In the current thesis, spatio-temporal evaluation of the endogenous angiogenic response to ischemia was perfomed. After vascular occlusion, ischemic angiogenesis is an important reparative mechanism and can ameliorate the outcome of ischemic disease. Diabetic foot ulcers affect almost 15% of diabetic patients and are the leading cause of amputations worldwide (Yoon et al., 2005). Diminished blood flow because of atherosclerotic occlusive disease of the peripheral arteries of diabetic patients, in conjunction with anatomic and functional microcirculatory impairments contribute to development of trophic ulcerations, infections and gangrene of the lower extremities, frequently requiring amputation of the leg (Sasso et al., 2005). Numerous studies have confirmed the impaired post-ischemic angiogenesis in diabetes (Yoon et al., 2005; Sasso et al., 2005). Consequently, wound healing patterns are disturbed in diabetes mainly due to decreased ischemia-driven angiogenesis (Yoon et al., 2005). Integrin ανβ3 is a promising imaging target of angiogenic activity which is up-regulated on activated endothelial cells (ECs) but not on quiescent ones. Molecular imaging (MI) of ανβ3 integrin expression with the aid of a dedicated high resolution gamma camera, is a very sensitive imaging approach for the evaluation of angiogenesis in the rabbit hindlimb ischemia model. Furthermore, diabetes mellitus (DM) was induced, to study the effects of this pathology on the spatio-temporal distribution of angiogenesis. In order to evaluate the whole spectrum of endogenous process of collateralization after occlusion of an artery, Digital Subtraction Angiography (DSA) was also used for the visualization of larger collaterals. During the first part of the study DM experimental protocol was investigated in order to find the appropriate protocol for the induction of long-term diabetic animal model, as it is a methodology that has not yet been standardized. At the same time a cohort of animals underwent endovascular embolization for the establishment of hindlimb ischemia and were imaged with the aid of a MI radiotracer technique in order to deal with unresolved issues and establish the imaging protocol. The study included seven New Zealand White (NZW) rabbits that underwent unilateral percutaneous endovascular embolization of the femoral artery, for the establishment of hindlimb ischemia that triggers the endogenous process of collateralization. The contralateral limb was not embolized and served as a control. The employed radiotracer for angiogenesis imaging, was a 99mTc labeled cyclic RGD peptide [c RGDfk-His]-99mTc that binds specifically to ανβ3 integrin via the three amino acid sequence Arginine-Glycine-Aspartic acid or RGD. Image acquisition was performed with a high resolution gamma camera and all animals underwent molecular imaging on the 3rd and the 9th day post-embolization. In all animals DSA was performed on the 9th day post-embolization. The acquired images demonstrated that retention of the radiotracer at the ischemic tissue is remarkably increased compared to the non-ischemic hindlimb (normal limb) (16020 ± 2309 vs. 13139 ± 2493 on day 3; p=0.0014 and 21616 ± 2528 vs. 13362 ± 2529 on day 9; p<0.0001, respectively). In addition, radiotracer retention in normal limbs seems to be increased at day 9 in normal limbs compared to day 3 (p=0.0112). DSA at day 9, demonstrated that the mean vessel length detected was significantly superior in the normal compared to the ischemic limb (mean value 3680 ± 369.8 vs.2772 ± 267.7; p< 0.0001, respectively). Angiogenesis was successfully detected using a 99mTc labeled cyclic RGD peptide MI technique and was significantly more pronounced in the ischemic compared to normal limbs, both at day 3 and day 9 after embolization. The peak of the phenomenon was detected at day 9. Increased mean vessel length in the normal compared to the ischemic limb demonstrates that although angiogenesis is pronounced in day 9, arteriogenesis is not sufficiently pronounced and that the phenomenon of arteriogenesis has just initiated. The study of the angiogenic response to ischemia, has not yet been completed as MI of diabetic animals with hindlimb ischemia is underway and not completed due to many difficulties and delay in different phases of the experiment. With the conclusion of the MI of diabetic animals with hindlimb ischemia, the study will be completed and we expect to demonstrate the effect of DM on the spatio-temporal pattern of angiogenesis, providing a valuable tool in clinical practice for the precise and early diagnosis and therapy assessment of the ‘diabetic foot’. / Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η χωρο-χρονική εκτίμηση της ενδογενούς αγγειογενετικής διαδικασίας ως απόκριση στο ερέθισμα της προκλητής ισχαιμίας. Μετά από απόφραξη αρτηρίας, η επαγόμενη αγγειογένεση είναι ένα σημαντικός μηχανισμός αποκατάστασης που μπορεί να περιορίσει το αποτέλεσμα της ισχαιμίας. Το έλκος του ‘διαβητικού ποδιού’ εμφανίζεται στο 15% περίπου των ασθενών που πάσχουν από διαβήτη και αποτελεί την κύρια αιτία ακρωτηριασμού του κάτω άκρου, μετά τα ατυχήματα (Yoon et al., 2005). Η μειωμένη αιματική ροή λόγω της αποφρακτικής αρτηριοπάθειας που οφείλεται στην αθηροσκληρωτική προσβολή των περιφερικών αρτηριών των διαβητικών, σε συνδυασμό με ανατομική και λειτουργική φθορά του αγγειακού δικτύου της μικροκυκλοφορίας, οδηγούν στην ανάπτυξη ελκών, μολύνσεων και γάγγραινας των κάτω άκρων που πολύ συχνά οδηγεί στον ακρωτηριασμό του ποδιού (Sasso et al., 2005). Πολυάριθμες μελέτες όμως έχουν δείξει ότι η αγγειογένεση που επάγεται από κρίσιμη ισχαιμία, στην παθολογία του διαβήτη δεν είναι φυσιολογική (Yoon et al., 2005; Sasso et al., 2005). Συνεπώς στον διαβήτη και ο μηχανισμός επούλωσης πληγών δεν συμβαίνει φυσιολογικά κυρίως λόγω ελαττωματικής ενδογενούς αγγειογένεσης ως απόκριση στην ισχαιμία (Yoon et al., 2005). Το μόριο της ιντεγκρίνης ανβ3 υπερεκφράζεται στα ενεργοποιημένα ενδοθηλιακά κύτταρα που συμμετέχουν στην αγγειογενετική διαδικασία αλλά όχι στο ανενεργό ή αλλιώς «σιωπηλό» ενδοθήλιο. Συνεπώς αποτελεί έναν πολύ καλό μοριακό στόχο για απεικόνιση και δείκτη της αγγειογενετικής δραστηριότητας. Η Μοριακή Απεικόνιση (ΜΑ) του επιπέδου έκφρασης του μορίου ιντεγκρίνης ανβ3 με τη χρήση ραδιοϊσοτοπικών τεχνικών έχει το πλεονέκτημα υψηλής ευαισθησίας ανίχνευσης πολύ χαμηλών συγκεντρώσεων του ραδιοϊχνηθέτη σε σχέση με τις συμβατικές τεχνικές (x-ray computed tomography (CT) angiography, contrast-enhanced ultrasound και high-resolution magnetic resonance angiography). Ο σκοπός της μελέτης μας ήταν να ερευνήσουμε τις δυνατότητες της ΜΑ με την βοήθεια γ-κάμερας υψηλής διακριτικής ικανότητας και πειραματικού μοντέλου κονίκλου με ίσχαιμο οπίσθιο άκρο. Επιπλέον ένα σημαντικό μέρος της μελέτης αφορούσε την εφαρμογή του πρωτοκόλλου για τη πρόκληση διαβήτη ώστε να γίνει μελέτη της επίδρασης της συγκεκριμένης παθολογίας στην χωρο-χρονική κατανομή της αγγειογένεσης. Προκειμένου να αποδοθεί μία συνολική εκτίμηση του ενδογενούς μηχανισμού αποκατάστασης του αγγειακού δικτύου, εφαρμόστηκε Ψηφιακή Αφαιρετική Αγγειογραφία για την εκτίμηση της δημιουργίας παράπλευρου δικτύου. Στη πρώτη φάση της μελέτης, έγινε διερεύνηση του πρωτοκόλλου πρόκλησης διαβήτη δεδομένου ότι η μεθοδολογία παρουσιάζει έλλειψη προτυποποίησης. Παράλληλα εφαρμόστηκε το πρωτόκολλο ισχαιμίας σε μια ομάδα λευκών κονίκλων Νέας Ζηλανδίας για την διερεύνηση του πρωτοκόλλου ΜΑ. Στην μελέτη, χρησιμοποιήθηκαν συνολικά επτά κόνικλοι Νέας Ζηλανδίας οι οποίοι υπεβλήθησαν σε εμβολισμό της μηριαίας αρτηρίας ενός από τα δύο οπίσθια άκρα για την πρόκληση οξείας ισχαιμίας. Στους κόνικλους έγινε ενδοφλέβια έγχυση του κυκλικού επισημασμένου πεπτιδίου [c RGDfk-His]-99mTc που περιέχει την αλληλουχία τριών αμινοξέων Αργινίνης-Γλυκίνης-Ασπαρτικού οξέος (Arginine-Glycine-Aspartic acid or RGD), μέσω της οποίας δεσμεύεται το πεπτίδιο στο μόριο της ιντεγκρίνης ανβ3. Η απεικόνιση του επιπέδου έκφρασης του μορίου ιντεγκρίνης ανβ3 πραγματοποιήθηκε με γ-κάμερα υψηλής διακριτικής ικανότητας την 3η και την 9η ημέρα μετά την απόφραξη της μηριαίας αρτηρίας. Ψηφιακή Αφαιρετική Αγγειογραφία πραγματοποιήθηκε την 9η ημέρα μετά την απόφραξη της μηριαίας αρτηρίας. Τα δεδομένα από την ποσοτικοποίηση των απεικονιστικών δεδομένων, έδειξαν ότι υπάρχει αυξημένη πρόσληψη του ραδιοϊχνηθέτη στη περιοχή ισχαιμίας σε σχέση με τη περιοχή φυσιολογικής αιμάτωσης του ετερόπλευρου άκρου (16020 ± 2309 έναντι 13139 ± 2493 την 3η ημέρα, p=0.0014 και 21616 ± 2528 έναντι 13362 ± 2529 την 9η ημέρα, p<0.0001, αντίστοιχα). Επιπλέον η πρόσληψη του ραδιοϊχνηθέτη στα φυσιολογικά άκρα φαίνεται να είναι αυξημένη την 9η ημέρα σε σχέση με την 3η ημέρα (p=0.0112), γεγονός που μπορεί να αποδοθεί στην σταδιακή συγκέντρωση ενεργοποιημένου ενδοθηλίου και στους φυσιολογικούς ιστούς. Η Ψηφιακή Αφαιρετική Αγγειογραφία έδειξε ότι την 9η ημέρα που έγινε η λήψη δεδομένων, το μέσο μήκος αγγείων στα φυσιολογικά άκρα ήταν αρκετά μεγαλύτερο σε σχέση με τα ίσχαιμα άκρα (μέση τιμή 3680 ± 369.8 έναντι 2772 ± 267.7, p< 0.0001, αντίστοιχα). Η ραδιοϊσοτοπική τεχνική που εφαρμόστηκε για την απεικόνιση του επιπέδου έκφρασης του μορίου ιντεγκρίνης ανβ3 στη παρούσα μελέτη, έδειξε ότι υπάρχει αυξημένη πρόσληψη του ραδιοϊχνηθέτη στη περιοχή ισχαιμίας σε σχέση με τη περιοχή φυσιολογικής αιμάτωσης του ετερόπλευρου άκρου, την 3η ημέρα και την 9η ημέρα μετά την απόφραξη της μηριαίας αρτηρίας. Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν επίσης ότι το φαινόμενο της αγγειογένεσης κορυφώνεται την 9η ημέρα μετά την πρόκληση ισχαιμίας. Επιπλέον τα δεδομένα από τη Ψηφιακή Αφαιρετική Αγγειογραφία την 9η ημέρα, δείχνουν ότι ο ενδογενής μηχανισμός σχηματισμού παράπλευρου δικτύου αν και έχει πυροδοτηθεί δεν έχουν σχηματιστεί ακόμα μεγαλύτερα αγγεία και γι αυτό το λόγο η αρτηριογένεση υπολείπεται της αγγειογένεσης σε αυτή τη φάση. Για την ολοκλήρωση της μελέτης, εκκρεμεί η απεικόνιση των διαβητικών κονίκλων με ίσχαιμο οπίσθιο άκρο η οποία καθυστέρησε λόγω επιμέρους δυσκολιών στη διαδικασία των πειραμάτων. Η ΜΑ δεικτών της αγγειογένεσης σε άκρο που πάσχει από ισχαιμία παρουσία διαβήτη, δύναται να έχει τεράστια εφαρμογή στην κλινική πράξη για την ιατρική παρακολούθηση του ‘διαβητικού ποδιού’.

Η πλειοτροπίνη αποτελεί έναν αυξητικό παράγοντα με ποικίλες δράσεις και σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των όγκων και την αγγειογένεση. Η ερευνητική μας ομάδα έχει δείξει σε προηγούμενη μελέτη ότι η πλειοτροπίνη επάγει τη μετανάστευση ενδοθηλιακών κυττάρων, μέσω πρόσδεσής της στον υποδοχέα της RPTPβ/ζ. Στην παρούσα μελέτη δείξαμε ότι μονοκλωνικό αντίσωμα έναντι της ιντεγκρίνης ανβ3, αλλά όχι έναντι της α5β1, ανέστειλε την επαγόμενη από την πλειοτροπίνη μετανάστευση ανθρώπινων ενδοθηλιακών κυττάρων με δοσο-εξαρτώμενο τρόπο. Η πλειοτροπίνη βρέθηκε να αλληλεπιδρά με την ιντεγκρίνη ανβ3 και η αλληλεπίδραση αυτή είναι ανεξάρτητη από τη θέση δέσμευσης της αλληλουχίας RGD της ιντεγκρίνης. Αντίθετα, ένα συνθετικό πεπτίδιο το οποίο αντιστοιχεί στην κυστεϊνική θηλιά (177CYDMKTTC184) στο εξωκυτταρικό τμήμα της υπομονάδας β3 ανέστειλε την αλληλεπίδραση της πλειοτροπίνης με την ιντεγκρίνη ανβ3 και την επαγόμενη από την πλειοτροπίνη μετανάστευση των ενδοθηλιακών κυττάρων. Επιπλέον, η ιντεγκρίνη ανβ3 βρέθηκε να αλληλεπιδρά και με τον υποδοχέα RPTPβ/ζ, ενώ η επαγόμενη από την πλειοτροπίνη φωσφορυλίωση της τυροσίνης 773 της ιντεγκρίνης β3 διαμεσολαβείται μέσω του RPTPβ/ζ και της καθοδικής αυτού κινάσης c-Src, η οποία επιπλέον αλληλεπιδρά και με την ιντεγκρίνη β3. Η midkine βρέθηκε ότι αλληλεπιδρά με τον υποδοχέα RPTPβ/ζ, αλλά όχι με την ιντεγκρίνη ανβ3, ενώ προκάλεσε μια μικρή, αλλά στατιστικά σημαντική αναστολή στη μετανάστευση των ενδοθηλιακών κυττάρων. Στο ίδιο πλαίσιο, η πλειοτροπίνη ανέστειλε τη μετανάστευση διαφορετικών κυτταρικών σειρών γλοιώματος τα οποία εκφράζουν τον RPTPβ/ζ, αλλά όχι την ιντεγκρίνη ανβ3¬, ενώ προκάλεσε επαγωγή της μετανάστευσης στα κύτταρα U87MG, που εκφράζουν την ιντεγκρίνη ανβ3 στην κυτταρική τους μεμβράνη. Υπερέκφραση της ιντεγκρίνης β3 σε κύτταρα γλοιώματος είχε ως αποτέλεσμα την επαγωγική δράση της πλειοτροπίνης στην κυτταρική μετανάστευση. Παρόμοια, η πλειοτροπίνη δεν είχε καμία δράση στη μετανάστευση κυττάρων CHO που δεν εκφράζουν την ιντεγκρίνη β3, ενώ προκάλεσε σημαντική επαγωγή στη μετανάστευση των ίδιων κυττάρων σταθερά διαμολυσμένων ώστε να υπερεκφράζουν την ιντεγκρίνη β3. Σε κύτταρα CHO σταθερά διαμολυσμένα ώστε να υπερεκφράζουν μία μεταλλαγμένη μορφή της ιντεγκρίνης β3, στην οποία οι τυροσίνες 773 και 785 έχουν αντικατασταθεί με φαινυλαλανίνη, η πλειοτροπίνη δεν είχε καμία δράση, γεγονός που υποδηλώνει ότι η φωσφορυλίωση της τυροσίνης 773 είναι απαραίτητη για τη μεταγωγή του σήματος της πλειοτροπίνης που οδηγεί σε κυτταρική μετανάστευση. Το γεγονός ότι και η midkine προκάλεσε επαγωγή της φωσφορυλίωσης της τυροσίνης 773 δείχνει επιπλέον ότι η φωσφορυλίωση αυτή από μόνη της δεν είναι ικανή να οδηγήσει σε επαγωγή της κυτταρικής μετανάστευσης. Συνοπτικά, τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι η ιντεγκρίνη ανβ3 είναι ένα μόριο που καθορίζει την επαγωγική ή ανασταλτική δράση της πλειοτροπίνης στην κυτταρική μετανάστευση. Επιπλέον, στα πλαίσια της παρούσας εργασίας εξιχνιάσθηκε ο μηχανισμός δράσης ενός πεπτιδίου που αντιστοιχεί στα 26 τελευταία αμινοξέα του καρβοξυτελικού άκρου της πλειοτροπίνης (πεπτίδιο S1), και το οποίο έχει βρεθεί να αναστέλλει την αγγειογένεση in vivo και την επαγωγική δράση της πλειοτροπίνης στη μετανάστευση και το σχηματισμό αυλών των ενδοθηλιακών κυττάρων in vitro. Το πεπτίδιο S1 βρέθηκε ότι αναστέλλει την αλληλεπίδραση της πλειοτροπίνης με την ιντεγκρίνη ανβ3, ενώ δεν επηρεάζει την αλληλεπίδρασή της με τον RPTPβ/ζ στα ενδοθηλιακά κύτταρα. Η ανταγωνιστική δράση μεταξύ της πλειοτροπίνης και του πεπτιδίου S1 για πρόσδεση στην ιντεγκρίνη ανβ3 θα μπορούσε να εξηγήσει την ανασταλτική δράση του πεπτιδίου στις επαγόμενες από την πλειοτροπίνη βιολογικές δράσεις, αλλά το κυριότερο, δείχνει ότι η το καρβοξυτελικό άκρο της πλειοτροπίνης είναι υπεύθυνο τμήμα για τη δέσμευσή της στην ιντεγκρίνη ανβ3. Επιπλέον, ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη μορίων που θα αναστέλλουν τις δράσεις της πλειοτροπίνης μέσω της ιντεγκρίνης ανβ3 και θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν θεραπευτικά σε καταστάσεις, στις οποίες η αλληλεπίδραση αυτή παίζει σημαντικό ρόλο. / Pleiotrophin is a growth factor that among other functions, plays a significant role on tumor growth and angiogenesis. Our group has previously shown that pleiotrophin is able to induce migration of endothelial cells through binding to its receptor protein tyrosine phosphatase β/ζ (RPTPβ/ζ). In the present study we show that a monoclonal antibody against ανβ3 but not α5β1 integrin abolished pleiotrophin-induced human endothelial cell migration in a concentration-dependent manner. Integrin ανβ3 was found to directly interact with pleiotrophin in an RGD-independent manner, whereas a synthetic peptide corresponding to the specificity loop of the β3 integrin extracellular domain (177CYDMKTTC184) inhibited pleiotrophin-ανβ3 interaction and totally abolished pleiotrophin-induced endothelial cell migration. Interestingly, ανβ3 was also found to directly interact with RPTPβ/ζ, and pleiotrophin-induced Y773 phosphorylation of β3 integrin was dependent on both RPTPβ/ζ and the downstream c-Src kinase activation, which furthermore interacts with β3 integrin. Midkine was found to interact with RPTPβ/ζ, but not with ανβ3, and caused a small but statistically significant decrease in cell migration. In the same line, pleiotrophin decreased migration of different glioma cell lines that express RPTPβ/ζ but do not express ανβ3, while it stimulated migration of U87MG cells that express ανβ3 on their cell membrane. Overexpression of β3 in glioma cells stimulated the effect of pleiotrophin on cell migration. In the same line, pleiotrophin had no effect on migration of CHO cells that do not express β3, while it induced proliferation of the same cells, stably transfected to over-express wild-type β3. In cells over-expressing mutant β3 with replacement of cytoplasmic tyrosines 773 and 785 to phenylalanines, PTN had no effect on migration, suggesting that PTN-induced phosphorylation of tyrosine 773 is required for PTN-induced cell migration. However, the fact that midkine also induces phosphorylation of tyrosine 773 suggests that it is not sufficient by itself to transducer the stimulatory effect of PTN. Collectively, these data suggest that ανβ3 is a key molecule that determines the stimulatory or inhibitory effect of pleiotrophin on cell migration. Furthermore, the mode of action of a synthetic peptide that corresponds to the last 26 aminoacids of the C-terminal region of pleiotrophin (S1 peptide) and has inhibitory effects on angiogenesis in vivo and on pleiotrophin-induced endothelial cell migration and tube formation in vitro was further clarified. The peptide was found to inhibit pleiotrophin binding to ανβ3 integrin whereas it did not affect pleiotrophin binding to RPTPβ/ζ in human endothelial cells. These data explain the inhibitory effects of peptide S1 on pleiotrophin-induced biological activities and clarify that the C-terminal region of pleiotrophin is the domain responsible for the interaction with ανβ3 integrin. Finally, peptide S1 can be used to develop effective molecules in inhibiting actions of pleiotrophin through integrin ανβ3, in order to be used for treating pathologies where pleiotrophin seems to have significant role.

Η πλειοτροπίνη (PTN) αποτελεί έναν αυξητικό παράγοντα με ποικίλες δράσεις και σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη όγκων και την αγγειογένεση. Διάφοροι υποδοχείς αλληλεπιδρούν με την ΡΤΝ και διαμεσολαβούν τις βιολογικές της δράσεις, όπως η Ν-συνδεκάνη, ο ALK (κινάση αναπλαστικού λεμφώματος) και ο RPTPβ/ζ (υποδοχέας με δράση φωσφατάσης τυροσίνης β/ζ). Η ερευνητική μας ομάδα έχει δείξει σε προηγούμενη μελέτη ότι η ικανότητα της PTN να επάγει κυτταρική μετανάστευση εξαρτάται από το σχηματισμό ενός λειτουργικού συμπλόκου που αποτελείται από τον RPTPβ/ζ και την ιντεγκρίνη ανβ3. Η πολυ-λειτουργική πρωτεΐνη νουκλεολίνη (NCL), η οποία υπερεκφράζεται στην επιφάνεια ενεργοποιημένων ενδοθηλιακών και καρκινικών κυττάρων και διαμεσολαβεί τις διεγερτικές δράσεις διαφόρων αγγειογενετικών παραγόντων, έχει επίσης προταθεί ως υποδοχέας χαμηλής συγγένειας για την ΡΤΝ, με άγνωστες όμως λειτουργίες. Στην παρούσα μελέτη δείξαμε, με τη χρήση μεθόδων ανοσοκατακρήμνισης-ανοσοαποτυπώματος, διπλού ανοσοφθορισμού και προσδιορισμού αλληλεπίδρασης λόγω εγγύτητας, ότι η PTN αλληλεπιδρά άμεσα με τη NCL. Η αλληλεπίδραση αυτή περιλαμβάνει πρόσδεση της αμινοτελικής περιοχής της ΡΤΝ (αμινοξέα: 16-24) στην κεντρική περιοχή της NCL (αμινοξέα: 308-645). Μείωση της έκφρασης της NCL με siRNA ή λειτουργική αναστολή της μεμβρανικής NCL από το πεπτίδιο 5(KPR)TASP ανέστειλε πλήρως την επαγόμενη από ΡΤΝ μετανάστευση ενδοθηλιακών κυττάρων. Με αφετηρία την παρατήρηση ότι ο εντοπισμός της NCL στην κυτταρική επιφάνεια ανιχνεύθηκε μόνο σε κύτταρα που εκφράζουν την ανβ3, και πραγματοποιώντας πειράματα ανοσοφθορισμού και βιοχημικές μελέτες σε κύτταρα με γενετικά τροποποιημένη έκφραση των υπό μελέτη μορίων, δείξαμε ότι ο εντοπισμός της NCL στην πλασματική μεμβράνη εξαρτάται από τη φωσφορυλίωση της β3 στην τυροσίνη 773 μέσω ενεργοποίησης του RPTPβ/ζ και της c-src. Καθοδικά της ανβ3, η PI3K συμμετέχει σε αυτή τη δράση. Ο VEGF165 που επίσης επάγει το μεμβρανικό εντοπισμό της NCL, δρα μέσω δέσμευσης στον RPTPβ/ζ και ενεργοποίησης του σηματοδοτικού μονοπατιού RPTPβ/ζ/c-src/ανβ3. Η περιοχή δέσμευσης στους υποδοχείς VEGFR-1 και VEGFR-2 ή η περιοχή δέσμευσης στην ηπαρίνη στο μόριο του VEGF165 δεν εμπλέκονται στον επαγόμενο από VEGF165 εντοπισμό της NCL στην κυτταρική μεμβράνη. Εκτός από την PI3K, στη δράση του VEGF165 καθοδικά της ανβ3 εμπλέκεται και η κινάση p38, η ενεργοποίηση της οποίας είναι ανεξάρτητη από τον RPTPβ/ζ και τη φωσφορυλίωση της β3 στις τυροσίνες 773 ή 785, και φαίνεται να ανήκει σε μονοπάτι που ενεργοποιείται παράλληλα και που παραμένει αδιευκρίνιστο. Μηχανιστικά, η NCL βρέθηκε να αλληλεπιδρά άμεσα με την ανβ3, τον RPTPβ/ζ, τον VEGF165 και τον VEGFR-2, αλλά επηρεάζει τον ενδοκυτταρικό εντοπισμό μόνο του RPTPβ/ζ και της PTN. Θετική συσχέτιση παρατηρήθηκε ως προς την έκφραση της μεμβρανικής NCL και της ανβ3 σε μικροσυστοιχίες ιστών προερχόμενων από ανθρώπινα γλοιοβλαστώματα. Τέλος, βρέθηκε ότι το μονοκλωνικό αντίσωμα anti-C23 και τα πεπτίδια που στοχεύουν τη μεμβρανική NCL, 5(KPR)TASP, ΗΒ-19 και Nucant 6L, ανέστειλλαν σημαντικά τη μετανάστευση κυττάρων που εκφράζουν ανβ3, ενώ είχαν μικρή ή καθόλου δράση στη μετανάστευση κυττάρων που δεν εκφράζουν ανβ3 ή υπερεκφράζουν μετάλλαγμα της β3 με αντικατάσταση της κυτταροπλασματικής τυροσίνης 773 σε φαινυλαλανίνη. Συνολικά, από τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής προκύπτει ότι η έκφραση της ανβ3 και η φωσφορυλίωση της β3 στην τυροσίνη 773 καθορίζουν τον εντοπισμό της NCL στην κυτταρική επιφάνεια, καθοδικά του σηματοδοτικού μονοπατιού RPTPβ/ζ/c-src που συμμετέχει στην κυτταρική μετανάστευση που επάγεται τόσο από την ΡΤΝ, όσο και από τον VEGF165. Επίσης, φαίνεται ότι η έκφραση της ανβ3 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτης για τη χρήση ανταγωνιστών της μεμβρανικής NCL ως αντικαρκινικών παραγόντων. / Pleiotrophin (PTN) is a growth factor that plays a significant role on tumor growth and angiogenesis. Several receptors interact with PTN and mediate its biological actions, such as N-syndecan, anaplastic lymphoma kinase (ALK) and receptor protein tyrosine phosphatase beta/zeta (RPTPβ/ζ). Our group has previously shown that the ability of PTN to stimulate migratory responses depends on the formation of a functional complex consisting of RPTPβ/ζ and integrin ανβ3. The multifunctional protein nucleolin (NCL), which is over-expressed on the surface of activated endothelial and tumor cells and mediates the stimulatory actions of several angiogenic factors, has been also suggested as a low affinity receptor for PTN, however with unknown functions. In the present study, by using immunoprecipitation/Western blot analyses, double immunofluorescence and proximity ligation assays, we showed that PTN directly interacts with NCL. This interaction involves binding of the amino-terminal domain of PTN (amino acids: 16-24) to the central domain of NCL (amino acids: 308-645). Down-regulation of NCL by siRNA or blockage of cell surface NCL by its ligand 5(KPR)TASP completely abolished PTN-induced endothelial cell migration. Based on the observation that cell surface NCL localization was detected only in cells expressing ανβ3 and by performing immunofluorescence and biochemical studies in cells with genetically altered expression of the studied molecules, we demonstrated that cell surface NCL localization depends on the phosphorylation of β3 at Tyr773 through RPTPβ/ζ and c-src activation. Down-stream of ανβ3, PI3K activity is required for cell surface NCL localization. VEGF165 that also induces cell surface NCL localization acts through binding to RPTPβ/ζ and activation of the RPTPβ/ζ/c-src/ανβ3 signaling pathway. The receptor or the heparin binding sites on the VEGF165 molecule do not seem to be involved in this VEGF165 action. Apart from PI3K, in VEGF165-induced cell surface NCL localization, p38 that lays down-stream of ανβ3, is also involved. Activation of p38 is independent of RPTPβ/ζ and β3 Tyr773 or Tyr785 phosphorylation, and seems to belong to a parallel signaling pathway that remains unclear. Mechanistically, NCL was found to directly interact with ανβ3, RPTPβ/ζ, VEGF165 and VEGFR-2, but only affects the intracellular localization of RPTPβ/ζ and PTN. Positive correlation of cell surface NCL and ανβ3 expression was observed in human glioblastoma tissue arrays. Finally, the monoclonal antibody anti-C23 and the peptides targeting cell surface NCL, 5(KPR)TASP, HB-19 and Nucant 6L, significantly inhibited migration of cells expressing ανβ3 in the presence of serum, while they had a minor or no effect on cells lacking ανβ3 or over-expressing mutant β3 with replacement of cytoplasmic tyrosine 773 to phenylalanine. Collectively, these data suggest that ανβ3 expression and β3 phosphorylation at Tyr773 downstream of the RPTPβ/ζ/c-src signaling cascade determines the cell surface localization of NCL, which is required for cell migration induced by both PTN and VEGF165. Moreover, expression of ανβ3 could be used as a biomarker for the use of cell surface NCL antagonists as anticancer agents.