Die Prävention einer Restenose nach PTCA ist eines der wichtigsten Ziele für Forscher und Kliniker. Etwa 1,5 Millionen Interventionen werden weltweit jährlich durchgeführt und mit Hilfe von Stentimplantationen können die meisten Patienten erfolgreich behandelt werden. Jedoch kommt es in bis zu 60 % der Fälle zu einer Restenosierung des behandelten Gefässes innerhalb von etwa 6 Monaten. Für die Entwicklung der Neointima, Hauptursache der Restenose, sind Wanderung glatter Gefässmuskelzellen (GMZ) und Ablagerungen von Proteinen der extrazellulären Matrix (EZM) verantwortlich. Signalkaskaden, die über Integrin Rezeptoren vermittelt werden, spielen in der Migration von GMZ eine zentrale Rolle. Viele Integrine binden über eine spezifische Aminosäuresequenz, die sogenannte RGD Sequenz, die in verschiedenen EZM Proteinen und in auf Zelloberflächen gebundenen Immunglobulinen vorkommt. Bisher konnte von verschiedenen Integrinantagonisten, wie Antikörpern, zyklischen Peptiden, Peptidomimetika und Nicht-Peptiden, gezeigt werden, dass die die pathologische Reaktion vermindern können, was auf die Bedeutung der Integrin vermittelten Signalkaskaden in der GMZ Migration hinweist. Wir konnten zeigen, dass die Wanderung von GMZ sowohl mit einem pharmakologischen Inhibitor, wie auch durch die endogene Überexpression eines FAK Inhibitors, der über ein AAV Vektorsystem übertragen wurde, gehemmt werden konnte. So stellt die Blockade der Integrin vermittelten Signalkaskaden ein vielversprechendes Ziel für die Inhibition der Restenose nach PTCA dar. Im ersten Teil der Arbeit konnten wir nach Stimulation von humanen GMZ mit Vitronektin (VN) eine verstärkte Tyrosinphosphorylierung (PTyr) verschiedener zellulärer Proteine nachweisen. Dabei zeigte sich eine besonders signifikante Phosphorylierung eines Proteins, das mittels Immunpräzipitation als “focal adhesion kinase” (FAK) identifiziert wurde. Die erhöhte PTyr zeigte sich auch am Tyrosinrest FAK Tyr-397, der Autophosphorylierungsstelle der Kinase. Die erhöhte PTyr von FAK war abhängig von der Stimulation durch VN und nicht zu beobachten, wenn die GMZ auf Poly-L-Lysin ohne spezifische Rezeptor Ligand Interaktion adhärierten. Mit Hilfe eines Integrin V Inhibitors konnte diese rezeptorvermittelte Aktivierung in einer dosisabhängigen Weise verhindert werden. Die Inhibition der durch VN stimulierten Migration (Haptotaxis) mit Hilfe des V Inhibitors korrelierte mit der Reduktion der Aktivierung Integrin vermittelter Signalwege, im Besonderen der PTyr von FAK. Interessanterweise konnte die Blockade von Integrin V nicht nur die durch VN stimulierte Haptotaxis, sondern auch die durch Wachstumsfaktoren induzierte Chemotaxis hemmen. Die Migrationsrate wurde mit Hilfe eines modifizierten Boyden-Migrationskammer Experiments ermittelt, das ein in vitro Modell zur Untersuchung von Zellwanderung darstellt. Der V Inhibitor hemmte auch die Invasion der GMZ in eine Matrigel Matrix und die Sekretion der Matrixmetalloproteinase 2. Eine Apoptose wurde bei den verwendeten Konzentrationen nicht induziert. FAK stellt ein wichtiges Schlüsselprotein in vielen zellulären Mechanismen dar. So konnte die Beteiligung von FAK in der Regulation der Zellmigration an verschiedenen Zellarten gezeigt werden. Die Überexpression von FRNK, der C-terminalen Domäne von FAK, ist in der Lage die in vitro Migration von GMZ wie auch die Neointimabildung in einem Schweinemodell zur Entwicklung der Restenose zu verhindern. FAK stellt somit ein vielversprechendes Ziel für die Inhibition der Restenoseentwicklung nach PTCA dar. Der letzte Teil der Arbeit konzentrierte sich auf die Identifikation von Bindungspartnern der N-terminalen Domäne von FAK mit Hilfe eines bakteriellen „two hybrid“ Systems. Es wurde als ein möglicher Bindungspartner ein 17,9 kDa grosses Protein gefunden. Das humane Homolog ist als AGS4 bezeichnet und stellt einen GTPase Aktivator dar. Es zeigte sich, dass es in der Lage ist, mit der N-terminalen Domäne von FAK zu interagieren, und dass es stark in hämatopoetischen Zellen exprimiert wird. Zusammenfassend kann man sagen, dass unsere Ergebnisse FAK als ein vielversprechendes Ziel für die Inhibition der GMZ Migration erscheinen lassen. Das Vorliegen verschiedener induzierter Signalwege kann durch die Rolle der EZM Proteine und der Wachstumsfaktoren in der Zellmigration erklärt werden. Das Ziel dieser Studie war die Signalkaskaden, die zu einer GMZ Migration und somit zu einer Restenose führen, zu unterbrechen. Die Ergebnisse zeigen, dass V Integrine und Signalkaskaden, die FAK vermittelt sind, wichtig für die Zellmigration sind. Die Unterbrechung dieser FAK vermittelten Signalwege, sei es durch einen pharmakologischen Inhibitor oder durch die Überexpression von FRNK führte zu einer Inhibition der Migration. / The prevention of restenosis after percutaneous coronary intervention is a major task for researchers and clinicians in cardiovascular pharmacology. Nearly 1.5 million PTCA are performed every year worldwide and, due to the implantation of stents, most of the cases can be treated successfully. 60% of those patients develop restenosis within 6 months. SMC migration and ECM deposition are known to be responsible for neointima formation. Among many processes, integrin initiated signalling events play a central role in SMC migration. Many integrins recognize a specific RGD sequence which is present in several ECM proteins and cell surface immunoglobulin super family molecules. Until now, there are various integrin antagonists such as antibodies, cyclic peptides, peptidomimetics, and non-peptides have been shown to interfere with such pathological situations indicating the importance of integrin initiated signalling pathways in SMC migration. Therefore, in this study SMC migration induced by ECM proteins was inhibited either using pharmacological inhibitor or by overexpressing the endogenous inhibitor of FAK by AAV vector system. In the first part of the thesis, the effect of integrin-ligand stimulation on hCASMCs was studied. The tyrosine phosphorylation of many cellular proteins was observed from serum starved hCASMCs replated on VN but not on PL coated plates. The major tyrosine phosphorylated protein was identified as FAK by immunoprecipitation and also phosphorylation was found at Tyr 397, the autophosphorylation site of FAK. Further, VN induced the dose dependent migration of hCASMCs in haptotaxis assay. The integrin v inhibitor was used to block those ECM stimulated integrin signalling pathways and cell migration. It inhibited the ECM stimulated tyrosine phosphorylation in a dose dependent manner. Interestingly, specific potent antagonism of integrin v abrogated both ECM induced haptotaxis and growth factor induced chemotaxis. The inhibition of migration is consistent with the replating assay results that show interference with integrin induced signalling pathways particularly the FAK tyrosine phosphorylation. The integrin v inhibitor also is able to interfere with hCASMC invasion through matrigel by reducing MMP-2 secretion. Importantly, integrin v inhibitor did not induce the apoptosis in hCASMCs. FAK is a key player in many cellular events and its involvement in cell migration was extensively studied in various cell types. The present study explored the function of FAK in hCASMC migration by overexpression of FRNK, the C-terminal domain of FAK. Overexpression of FRNK inhibited the in vitro SMC migration as well as the neointima formation in a porcine restenosis model in vivo. The last part of this thesis focused on the identification of putative binding partners for the N-terminal domain of FAK by bacterial two-hybrid screen. One of the interesting binding partners was a putative protein of 17.9 kDa. Its human homolog is AGS4, which acts as a GTPase activator. The preliminary results revealed that it is able to interact with N-FAK domain and its expression is high in haematopoietic cells. Taken together the above results suggest that integrin v and FAK are promising targets for inhibition of SMC migration. Disruption of FAK-mediated signalling pathways by a pharmacological inhibitor or by overexpression of FRNK, which acts as dominant-negative regulator, resulted in decreased migration of SMCs and thus can lead to reduction of neointima formation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:1503 |
| Date | January 2006 |
| Creators | Varadarajulu, Jeeva |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0073 seconds