Thrombozytäres bFGF (basic fibroblast growth factor) vermittelt endothelintegrative Funktionen von mesenchymalen Stammzellen in vitro

Abstract

Herzinfarktpatienten zeigen eine vermehrte Anzahl zirkulierender mesenchymaler Stammzellen (MSCs), die bekanntermaßen Myokard regenerieren und zu Endothelzellen differenzieren können. Die Mechanismen der MSCs um aus der Zirkulation heraus das Zielgewebe zu erreichen (sog. homing), sind weiterhin unbekannt. In dieser Arbeit wurde die Auswirkung der Thrombozyten auf die Rekrutierung der MSCs, deren Proliferation, deren Migration und deren Integration ins Endothel untersucht. Mesenchymale Stammzellen, die das Alpha-v-Beta-3-Integrin exprimieren, wurden bei hohen Scherkräften an humane arterielle Endothelzellen vermittelt, nachdem diese mit isolierten Thrombozyten oder IL-1-Beta behandelt worden waren. Die Interaktion von Thrombozyten mit MSCs wurde durch Präinkubation mit dem Beta-3-blockierenden monoklonalen Antikörper 7E3 oder RGD, jedoch nicht mit RED, verhindert. Des Weiteren förderten Thrombozyten einen Migrationszelltyp der MSCs und verstärkten dosis- und aktivierungsabhängig die Migration der MSCs. Dieser Vorgang wurde über bFGF (basic fibroblast growth factor) vermittelt. Vergleichbar dazu induzierte thrombozytäres bFGF eine MSC-Proliferation. Die Koinkubation von MSCs mit Thrombozyten förderte die Integration in einen endothelialen Monolayer, was durch Präinkubation mit einem bFGF-blockierenden monoklonalen Antikörper signifikant reduziert wurde. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Thrombozyten eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung von MSCs an Endothel, am Einfluss auf deren Funktionen und bei der Förderung der Endothelintegration der MSCs zu spielen scheinen.

Patients with myocardial infarction reveal an increased number of circulating mesenchymal stem cells (MSCs), which have also been shown to regenerate myocardial tissue and to transdifferentiate into endothelial cells. The homing mechanisms of MSCs from the circulation into the target tissue, however, are not understood so far. In this study the impact of platelets on MSC recruitment, proliferation, migration and integration into the endothelium was evaluated. MSCs, which express alpha-v-beta-3-integrin, were recruited to human arterial endothelial cells exposed to isolated platelets or IL-1-beta under high shear conditions. The interaction of platelets and MSCs was inhibited by preincubation with the beta-3-integrin blocking monoclonal antibody (mAb) 7E3 or an RGD but not an RED protein. Platelets promoted a migratory MSC phenotype and dose- and activation-dependently enhanced migration of MSCs, a process that was mediated by basic fibroblast growth factor (bFGF). Similarly, platelet derived bFGF induced MSC proliferation. Co-incubation of MSCs with platelets facilitated integration into an endothelial monolayer, which was significantly reduced by pre-incubation with a blocking mAb to bFGF. Summing up platelets may play a critical part in the recruitment of MSCs to the endothelium, influence MSC function and promote integration of MSCs into the endothelium.