Antiangiogene Wirkung der Faktor VII-aktivierenden Protease in einem Maus-Matrigel-Modell

Abstract

Die Faktor VII-aktivierende Protease (FSAP) ist ein Plasmaprotein, das in der Leber als ein Zymogen synthetisiert wird. Im Gefäßsystem spielt es eine duale Rolle; auf der einen Seite wirkt es prokoagulatorisch, indem Faktor VII aktiviert und TFPI inaktiviert wird, auf der anderen Seite fibrinolytisch, indem pro-uPA in die aktive Form umgewandelt wird. Durch die spezifische Spaltung von PDGF-BB (platelet derived growth factor-BB) hemmt es die Wachstumsfaktor-vermittelte Migration und Proliferation von vaskulären glatten Muskelzellen. In dieser Arbeit wurden Aspekte in Zusammenhang mit der Rolle der FSAP bei der Regulierung der perizellulären Proteolyse sowie Angiogenese untersucht.In Tumorzellen wird das Plasminogenaktivierungssystem durch FSAP reguliert, auf die Matrix-Metalloproteinasen zeigt es allerdings keinen Effekt. Somit könnte FSAP eine Rolle beim Umbauprozess der extrazellulären Matrix im Rahmen des Tumorwachstums eine Rolle spielen.Um die Wirkung der FSAP auf die Angiogenese zu testen, wurde Matrigel (ein Tumorextrakt) zusammen mit FSAP subkutan in beide Leisten der Maus implantiert. Die Neovaskularisation im Matrigelplug wurde immunhistochemisch analysiert. FSAP wurde mit Kontroll-Puffer, ihrer inaktiven Form (PPACK-FSAP) und nach Aprotiningabe verglichen. Darüber hinaus wurden verschiedene Wachstumsfaktoren alleine oder in Kombination mit Heparin in das Matrigel hinzupipettiert.FSAP zeigte eine deutliche Abnahme der mikrovaskulären Dichte innerhalb der Matrigelplugs. Die Anzahl von vaskulären Endothelzellen und glatten Muskelzellen wurden signifikant reduziert. Die Angiogenese in der Kontrollgruppe blieb unverändert. Im Gegensatz dazu zeigten Aprotinin als auch die enzymatisch inaktive Form von FSAP, PPACK-FSAP, eine vollständige Neutralisierung des FSAP-Effektes.Die Angiogenese in der uPA-/- und uPAR-/--Mäusen (urokinase-type plasminogen activator receptor) war im Vergleich mit der Wildtyp-Gruppe reduziert. Die mikrovaskuläre Dichte innerhalb der Matrigelplugs war im Vergleich mit den uPAR-/--Mäusen bei den uPA-/--Mäusen deutlich verringert. FSAP reduziert die Angiogenese sowohl in den uPA-/- als auch in den uPAR-/- -Mäusen. Die Ergebnisse zeigen FSAP als einen endogenen Angiogenesehemmer und somit als eine weitere mögliche Option in der Tumortherapie. The factor VII-activating protease (FSAP) is a plasma protein that is synthesized by the liver as a zymogen. In the vascular system, it plays a dual role, on the one hand it activates factor VII and inactivates TFPI and thus promoting coagulation and secondly it converts pro-uPA into the active form and thus supports fibrinolysis. By specifically cleaving PDGF-BB (platelet derived growth factor-BB) it inhibits the growth factor-mediated migration and proliferation of vascular smooth muscle cells. In this thesis aspects relating to the role of FSAP in regulating pericellular proteolysis as well as angiogenesis have been investigated.In tumor cells the plasminogen activation system was regulated by FSAP but this was not the case for the matrix metalloproteases tested. Thus, FSAP could play a role in the remodeling of the extracellular matrix in the context of tumor growth. To test the effect of FSAP in angiogenesis it was added to Matrigel (a tumor extract) which was implanted subcutaneously in both inguinal regions of the mouse. Neovascularization in the matrigel plug was analyzed by immunohistochemistry. FSAP was compared with its control-buffer, its inactivated form (PPACK-FSAP) and after aprotinin administration to inhibit its proteolytic activity. In addition, various growth factors were added alone or in combination with heparin to the matrigel plugs. FSAP significantly reduced microvascular density in matrigel plugs. The number of vascular endothelial cells as well as smooth muscle cells was significantly reduced. Angiogenesis in the control group was unaffected. In contrast, aprotinin as well the enzymatically inactive form of FSAP, PPACK-FSAP, completely neutralized the effect of FSAP. Angiogenesis in the uPA-/- and uPAR-/- mice (urokinase-type plasminogen activator receptor) was generally reduced in comparison to the wild-type group. Microvascular density in matrigel plugs was lower in uPA-/--mice compared with the uPAR-/--mice. FSAP reduced angiogenesis in both uPA-/- and uPAR-/- -mice. The results demonstrate that FSAP is an endogenous angiogenesis inhibitor that could be useful in tumor therapy.