Ανοσοϊστοχημική διερεύνηση της υπόφυσης σε βίαιους και αιφνίδιους θανάτους

Abstract

Although pituitary gland has very small size, it plays significant role inhuman body’s development and maturation. Its approach is very difficult due to itslocation in the sella turcica at the skull base.In the current study we collected pituitary glands from ninetysevendeceased patients during autopsy, in order to investigate in this organ, thepathological lesions developed and the effect of hypoxia. All samples wereclassified according the age and the cause of death. There was only onemeningioma and one growth hormone secreting adenoma, findings that confirmthe rarity of these two neoplasms. Afterwards, we went throughimmunohistochemistry investigation of the glands with hypoxia inducible factors,vascular endothelial growth factor and CD31 antigens.Hypoxia inducible factors (HIFs) play a key role in cell response to hypoxialeading to activation of anaerobic metabolism and angiogenesis.The role of hypoxia in neoplasms concerning their prognosis and treatmentis thoroughly being studied. In female breast cancer, anti-HIF agents deactivatetumor cell’s program. Loss of HIF expression in clear cell kidney carcinoma relateswith worst prognosis. Blocking of HIF-1 pathway in neck and head solid tumorsamplifies the results of radiotherapy. On the other hand, HIF-1 is overexpressed inlaryngeal neoplasms, fact that explains the drug toleration of those tumors.Although the effect of hypoxia is known when it comes to tumors and otherorgans, its effect on hypophysis is not extensively studied.Since early 70s there are several publications that support the connectionbetween hypoxia and pituitary function. Hypoxia, acute or chronic, provokesincrease in prolactin secretion, increase in ADH release, and decrease inneurosecretory granules, activation of ACTH and cortisone release, and decrease 95in gonadotropins as well as GH release. Additional studies also suggest thathypoxia has an effect in the control of proopiomelanocortin expression andprocessing.In the current study we investigated Hypoxia Inducible Factor pathway inthe pituitary gland. For this purpose, we examined the immunohistochemicalexpression of ΗΙF-1 alpha, HIF-2 alpha, CD31 and VEGF, in hypophysis ofcadavers deceased by various causes, including acute hypoxia through asphyxia.We found that these factors are poorly expressed in neurohypophysis,whereas ΗΙF-2 alpha seems to be the key molecule for this gland during hypoxicconditions. Indeed, overexpression of HIF-2 alpha in neurohypophysis was directlyconnected with VEGF expression and the later with increased vascular density,which support that HIF-2 alpha plays a role in blood flow and hormone release. Bycontrast, HIF-1 alpha seems to have a prevalent role in adenohypophysis, whereits overexpression was linked with high vascular density.We also found that pituitaries from patients who suffered from systemicchronic diseases, like neoplasms, showed an increase in vascular density inneurohypophysis, a fact that was paralleled with an increase in HIF-1 alphaexpression, which normally is very poorly expressed. Chronic substance abuse,like alcoholism, was directly associated with high ΗΙF-1 alpha expression inadenohypophysis.It is concluded that hypoxia inducible factors are expressed in the pituitarygland and are directly linked with VEGF expression and vascular density. Thissupports that the HIF pathway may have an important role in regulating vasculardensity and blood flow in the gland under hypoxic stress. Interestingly, HIF-2 alphaseems to be a key regulator in neurohypophysis compared to HIF-1 alpha. Chronicdisease, like neoplasms, or chronic substance abuse, like alcoholism, seems toactivate the HIF pathway in both anterior and posterior lobe of the gland.

Παρόλο που η υπόφυση είναι ένας μικρός αδένας, διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και ωρίμανση του ανθρώπινου σώματος. Η προσέγγισή της, όμως, είναι δύσκολη λόγω της ανατομικής της θέσης στη βάση του εγκεφάλου, στο τούρκικο εφίππιο. Στην παρούσα μελέτη συλλέξαμε τις υποφύσεις κατά τη διάρκεια ενενηνταεπτά νεκροτομών με σκοπό να μελετήσουμε τις ιστοπαθολογικές αλλοιώσεις του οργάνου, καθώς και την επίδραση της υποξίας σε αυτό. Όλα τα δείγματα ταξινομήθηκαν με βάση την ηλικία και την αιτία θανάτου. Στα περιστατικά υπήρχε ένα μηνιγγίωμα και ένα αδένωμα που εκκρίνει αυξητική ορμόνη, γεγονός που επιβεβαιώνει τη σπανιότητα αυτών των δύο νεοπλασμάτων. Ακολούθησε ανοσοϊστοχημική διερεύνηση του αδένα με τα αντιγόνα HIF1 alpha, HIF 2 alpha,VEGF και CD31.Οι παράγοντες που υποκιούνται από την υποξία (hypoxia induciblefactors/HIFs) παίζουν σημαντικό ρόλο στην κυτταρική αντίδραση στην υποξία,ενεργοποιώντας τον αναερόβιο μεταβολισμό και την αγγειογένεση.Ο ρόλος της υποξίας στα νεοπλάσματα, όσον αφορά την πρόγνωση και τη θεραπεία τους, έχει μελετηθεί επισταμένα. Στον καρκίνο του μαστού των γυναικών βρέθηκε ότι παράντες κατά του HIF απενεργοποιούν το κυτταρικό προγραμματισμό των νεοπλασματικών κυττάρων. Καρκινώματα του νεφρού,διαυγοκυτταρικού τύπου, με απώλεια έκφρασης του HIF φαίνεται να έχουν χειρότερη πρόγνωση. Στους συμπαγείς όγκους κεφαλής και τραχήλου έχει αποδειχθεί ότι μπλοκάρισμα του HIF-1 μονοπατιού πολλαπλασιάζει τα αποτελέσματα της ακτινοθεραπείας. Από την άλλη πλευρά, η ανοχή των λαρυγγικών νεοπλασμάτων στη φαρμακευτική αγωγή εξηγείται από την υπερέκφραση του HIF-1 σε αυτούς τους όγκους. 92 Αν και τα αποτελέσματα της υποξίας είναι γνωστά όσον αφορά τους όγκους και άλλα όργανα, η επίδρασή της στην υπόφυση δεν έχει μελετηθεί εκτεταμένα.Από το 1970 υπάρχουν αρκετές βιβλιογραφικές αναφορές που υποστηρίζουν τη σύνδεση της υποξίας με τη λειτουργία της υπόφυσης. Η υποξία,οξεία ή χρόνια, προκαλεί αύξηση της έκκρισης της προλακτίνης, αύξηση της απελευθέρωσης της αντιδιουρητικής ορμόνης (ADH), μείωση των νευροεκκριτικών κοκκίων, ενεργοποίηση της απελευθέρωσης κορτιζόνης και ACTH και μείωση τόσο των γοναδοτροπινών όσο και της αυξητικής ορμόνης. Άλλες μελέτες αναφέρουν ότι η υποξία ελέγχει και την έκφραση της POMC.Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε το μονοπάτι των παραγόντων που επάγονται από την υποξία (HIF) στην υπόφυση. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε ανοσοϊστοχημική διερεύνηση με τα αντιγόνα ΗΙF-1 alpha, HIF-2 alpha, CD31 και VEGF, των υποφύσεων που συλλέχθηκαν από άτομα που είχαν πεθάνει από ποικίλλα αίτια, συμπεριλαμβανόμενης της οξείας υποξίας μέσω ασφυξίας. Βρήκαμε ότι αυτοί οι παράγοντες εκφράζονται στον οπίσθιο λοβό του αδένα, και ότι ο παράγοντας ΗΙF-2 alpha φαίνεται να είναι μόριο – κλειδί για την υπόφυση υπό υποξικές συνθήκες. Πράγματι η υπερέκφραση του HIF-2 alpha στον οπίσθιο λοβό έχει άμεση συσχέτιση με την έκφραση του VEGF, ο οποίος με τησειρά του προκαλεί αυξημένη αγγειακή πυκνότητα στον αδένα. Από τα παραπάνω φαίνεται ότι ο HIF-2 παίζει ρόλο στην αιματική κυκλοφορία και στην έκκριση ορμονών. Σε αντίθετη ο παράγοντας HIF-1 alpha φαίνεται να έχει κυρίαρχο ρόλο στην αδενοϋπόφυση, όπου η υπερέκφρασή του σχετίζεται με αυξημένη αγγειακή πυκνότητα. Επιπλέον, ανακαλύψαμε ότι οι υποφύσεις ασθενών που έπασχαν από χρόνια συστηματικά νοσήματα, όπως τα νεοπλάσματα, εμφάνιζαν αυξημένη αγγειακή πυκνότητα στη νευροϋπόφυση, παράλληλα με την υπερέκφραση του 93HIF-1 alpha που συνήθως η έκφρασή του είναι φτωχή. Χρόνια κατάχρηση ουσιών,όπως του αλκοόλ, έχει άμεση σχέση με αυξημένη έκφραση του ΗΙF-1 alpha στην αδενοϋπόφυση. Συμπερασματικά, οι παράγοντες που επάγονται από την υποξία εκφράζονται στην υπόφυση και μπορεί να έχουν άμεση συσχέτιση με την έκφραση του VEGF και την αγγειακή πυκνότητα. Το τελευταίο επιβεβαιώνει το ότι το μονοπάτι του HIF μπορεί να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην αγγειακή πυκνότητα και την αιματική ροή της υπόφυσης υπό καταστάσεις υποξίας. Ενδιαφέρον αποτελεί ο HIF-2 alpha φαίνεται να είναι το κυρίαρχο μόριο στην ευροϋπόφυση συγκριτικά με τον HIF-1 alpha. Χρόνιες νόσοι, όπως οι κακοήθειες, ή χρόνια κατάχρηση ουσιών, όπως ο αλκοολισμός, φαίνεται να ενεργοποιούν το μονοπάτι HIF τόσο στον πρόσθιο όσο και στον οπίσθιο λοβό.