Die Bedeutung von Insulin-like Growth Factor-1 für die Integrin- vermittelte Migration von humanen THP-1/Makrophagen

Abstract

Migration von Makrophagen nimmt eine zentrale Stellung in der Initiation und Progression der Atherosklerose ein. Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) ist in Makrophagen in humanen Atheromen und in Tierversuchen stark exprimiert, seine Bedeutung für die Motilität von Makrophagen ist jedoch ungeklärt. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Funktion von IGF-1/IGF-1R für die Migration von THP-1/Makrophagen zu analysieren und die daran beteiligten Signalwege zu identifizieren sowie die Bedeutung von Integrinen und/oder Matrix Metallorproteinasen hierbei zu klären. Checkerbox-Experimente zeigten eine starke chemotaktische Wirkung von IGF-1 auf THP-1/Makrophagen. Die IGF-1 induzierte Migration wurde durch RGD-Peptide und αvβ3 blockierende Antikörper signifikant gehemmt, die Inhibition von MMPs hatte jedoch keinen Einfluss. Western Blot Experimente zeigten, dass IGF-1 weder die Aktivierung und Proteinkonzentrationen von MT1-MMP, MMP-2 und MMP-9 noch deren physiologischen Inhibitioren TIMP-1 und TIMP-2 signifikant beeinflusst. Ebenso führte die IGF-1 Stimulation humaner THP-1/Makrophagen nicht zu einer gesteigerten αv Integrinexpression. Jedoch zeigte sich nach IGF-1 Stimulation eine Kompartimentierung von αvβ3 Integrin und Phosphorylierung seines Adapterproteins Paxillin zu fokalen Adhäsionskomplexen. Experimente mit spezifischen pharmakologischen Inhibitoren zeigten, dass die IGF-1 abhängige Aktivierung der fokalen Adhäsionskinase (FAK) und Paxillin sowie die daraus resultierende Migration via IGF-1/IGF-1R vermitteltes, PI-3 Kinase/PKC/p38 MAP-Kinase abhängiges αvβ3 Integrin inside-out signaling induziert wird. Diese IGF-1/IGF-1R abhängige, Integrin-vermittelte Migration von Makrophagen könnte somit von Bedeutung für die Initiierung und Progression der Atherosklerose sein.

Macrophage migration is a key aspect in the initiation and progression of atherosclerosis. Insulin-like growth factor (IGF)-1 is highly expressed in macrophages in human atheroma. Its function in macrophage motility, however, remains to be elucidated. The aim of this study was to investigate the impact of IGF-1 on macrophage migration, its signaling pathways and the involvement of integrins and/or matrix metalloproteinases (MMPs). Migration checker-box experiments demonstrated that IGF-1 induced chemotaxis in human THP-1/macrophages. IGF-1 induced migration was inhibited by RGD-containing peptides and the αvβ3 -blocking antibody, but was unaffected by the MMP- inhibitor GM6001. Immunoblotting demonstrated that IGF-1 did not affect the activation of MT1-MMP, MMP-2 and MMP-9 and their physiological inhibitors TIMP-1 and TIMP-2, nor did it increase αv -integrin protein levels. However, IGF-1 induced recruitment of αvβ3, as well as trans-location of the integrin adaptor protein phospho-paxillin to focal adhesion sites. Pharmacological blocking experiments with specific inhibitors of Akt, PKC and p38 MAP-kinase revealed that IGF-1-dependent activation of focal adhesion kinase (FAK) and paxillin, and consecutively IGF-1 facilitated migration, required IGF-1/IGF- 1R-mediated PI3-kinase/PKC/p38-dependent integrin inside-out signaling. IGF-1 plays a vital role in macrophage migration critically implicated in tissue inflammation. This involves activation of integrins and focal adhesion formation via inside-out PI3-kinase/PKC/p38-dependent signaling, but does not require MMP activation.