Regulation der Expression von CEA-related cell adhesion molecule-1 in humanen Endothelzellen
Final Report Abstract
Die Angiogenese ist ein komplexer Vorgang, der durch eine Vielzahl verschiedenster Faktoren gesteuert wird. In umfangreichen Voruntersuchungen konnte unsere Arbeitsgruppe zeigen, dass lösliches CEACAM1, ein Zelladhäsionsmolekül (Gykoprotein) aus der Gruppe der CEA-Genfamilie, die Gefäßneubildung begünstigt CEACAM1 kommt als lösliche und transmembranäre Form bei verschiedenen Zelltypen vor. Über die Regulation von CEACAM1 in Endothelzellen gibt es bislang keine entsprechenden Untersuchungen. Vornämliches Ziel des hier dargelegten Projektes war es daher der Frage nachzugehen, welche Faktoren (von denen im Allgemeinen angenommen wird, dass sie bei der Angiogenese eine Rolle spielen) die Genexpression von CEACAM1 verändern. Im zweiten Teil der Untersuchung sollte dann untersucht werden, welche funktionelle Auswirkung die vermehrte Expression von endogenen CEACAM1 auf die Endothelzellen hat Um diese Frage zu beantworten wurden zwei unterschiedliche Strategien gewählt (i) Inhibition von CEACAM1 mittels neutralisierendem Antikörper, (ii) selektive Überexpression mittels adenoviralem Gentransfer. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: 1. Hypoxie, einer der stärksten Induktoren der Gefäßneubildung, führte unter den hier gewählten Versuchsbedingungen zu keiner Veränderung der CEACAM1 Expression in mikrovaskulären Endothelzellen. Ein parakriner Effekt konnte in Ko-Kulturexperimenten mit glatten Muskelzellen nicht festgestellt werden. 2. Von den hier untersuchten proatherogenen und proinflammatorischen Substanzen führte INF-y zu eine signifikanten und konzentraflonsabhängigen Zunahme der Transkription und Translation von CEACAM1. 3. Funktionell bewirkte die Stimulation der Endothelzellen mit INF-y eine erhöhte Rate an migrierenden Zellen in einem komplexen Funktionsassay (Boyden-Chamber). Entgegen der ursprünglichen Annahme, führte die Inhibition von CEACAM1 mit einem neutralisierenden Anflkörper (4D1C2) in INF-y stimulierten Zellen nahezu zu einer Verdopplung der Anzahl migrierender Zellen. 4. Demgegenüber hatte die selektive Überexpression von CEACAMl in Endothelzellen eine hemmende Wirkung auf die Wanderungsgeschwindigkeit der Zellen. Die Daten lassen sich wie folgt interpretieren: (i) Im Gegensatz zu vielen anderen proanglogenen Faktoren wird die Expression von CEACAMl in mikrovaskulären Endothelzellen nicht durch den Abfall des zellulären Sauerstoffpartialdrucks reguliert. Auch scheint es keinen parakrinen, Hypoxie-vermittelten Effekt auf CEACAM1 durch glatte Muskelzellen zu geben, (ii) Interferon y ist ein wichtiger Regulator der Expression von CEACAM1 und führt unter den hier gewählten Bedingungen zu einer signifikanten Zunahme von CEACAM1 in mikrovaskulären Endothelzellen. In vorhergehenden Migrationsexperimenten mit humanen Endothelzellen zeigte CEACAM1, das aus neutrophilen Granulocyten aufgereinigt worden war, chemotaktische Eigenschaften, die mit denen des vaskulären Wachstumsfaktors (VEGF) vergleichbar sind. Demgegenüber führt die Zunahme des zellständigen CEACAMl zu einer Reduktion der Zellmotilität und damit zu einer Stabilisierung. Durch Bindung von CEACAM1 an intrazelluläre signaltransduzierende Proteine und Kontakt zum Cytoskelett könnte es modulierend auf Signaltransduktionskaskaden und die Organisation des Cytoskeletts einwirken. Dadurch kann es zur Veränderung der Genexpression kommen, womit CEACAM1 Einflüsse auf die Zellproliferation und -differenzierung nehmen kann. CEACAM1 kommt somit eine duale Funktion zu, wobei die Bildung von „cis-Dimeren" (lösliches CEACAM1) zu einer Aufhebung der Kontaktinhibition der Proliferaflon und zum Wiedereintritt der Zellen in den Zellzyklus führt, während die Bildung von „trans-Dimeren" (zellständiges CEACAM1), das Gegenteil bewirkt und zur Stabilisierung z.B. von neu gebildeten Gefäßen führt.
Publications
- (2006) CEACAM1 is a Key Regulator of Endothelial Proliferation and Migration in vitro and in vivo via FAK Dependent Proteasomal Degradation of FOXO Transcription Factors and Metalloproteinase Secretion. Circulation (Suppl). 465
Knappe D, Obermeyer N, Dabeistein J, Horst A, Mont Mi, Morbidelli L, Ziche M, Schunkert H, Weil J, Ito WD
- (2007) Regulation of CEACAM1 Expression In Endothelial Cells, Clin Res Cardiol (Suppl) P160
Sager H, Hormann A, Graf T, Ito WD, Schunkert H, Weil J
- (2009) Expression of CEACAM1 in Acute Rejection of Human Renal Allografts. Am J Transpl. 41:1536-40
H. Sager, S. Ergün, A. Hartmann, B. Krämer, M. Mihatsch, J. Weil
