EINFÜHRUNG: Endotheliale Vorläuferzellen (EPCs) können in vivo aus dem Knochenmark in die periphere Blutzirkulation mobilisiert und gezielt zu ischämischem Gewebe oder Gefäßläsionen rekrutiert werden. Im Zielgewebe differenzieren EPCs in situ zu reifen Endothelzellen und tragen auf diese Weise zur Neovaskularisation und Endothelregeneration bei. Der therapeutische Einsatz von EPCs ist durch die geringe Zellzahl limitiert, die aus dem Blut eines Patienten gewonnen werden kann. Folglich ist ein Verfahren zur ex vivo Expansion von EPCs erforderlich. Das Cystein-reiche Protein 61 (CYR61) ist ein matrizelluläres Signalprotein der CCN-Familie, das in vitro in der Lage ist die Proliferation, Migration und Adhäsion von Endothelzellen zu steigern. In vivo ist CYR61 im Rahmen von Geweberegeneration und Neovaskularisation verstärkt exprimiert. Die Beteiligung von EPCs und CYR61 an der Blutgefäßbildung legt eine mögliche Interaktion dieser beiden angiogenetischen Faktoren nahe. In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob CYR61 ein potenter Stimulator der ex vivo Expansion von EPCs ist, ohne dabei den Phänotyp der Zellen zu verändern. MATERIAL UND METHODEN: Das rekombinante CYR61-Protein wurde in Insektenzellen als Fusionsprotein mit der Fc-Domäne des humanen IgG exprimiert und affinitätschromatographisch aufgereinigt. Mononukleäre Zellen des peripheren venösen Blutes von adulten humanen Spendern wurden mittels Dichtegradientenzentrifugation isoliert und anschließend mit einem für die Selektion von EPCs geeigneten Grundmedium in vitro kultiviert. Vom 2. Kulturtag an wurde das Grundmedium mit CYR61 supplementiert. Die Kontrollzellen wurden in reinem oder mit Fc-tag supplementiertem Grundmedium kultiviert. Das Wachstum und die Entwicklung der Zellen wurden über die gesamte Kulturdauer hinweg beobachtet und fotografiert. Die Zellproliferation wurde mittels Zellzählung quantifiziert. Zudem wurden die Zellen mittels FACS-Analyse und immunhistochemischer Färbung bezüglich der Expression charakteristischer Oberflächenmarker phänotypisch analysiert. ERGEBNISSE: Die in vitro Kultur von aus dem Blut isolierten EPCs unter CYR61-Supplementierung führte zu einer konzentrationsabhängigen Steigerung der Zellproliferation, im Konzentrationsbereich von 0,05 bis 1,5µg/ml CYR61. Die Behandlung von EPCs mit 0,5µg/ml CYR61 führte zu einer durchschnittlich 4,1-fachen Zellzahlzunahme im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollzellen. Die FACS-Analysen und immunhistochemischen Färbungen ergaben ein für EPCs charakteritisches Oberflächenmarkerexpressionsprofil der Zellen. Sowohl die mit CYR61 behandelten als auch die unbehandelten Kontrollzellen zeigten eine identische EPC-typische Markerexpression, wodurch gezeigt werden konnte, dass der Phänotyp der EPCs von der Behandlung mit CYR61 unbeeinflusst bleibt. SCHLUSSFOLGERUNG: Folglich ist CYR61 ein potenter Stimulator der ex vivo Expansion von aus dem peripheren humanen Blut isolierten EPCs. Dieses Ergebnis legt eine mögliche Verwendung von ex vivo unter CYR61 Behandlung expanierten EPCs zur Stimulation von Neovaskularisation und Endothelregeneration nahe. Derartige neue Zell-basierte therapeutische Strategien könnten dazu beitragen beispielsweise die Behandlung der ischämischen Herzkrankheit, die Knochenregeneration oder die Vaskularisierung von mittels Tissue Engineering hergestellten Gewebekonstrukten zu verbessern. / BACKGROUND: Endothelial progenitor cells (EPCs) can in vivo be mobilized from the bone marrow into the peripheral blood, home to sites of ischemia or vascular injury and differentiate into endothelial cells in situ, resulting in an enhanced neovascularisation and reendothelialisation. The use of EPCs as a potential therapeutic agent is limited by the small number of EPCs that can be isolated from peripheral blood. Consequently an ex vivo expansion technique for EPCs is required. The cystein-rich protein 61 (CYR61) is a matricellular signal protein of the CCN family, that promotes endothelial cell proliferation, migration and adhesion in vitro and is shown to be over expressed in the context of tissue regeneration and neovascularisation in vivo. The involvement of EPCs and CYR61 in neovascularisation suggests possible interaction between these two angiogenic factors. This study explores the question whether CYR61 is a potent stimulator of ex vivo expansion of EPCs, without altering the cell phenotype. MATERIALS AND METHODS: The recombinant CYR61 protein was expressed in insect cells as a fusion protein with the IgG Fc-domain and purified via protein G sepharose. Mononuclear cells were isolated from peripheral venous blood of adult healthy human volunteers using density gradient centrifugation, followed by in vitro cultivation with a basic medium for selection of EPCs. From day 2 of cultivation onwards the basic medium was supplemented with CYR61. Control cells were cultured in basic medium alone or were treated with Fc-tag. Cell growth and development was monitored and photographed during the time of culture. Cell proliferation was quantified by cell counting. Phenotypic analysis of EPC based on cell surface marker expression was performed using FACS-analysis and immunhistochemical staining. To evaluate the influence of the treatment with CYR61 on the phenotype of EPCs, the marker expression of the treated an untreated cells was compared. RESULTS: Medium supplementation with CYR61 during in vitro culture of EPCs isolated from peripheral blood resulted in a dose-depend increase of cell proliferation in the concentration range between 0.05 and 1.5µg/ml CYR61. Treatment of EPCs with 0.5µg/ml CYR61 resulted in a 4.1-fold average EPC number increase compared to untreated control cells. FACS analysis and immunhistochemical staining revealed a characteristic EPC surface marker expression profile. Both CYR61 treated and untreated cells showed the same EPC marker expression, demonstrating that CYR61 treatment has no influence on EPC phenotype. CONCLUSION: In conclusion, CYR61 represents a potent stimulator of ex vivo expansion of EPCs isolated from peripheral human blood. This finding suggests a possible application of EPCs expanded ex vivo under CYR61 treatment to stimulate neovascularisation and endothelial regeneration. Such novel cell-based therapeutic strategies may help improve for instance treatment for ischemic heart disease, bone regeneration or vascularisation of tissue engineered constructs.

Das Arbeitsgebiet Tissue Engineering befasst sich mit der Klärung der Mechanismen, die der Funktionen verschiedener Gewebearten zu Grunde liegen sowie mit der Entwicklung alternativer Strategien zur Behandlung von Organversagen bzw. Organverlusten. Einer der kritischsten Punkte im Tissue Engineering ist die ausreichende Versorgung der Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff. Bioartifizielle Gewebe mit einer Dicke von bis zu 200 µm können mittels Diffusion ausreichend versorgt werden. Für dickere Transplantate ist die Versorgung der Zellen alleine durch Diffusion jedoch nicht gegeben. Hierfür müssen Mechanismen und Strategien zur Prävaskularisierung der artifiziellen Gewebekonstrukte entwickelt werden, damit die Nährstoff- und Sauerstoffversorgung aller Zellen, auch im Inneren des Transplantates, von Anfang an gewährleistet ist. Eine wichtige Rolle bei der Prävaskularisierung spielt die Angiogenese. Dabei ist die Wahl einer geeigneten Zellquelle entscheidend, da die Zellen die Basis für die Angiogenese darstellen. Mikrovaskuläre Endothelzellen (mvEZ) sind maßgeblich an der Angiogenese beteiligt. Das Problem bei der Verwendung von humanen primären mvEZ ist ihre geringe Verfügbarkeit, ihre limitierte Proliferationskapazität und der schnelle Verlust ihrer typischen Endothelzellmarker in-vitro. Der Aufbau standardisierter in-vitro Testsysteme ist durch die geringe Zellausbeute auch nicht möglich. Die upcyte® Technologie bietet hierfür einen Lösungsansatz. In der vorliegenden Arbeit konnten upcyte® mvEZ als Alternative zu primären mvEZ generiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Zellen eine erweiterte Proliferationsfähigkeit aufweisen und im Vergleich zu primären mvEZ durchschnittlich 15 zusätzliche Populationsverdopplungen leisten können. Dadurch ist es möglich 3x104-fach mehr upcyte® mvEZ eines Spenders zu generieren verglichen mit den korrespondierenden Primärzellen. Die gute und ausreichende Verfügbarkeit der Zellen macht sie interessant für die Standardisierung von in-vitro Testsystemen, ebenso können die Zellen zur Prävaskularisierung von Transplantaten eingesetzt werden. Upcyte® mvEZ zeigen zahlreiche Primärzellmerkmale, die in der Literatur beschrieben sind. Im konfluenten Zustand zeigen sie die für primäre mvEZ spezifische pflastersteinartige Morphologie. Darüber hinaus exprimieren upcyte® mvEZ typische Endothelzellmarker wie CD31, vWF, eNOS, CD105, CD146 und VEGFR-2 vergleichbar zu primären mvEZ. Eine weitere endothelzellspezifische Eigenschaft ist die Bindung von Ulex europaeus agglutinin I Lektin an die alpha-L-Fucose enthaltene Kohlenhydratstrukturen von mvEZs. Auch hier wurden upcyte® Zellen mit primären mvEZ verglichen und zeigten die hierfür charkteristischen Strukturen. Zusätzlich zu Morphologie, Proliferationskapazität und endothelzellspezifischen Markern, zeigen upcyte® mvEZ auch mehrere funktionelle Eigenschaften, welche in primären mvEZ beobachtet werden können, wie beispielsweise die Aufnahme von Dil-markiertem acetyliertem Low Density Lipoprotein (Dil-Ac-LDL) oder die Fähigkeit den Prozess der Angiognese zu unterstützen. Zusätzlich bilden Sphäroide aus upcyte® mvEZ dreidimensionale luminäre Zellformationen in einer Kollagenmatrix aus. Diese Charakteristika zeigen den quasi-primären Phänotyp der upcyte® mvEZs. Upcyte® mvEZ stellen darüber hinaus eine neuartige mögliche Zellquelle für die Generierung prävaskularisierter Trägermaterialien im Tissue Engineering dar. In der vorliegenden Arbeit konnte die Wiederbesiedlung der biologisch vaskularisierte Matrix (BioVaSc) mit upcyte® mvEZ vergleichbar zu primären mvEZ gezeigt werden. Der Einsatz von upcyte® mvEZ in der BioVaSc stellt einen neuen, vielversprechenden Ansatz zur Herstellung eines vaskularisierten Modells für Gewebekonstrukte dar, wie beispielsweise einem Leberkonstrukt. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass upcyte® mvEZ vergleichbar zu primären mvEZs sind und somit eine geeignete Alternative für die Generierung prävaskulierter Trägermaterialien und Aufbau von in-vitro Testsystemen darstellen. Darüber hinaus wurde ein neues, innovatives System für die Generierung einer perfundierten, mit Endothelzellen wiederbesiedelten Matrix für künstliches Gewebe in-vitro entwickelt. / The scope of tissue engineering includes researching mechanisms underlying the function of different types of tissue, as well as the development of alternative strategies for the treatment of organ failure or organ loss. One of the critical aspects of tissue engineering is the adequate supply of cells with nutrition and oxygen. Bioartificial tissue up to a thickness of 200µm can be supplied sufficiently via diffusion. For thicker transplants, the supply of cells, only via diffusion is not sufficient. For this purpose, mechanisms and strategies for pre-vascularization of artificial tissue constructs need to be developed in order to ensure the supply of nutrition and oxygen to the inside of a transplant from the beginning. An important part of pre-vascularization is angiogenesis. Thereby, the selection of a suitable cell source is crucial, as these cells form the basis of angiogenesis. Microvascular endothelial cells (mvEC) are an important part of angiogenesis. Using human primary mvEC is critical due to the quick loss of their endothelial cell marker in-vitro but their limited availability and capacity of proliferation presents a problem. Additionally, the number of cells is also not sufficient for setup a standardized in-vitro test system. Upcyte® technology provides an approach to solving this problem. This work focused on the generation of upcyte® mvEC as alternative to primary mvEC. It was shown that cells treated with upcyte® technology have an enhanced capability of proliferation, resulting in 15 additional population doublings, compared to primary mvEC. Thus, it is possible to generate 3x104-fold more upcyte® mvEC from one donor compared to corresponding primary cells. The sufficient cell availability is important for the standardization of in-vitro test systems, as well as the usage for pre-vascularization of transplants. Upcyte® mvEC show many primary cell-like characteristics, which are described in literature. In the confluent state, upcyte® mvEC show a primary cell-specific cobblestone-like morphology. Furthermore, upcyte® mvEC express typical endothelial cell markers, such as CD31, vWF, eNOS, CD105, CD146 and VEGFR-2, at a similar level to primary mvEZ. An additional endothelial cell-specific attribute is the linkage of Ulex europaeus agglutinin I lectin to carbohydrate-structures of mvEC, which contain alpha-L-fucose. These data showed that there was a good comparison between the characteristics of upcyte® and primary mvEC. In addition to morphology, proliferation capacity and endothelial cell-specific markers, upcyte® mvEC showed functional characteristics, which are also observed in primary mvEC. Examples include the uptake of Dil-marked acetylated low density lipoprotein (Dil-Ac-LDL) and the ability to support the process of angiogenesis. In addition, spheroids formed from upcyte® mvEC formed three dimensional luminal cell formations in a collagen matrix. These characteristics show the quasi-phenotype of upcyte® mvEC. Upcyte® mvEC also represents a new promising cell source for the generation of pre-vascularized scaffolds in the tissue engineering context. The use of upcyte® mvEC in BioVaSc represents a promising new approach for producing a model for vascularized tissue constructs, such as a liver constructs. In summary, this work focussed on the development of upcyte® mvEC which were shown to be comparable to primary mvEC and therefore represent a sufficient and reliable alternative cell source for the generation of pre-vascularized scaffolds and the construction of in-vitro test systems. Moreover, a new and innovative system for the generation of a perfusable, endothelialized matrix for artificial tissue in-vitro has been developed.

Malignant melanoma is the most severe form of all skin cancers with a particular poor prognosis once metastases have developed. Angiogenesis, the formation of new blood vessels, is a prominent feature of human melanoma, which have angiogenic activity already early in development. This is at least partly ascribed to the action of MAPK- and PI3K pathways which are hyperactivated in most melanoma. Animal models which combine in depth in vivo examinations with the opportunity to perform small molecular screens are well suited to gain a more detailed insight into how this type of cancer modulates its angiogenic program. Here, a first transgenic melanoma angiogenesis model was established in the fish species Oryzias latipes (Japanese medaka). In this model, tumors are generated by the pigment cell-specific expression of the oncogenic receptor tyrosine kinase Xmrk. Xmrk is a mutated version of the fish Egfp. Furthermore, to get an angiogenesis model, a medaka line with endothelial cell specific GFP expression was used. By using crosses between these Xmrk- and GFP transgenic fishes, it was shown that angiogenesis occurs in a reactive oxygen species- and NF-κB-dependent manner, but was hypoxia-independent. It was observed that blood vessel sprouting and branch point formation was elevated in this model and furthermore that sprouting could even be induced by single transformed cells. The mouse melanocytes expressing the oncogenic receptor tyrosine kinase Xmrk as well human melanoma cells, which display various oncogenic alterations, produced pro-angiogenic factors, most prominently angiogenin, via NF-κB signaling. Furthermore, inhibiting NF-κB action prevented tumor angiogenesis and even led to the regression of existing tumor blood vessels. In summary, the present medaka melanoma angiogenesis model displays a high sensitivity for angiogenesis detection and is perfectly suited as in vivo model for the testing of anti-angiogenesis inhibitors, as exemplified by the NF-kappaB inhibitor. Furthermore, results indicate that it might be a promising anti-tumor strategy to target signaling pathways such as the NF-κB pathway which are able to induce angiogenesis-dependent as well as -independent pro-tumorigenic effects. / Das maligne Melanom ist die schwerste Form aller Hautkrebsarten und hat eine besonders schlechte Prognose, sobald sich Metastasen gebildet haben. Angiogenese, die Bildung von neuen Blutgefäßen aus bestehenden Gefäßen, ist bei humanen Melanomen häufig zu beobachten. Es wurde gezeigt, dass diese Tumore eine hohe angiogene Aktivität besitzen. Diese wird zumindest teilweise der Aktivität der MAKP und PI3K Signalwege zugeschrieben, welche in den meisten Melanomen hyperaktivert sind. Tiermodelle, die sowohl in vivo Untersuchungen als auch „small molecular screens“ erlauben, sind gut geeignet, um detaillierte Kenntnisse über pro-angiogene Programme zu erlangen. In dieser Arbeit wurde ein erstes transgenes Melanom-Angiogenese-Model in der Fischspezies Oryzias latipes (Medaka) etabliert. In diesem Model werden Tumore durch eine pigmentzell-spezifische Expression der onkogenen Tyrosinkinase Xmrk erzeugt. Xmrk ist eine mutierte Version des Egfp im Fisch. Weiter gibt es in diesem Modellorganismus eine endothelzell-spezifische GFP-Linie. Durch Kreuzen der Xmrk- und GFP-transgenen Linien konnte das beschriebene Tumorangiogenese-Modell generiert werden. An Hand dieses Models konnte gezeigt werden, dass Angiogenese in einer reaktiven Sauerstoffspezies- und NF-κB-abhängigen Weise auftrat, jedoch unabhängig von Hypoxie stattfand. Es wurde beobachtet, dass die Sprossung- und Verzweigungsvorgänge der Blutgefäße sogar durch einzelne transformierte Pigmentzellen induziert wurden. Sowohl Mausmelanozyten, die die onkogene Rezeptortyrosinkinase Xmrk expriemieren, als auch humane Melanomzellen produzieren pro-angiogene Faktoren, wie zum Beispiel Angiogenin, über den NF-κB-Signalweg. Eine Hemmung von NF-κB hatte eine Verminderung der Tumorangiogenese zur Folge und führte sogar zur Rückbildung von bestehenden tumorösen Blutgefäßen. Zusammenfassend zeigt das Medaka-Melanom-Angiogenese-Model eine hohe Sensitivität für den Nachweis von Angiogeneseprozessen und ist vortrefflich geeignet als in vivo Modell zur Durchführung von Angiogenese-Inhibitor-Tests, wie beispielsweise mit dem NF-κB-Inhibitor gezeigt wurde. Eine pharmakologische Hemmung multi-potenter Signalwege mit Angiogenese-abhängigen und –unabhängigen pro-tumorigenen Effekten wie beispielsweise den NF-κB-Signalweg könnte eine erfolgsversprechende Antitumorstrategie darstellen.

Le psoriasis est une pathologie cutanée chronique fréquente qui semble déterminée par des facteurs génétiques multiples et par des facteurs environnementaux. L'expansion vasculaire est un processus précoce lors du développement des plaques de psoriasis. La lymphangiogenèse a jusqu'alors été peu étudiée dans le développement de ces lésions bien que l'expansion du réseau lymphatique y soit histologiquement décrite. Des anomalies dans les systèmes régulant ces processus pourraient faire partie de la pathogénie du psoriasis. Nous avons étudié les réseaux vasculaires et lymphatiques ainsi que lexpression de facteurs régulant leur expansion dans le psoriasis vulgaire en plaques. Nos résultats montrent une surexpression de l'ARNm du VEGF-A 121 et du VEGFR3 dans la peau non lésionnelle des patients atteints de psoriasis sans altération histologique décelable par rapport à la peau de volontaires sains. En outre, l'étude de lésions débutantes de type pinpoint en comparaison des plaques établies de psoriasis montre que l'expansion lymphatique suit l'expansion vasculaire sanguine dans le psoriasis. Les facteurs VEGFR3 et prox-1, marqueurs des vaisseaux lymphatiques, sont en effet exprimés de manière intermédiaire dans les pinpoint par rapport aux plaques et à la peau saine contrairement aux marqueurs d'angiogenèse, déjà exprimés de manière identique entre pinpoint et plaques. Le VEGF-A 189 est accru dans les lésions débutantes, ce qui suggère un rôle pour cette isoforme dans l'élongation vasculaire qui accompagne le psoriasis. En outre, la régression des lésions au cours d'un traitement montre que le réseau lymphatique régresse après le réseau sanguin. Ce travail démontre des différences dans le transcriptome vasculaire (sanguin et lymphatique) de la peau saine des patients par rapport à celle des volontaires sains et une chronologie séquentielle pour le développement sanguin et lymphatique dans le psoriasis. Il met aussi en évidence les variations d'expression de facteurs contrôlant l'angiogenèse et la lymphangiogenèse dans diverses lésions de psoriasis par rapport à la peau saine.

Proefschrift Maastricht. / Lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Freie Universiẗat, Diss., 2006--Berlin. / Dateiformat: zip, Dateien im PDF-Format. Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2005.

Univ., Diss., 2006--Giessen

Hohenheim, Univ., Diss., 2007.

Universiẗat, Diss., 2006--Frankfurt (Main). / Zsfassung in dt. und engl. Sprache.

S179D prolactina (hPRL) é uma mímica molecular da prolactina humana fosforilada. Demonstrou-se que a S179D-hPRL era anti angiogênica nos ensaios de angiogênese baseados na membrana corialantóica de galinha e na córnea de camundongos. Investigações posteriores realizadas empregando modelos in vitro demonstraram que o tratamento com S179D-hPRL diminuiu o número de células viáveis, reduziu a formação de túbulos em Matrigel e interferiu com a migração e invasão da matriz extracelular. A análise dos fatores de crescimento de células endoteliais humanas tratadas com S179D-hPRL revelou: uma diminuição na expressão ou liberação da PRL endógena, da heme-oxigenase-1, do fator de crescimento de fibroblasto básico (bFGF) e um aumento na expressão de dois inibidores teciduais de metaloproteases. A S179D-hPRL também bloqueou a sinalização provocada por bFGF nessas células. Nós concluímos que essa mímica molecular do hormônio pituitário fosforilado é uma potente proteína anti-angiogênica, em parte devido á sua habilidade de reduzir o estímulo autócrino de fatores de crescimento de células endoteliais de cordão umbilical humano (HUVEC), por sua capacidade de bloquear a sinalização promovida pelo bFGF e por sua habilidade de interferir na migração endotelial. Também foi estudada a influência da S179D-hPRL na apoptose em células endoteliais humanas, empregando caspase-8 como um marcador da via extrínseca, e a liberação de citocromo C como um marcador da via intrínseca. As duas cascatas convergem na ativação da caspase-3, que cliva a fator de fragmentação de DNA (DFF45). Uma incubação de três dias com 50 ng/mL de S179D-hPRL quadruplicou o número de células apoptóticas; esse efeito duplicou-se com uma concentração de 100 ng/mL e atingiu um ápice com 500 ng/mL. A clivagem de DFF45 e da pro-caspase-8 foi detectado com 100 ng/mL. Citocromo C, porém, só foi observado com concentrações de 500 ng/mL. O regulador de ciclo celular p21 (um marcador pró-apoptótico) elevou-se com 100 ng/mL, enquanto que um incremento do supressor tumoral p53 necessitou três vezes o tempo de incubação e 500 ng/mL. A atividade do promotor de p21 foi máxima com 50 ng/mL do análogo de hPRL, enquanto que 500 ng/mL foram necessários para se visualizar uma alteração significativa na atividade do promotor de Bax (um indicador da atividade de p53). Como previamente demonstrado na literatura, S179D-hPRL bloqueou a fosforilação da quinase regulada extracelularmente (ERK) em resposta ao bFGF, mas também causou uma ativação tardia e prolongada da ERK. PD 98059 [inibidor específico da proteína quinase ativada por mitógeno (MAPkinase)] inibiu essa ativação tardia e sustentada assim como outros efeitos da S179D-hPRL, exceto aquele sobre a indução de p53 e ativação do promotor de Bax. Podemos concluir que baixas doses de S179D-hPRL bloqueiam a sinalização de ERK induzida por bFGF e concomitantemente ativam a ERK em um tempo diferente, resultando na elevação de p21 e ativando a via extrínseca de apoptose. Maiores tempos de incubação e concentração, entretanto, ativam a via intrínseca empregando uma cascata intracelular diferente. Esses achados sugerem que níveis circulantes de PRL fosforilada podem inibir a progressão do câncer e, portanto, S179D-hPRL poderia ser um agente anti-angiogênico útil na terapêutica. / S179D-prolactin (hPRL) is an experimentally useful mimic of naturally phosphorylated human prolactin. S179D-hPRL, but not unmodified PRL, was found to be anti-angiogenic in both the chorioallantoic membrane and corneal assays. Further investigation using human endothelial in vitro models showed reduced cell number, reduced tubule formation in Matrigel, and reduced migration and invasion, as a function of treatment with S179D-hPRL. Analysis of growth factors in human endothelial cells in response to S179D-hPRL showed a decreased expression or release of endogenous PRL, heme-oxygenase-1, basic fibroblast growth factor (bFGF), angiogenin, epidermal growth factor and vascular endothelial growth factor and an increased expression of inhibitors of matrix metalloproteases. S179D-hPRL also blocked signaling from bFGF in these cells. We conclude that this molecular mimic of a pituitary hormone is a potent anti-angiogenic protein, partly as a result of its ability to reduce utilization of several well-established endothelial autocrine growth loops, partly by its ability to block signaling from bFGF and partly because of its ability to decrease endothelial migration. We also examined the influence of S179D-hPRL on apoptosis in human endothelial cells, using procaspase-8 as a marker of the extrinsic pathway, and cytochrome C release as a marker of the intrinsic pathway. Both pathways converge at caspase-3, which cleaves DNA fragmentation factor (DFF45). A 3-day incubation with 50 ng/ml S179D-hPRL quadrupled the early apoptotic cells; this effect was doubled at 100 ng/ml and maximal at 500 ng/ml. DFF45 and pro-caspase 8 cleavage were detectable at 100 ng/ml. Cytochrome C, however, was unaffected until 500 ng/ml. p21 increased at 100 ng/ml, whereas a change in p53 activity required both triple the time and 500 ng/ml. p21 promoter activity was maximal at 50 ng/ml, whereas 500 ng/ml were required to see a significant change in the Bax promoter (a measure of p53 activity). As previously shown, S179D-hPRL blocked extracelular regulated kinase (ERK) phosphorylation in response to bFGF, but, in addition, continued co-incubation showed a delayed and prolonged activation of ERK. PD98059 [a specific mitogen-activated protein kinase (MAPkinase) inhibitor] inhibited this delayed activation of ERK and the effects of S179D-hPRL on all parameters except p53, or activity of the Bax promoter. We conclude that low doses of S179D-hPRL block bFGF-induced ERK signaling and yet activates ERK in a different time frame to elevate p21, and activate the extrinsic pathway. Longer incubations and higher concentrations, however, additionally activate the intrinsic pathway using an alternate intracellular signal. These findings suggest that circulating levels of phosphorylated hPRL may reduce the progression of cancer and, furthermore, that S179D-hPRL may be a useful anti-angiogenic therapeutic.