Pro-inflammatory and angiogenic activities of VEGF and angiopoietins in murine sponge/Matrigel model

La dérégulation de la formation et l'intégrité des vaisseaux sanguins peut conduire à un état pathologique tel qu’observé dans de nombreuses maladies ischémiques telles que: la croissance de tumeur solide, l’arthrite rhumatoïde, le psoriasis, les rétinopathies et l'athérosclérose. Par conséquent, la possibilité de moduler l'angiogenèse régionale chez les patients souffrant d'ischémie est cliniquement pertinente. Un élément clé dans l'induction de l'angiogenèse pathologique est une inflammation qui précède et accompagne la formation des nouveaux vaisseaux. Ce phénomène est démontré par l'augmentation de la perméabilité vasculaire et le recrutement de monocytes/ macrophages et cellules polynucléaires (neutrophiles). En collaboration avec d'autres groupes, nous avons montré que différents facteurs de croissance tels que le facteur de croissance endothélial vasculaire et les angiopoïétines peuvent non seulement promouvoir l'angiogenèse mais aussi induire diverses étapes connexes au processus de la réaction inflammatoire, y compris la synthèse et la libération des médiateurs inflammatoires et la migration des neutrophiles. Les objectifs de notre étude étaient d'adresser si le vascular endothelial growth factor (VEGF) et les angiopoïétines (Ang1 et Ang2) sont capables de promouvoir la formation des nouveaux vaisseaux sanguins au fil du temps et d'identifier la présence de différentes cellules inflammatoires dans ce processus. Des éponges d'alcool polyvinylique stérilisées et imbibées de Matrigel appauvri en facteur de croissance (contenant PBS, VEGF, Ang1 ou Ang2 (200 ng/200 μl)) ont été insérées sous la peau de souris C57/Bl6 anesthésiées. Les éponges ont ensuite été retirées aux jours 4, 7, 14 ou 21 après la procédure pour des analyses histologiques, immunohistologiques et cytométriques. La formation des nouveaux vaisseaux a été validée par la coloration au Trichrome de Masson et des analyses histologiques et immunohistologiques contre les cellules endothéliales (anti-CD31). De plus, la maturation des vaisseaux a été démontrée par la coloration séquentielle contre les cellules endothéliales (anti-CD31) et musculaires lisses (anti-alpha-actine). Nous avons effectué la même procédure pour caractériser le recrutement de neutrophiles (anti-MPO), et de macrophages (anti-F4/80). Afin de mieux délimiter la présence de différents sous-ensembles de leucocytes recrutés dans les éponges, nous avons utilisé une technique de cytométrie en flux sur des préparations de cellules isolées à partir de ces éponges. Nous avons observé que le VEGF et les angiopoïétines favorisent le recrutement de cellules endothéliales et la formation de nouveaux vaisseaux plus rapidement qu’en présence de PBS. Une fois formé au jour 7, ces nouveaux vaisseaux restent stables en nombre, et ne subissent pas une réorganisation importante de leur surface. Ces vaisseaux maturent grâce au recrutement et au recouvrement par les cellules musculaires lisses des néovaisseaux. En outre, le microenvironnement angiogénique est composé de cellules inflammatoires, principalement de neutrophiles, macrophages et quelques cellules de type B et T. Donc, le VEGF, l’Ang1 et l’Ang2 induisent séparément la formation et la stabilisation de nouveaux vaisseaux sanguins, ainsi que le recrutement de cellules inflammatoires avec des puissances différentes et une action temps-dépendante dans un modèle d’éponge/Matrigel.

Angiopoietins assemble distinct Tie2 signalling complexes in endothelial cell-cell and cell-matrix contacts

The receptor tyrosine kinase Tie2, and its activating ligand Angiopoietin-1 (Ang1), are required for vascular remodelling and vessel integrity, whereas Ang2 may counteract these functions. However, it is not known how Tie2 transduces these different signals. Here, we show that Ang1 induces unique Tie2 complexes in mobile and confluent endothelial cells. Matrix-bound Ang1 induced cell adhesion, motility and Tie2 activation in cell-matrix contacts that became translocated to the trailing edge in migrating endothelial cells. In contrast, in contacting cells Ang1 induced Tie2 translocation to cell-cell contacts and the formation of homotypic Tie2-Tie2 trans-associated complexes that included the vascular endothelial phosphotyrosine phosphatase, leading to inhibition of paracellular permeability. Distinct signalling proteins were preferentially activated by Tie2 in the cell-matrix and cell-cell contacts, where Ang2 inhibited Ang1-induced Tie2 activation. This novel type of cellular microenvironment-dependent receptor tyrosine kinase activation may explain some of the effects of angiopoietins in angiogenesis and vessel stabilization.

Angiopoietins 3 and 4: Diverging gene counterparts in mice and humans

The angiopoietins have recently joined the members of the vascular endothelial growth factor family as the only known growth factors largely specific for vascular endothelium. The angiopoietins include a naturally occurring agonist, angiopoietin-1, as well as a naturally occurring antagonist, angiopoietin-2, both of which act by means of the Tie2 receptor. We now report our attempts to use homology-based cloning approaches to identify new members of the angiopoietin family. These efforts have led to the identification of two new angiopoietins, angiopoietin-3 in mouse and angiopoietin-4 in human; we have also identified several more distantly related sequences that do not seem to be true angiopoietins, in that they do not bind to the Tie receptors. Although angiopoietin-3 and angiopoietin-4 are strikingly more structurally diverged from each other than are the mouse and human versions of angiopoietin-1 and angiopoietin-2, they appear to represent the mouse and human counterparts of the same gene locus, as revealed in our chromosomal localization studies of all of the angiopoietins in mouse and human. The structural divergence of angiopoietin-3 and angiopoietin-4 appears to underlie diverging functions of these counterparts. Angiopoietin-3 and angiopoietin-4 have very different distributions in their respective species, and angiopoietin-3 appears to act as an antagonist, whereas angiopoietin-4 appears to function as an agonist.

Multiple roles of angiopoietins in atherogenesis

Purpose of review: The roles of angiopoietin-1 (Ang-1) and angiopoietin-2 (Ang-2) during vascular development have been extensively investigated, as has been their role in controlling the responsiveness of the endothelium to exogenous cytokines. However, very little is known about the role of these vascular morphogenic molecules in the pathogenesis of atherosclerosis. Here, we summarize the recent research into angiopoietins in atherosclerosis. Recent findings: Angiopoietin-2 is a context-dependent agonist that protects against the development of arteriosclerosis in rat cardiac allograft. A recent study showed, contrary to expectations, that a single systemic administration of adenoviral Ang-2 to apoE-/- mice, fed a Western diet, reduced atherosclerotic lesion size and LDL oxidation in a nitric oxide synthase dependent manner. In contrast, overexpression of Ang-1 fails to protect from rat cardiac allograft due to smooth muscle cell activation. The potential proatherogenic effect of Ang-1 is further supported by the induction of chemotaxis of monocytes by Ang-1 in a manner that is independent of Tie-2 and integrin binding. These studies highlight the need for extensive research to better understand the role of angiopoietins in the cardiovascular setting. Summary: Ang-2 inhibits atherosclerosis by limiting LDL oxidation via stimulation of nitric oxide production. In contrast, Ang-1 can promote monocyte and neutrophil migration. The angiopoietin–Tie-2 system provides an important new target for modulating vascular function.

Regulation of the proinflammatory properties of angiopoietins

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Regulation of the proinflammatory properties of angiopoietins

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Pressing the right buttons: signaling in lymphangiogenesis.

Lymphatic vasculature is increasingly recognized as an important factor both in the regulation of normal tissue homeostasis and immune response and in many diseases, such as inflammation, cancer, obesity, and hypertension. In the last few years, in addition to the central role of vascular endothelial growth factor (VEGF)-C/VEGF receptor-3 signaling in lymphangiogenesis, significant new insights were obtained about Notch, transforming growth factor β/bone morphogenetic protein, Ras, mitogen-activated protein kinase, phosphatidylinositol 3 kinase, and Ca(2+)/calcineurin signaling pathways in the control of growth and remodeling of lymphatic vessels. An emerging picture of lymphangiogenic signaling is complex and in many ways distinct from the regulation of angiogenesis. This complexity provides new challenges, but also new opportunities for selective therapeutic targeting of lymphatic vasculature.

Characterization of the fasting-induced adipose factor FIAF, a novel peroxisome proliferator-activated receptor target gene.

Fasting is associated with significant changes in nutrient metabolism, many of which are governed by transcription factors that regulate the expression of rate-limiting enzymes. One factor that plays an important role in the metabolic response to fasting is the peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARalpha). To gain more insight into the role of PPARalpha during fasting, and into the regulation of metabolism during fasting in general, a search for unknown PPARalpha target genes was performed. Using subtractive hybridization (SABRE) comparing liver mRNA from wild-type and PPARalpha null mice, we isolated a novel PPARalpha target gene, encoding the secreted protein FIAF (for fasting induced adipose factor), that belongs to the family of fibrinogen/angiopoietin-like proteins. FIAF is predominantly expressed in adipose tissue and is strongly up-regulated by fasting in white adipose tissue and liver. Moreover, FIAF mRNA is decreased in white adipose tissue of PPARgamma +/- mice. FIAF protein can be detected in various tissues and in blood plasma, suggesting that FIAF has an endocrine function. Its plasma abundance is increased by fasting and decreased by chronic high fat feeding. The data suggest that FIAF represents a novel endocrine signal involved in the regulation of metabolism, especially under fasting conditions.

The fasting-induced adipose factor/angiopoietin-like protein 4 is physically associated with lipoproteins and governs plasma lipid levels and adiposity.

Proteins secreted from adipose tissue are increasingly recognized to play an important role in the regulation of glucose metabolism. However, much less is known about their effect on lipid metabolism. The fasting-induced adipose factor (FIAF/angiopoietin-like protein 4/peroxisome proliferator-activated receptor gamma angiopoietin-related protein) was previously identified as a target of hypolipidemic fibrate drugs and insulin-sensitizing thiazolidinediones. Using transgenic mice that mildly overexpress FIAF in peripheral tissues we show that FIAF is an extremely powerful regulator of lipid metabolism and adiposity. FIAF overexpression caused a 50% reduction in adipose tissue weight, partly by stimulating fatty acid oxidation and uncoupling in fat. In addition, FIAF overexpression increased plasma levels of triglycerides, free fatty acids, glycerol, total cholesterol, and high density lipoprotein (HDL)-cholesterol. Functional tests indicated that FIAF overexpression severely impaired plasma triglyceride clearance but had no effect on very low density lipoprotein production. The effects of FIAF overexpression were amplified by a high fat diet, resulting in markedly elevated plasma and liver triglycerides, plasma free fatty acids, and plasma glycerol levels, and impaired glucose tolerance in FIAF transgenic mice fed a high fat diet. Remarkably, in mice the full-length form of FIAF was physically associated with HDL, whereas truncated FIAF was associated with low density lipoprotein. In human both full-length and truncated FIAF were associated with HDL. The composite data suggest that via physical association with plasma lipoproteins, FIAF acts as a powerful signal from fat and other tissues to prevent fat storage and stimulate fat mobilization. Our data indicate that disturbances in FIAF signaling might be involved in dyslipidemia.

The direct peroxisome proliferator-activated receptor target fasting-induced adipose factor (FIAF/PGAR/ANGPTL4) is present in blood plasma as a truncated protein that is increased by fenofibrate treatment.

The fasting-induced adipose factor (FIAF, ANGPTL4, PGAR, HFARP) was previously identified as a novel adipocytokine that was up-regulated by fasting, by peroxisome proliferator-activated receptor agonists, and by hypoxia. To further characterize FIAF, we studied regulation of FIAF mRNA and protein in liver and adipose cell lines as well as in human and mouse plasma. Expression of FIAF mRNA was up-regulated by peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARalpha) and PPARbeta/delta agonists in rat and human hepatoma cell lines and by PPARgamma and PPARbeta/delta agonists in mouse and human adipocytes. Transactivation, chromatin immunoprecipitation, and gel shift experiments identified a functional PPAR response element within intron 3 of the FIAF gene. At the protein level, in human and mouse blood plasma, FIAF was found to be present both as the native protein and in a truncated form. Differentiation of mouse 3T3-L1 adipocytes was associated with the production of truncated FIAF, whereas in human white adipose tissue and SGBS adipocytes, only native FIAF could be detected. Interestingly, truncated FIAF was produced by human liver. Treatment with fenofibrate, a potent PPARalpha agonist, markedly increased plasma levels of truncated FIAF, but not native FIAF, in humans. Levels of both truncated and native FIAF showed marked interindividual variation but were not associated with body mass index and were not influenced by prolonged semistarvation. Together, these data suggest that FIAF, similar to other adipocytokines such as adiponectin, may partially exert its function via a truncated form.

Induction of cardiac Angptl4 by dietary fatty acids is mediated by peroxisome proliferator-activated receptor beta/delta and protects against fatty acid-induced oxidative stress.

RATIONALE: Although dietary fatty acids are a major fuel for the heart, little is known about the direct effects of dietary fatty acids on gene regulation in the intact heart. OBJECTIVE: To study the effect of dietary fatty acids on cardiac gene expression and explore the functional consequences. METHODS AND RESULTS: Oral administration of synthetic triglycerides composed of one single fatty acid altered cardiac expression of numerous genes, many of which are involved in the oxidative stress response. The gene most significantly and consistently upregulated by dietary fatty acids encoded Angiopoietin-like protein (Angptl)4, a circulating inhibitor of lipoprotein lipase expressed by cardiomyocytes. Induction of Angptl4 by the fatty acid linolenic acid was specifically abolished in peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)beta/delta(-/-) and not PPARalpha(-/-) mice and was blunted on siRNA-mediated PPARbeta/delta knockdown in cultured cardiomyocytes. Consistent with these data, linolenic acid stimulated binding of PPARbeta/delta but not PPARalpha to the Angptl4 gene. Upregulation of Angptl4 resulted in decreased cardiac uptake of plasma triglyceride-derived fatty acids and decreased fatty acid-induced oxidative stress and lipid peroxidation. In contrast, Angptl4 deletion led to enhanced oxidative stress in the heart, both after an acute oral fat load and after prolonged high fat feeding. CONCLUSIONS: Stimulation of cardiac Angptl4 gene expression by dietary fatty acids and via PPARbeta/delta is part of a feedback mechanism aimed at protecting the heart against lipid overload and consequently fatty acid-induced oxidative stress.

Effet des angiopoïétines sur la survie des neutrophiles

Nous avons identifié l’expression du récepteur des angiopoïétines, le récepteur Tie2, à la surface des neutrophiles humains. De plus, nous avons démontré qu’Ang1 et Ang2 induisent des activités pro-inflammatoires sur les neutrophiles, comme l’adhésion aux cellules endothéliales (CEs) et la synthèse du facteur d’activation plaquettaire (PAF). Puisque le PAF augmente la viabilité des neutrophiles et que les angiopoïétines modulent la survie des CEs, nous avons voulu évaluer l’effet des angiopoïétines sur la survie des neutrophiles. Des neutrophiles humains ont été isolés à partir du sang de donneurs sains en accord avec le comité d’éthique de l’Institut de cardiologie de Montréal. La viabilité des neutrophiles a été mesurée par cytométrie en flux à l’aide de marqueurs d’apoptose et de nécrose. Un traitement avec des témoins positifs, soit l’interleukine 8 (IL-8; 25 nM) ou le PAF (100 nM), a augmenté la survie basale des neutrophiles de 34 et 27%, respectivement. De plus, un traitement avec Ang1 (1 pM – 10 nM) a augmenté la survie des neutrophiles jusqu’à 35%, alors qu’Ang2 n’a eu aucun effet. La combinaison de l’IL-8 ou du PAF avec Ang1 (10 nM) a eu un effet additif sur la viabilité des neutrophiles et a augmenté la survie de 56 et 60%, respectivement. Un prétraitement avec des anticorps bloquants contre l’IL-8 a permis d’inhiber l’activité anti-apoptotique de l’IL-8 et d’Ang1 de 92 et 80%, respectivement. Ainsi, notre étude est la première à démontrer la capacité d’Ang1 à prolonger la viabilité des neutrophiles, qui est principalement causée par la relâche d’IL-8.

Activités inflammatoires des angiopoïétines sur les neutrophiles

L’angiogenèse, caractérisée par la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants, est un processus accompagné par l’inflammation, impliquant la synthèse et la relâche de différents facteurs de croissance par les cellules inflammatoires. Parmi ces facteurs, seuls le vascular endothelial growth factor (VEGF) et les angiopoïétines (Ang1 et Ang2) peuvent participer à la régulation de l’inflammation et de l’angiogenèse. La famille des angiopoïétines comporte quatre membres, desquels l’Ang1 et l’Ang2 ont été les plus étudiés. Ces deux médiateurs inflammatoires sont capables d’activer le récepteur Tie2, dont l’expression a initialement été rapportée sur les cellules endothéliales (CE). Notre laboratoire a été le premier à démontrer l’expression de Tie2 à la surface des neutrophiles, ainsi que sa capacité, suite à son activation par l’Ang1 ou l’Ang2, à induire la synthèse du facteur d’activation plaquettaire (PAF), l’activation de la β2-intégrine, la migration des neutrophiles ainsi que leur adhésion aux CE. D’autres études ont montré que les CE emmagasinent et relâchent le VEGF et l’Ang2, tandis que les péricytes et les cellules musculaires lisses contiennent l’Ang1. Puisque les neutrophiles relâchent le VEGF et que les deux angiopoïétines ont la capacité d’activer Tie2 sur ces derniers, nous avons voulu déterminer si les neutrophiles contiennent l’Ang1 et/ou l’Ang2 et si elles peuvent être relâchées suite à une stimulation avec des agonistes proinflammatoires. Nous avons découvert que l’Ang1, mais pas l’Ang2 est présente dans les neutrophiles, et qu’elle est relâchée suite à une stimulation au phorbol myristate acetate (PMA). De plus, nous avons démontré que l’Ang1 est localisée au niveau du cytosol et que sa relâche est calcium-indépendante, contrairement au VEGF, qui est localisé dans les granules β et sa relâche est calcium-dépendante. Cette étude démontre pour la première fois l’expression et la localisation de l’Ang1 dans les neutrophiles. Une récente étude effectuée dans notre laboratoire a démontré que les angiopoïétines induisent la migration des neutrophiles en activant le récepteur Tie2 et la voie de la PI3K. De plus, les angiopoïétines ont potentialisé la migration induite par l’IL-8. Ainsi, nous avons émis l’hypothèse que l’Ang1 et/ou l’Ang2 seraient capables d’induire la relâche et/ou la synthèse de l’IL-8 par les neutrophiles. Nous avons démontré pour la première fois, la capacité de l’Ang1 à induire l’expression de l’ARNm, ainsi que la synthèse et la relâche d’IL-8 par les neutrophiles. Cependant, un traitement avec l’Ang2 seule ou en combinaison avec l’Ang1 n’a eu aucun effet sur les activités mentionnées ci-dessus. Nous avons aussi observé que la synthèse et la relâche d’IL-8 induite par l’Ang1 requièrent la transcription de l’ADN en ARNm, suivie par la stabilisation de ce dernier, qui ultimement induit la traduction de l’ARNm de l’IL-8 en sa protéine. Finalement, nous avons démontré que la stimulation des neutrophiles avec l’Ang1 induit ces activités en activant la voie de la p42/44 MAPK, tout en étant indépendantes de la p38 MAPK et la PI3K/Akt. Ces résultats sont en lien direct avec une récente étude dans laquelle nous avons observé que l’Ang1, mais pas l’Ang2 est capable d’augmenter la survie des neutrophiles via la relâche d’IL-8.

The inflammatory role of angiogenic growth factors : a neutrophil perspective

De par sa présence dans tous les vaisseaux sanguins, l'endothélium joue un rôle clef dans le processus d’hémostase, tant par sa libération de facteurs anticoagulants que par ses changements protéiques qui permettent à l’organisme de déclencher la réparation tissulaire. La fonction anticoagulante de l’endothélium peut être mise en défaut en cas d’atteinte de son intégrité, entrainant la formation de thrombus, le rejet précoce de greffes ou encore l’induction de l’athérosclérose. L’intégrité de l’endothélium est donc capitale pour la prévention de nombreuses maladies cardiovasculaires. Chez l’adulte, les cellules endothéliales (CE), normalement quiescentes, sont rapidement activées en cas d’hypoxie ou d’inflammation, leur permettant ainsi d’amorcer le processus angiogénique comme suit: Tout d’abord, l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire permet l’extravasation des protéines plasmatiques. Ensuite, la dégradation de la lame basale par des métalloprotéases permet aux CE de se détacher, de proliférer, de migrer et de s’organiser pour former l’ébauche du futur vaisseau. La dernière étape consiste en la maturation du vaisseau, c’est-à-dire son recouvrement par des cellules murales, telles que les cellules musculaires lisses et les péricytes. Ces processus sont régulés par de nombreux facteurs angiogéniques tels que les membres de la famille Notch, du vascular endothelial growth factor (VEGF), du fibroblast growth factor (FGF), des angiopoïétines, et des matrix metalloproteases (MMP). L’angiogenèse pathologique, soit une insuffisance ou un excès de vascularisation, est impliquée dans les blessures chroniques, les accidents cardiovasculaires, les pathologies coronariennes artérielles, les pathologies tumorales, l’arthrite rhumatoïde, la rétinopathie diabétique, l’athérosclérose, le psoriasis et l’asthme. Ces pathologies sont souvent issues d’une dérégulation de l’activité endothéliale, fréquemment observée conjointement à l’expression continue de molécules d’adhésion leucocytaires, à l’augmentation de la perméabilité vasculaire, et aux anomalies de la vasoréactivité. L’activation non-contrôlée de l’endothélium entraîne ainsi une inflammation chronique et la formation de structures vasculaires anarchiques. Les premiers leucocytes à répondre à l’appel inflammatoire sont les neutrophiles. Equippées d’une panoplie de produits antibactériens puissants mais aussi nocifs pour les tissus qui les entourent, ces cellules polylobées participent à chaque étape du processus inflammatoire, depuis l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire jusqu’à la résolution. En effet, grâce à leurs récepteurs, les neutrophiles détectent et interprètent les signaux biochimiques présents dans la circulation et à la surface de l’endothélium, et libèrent aussi leurs propres médiateurs tels le VEGF, les MMP, et l’interleukine-8 (IL-8), dont les effets sont à la fois paracrines et autocrines. Existent-ils d’autres modulateurs typiques de la fonction endothéliale capables d’influencer le comportement des neutrophiles? En effet, notre laboratoire a démontré que chez l’humain, une stimulation directe aux angiopoïétines incitait les neutrophiles à adhérer aux CE, à migrer, à synthétiser et à relâcher l’IL-8, voire même à vivre plus longtemps. La présence du récepteur des angiopoïétines, Tie2, à la surface des neutrophiles laisse présager que la famille possèderait d’autres fonctions leucocytaires encore non-identifiées. Par ailleurs, dans un modèle classique de l’angiogenèse in vivo (matrigel), nous avons observé que sous l’effet du FGF1 et 2, les ébauches des nouveaux vaisseaux étaient parfois accompagnées d’une infiltration de cellules granulocytaires. Ainsi, en partant de ces observations, l’objectif de nos études (présentées ci-après) était d’approfondir nos connaissances sur la relation entre neutrophiles et facteurs angiogéniques, notamment les FGF et les angiopoïétines. Par tests in vitro, nous avons confirmé que les neutrophiles humains exprimaient plusieurs récepteurs du FGF (FGFR1-4) d’une façon hétérogène, et qu’ils migraient vers un gradient des ligands FGF1 et 2. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux voies de signalisation inflammatoires activées par les ligands FGF1, FGF2, Ang1 et Ang2. Grâce à une stratégie génique ciblant 84 gènes inflammatoires, nous avons identifié plusieurs cibles d’intérêt touchées par Ang1, dont certains membres de la famille de l’IL-1, alors qu’aucun des gènes testés n’avait changé de façon significative sous l’effet des FGF ou d’Ang2. Suite à des cinétiques approfondies, nous avons démontré qu’Ang1 stimulait la transcription de l’ARN messager de l’IL-1β, et augmentait simultanément la quantité de protéine immature (pro-IL-1β; inactive) et clivée (IL-1β « mature »; active). En parallèle, Ang1 augmentait la sécrétion de l’antagoniste naturel de l’IL-1β, l’IL-1RA, sans pour autant stimuler la relâche de l’IL-1β. A l’instar des endotoxines bactériennes dont les effets liés à l’IL-1 dépendaient de la kinase p38, ceux d’Ang1 découlaient presque entièrement des voies de signalisation du p42/44.

Role of outgrowth endothelial cells for applications in tissue engineering

Co-culture systems, consisting of outgrowth endothelial cells (OEC) and primary osteoblasts (pOB), represent a prom¬ising instrument to mimick the natural conditions in bone repair processes and provide a new concept to develop constructs for bone replacement. Furthermore, co-culture of OEC and pOB could provide new insights into the molecular and cellular mechanisms that control essential processes during bone repair. The present study described several advantages of the co-culture of pOB and OEC for bone tissue engineering applications, including beneficial effects on the angiogenic activation of OEC, as well as on the assembly of basement membrane matrix molecules and factors involved in vessel maturation and stabilization. The ongoing angiogenic process in the co-culture system proceeded during the course of co-cultivation and correlated with the upregulation of essential angiogenic factors, such as VEGF, angiopoietins, basement membrane molecules and mural cell-specific markers. Furthermore the co-culture system appeared to maintain osteogenic differentiation capacity.rnrnAdditional treatment of co-cultures with growth factors or morphogens might accelerate and improve bone formation and furthermore could be useful for potential clinical applications. In this context, the present study highlights the central role of the morphogen, sonic hedgehog, which has been shown to affect angiogenic activation as well as osteogenic differentiation in the co-culture model of OEC and pOB. Treatment of co-cultures with sonic hedgehog resulted in an increased formation of microvessel-like structures as early as after 24 hours. This proangiogenic effect was induced by the upregulation of the proangiogenic factors, VEGF, angiopoietin1 and angiopoietin 2. In contrast to treatment with a commonly used proangiogenic agent, VEGF, Shh stimulation induced an increased expression of factors associated with vessel maturation and stabilization, mediated through the upregulation of growth factors that are strongly involved in pericyte differentiation and recruitment, including PDGF-BB and TGFbeta. In addition, Shh treatment of co-cultures also resulted in an upregulation of osteogenic differentiation markers like alkaline phosphatase, osteocalcin, osteonectin and osteopontin, as well as an increased matrix calcification. This was a result of upregulation of the osteogenic differentiation regulating factors, BMP2 and RUNX2 which could be assessed in response to Shh treatment. rn