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Hintergrund: Schrankenstörung und ungeordnete Angiogenese stehen im Mittelpunkt retinaler Gefäßerkrankungen wie der diabetischen Retinopathie. Entzündungsassoziierte Signalwege wie der durch die Interleukin-6-Familie aktivierte STAT3-Signalweg tragen zu diesen Veränderungen bei, wobei unterschiedliche Zytokine der IL-6-Familie gegensätzliche angiomodulatorische Wirkung entfalten können. Ein verbessertes Verständnis dieser molekularen intrazellulären Abläufe könnte neue Angriffspunkte für mögliche Therapieansätze aufdecken. In dieser Studie verglichen wir daher die Veränderungen in vaskulären Endothelzellen nach Stimulation mit Oncostatin M (OSM), einem pro-angiogenen STAT3-Aktivator, und Cilary Neurotrophic Factor (CNTF), einem anti-angiogenen STAT3-Aktivator, sowie nach zusätzlichem Knockdown von STAT3.

Methoden: Humane venöse Endothelzellen der Nabelschnur (HUVECs) wurden mit Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) plus rekombinantem OSM oder CNTF+CNTF-Rezeptor (CNTF+Ra) stimuliert. Ein STAT3-Knockdown wurde mittels siRNA etabliert. Signalanalysen erfolgten mittels Western Blot. Zur Erfassung von Änderungen im Transkriptom als Folge der Zytokin-Stimulation und des Knockdowns wurde RNA-Sequenzierung eingesetzt.

Ergebnisse: Die Principal-Component-Analyse verdeutlicht, dass die VEGF+OSM und VEGF+CNTF+Ra-stimulierten HUVECs ein ähnliches Transkriptom aufwiesen, welches sich jedoch deutlich von dem allein durch VEGF induzierten abgrenzt. Nur 127 Gene waren entsprechend der gegensätzlichen Wirkung von OSM und CNTF+Ra invers reguliert. Ein Verlust von STAT3 (Knockdown) verminderte den VEGF-induzierten pro-angiogenen Effekt (delta = -39%, p<0.05), stärkte jedoch gleichzeitig die pro-angiogenen Eigenschaften von OSM (delta = +369.9%, p<0.05) und veränderte den anti-angiogenen Effekt von CNTF zu einem pro-angiogenen (delta = +77.8%, p<0.05). Die transkriptionelle Analyse durch RNA-Sequenzierung zeigte eine klare Verschiebung mit vermehrter Expression von STAT1- und ERK-abhängigen sowie pro-angiogener Zielgene nach STAT3-Knockdown.

Schlussfolgerung: Unsere Daten zeigen, dass die invers angiomodulatorisch wirkenden Zytokine OSM und CNTF+Ra auf Transkriptomebene nur wenige Gene invers regulieren. Sie weisen auch auf bislang unbekannte regulatorische Funktionen des STAT3 Signalweges in der Angiogenese hin.