Ο ρόλος της πρωτεϊνικής κινάσης G στην αγγειογένεση

Abstract

Vascular endothelial growth factor (VEGF) stimulates nitric oxide (NO) production, which mediates many of its angiogenic actions. However, the angiogenic pathways that operate downstream of NO following VEGF treatment are not well characterized. Herein, we used DT2 and DT3, two highly selective cGMP-dependent protein kinase I peptide inhibitors to determine the contribution of PKGI in VEGF-stimulated angiogenesis. Incubation of chicken chorioallantoic membranes (CAM) with PKG-I peptide inhibitors decreased vascular length in a dose-dependent manner, with DT-3 being more effective than DT2. Moreover, inhibition of PKG-I with DT3 abolished the angiogenic response elicited by VEGF in the rabbit eye cornea. PKG-I inhibition, also blocked VEGF-stimulated vascular leakage. In vitro, treatment of cells with VEGF stimulated phosphorylation of the PKG substrate VASP through VEGFR2 activation; the VEGF-stimulated VASP phosphorylation was reduced by DT2. Pre-treatment of cells with DT2 or DT3 inhibited VEGF-stimulated mitogen activated protein kinase cascades (ERK1/2 and p38), growth, migration and sprouting of endothelial cells. The above observations taken together identify PKGI as a downstream effector of VEGFR2 in EC and provide a rational basis for the use of PKG-I inhibitors in disease states characterized by excessive neovascularization.

Ο αγγειακός ενδοθηλιακός παράγοντας (VEGF) επάγει την παραγωγή του μονοξειδίου του αζώτου(ΝΟ), το οποίο διαμεσολαβεί πολλές από τις αγγειογενετικές δράσεις του. Μολονότι, γνωρίζουμε ότι ο «υποδοχέας του ΝΟ» διαλυτή γουανυλική κυκλάση (sGC) συμμετέχει στην αγγειογένεση που επάγεται από τον VEGF, ελάχιστα είναι χαρακτηρισμένα τα καθοδικά μόρια- εκτελεστές μέσω των οποίων το cGMP που προέρχεται από την sGC κατευθύνει την αγγειογενετική απάντηση. Για να προσδιορίσουμε την συμμετοχή της PKG (cGMP-dependent protein kinase) στην αγγειογένεση που επάγεται από τον VEGF, χρησιμοποιήσαμε τα πεπτίδια DT2 και DT3, δύο επιλεκτικούς αναστολείς της PKGIα. Έχοντας την απάντηση αυτού του ερωτήματος ως στόχο, πραγματοποιήσαμε in vivo (CAM, μοντέλο του κερατοειδή του ματιού κουνελιού, τροποποιημένη δοκιμασία Miles assay) και in vitro (πολλαπλασιασμός και μετανάστευση ενδοθηλιακών κυττάρων, εκβλάστηση σε δακτυλίους αορτής) μελέτες. Επιπλέον εκτιμήθηκε η ικανότητα του DT2 να παρεμβάλλεται στην μεταγωγή σήματος του VEGF. Επώαση CAM μεμβρανών με τους πεπτιδικούς αναστολείς της PKGIα είχε σαν αποτέλεσμα την μείωση του μήκους των αγγείων με δοσο-εξαρτώμενο τρόπο, με το DT3 να είναι πιο αποδοτικό από το DT2. Επιπρόσθετα παρατηρήσαμε, ότι το DT3 καταργεί την αγγεογενετική απάντηση που προέρχεται από τον VEGF στον κερατοειδή χιτώνα του ματιού κουνελιού. Η αναστολή της PKGI εμποδίζει επίσης την αγγειακή διαρροή που επάγεται από τον VEGF. In vitro, χορήγηση VEGF σε ενδοθηλιακά κύτταρα επάγει την φωσφορυλίωση της VASP στην Ser239 (επιλεκτικό υπόστρωμα για την PKGΙ) μέσω της ενεργοποίησης του VEGFR2 ενώ η συνχορήγηση του DT2 έχει σαν αποτέλεσμα μειωμένα επίπεδα φωσφορυλιωμένης VASP πρωτεΐνης αποδεικνύοντας ότι σε άθικτα κύτταρα διέγερση του VEGFR2 οδήγησε σε ενεργοποίηση της PKGI. Επιπλέον παρατηρήθηκε ότι επώαση των ενδοθηλιακών κυττάρων με DT2 ή DT3 αναστέλλει την διαμεσολαβούμενη από τις ΜΑΡΚ κινάσες ERK1/2 και p38 μετανάστευση, πολλαπλασιασμό και εκβλάστηση τους που επάγονται από τον VEGF. Εν κατακλείδι, παρέχουμε αποδείξεις ότι η PKGI είναι μέρος του μεταγωγικού μονοπατιού που διαμεσολαβεί τις αγγειογενετικές δράσεις του VEGF και ότι οι πεπτιδικοί αναστολείς της PKGI θα μπορούσαν να δοκιμαστούν σε ασθένειες που σχετίζονται με ενισχυμένη αγγειογένεση.