gms | German Medical Science

Die Vascular endothelial growth factor (VEGF) vermittelte Angioneogenese nimmt eine zentrale Stellung im Prozess der Wundheilung ein. Es gibt zahlreiche Hinweise dafür, daß Insulin-like growth factor-I (IGF-I) proangiogenetisches Potential besitzt. Der molekulare Mechanismus ist jedoch bisher nicht geklärt. Poly-(ADP-Ribose)-Polymerase (PARP) ist ein nukleäres Enzym, dessen Funktion primär in der Reparatur von DNA- Strangbrüchen durch Synthese von poly-ADP-Ribose (pADPR) gesehen wurde. Neuerdings wird ein Zusammenhang zwischen Aktivierung nukleärer Transkriptionsfaktoren und Hemmung von PARP beschrieben. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es zu klären, ob (1) IGF-I zu einer Steigerung der VEGF-Protein Expression in Endothelzellen führt, und ob (2) dieser Effekt durch eine Inhibierung von PARP reguliert wird.

Human umbilical vein cells (HUVEC) wurden zu subkonfluenten Einzelzellschichten kultiviert und mit Long-R3-IGF-I für die Dauer von 20 Stunden in einem Standardinkubator bei 21% O2 und 5% CO2 inkubiert. Der VEGF-Protein Gehalt im Zellkulturüberstand wurde mittels ELISA (R&D Systems, Wiesbaden, Germany), die Laktatkonzentration mittels eines Laktatanalysers (YSI 2700, Yellow Springs, USA) bestimmt. Die Aktivität von PARP wurde anhand der Inkorporation von radioaktiv markiertem 32P-NAD+ detektiert (R&D Systems, Wiesbaden, Germany). Alle Versuche wurden in Triplicates durchgeführt und mindestens zweimal wiederholt. Die Ergebnisse wurden als prozentuale Veränderung zur Kontrolle ± SD angegeben, Signifikanzen mit Hilfe des Student t-tests berechnet.

IGF-I steigerte dosisabhängig (25, 50 und 100 ng/ml) sowohl die VEGF-Protein Expression (20±10%, 50±16% (p=0,01) und 79±13% (p=0,0003)), als auch den Glykolysestoffwechsel gemessen als Zunahme der Laktatkonzentration (12±11%, 20±12% und 48±16% (p=0,01)). Eine Blockade des Glukosemetabolismus durch 2-Desoxyglukose führte zu einer Reduktion der Laktatkonzentration um 70±11% (p=0,0001), nicht jedoch zu einer verminderten VEGF-Protein Expression. Inhibitoren von MAP-Kinase (PD 98059) und Proteinkinase C (Staurosporine) minderten den Effekt von IGF-I auf die VEGF Produktion um 40±6% (p=0,0003) und 30±7% (p=0,01).Eine kompetitive Hemmung von PARP durch 3-Aminobenzamide oder Nicotinamide allein resultierte ebenfalls in einem signifikanten VEGF Anstieg um 66±5% (p=0,0003) und 32±8% (p=0,002). IGF-I hemmte PARP um 44±3% (p=0,01).

IGF-I steigert die Synthese von VEGF-Protein in Endothelzellen. Die Ursache ist - zumindest teilweise - in einer durch Signaltransduktion vermittelten Hemmung von Poly-(ADP-Ribose)-Polymerase zu sehen. Die Stimulation nukleärer Transkription und Proteinsynthese durch Inhibierung von PARP, hier vorgestellt als Wirkmechanismus von IGF-I, eröffnet eine neue Dimension in der Behandlung von Wundheilungsstörungen.