פפטיד דמוי הורמון פאראתירואידי - Parathyroid hormone-related protein

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
פפטיד דמוי הורמון פאראתירואידי
Parathyroid hormone-related protein
שמות אחרים	PTHrP; PTH Related Peptide
תחום	גורם הורמונאלי מרכזי במטבוליזם של סידן בגוף
טווח ערכים תקין	פחות מ-2 פיקומול' למ"ל, או 14-27 פיקוגרם למ"ל
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה

אבחון מטופלים החשודים לתרחיש של היפר-קלצמיה של ממאירות (HHM או humoral hypercalcemia of malignancy), או אבחון של מטופלים עם היפר-קלצמיה מסיבה לא ידועה). רמת PTHrP יכולה לשמש גם לניטור יעילות הטיפול האנטי-סרטני.

בסיס פיזיולוגי

PTHrP הוא חלבון חבר במשפחת ההורמון PTH. הוא מופרש על ידי תאים סרטניים אך יש לו גם תפקידים בפיזיולוגיה התקינה של גוף האדם. PTHrP בא לביטוי באתרים רבים בגוף, ויש לו פעילות אנדוקרינית, פאראקרינית ואינטרה-קרינית, ובכך הוא משפיע על מגוון של תרחישים פיזיולוגיים ופתולוגיים, בנוסף לתפקידיו בבניית איברים (Wysolmerski ב-J Clin Endocrinol Metabol משנת 2012, ו-McCauley ו-Marin ב-J Bone Miner Res משנת 2012).

(להכניס כאן את התרשים שהמקרא תחתיו מתחיל במילים...תפקידיו הפיזיולוגיים של PTHrP)

(להכניס כאן את התרשים שהמקרא שלו מתחיל במילים ... הפעילויות הפאראקריניות של PTHrP...)

PTHrP הוא פפטיד מונומרי הקיים במספר איזופורמים, שגודלם נע בין 60 חומצות אמינו ועד 173 חומצות אמינו, הנוצרים על ידי תהליך splicing דיפרנציאלי, ומעורבות של האנזים prohormone convertase. החלבון PTHrP מיוצר בריכוזים נמוכים על ידי כל רקמות הגוף. תפקידיו הפיזיולוגיים אינם ברורים באופן מוחלט, וניתן לחלקם לארבע קטגוריות, שלא כולן באות לביטוי על ידי כל אחד מהאיזופורמים ולבטח לא כולם באים לביטוי בכל הרקמות: א. טרנספורט של סידן משני צידי האפיתל בעיקר בכליות וברקמת השד; ב. הרפיה של שריר חלק ברחם, בשלפוחית השתן, במערכת העיכול, ובדופן העורקים; ג. וויסות של שגשוג תאים; ד. התמיינות (דיפרנציאציה) של תאים ואפופטוזיס במגוון רקמות. כיוון ש-PTHrP הוא מרכיב חיוני של הריון תקין והתפתחות עוברית, חסר או פגם של חלבון זה קטלני בעוברי יונקים.

עניין רב ומחקר רחב ממדים מתחילת שנות ה-90, הם תולדה של הממצאים על היות PTHrP מיוצר באופן נורמאלי ברקמות רבות בהן הוא פועל באופן פאראקריני. ישנם רק שלושה מצבים, בהם PTHrP מופיע בצירקולציה ופועל באופן אנדוקריני: א) התסמונת ההיפרקצמית של ממאירות (HHM) בה מיוצר PTHrP על ידי השאתות ונודד דרך הדם לרקמת העצם וגורם לספיגת עצם (Burtis וחב' ב-J Clin Endocrinol Metabol משנת 1992, ו-Grill וחב' באותו כתב עת משנת 1991); ב) תהליך ההנקה (lactation) בו PTHrP נוצר בבלוטות החלב בשד ומגיע לצירקולציה (Grill וחב' ב-Clin Endocrinol משנת 1992); ג) החיים העובריים, בהם PTHrP מווסת את הטרנספורט של סידן מהאם לעובר דרך השליה (Kovacs וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1996).

PTHrP זוהה כגורם להיפרקלצמיה של מצבי ממאירות בשנת 1987, על ידי Martin וחב' במלבורן על ידי שבודדו אותו משורת תאים של סרטן ריאה באדם (Proc Natl Acad Sci USA משנת 1987). באותה עת זיהו Rodan וחב' (J Clin Invest משנת 1983) חלבון זה המופרש מתאים אוסטאובלסטים, וכן זיהו Burtis וחב' (J Biol Chem משנת 1987) תאים שמקורם בסרטן שד חלבון שמשקלו המולקולארי 17,000 דלטון בעל פעילות מעודדת את האנזים adenylate cyclase), ואילו Strewler וחב' משנת 1987 ב-J Clin Invest, בודדו משורת תאים של סרטן כליה את החלבון שבדיעבד זוהה כ-PTHrP. לאחר מכן הראו Miao וחב' על ידי פגיעה בעכברים בגן המקודד ל-PTHrP שהדבר קטלני בעכברים אלה על ידי פגיעה במערכת העצמות, על ידי מניעת צמיחת העצם הטרבקולארית (Endocrinology משנת 2004).

ממצא אחרון זה הצביע על החשיבות הפיזיולוגית הניכרת של PTHrP. בשנים שחלפו מאז נמצא ש-PTHrP ו-PTH מקודדים על ידי גנים הקשורים זה לזה המהווים חלק ממשפחת גדולה יותר של ה-PTH gene. הקשר האבולוציוני הזה, מאפשר ל-חלבונים אלה להיקשר לאותו קולטן הידוע כ-type 1 PTH/PTHrP Receptor, מה שמסביר מדוע היפרקלצמיה של הממאירות דומה לזו הופיעה בהיפר-פארא-תירואידיזם. במקור, היו סבורים ש-PTHrP קשור בעיקר בתסמונת פארא-נאופלסטית, אך כיום כבר ברור ש-PTHrP קשור לתרחישים של אוסטאופורוזיס, אוסטאו-ארתריטיס, וסרטן השד, ואף נמצא ש-PTHrPעצמו עשוי לשמש כתרפיה של אוסטאופורוזיס וסוכרת.

כיום קיימת כבר ההכרה בדבר הפיזור הרחב של PTHrP ברקמות נרחבות בגוף, ולפעילויות האנדוקרינית, הפאראקרינית והאינטרה-קרינית, המניעות מספר תרחישים פיזיולוגיים ופתולוגיים, וכן בדבר תפקידו המרכזי ב-organogenesis. במחקר חלוצי קלאסי של מטופל עם קרצינומה של הכליות והיפרקלצמיה משנת 1941 ב-N Eng J Med, העלה Fuller Albright את ההשערה שמספר גידולים סרטניים יכולים לגרום להיפרקלצמיה, על ידי הפרשה של PTH או של "חלבון מאוד דומה ל-PTH". אכן בתרחיש של "היפרקלצמיה של ממאירות" יש ל-PTHrP פעילות דומה לזו של PTH, וכאשר שאת סרטנית מפרישה PTHrP הדבר גורם ישירות להיפרקלצמיה (Broadus וחב' ב-N Eng J Med משנת 1988). כיוון שהיפרקלצמיה הנגרמת על ישי PTHrP היא לעתים הסימן המוקדם של ממאירות, היא נחשבת כתופעה פארא-נאופלסטית.

הסינתזה והמבנה של PTHrP

PTHrP של אדם מקודד על ידי גן בודד (PTHLH) הנמצא על הזרוע הקצרה של כרומוזום 12 (עפ"י Strewler וחב' ב-J Clin Invest משנת 1987, ו-Suvaוחב' ב-Science משנת 1987). על ידי splicing חלופי, נוצר מגוון של סוגי mRNA, המקודדים ל-3 איזופורמים של PTHrP בעלי 139, 141 ו-173 חומצות אמינו. כבר מהתחלת המחקר הייתה הכרה שהגנים PTHLH ו-PTH קשורים זה לזה, כאשר ה-exon/intron של המקטע ב-2 גנים אלה המקודד לרצפי pre-pro שלהם, והחלק ההתחלתי של 2 הפפטידים הבשלים זהה לחלוטין. יתרה מכך, הקטעים של 2 הגנים המקודדים את הקצה ה-N טרמינאלי של PTH ו-PTHrP המופרשים לצירקולציה, הם בעלי הומולוגיה ניכרת, הבאה לביטוי בהיותם זהים ב-8 מתוך 13 חומצות האמינו (עפ"י Mangin וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1988), וכן בהיותם בעלי מבנה שניוני דומה לאורך 21 חומצות האמינו הבאות.

ממצא אחר של Kemp וחב' שהופיע ב-Science בשנת 1987, היה שבדומה למה שידוע לגבי PTH גם במקרה של PTHrP כל פעילותו הביולוגית נכללת ב-34 חומצות האמינו בקצה ה-N טרמינאלי. רצפים הומולוגיים אלה, מאפשרים לשני הפפטידים להיקשר לאותו קולטן ולשפעל אותו, מה שעשוי להסביר מדוע PTHrP גורם להיפרקלצמיה של ממאירות. כל החברים במשפחת הגן PTH, הופיעו במקביל לאבולוציה של בעלי החוליות, כנראה כתוצאה מדופליקציה של גן קדמון בודד. בין כל חברי משפחת הגן PTH, הגן PTHLH הוא בעל המבנה הגנומי המורכב ביותר ואת השוֹנוּת הרבה ביותר בין מיני בעלי חיים שונים, מה שמשקף כנראה את המגוון הגדול של תפקודי PTHrP ברקמות השונות. אכן, המגוון הגדול של פעילויות פיזיולוגיות של PTHrP בא לביטוי בכך שהרכב חומצות האמינו של חלבון זה השתמר באופן בולט באדם, חולדה, עכבר, תרנגולת, ובכלב עד לחומצת אמינו 111. מעניין לציין שאפילו PTHrP של דג fugu הוא בעל הומולוגיה של 53% עם PTHrP של האדם.

(להכניס כאן את התמונה שהמקרא מתחתיה מתחיל במלים ...מולקולת האם של PTHrP מכילה בקצה...)

הפפטידים של PTHrP והקולטנים שלו

הפפטיד PTHrP 1-36 מופרש ממספר סוגי תאים כמו תאי לב, מוח, שריר השלד, שלפוחית השתן, צינורות המרה, מערכת החיסון, כבד, רחם ואשכים, כמו גם איברים אנדוקריניים הכוללים את בלוטת יותרת המוח ותאי C בבלוטת התריס (Orloff וחב' ב-Endocr Rev משנת 1994 ו-Ureña וחב' ב-Endocrinology משנת 1993), אך הצורות הארוכות יותר של הפפטידים בקצה האמיני של PTHrP, מופרשות גם מקרטינוציטים ומתאי אפיתל של בלוטות השד, במקרים של סרטן העור ובתקופת הנקה (Burtis וחב' ב-N Eng J Med משנת 1990, וכן Sowers וחב' ב-JAMA משנת 1996 ו-VanHouten וחב' ב-J Clin Invest משנת 2003).

ההפרשה של הפפטידים המוגדרים כ-midregion כולל חומצות אמינו 38-94, 39-95 ו-38-101 תוארה גם כן (Soifer וחב' ב-J Biol Chem משנת 1992), אם כי הביולוגיה של פפטידים האחרונים אינה ברורה, פרט לעובדה שה-mid-region של PTHrP מעודד טרנספורט של סידן בשִליָה וקשור למודולציה של ביקרבונאט בכליות. כמו כן, המקטעים ה-C טרמינאלים של PTHrP המורכבים מחומצות אמינו 107-138 ו-109-138 תוארו ותפקידם הוא בעיכוב יצירת אוסטאוקלסטים ובעידוד השגשוג של אוסטאובלסטים (Philbrick וחב' ב-Physiol Rev משנת 1996).

בשנת 1991 התפרסם ב-Science מחקרם של Juppner וחב', בו תואר בידודו של הקולטן של PTHrP, כאשר מחקרים בעכברי knock out עם פגיעה בקולטן זה, הדגימו את החשיבות של PTHrP (עפ"י Lanske וחב' ב-Science משנת 1996) אותה קבוצת חוקרים אף הדגימה במאמר משנת 1998 ב-Endocrinology, שאותו קולטן יכול לשמש את 2 הליגנדים, PTH ו-PTHrP. כמעט 20 שנה חלפו עד לפרסום של Miao וחב' משנת 2005 ב-J Clin Invest בו הודגמה חשיבותו של PTHrP המופרש מאוסטאובלסטים, כגורם אנאבולי פוטנטי בכל הקשור ליצירת עצם.

הפעילות התוך גרעינית של PTHrP ופעילותו כ-intracrine factor

בנוסף לפעילויות האנדוקריניות והפאראקריניות של PTHrP המופרש מרקמות שונות, יש ראיות מוצקות לכך שצורה מסוימת של PTHrP אינה מופרשת, ועל ידי הכוונתו של הורמון זה לגרעין תאים יש לו שם פעילות גרעינית כגון זו הקשורה למודולציה של אפופטוזיס בתאים אלה. בין היתר, שעתוק של הגן PTHLH יכול להשפיע עת מניעת ההפרשה של PTHrP אל מחוץ לתאים, והכוונתו לגרעין התאים (Fiaschi-Taesch וחב' ב-Endocrinology משנת 2003). תנועת PTHrP לתוך גרעין התא מושפעת מרצף של חומצות אמינו בין עמדות 84 ו-93 המשפיע על התנועה הדו-כיוונית של PTHrP אל תוך הגרעין, והחוצה ממנו (Roth וחב' ב-J Biol Chem משנת 2011). נראה שהזרחון של PTHrP בעמדה Thr85 על ידי cyclin-dependent kinase p34cdc2, משחקת תפקיד בהחדרת PTHrP לגרעין התא.

לא הרבה ידוע על הפעילות התוך-גרעינית של PTHrP. ידוע שהוא נקשר ל-RNA ובמספר תאים הוא ממוקם בגרעינון (nucleolus), מה שמרמז לכך ש-PTHrP קשור לוויסות התנועה של RNA, לדינאמיקה של ריבוזומים ואף לתרגום של חלבונים. בתאים בתרבית נמצא ש-PTHrP גרעיני, משפיע על שגשוג תאים, אך גם על אפופטוזיס, ולעתים הוא פועל לנטרול פעילותו של THrP המופרש מתאים. בתאי סרטן השד, המעי הגס והערמונית, נראה ש-PTHrP מעודד שגשוגם של תאים אלה, מגן עליהם מפני אפופטוזיס, ומעודד את כושר נדידתם, בה בשעה ש-PTHrP המופרש מתאים אלה, מעכב את שגשוג התאים הללו ומעודד בהם אפופטוזיס (Park וחב' ב-Endocr Related Cancer משנת 2012, ו-Shen וחב' ב-Exp Cell Res משנת 2004).

PTHrP גרעיני נמצא גם כמעודד את השגשוג של תאי שריר חלק וסקולאריים in vitro ו-in vivo על ידי השריית הביטוי של c-myc ושל skp2, שבתגובה מפחיתים את רמות מעכב מחזור חלוקת התא, p27. לעומת זאת ל-PTHrP המופרש מהתא יש השפעות מנוגדות.

תפקיד PTHrP במערכת העצם והשלד

החשיבות הפיזיולוגית של PTHrP במערכת השלד הייתה מוכרת מאז שהתברר שפגיעה ביצירת הורמון זה בעכברים מייד לאחר הלידה גרמה למותם כתוצאה מכשל נשימתי, מה שיוחס לפגם ביצירת קופסת הצלעות שלהם (Karaplis וחב' ב-Genes Dev משנת 1994). תרחיש זה מבליט את ההבדל בין PTHrP לבין PTH שפגיעה בגן שלו הייתה פחות דרמטית בעכברים יילודים (Miao וחב' ב-J Clin Invest משנת 2002). החשיבות של PTHrP בהתפתחות השלד מבחינת הפגמים ביצירתו הנגרמים בחסרים של הורמון זה chondrodysplasia ו-premature epiphyseal closure, הודגמה בעוברי עכברים על ידי Amizuka וחב' ב-J Cell Biol משנת 1994, העיקר לגבי יצירת סחוס אפיפיזיאלי בלתי תקין ושינויים ביצירת עצם אנדוכונדראלית.

נמצא שעכברי PTHrP(+/-) עם חסר חלקי של PTHrP, נורמאליים פנוטיפית בלידה, אך לאחר 3 חודשים הם בעלי מסת עצם נמוכה, עם ירידה בולטת בעובי העצם הטרבקולארית, ועלייה ניכרת במספר האדיפוציטים במח העצם (Amizuka וחב' ב-Dev Biol משנת 1996). חוקרים אלה מצאו שעכברים עם גנוטיפ PTHrP(+/-), לוקים בגיוס של precursors של מח העצם, וכן יש באוסטאובלסטים שלהם רמת אפופטוזיס גבוהה בהשוואה לעכברים תקינים. עכברים פגומים לגבי יצירת PTHrP נמצאו גם בעלי יצירה מופחתת של אוסטאוקלסטים.

במודלים של בעלי-חיים נמצא שביטוי-יתר או ביטוי-חסר של PTHrP, נקבע על ידי האופן בו מגיב הקצה ה-N טרמינאלי של ההורמון עם הקולטן PTRH1 על מנת לסנכרן את קצב ההתמיינות של הכונדרוציט, ולשמור על גידול סדיר של עצמות ארוכות (Kronenberg ב-Ann NY Acad Sci משנת 2006). פלטת הגדילה מורכבת מעמודות של כונדרוציטים מתחלקים ומתמיינים הגדלים בהדרגה לשלב של כונדרוציטים קדם-היפרטרופיים ולאחר מכן לכונדרוציטים היפרטרופיים. PTHrP מופרש בעיקר על ידי בונדרוציטים לא-בשלים בקצות העמודות המתוארות, בתגובה למולקולה אחרת הידועה כ-IHH או Indian hedgehog, המיוצרת על ידי כונדרוציטים היפרטופיים מתמיינים. בתגובה, PTHrP משפעל את הקולטן PTHR1 הממוקם על פני תאים מתחלקים וקדם-היפרטרופיים כדי לשמר את קצב החלוקות שלהם ולהאט את קצב ההתמיינות שלהם לתאים היפרטרופיים. באופן זה, IHH ו-PTHrP פועלים במין לולאת משוב שלילית כדי לווסת את קצב ההתמיינות של כונדרוציטים.

לאחרונה התגלו פרטים רבים על מארג האיתותים דרכם מפעיל PTHrP את השפעתו על התמיינותם של כונדרוציטים. שתי קבוצות מחקר הראו ש-IHH מגביר את ביטויו של PTHrP בפלטת הגדילה על ידי החלשת הפעילות של גורם השיעתוק Gli3 (עפ"י Koziel וחב'ב-Development משנת 2005). הדרך בה פועל PTHrP על כונדרוציטים דרך הקולטן PTHR1, נעשית על ידי השפעול של Gα3, על ידי יצירת cAMP ועל ידי פעילות האנזים protein kinase A, כאשר בתגובה משתתפים בסדרת אירועים הכוללים זרחון של SOX9, עיכוב ביטויו של p57, והשריית הפעילות של Gli3, Bcl-2 ו-cyclin D1. בדיעבד פעילות PTHrP מזרחנת ופוגעת בשני גורמי השעתוק Runx2 ו-Runks3, החיוניים להתמיינות של כונדרוציטים (Marino ב-Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes ).

לאחרונה הודגם ש-PTHrP יכול להשתתף במודולציה של התמיינות כונדרוציטים על ידי וויסות התנועה של histone deacetylase לתוך גרעין התא, מה שגורם לוויסות פעילותם של גורמי השעתוק Zfp521, MEF2, ו-Runks2 (עפ"י Correa וחב' ב-Dev Cell משנת 2010 ו-Seriwatanachai וחב' ב-FASEB Jמשנת 2011). מסלול זה נדרש לפעילות PTHrP. יתרה מכך, הוכר לאחרונה שמוטציות בגנים של PTHrP ושל HDAC4 גורמות לצורה של chondrodysplasia type E הידועה גם כ-brachydactyly type E, המזכירה אי-סדירויות במטופלים עם מוטציות בגן GNAS, מה שמרמז שכל שלושת הגנים נמצאים על אותו מסלול גנטי (Williams וחב' ב-Am J Hum Genet משנת 2010). מחקר עדכני של Hirai וחב' משנת 2011 ב-Proc Natl Acad Sci USA, בו השתמשו בגישה גנטית לפגיעה בגן של PTHrP בכונדרוציטים במהלך התקופה שלאחר הלידה של עכברים, מצא ש-PTHrP מווסת גם את ההתמיינות של כונדרוציטים ומשמר אותם בפלטת הגדילה הבשלה. הדבר מרמז על האפשרות שאובדן האיתות של PTHrP יכול לגרום ל"סגירה" של פלטת הגדילה, בשלב ההתבגרות (Wang וחב' ב-J Bone Miner Res משנת 2011).

PTHrP מיוצר גם באתרים סחוסיים אחרים כמו ב-perichondrium המקיף את רצועות ה-hyaline המשמשות להארכת הצלעות ותורמות לאלסטיות של קירות בית החזה, והידועות כ-costal cartilages, וכן מקיף את הכונדרוציטים הסוּב-ארטיקולאריים. PTHrP מבוטא גם באופן בולט בנקודות הנעיצה של רצועות וגידים לתוך העצם, ותורם לבניית מכלולים אלה בעת תהליך גדילת השלד.

ל-PTHrP יש תפקידים אנאבוליים חשובים בעצם, ומתוך לימוד מעורבותו של חלבון זה בביולוגיה התקינה של רקמות סחוס ועצם, אין הדבר מפתיע ששינויים בתפקוד PTHrP קשורים למפגעי שלד. הדוגמה הבולטת ביותר היא HHM בו PTHrP בצירקולציה המגיב עם הקולטן PTHR1 בשלד גורם לתהליך ספיגת עצם ושחרור סידן להופעת היפרקלצמיה. מוטציות loss-of-function בגן של PTHR1 גורמות ל-Blomstrand's chondrodysplasia הגורמת למות העובר ברחם (Nissenson ב-Endocrinology משנת 1998). בנוסף, מוטציות loss-of-function בגן של PTHLH גורמות לתסמונת הכוללת קומה נמוכה, עצמות מטקרפליות קצרות בידים, גרורות סרטניות, וקשיי לימודים. נראה שהפעילות האנאבּולית של PTHrP בעצם עשויה להיות שימושית בטיפול באוסטאופורוזיס (Horwitz וחב' ב-J Clin Endocrinol Metabol משנת 2010).

השפעול של PPR שהוא הקולטן המשותף של PTH/PTHrP, מגרה 2 חלבוני G הטרודימריים, Gs ו-Gq. אנליזה גנטית מראה שהשפעול של Gs מתווך בפעילות PTHrP לשמור על כונדרוציטים שיתחלקו וישגשגו, ואילו השפעול של Gq נוגד את הפעילות האחרונה. כאשר משופעל Gs, יש פעילות במסלול התוך-תאי בו חל דיכוי סינתזה של p57 שהוא מעכב של cyclin-CDK, וכתוצאה מכך יש שגשוג של כונדרוציטים.

לעומת זאת, ל-PTHrP יש גם פעילות להאטה של תהליכי התמיינות בכונדרוציטים, מה שמתבצע על ידי זרחון של גורם השעתוק SOX9, וכן על ידי דיכוי הסינתזה של mRNA המקודד לגורם השעתוק Runx2. מסלולים אלה וודאי אחרים שעדיין לא התגלו, חוברים על מנת לווסת את קצב ההתמיינות של כונדרוציטים בפלטת הגדילה בתגובה ל-PTHrP.

לקצה ה-N טרמינאלי של PTHrP יש הומולוגיה עם קצה זה ב-PTH, לכן שני חלבונים אלה יכולים להיקשר לאותו קולטן, הידוע כ-type 1 PTH receptorאו PTHR1. אך בניגוד ל-PTH המסוגל להיקשר רק לסוג קולטנים יחיד, PTHrP מסוגל להיקשר למגוון גדול יותר של קולטים. אכן, PTHrP יכול לגרות את רוב הפעילויות שמשרה PTH, כולל הגברת ספיגת עצם, והגברת הספיגה מחדש בקצה הרחיקני (דיסטאלי) של אבוביות הכליה, ועיכוב הטרנספורט של פוספאט באבוביות הקריבניות (פרוקסימאליות). יחד עם זאת, הסבירות של PTHrP לגרות יצירת קלציטריול (1,25dihydroxy vitamin D) נמוכה יותר מזו של PTH. לכן, PTHrP אינו מגביר ספיגת סידן במעי.

תפקיד PTHrP בהתפתחות בלוטות החלב בשד

מחקרים על PTHrP ועל הקולטן PTHR1 בעכברי knock-out, העלו שאיתות על ידי הורמון זה נחוץ ליצירת ה-mammary glands העובריים (Hens וחב' ב-Breast Cancer Res משנת 2007). עוברי אדם הלוקים ב-Blomstrad's chondrodysplasia חסרים אף הם רקמת שד, מה שמוכיח שאיתות של PTHrP חיוני להתפתחות השד גם באדם (Wysolmerski וחב' ב-J Clin Endocrinol Metabol משנת 2001). בלוטות השד נוצרות בעובר בתהליך של שקיעה פנימה (invagination) של תאים אפידרמליים אל תוך סטרומה שומנית מתפתחת, באופן היוצר מעין צינורית שמתפתחת בהמשך למערכת ה-mammary ducts (עפ"י Robinson ב-Nat Rev Genet משנת 2007).

בעוברים של עכבר ואדם, תאי אפיתל בנבט של רקמת השד מייצרים PTHrP, אשר מגיב עם קולטני PTHR1 המופיעים על פני התאים המזנכימאלים המקיפים. אינטראקציה זו חיונית להתמיינות תקינה של התאים המזנכימאלים, אשר בתגובה מעודדים את הצמיחה של הצינורות (ducts) האפיתליאלים. איבוד האיתות של PTHrP מונע את ה"דו-שיח" החיוני בין תאי האפיתל והתאים המזנכימאלים, מה שעוצר את התפתחות רקמת השד כבר בשלב הנבט. PTHrPגורם למודולציה של איתותי Wnt ו-BMP, כמו גם לביטוי במזנכימה של מספר גורמי שעתוק, כולל הקולטן לאנדרוגנים, Max2 ו-Lef1, כאשר כל אלה תורמים לצמיחה של ציורות עובריים ברקמת השד (Hens וחב' ב-Dev Dyn משנת 2009).

לאחר הלידה, ממשיך PTHrP להיות מבוטא ברמה נמוכה בתאים מיו-אפיתליאלים, כאשר הקולטן PTHR1 מבוטא בתוך הסטרומה מסביב לצינוריות השד. בתקופה הבוגרת, PTHrP מבוטא באופן ניכר על ידי תאי אפיתל בשד בתקופת ההנקה, וכמויות ניכרות שלו מופרשות לחלב (Budayr וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1989), אך תפקידו בחלב אינו ברור. יחד עם זאת, PTHrP מופרש גם מרקמת השד לצירקולציה, והוא משתתף בוויסות הסיסטמי של סידן והמטבוליזם של העצם בעת ההנקה. רקמת העצם של האם משמשת כמקור סידן ליצירת חלב, וידוע שבנשים מניקות יש איבוד מהיר של רקמת עצם.

רמות מוגברות של PTHrP בצירקולציה, תואמות איבוד רקמת עצם באדם, כאשר CaSR או calcium-sensing receptor, שהוא קולטן הקשור ל-G-protein type C, ה"חש" בריכוזים חוץ-תאיים של יון הסידן, ומדכא את הפרשת PTHrP מתאי השד (VanHouten וחב' ב-J Clin Invest משנת 2004). תהליך זה מבטא באופן קלאסי לולאת משוב שלילי אנדוקרינית, בה PTHrP מגייס סידן מעצם השלד, כאשר בתגובה מעוכבת הפרשת PTHrP מרקמת השד. מהבנת תפקידו של PTHrP בהגברת ספיגת העצם בעת הנקה, אין זה מפתיע ש-PTHrP תורם גם להמסת רקמת עצם (osteolysis) בתהליך יצירת גרורות לעצם. אי לכך, תאי סרטן שד גרורתיים לעצם מייצרים יותר PTHrP מאשר תאי הגידול הראשוני (Akhtari וחב' ב-Cancer Biol The משנת 2008).

נמצא ש-TGF-β המופרש באזורי ספיגת עצם, מגביר את יצירת PTHrP על ידי מסלול איתותים אליו קשור גורם השעתוק Gli2 (עפ"י Johnson וחב' ב-Cancer Res משנת 2011). בתגובה, מגביר PTHrP את קישורו של גורם השעתוק NF-κB לקולטנו, ומפחית את היצור של osteoprotegerin ובכך מגדיל את כמות התאים האוסטאוקלסטים ואת פעילותם האוסטאוליטית. בנוסף, בניגוד למתרחש בתאי שד תקינים, איתות של CaSR בתאי סרטן שד מגרה בהם את יצירת PTHrP. במחקרם של Henderson וחב' ב-Cancer Res משנת 2006, נחקרו 526 מקרים של סרטן שד בהם נמצא שביטוי של PTHrP היה מנבא בלתי-תלוי למהלך קליני יותר שפיר. גם Li וחב' במחקרם בעכברים שהופיע ב- J Clin Invest משנת 2011, הראו שפגיעה בגן ל-PTHLH האריכה באופן דרמטי את הלטנטיות של סרטן השד והאטה את התפתחות השאת.

תפקיד PTHrP בטרנספורט של סידן בשלייה

סידן מועבר דרך השלייה מהאם לעובר (Kovacs ב-J Clin Endocrinol Metabol משנת 2001), כאשר השלייה מייצרת PTHrP שמסייע לשמור על רמת סידן תקינה בעובר. הראשונים שהדגימו את פעילות PTHrP במעבר סידן דרך דופן השלייה היו Rodda וחב' ב-J Endocrinol משנת 1998. בשנת 1990 פרסמו Care וחב' ב-Exp Physiol, ולאחר מכן Wu וחב' ב-J Biol Chem משנת 1996, שדווקא הפפטידים "הפנימיים" ב-PTHrP, דהיינו 67-86 ו-38-94 הם הפפטידים הפעילים ביותר בתחום זה, כאשר לחומצות האמינו בקצה ה-N טרמינאלי של PTHrP אין פעילות דומה. נתון זה רומזים לכך שיש בשלייה קולטנים ספציפיים ל-mid-region של PTHrP. ניסויים בעכברים של Simmonds וחב', בהם נעשתה מניפולציה גנטית אישרו שאמנם ל-PTHrP יש תפקיד בוויסות של הטרנספורט של סידן בשלייה, שחיוני לתהליך המינרליזציה של השלד בעובר (Crit Rev Eukaryot Gene Expr משנת 2012).

תפקיד PTHrP בהרפיה של שריר חלק

דוגמה לפעילות הפאראקרינית של PTHrP ניתן למצוא בהשפעתו על תאי שריר חלק בדופן כלי-דם. PTHrP מופרש משריר חלק באיברים רבים, בדרך כלל בתגובה ל-stretching המופעל על שריר זה. כבר משנות ה-20 היה ידוע שהזרקה של תמצית של יותרת בלוטת התריס גרמה בחיות להגברה בזרימת הדם ולהפחתת לחץ הדם (Charbon וחב' ב-Eur J Pharmacol משנת 1968, וכן Wang וחב' באותו כתב עת משנת 1984 ו-Mok וחב' ב-Endocr Rev משנת 1989). אך כאשר התגלה PTHrP, התברר שפעילות זו של הרפיית כלי-דם אינה תפקידו של PTH, אלא היא נובעת מהשפעה פיזיולוגית מקומית של PTHrP המשפיעה גם על שריר חלק בקיבה, במעי, ברחם, בשלפוחית השתן וכן בדופן העורקית (עפ"י Philbrick וחב' ב-Physiol Rev משנת 1996, וכן Qian וחב' ב-Endocrinology משנת 1999, ו-Martin וחב' ב-J Endocrinol משנת 1997).

בשנת 1991 הראו Roca-Cusache וחב' ב-J Pharmacol Exp Ther, ש-PTHrP הבא לביטוי בשריר חלק פועל באופן מהיר להרחבת כלי הדם במנגנון שאינו תלוי באנדותל, כאשר מכווץ כלי דם כמו angiotensin II, משרה עלייה מהירה ביצירת PTHrP (עפ"י Pirola וחב' ב-J Biol Chem משנת 1993). נראה שדווקא ה-PTHrP של גרעין התא, חיוני במיוחד בוויסות השגשוג של תאי שריר חלק בדופן כלי הדם. ל-PTHrP עלולה להיות גם השפעה שלילית, ונמצא שלאחר פרוצדורה אנגיופלסטית של פתיחת כלי דם עם בלון, יש הגברה ביצירת PTHrP, מה שעלול להגביר שגשוג תאי שריר חלק, מה שיכול לעבות את שכבת ה-neointima (עפ"י Fiaschi-Taesch וחב' ב-Circulation משנת 2004, ו-Sicari וחב' ב-J Endocrinology משנת 2012).

תפקיד PTHrP בבלוטת הלבלב

בפנקריאס, תאי האיים נמצאו מייצרים PTHrP וכן נושאים את הקולטנים ל-PTH ול-PTHrP, כאשר השפעת PTHrP היא בהגברה משמעותית ברמת סידן בתוך תאי β (עפ"י Vascavada וחב' ב-J Biol Chem משנת 1996) ובשפעול של האנזים phospholipase C (עפ"י Vasvada וחב' ב-Diabetes משנת 2007). מחקרם של Drucker וחב' ב-Mol Endocrinol משנת 2011, הראה שכל ארבעת הסוגים של תאי בלוטת הלבלב, α, β, δ ו-pancreatic polypeptide cells, מייצרים PTHrP. יצירת-יתר של PTHrP כמו גם החדרה של הפפטיד ה-N טרמינאלי 1-36 של חלבון זה לעכברים, מגבירה את יצירת תאי β (עפ"י Gutalu וחב' ב-Diabetes משנת 2010) ומפחית תהליכי אפופטוזיס של תאים אלה, מה שגורם להיפוגליקמיה המושרית על ידי יצירת עודף של אינסולין (Cebrian וחב' ב-Diabetes משנת 2002). ניסויים עדכניים בעכברים, הראו שהזרקות תת-עוריות יומיות של PTHrP 1-36, מגבירות את שגשוגם של תאי β, משפרות את ה-glucose tolerance, ויכולות להילקח בחשבון כטיפול פוטנציאלי בסוכרת (Williams וחב' ב-Diabetologia משנת 2011).

החלבון PTHrP והשן

שיניים מתפתחות מוקפות על ידי עצם והן חייבות לפרוץ דרך הכיסוי של הקריפטה הדנטאלית כדי להופיע בחלל הפה. בקיעת שיניים (tooth eruption) דורשת קואורדינציה מרחבית של עצמות הלסת, כאשר אוסטאוקלסטים חייבים לספוג את רקמת העצם המכסה את כתר השן על מנת לאפשר לה לבקוע ולהופיע, ואילו אוסטאובלסטים אמורים ליצור עצם בבסיס השן, כדי לאפשר לה להידחף אל מחוץ לקריפטה. PTHrP מיוצר באופן נורמאלי על ידי תאי ה-stellate reticulum שהם מארג של תאים אפיתליאלים במרכז ה-enamel האפיתליאלי (Beck וחב' ב-Cell Tissue Res משנת 1995, וכן Ouyang וחב' ב-J Bone Miner Res משנת 2000 ו-Tenorio ו-Hughes ב-Arch Oral Biol משנת 1996).

בשנת 1998 פרסמו Philbrick וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA שעל ידי שימוש ב-cytokeratin שהוא טרנסגן של K14-PTHrP, ניתן היה להראות שהחלפת PTHrP באפיתליום של ה-enamel, החזירה לתקינות את פעולת בקיעת השיניים. כיוון שאוסטאוקלסטים אינם מכילים קולטנים מסוג PPR, הממצא הזה תומך בתפקיד ההתפתחותי של PTHrP בהשפעה על אוסטאוקלסטים לפלס דרך לבקיעת השן. תפקידו של PTHrP הוא לאותת לתאי הזקיק הדנטאלי לעודד את יצירת האוסטאוקלסטים מעל הקריפטה. בהיעדר PTHrP לא נוצרים אוסטאוקלסטים אלה, ולא מתרחשת בקיעת השיניים הצעירות.

מגבלות הבדיקה

אין לבצע בדיקה זו כדי לשלול ממאירות או על מנת לבחון חולי סרטן לתרחיש של היפר-קלצמיה של ממאירות. PTHrP יכול להיות מוגבר בנשים הרות או מניקות כמו גם ביילודים. תרחישים לא ממאירים שתוארו בהקשר של רמות מוגברות של PTHrP בפלזמה, כוללים systemic lupus erythematosus, לימפאדנופתיה הקשורה ל-HIV, מצב של lymphedema של החזה, וכן במקרה שלך גידולים שפירים של השחלות, הכליות, ושל המערכת הנוירואנדוקרינית (Burtis ב-Clin Chem משנת 1992).

בגלל המוּרכּבוּת של האיזופורמים של PTHrP, ההבדלים בשיטות המדידה השונות של PTHrP והמחסור בסטנדרט כיול אחיד, קיים קושי בהשוואה של רמות הורמון זה או של האיזופורמים שלו בתרחישים שונים. תערובת של האיזופורמים יכולה לפגוע בלינאריות של תוצאות הבדיקה בדגימות פלזמה של מטופלים, ולמנוע קביעה מדויקת של ריכוזי PTHrP (עפ"י Wu וחב' ב-Mayo Clin Proc משנת 1997).

המשמעות של תוצאות תקינות ובלתי-תקינות של PTHrP

ריכוזים נמוכים ביותר של-PTHrP עד כדי כאלה שלא ניתן לגלותם הן תוצאות נורמאליות. בנשים מיניקות ניתן לגלות את PTHrP. רמות מוגברות של PTHrP עם רמות מוגברות של סידן בדם, נגרמות בדרך כלל על ידי תהליכים סרטניים. PTHrP יכול להיווצר על ידי סוגי סרטן שונים, כולל סרטן ריאות, שד, ראש וצוואר, מערכת העיכול, שלפוחית השתן והשחלות כמו גם בלויקמיה ובלימפומה. בתלות באוכלוסייה הנבדקת, עד 80% מהנבדקים עם שאתות ממאירות והיפרקלצמיה, יסבלו מ-HHM או humoral hypercalcemia of malignancy. רמה גבוהה של PTHrP היא הסיבה להיפרקלצמיה בערך ב-2/3של חולי הסרטן. בנבדקים אלה בנוסף להיפרקלצמיה ניתן יהיה לגלות גם היפו-פוספטמיה, hypercalciuria, רמות מוגברות של פוספטאזה בסיסית בנסיוב ו-hyperphosphaturia. רמות מוגברות של PTHrP מוצאים גם בנבדקים עם מחלת כליות.

במטופלים עם ממצאים ביוכימיים המרמזים, אם כי לא מוכיחים מצב של היפר-פאראתירואידיזם ראשוני (דהיינו היפרקלצמיה, אך רמות נורמאליות או קרובות לנורמה של פוספאט ושל PTH, כאשר רמת האחרון היא בתחום הנורמה (אם כי מעל 30 פיקוגרם/מ"ל), ניתן לקחת בחשבון אפשרות של HHM, בעיקר אם המטופל קשיש, ובעל היסטוריה של ממאירות, או של גורמי סיכון לממאירות. רמות מוגברות של PTHrP במטופל האחרון, מצביעים על HHM כסיבה להיפרקלצמיה.

הוראות לביצוע הבדיקה

ברוב ערכות הבדיקה יש העדפה לנטילת דם במבחנות EDTA (פקק סגלגל) לאחר צום של 8 שעות. הסרכוז נעשה בצנטריפוגה מקוררת, ויש לפסול דגימות המוליטיות באופן בולט. הפלזמה המופרדת יציבה לצורך הבדיקה עד 7 ימים בטמפרטורת החדר, עד 30 יום בקירור, ועד שנה בהקפאה. יש מעבדות המבצעות את הבדיקה בפלזמה שנלקחה במבחנת הפארין (פקק ירוק), אלא שאז יציבות הדגימה שונה: 7 ימים בטמפרטורת החדר או בקירור, וחודש בהקפאה. רצוי לכלול במבחנת נטילת הדם מעכב פרוטאזות דוגמת aprotinin או leupeptin, ויש המשתמשים במעכב הפרוטאזות PPACK או Phe-Pro-Arg-chlomethylketone.

שיטות המדידה: ניתן למדוד רמת PTHrP או על ידי שילוב של שיטת HPLC ו- Tandem Mass Spectrometry, או בשיטת ICMA או immunochemiluminometric assay, תוך שימוש ב-2 נוגדנים שנוקו על ידי כרומטוגרפיית-זיקה מנסיוב של עז מחוסנת כנגד המקטע 1-86 של PTHrP. אחד מ-2 הנוגדנים מסומן עם acridinium ester כנוגדן גלאי (tracer), כאשר הנוגדן השני מקובע על פני כדורונים זעירים (beads). כאשר הפלזמה מכילה PTHrP נוגדן ה-tracer נקשר אל ה-beads וניתן לגילוי וכימות (עפ"י Wu וחב' ב-Ann Clin Lab Sci משנת 1997).

(להכניס כאן את התרשים מתחתיו המקרא הוא.... מסלול זרימה של בדיקת מעבדה לרמת PTHrP)

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע