av muskelceller från kärlväggen. Vi undersökte hur de reagerade på tillsatser av TNF-a och andra proteiner som förkommer vid inflammation i kärlväggen. Vi såg att speciella populationer av muskelceller var speciellt känsliga för TNF-a, samma populationer som vi vet är involverade vid förloppet efter ballongvidgning. Det finns redan mediciner som verkar just mot TNF-a och de sätts in mot den inflammatoriska sjukdomen reumatisk värk och en speciell inflammatorisk tarmsjukdom (Crohns). I dessa sjukdomar har TNF-a en framträdande roll i sjukdoms förloppet. Av studierna i denna avhandling kan vi dra slutsatsen att dessa mediciner (eller liknande) kan vara av stort intresse även för att förebygga eller bota symptom vid hjärt- kärlsjukdom. (Less)
Abstract
Inflammation plays an important role in atherosclerosis. One of the most potent pro-inflammatory cytokines is tumor necrosis factor-alpha (TNF-a), a cytokine identified to have a pathogenic role in chronic inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis (RA). The major objectives of this investigation was to establish a role for TNF-a in the development of atherosclerosis and neointimal formation. The two pathological conditions have many things in common. Both are hyperplastic events with vesselwall remodeling and an element of inflammation: accumulation of leukocytes and macrophages in a remoding lipid-laden vessel wall. Intimal hyperplasia is a process present both in early atherosclerosis and after vascular intervention such as... (More)
Inflammation plays an important role in atherosclerosis. One of the most potent pro-inflammatory cytokines is tumor necrosis factor-alpha (TNF-a), a cytokine identified to have a pathogenic role in chronic inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis (RA). The major objectives of this investigation was to establish a role for TNF-a in the development of atherosclerosis and neointimal formation. The two pathological conditions have many things in common. Both are hyperplastic events with vesselwall remodeling and an element of inflammation: accumulation of leukocytes and macrophages in a remoding lipid-laden vessel wall. Intimal hyperplasia is a process present both in early atherosclerosis and after vascular intervention such as balloon angioplasty. The processes are inextricably entwined since restenosis is the consequence of interventions done in attempts to sway atherosclerotic disease. We report that atherosclerosis is inhibited in mice when TNF-a is depleted by genetic manipulation, by circulating antagonizers or when it is targeted in hematopoietic cells. This attenuation is caused by TNF-a derived from hematopoietic cells and is independent of circulating lipid levels. We also report that neointimal formation is inhibited by genetic deletion of TNF-a. The reduction is accompanied with less matrix deposition and smaller cell populations in the TNF-a depleted animals. We also report that smooth muscle cells isolated from the neointima of injured rat aortas are characterized by increased expression of TNF-a in response to interleukin-1b and interferon-g compared to medial smooth muscle cells. Cytokine-induced apoptosis in intimal cells was effectively inhibited by treatment with antibodies against TNF-receptors. These findings demonstrate that TNF-a might be actively involved in the progression of atherosclerosis and neointimal hyperplasia. These findings also sugggest that endogenous activation of TNF receptors may represent a way to limit accumulation of smooth muscle cells in injured arteries. This mechanism may also be important in SMC death in advanced atherosclerotic plaques. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Prof Cercek, Bojan, Dep of Cardiology, Cedars Sinai. Calif, USA
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
apoptosis, cell replication, Cardiovascular system, Kardiovaskulära systemet, spindle-shaped, epithelioid, smooth muscle cells, periadventitial cuff injury, sTNF-R1, bone marrow transplantation, chimeric fusion protein, atherogenic diet, ApoE, TNF-a, genetically altered mice, en face preparation, atherosclerosis, neointimal hyperplasia
pages
107 pages
publisher
Lena Brånén, Exp. Cardiovasc. Res, Wallenberg Lab, Entrance 46, Fl 1, 205 02 Malmö,
defense location
Lilla Aulan, MAS, MFC, Entrance 59
defense date
2004-11-26 13:00
ISBN
91-628-6265-0
language
English
LU publication?
yes
id
58a2ec44-a372-469d-83fb-dd3ff18a94d5 (old id 467553)
date added to LUP
2007-08-09 14:24:21
date last changed
2016-09-19 08:45:03
@misc{58a2ec44-a372-469d-83fb-dd3ff18a94d5,
  abstract     = {Inflammation plays an important role in atherosclerosis. One of the most potent pro-inflammatory cytokines is tumor necrosis factor-alpha (TNF-a), a cytokine identified to have a pathogenic role in chronic inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis (RA). The major objectives of this investigation was to establish a role for TNF-a in the development of atherosclerosis and neointimal formation. The two pathological conditions have many things in common. Both are hyperplastic events with vesselwall remodeling and an element of inflammation: accumulation of leukocytes and macrophages in a remoding lipid-laden vessel wall. Intimal hyperplasia is a process present both in early atherosclerosis and after vascular intervention such as balloon angioplasty. The processes are inextricably entwined since restenosis is the consequence of interventions done in attempts to sway atherosclerotic disease. We report that atherosclerosis is inhibited in mice when TNF-a is depleted by genetic manipulation, by circulating antagonizers or when it is targeted in hematopoietic cells. This attenuation is caused by TNF-a derived from hematopoietic cells and is independent of circulating lipid levels. We also report that neointimal formation is inhibited by genetic deletion of TNF-a. The reduction is accompanied with less matrix deposition and smaller cell populations in the TNF-a depleted animals. We also report that smooth muscle cells isolated from the neointima of injured rat aortas are characterized by increased expression of TNF-a in response to interleukin-1b and interferon-g compared to medial smooth muscle cells. Cytokine-induced apoptosis in intimal cells was effectively inhibited by treatment with antibodies against TNF-receptors. These findings demonstrate that TNF-a might be actively involved in the progression of atherosclerosis and neointimal hyperplasia. These findings also sugggest that endogenous activation of TNF receptors may represent a way to limit accumulation of smooth muscle cells in injured arteries. This mechanism may also be important in SMC death in advanced atherosclerotic plaques.},
  author       = {Brånén, Lena},
  isbn         = {91-628-6265-0},
  keyword      = {apoptosis,cell replication,Cardiovascular system,Kardiovaskulära systemet,spindle-shaped,epithelioid,smooth muscle cells,periadventitial cuff injury,sTNF-R1,bone marrow transplantation,chimeric fusion protein,atherogenic diet,ApoE,TNF-a,genetically altered mice,en face preparation,atherosclerosis,neointimal hyperplasia},
  language     = {eng},
  pages        = {107},
  publisher    = {ARRAY(0xa281d08)},
  title        = {Tumor Necrosis Factor-alpha as a target cytokine in vascular disease},
  year         = {2004},
}