Angiogenesis and inflammation are hallmarks of several pathologies including breast cancer. The angiopoietins and Tie receptors have emerge as alternative targets for therapeutical intervention due to their function as essential regulators of angiogenesis, vascular homeostasis and inflammation. Angiopoietin-1 (Ang-1), the main agonist of Tie-2 receptors, promotes vessel growth, inhibits inflammation and maintains vessel stability. Although important advances have been made in understanding the functions of Ang-1 in the vasculature the intracellular signaling pathways activated by Ang-1, as well as its role in breast cancer and inflammation, remain largely unexplored. Using human umbilical vein endothelial cells (HUVECs), we identified dual-specificity phosphatases (DUSPs) that negatively regulate mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways activated by Ang-1. Specifically we found that Ang-1 increased the expression (mRNA and Protein), as well as the activity of DUSP1, DUSP4 and DUSP5. Knocking down these phosphatases using siRNA revealed that DUSP1 mainly inactivates p38, DUSP4 dephosphorylates ERK1/2, p38 and SAPK/JNK, and DUSP5 is ERK-specific. Furthermore DUSP1, DUSP4 and DUSP5 had distinct functions in Ang-1-dependent survival and migration of endothelial cells (ECs).Because of the importance of angiogenesis in tumor progression, we then investigated the influence of estradiol (E2) on the expression of angiopoietins in breast cancer cell lines. We found Ang-1 mRNA and protein expressions to be lower in estrogen receptor (ERα) positive cells than in ERα negative cells. Additionally, we observed that both tumor size and Ang-1 production were reduced in ERα+ cell-derived xenografts in mouse mammary pads when compared to those derived from ERα- cells; and this effect was inhibited when the mice were ovariectomized. Since a large portion of the genome is under the regulation of microRNAs (miRNAs), we hypothesized that Ang-1 induces the expression of miRNAs to protect the endothelium against E. Coli lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation. We found that treating HUVECs for 24h with Ang-1 reduced LPS-induced phosphorylation of p38 and SAPK/JNK, and the activation of nuclear factor kappa b (NF-B). Ang-1 also decreased the expression of pro-inflammatory cytokines, adhesion molecules and leukocyte adhesion in vitro. Our findings suggest that miR-146b-5p is induced by Ang-1 as a mechanism to control Toll-like receptor (TLR) 4 signaling and the expression of pro-inflammatory mediators by targeting the signaling proteins interleukin-1 receptor-associated kinase 1 (IRAK1) and TNF receptor-associated factor 6 (TRAF6). We conclude that Ang-1 induces the expression of DUSP1, DUSP4 and DUSP5 to coordinate its anti-apoptotic and migratory response. Ang-1 is also an important modulator of growth and progression of ERα- breast cancers. Finally, Ang-1 treatment antagonizes pro-inflammatory pathways activated by LPS through the induction of miR-146b-5p which targets the TLR signaling proteins IRAK1 and TRAF6. / L'angiogenèse et l'inflammation sont caractéristiques de plusieurs pathologies, dont le cancer du sein. Les angiopoiétines et les récepteurs Tie ont émergé comme cibles d'intervention thérapeutique alternatives en raison de leur fonction de régulateurs essentiels de l'angiogenèse, de l'homéostasie vasculaire et de l'inflammation. L'angiopoiétine-1 (Ang-1), l'agoniste principal du récepteur Tie-2, favorise la croissance des vaisseaux, inhibe l'inflammation et maintient la stabilité vasculaire. Bien que des progrès importants aient été réalisés dans la compréhension des fonctions d'Ang-1 dans le système vasculaire, les voies de signalisation intracellulaires activées par Ang-1 ainsi que son rôle dans le cancer du sein et l'inflammation sont largement inexplorées.Utilisant des cellules endothéliales de veine ombilicale (CEVOH), nous avons identifié des phosphatases à double spécificité (DSPs) qui régulent négativement les voies de signalisation des protéines kinase activée par mitogènes (MAPKs) activées par Ang-1. Plus précisément nous avons trouvé que l'Ang-1 a induit l'ARNm, l'expression des protéines et l'activité de DSP1, DSP4 et DSP5. Réduire l'expression de ces phosphatases à l'aide de ARNi a révélé que DSP1 inactive principalement p38, DSP4 déphosphoryle ERK1/2, p38 et SAPK/JNK et DSP5 est spécifique pour ERK. En outre DSP1, DSP4 et DSP5 possèdent des fonctions distinctes pour la régulation de la migration, la survie, la formation de tube capillaire et la perméabilité vasculaire dépendante d'Ang-1.En raison de l'importance de l'angiogenèse dans la progression tumorale, nous avons ensuite étudié l'influence de l'estradiol (E2) sur l'expression des angiopoiétines dans des lignées cellulaires du cancer du sein. Nous avons trouvé que le niveau de transcrits d'ARNm ainsi que l'expression protéique d'Ang-1 étaient réduits dans cellules positives pour les récepteurs des œstrogènes (ER) par comparison aux cellules négatives pour ER. En outre, nous avons observé que la taille de la tumeur et la production d'Ang-1 étaient réduits dans de xénogreffes de tissu mammaire chez la souris dérivés de cellules ER+, par rapport à ceux issus de cellules ER. De plus cet effet est inhibé lorsque les souris sont ovariectomisées.Comme une grande partie du génome est sous le contrôle des microARNs (miARN), nous avons émis l'hypothèse que l'Ang-1 induit l'expression des miARNs pour protéger l'endothélium contre l'inflammation induite par le lipopolysaccharide (LPS) d'E. Coli. Nous avons constaté que le traitement de CEVOH pendant 24 heures avec Ang-1 réduit la phosphorylation de p38 et SAPK/JNK, ainsi que l'activation du facteur nucléaire kappa B (NF-B) induite par le LPS. Ang-1 a également diminué l'expression de cytokines pro-inflammatoires, des molécules d'adhésion et l'adhérence des leucocytes in vitro. Nos résultats suggèrent que miR-146b-5p est induit par l'Ang-1 comme un mécanisme pour le contrôle de la signalisation des récepteurs de type toll (TLR) et l'expression de médiateurs pro-inflammatoires, en ciblant les protéines de signalisation IRAK1 et TRAF6.Nous concluons que l'Ang-1 induit l'expression de DSP1, DSP4 et DSP5 à fin de coordonner son action anti-apoptotique et sa réponse migratoire et angiogénique. Ang-1 est également un modulateur important de la croissance et de la progression des cancers du sein ER-. Enfin, le traitement avec Ang-1 antagonise les voies de signalisation pro-inflammatoires par l'induction de l'expression de miR-146-5p, qui cible des protéines de la voie de signalisation TLR: IRAK1 et TRAF6.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119607 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Echavarria, Raquel |
| Contributors | Sabah N A Hussain (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Medicine) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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