Der Einfluss von HIV-1-Tat Peptiden auf die Angioneogenese und ihre mögliche Anwendung in der Therapie

Abstract

Die pro-angiogene Kapazität des durch HIV-1 exprimierten multifunktionellen Proteins Tat ist bekannt. Das Tat-Protein induziert Angiogenese, bekannt ist die Ausbildung des Kaposi Sarkoms während der AIDS-Erkrankung. Das Anliegen des Projektes bestand in der Identifizierung von Tat-Peptiden, die Angiogenese induzieren, aber keinen Effekt auf das Immunsystem haben. Solche Peptide könnten für die Therapie schwer heilbarer vaskulärer Erkrankungen dienen. Das Tat-Protein hemmt die Antigenpräsentation mittels MHC Klasse I Molekülen. Der Mechanismus dieses Effekts wurde im Labor aufgeklärt und bei der Synthese und Auswahl pro-angiogener Tat-Peptide berücksichtigt. Ausgehend von der essentiellen Sequenz des Tat-Peptides wurden verschiedene Peptide synthetisiert. HUVEC wurden mit diesen Tat-Peptiden behandelt. Hierbei wurde deren Einfluss auf das Ubiquitin/Proteasom-System analysiert. Kriterien für die Auswahl potenzieller pro-angiogener Eigenschaften der Tat-Peptide waren die Induktion der Transkriptionsfaktoren c-Jun und SP1 sowie von PAI-1 in HUVEC. c-Jun und SP1 wurden mittels Western blot, PAI-1 mittels spezifischem ELISA bestimmt. Ein wichtiger Schritt der Angiogenese ist die Invasion/Migration der Endothelzellen durch die Basalmembran. Die Invasion von Endothelzellen wurde in einer modifizierten Boyden-Kammer gemessen. Der weitere Einfluss der Tat-Peptide auf die Angioneogenese wurde durch den Matrigel-Assay für die Tubulogenese untersucht. Es wurden Tat-Peptide mit proangiogenem Effekt synthetisiert, welche keinen Einfluss auf das Ubiquitin /Proteasom-System haben. Im HUVEC System konnten 2 Tat-Peptide (Tatpep5 und Tatpep15) mit proangiogener Kapazität selektiert werden. Tatpep5 und Tatpep15 zeigten weder einen toxischen noch einen apoptotischen Effekt auf das Zellwachstum der HUVEC in dem MTT-Assay. Tatpep5 und Tatpep15 stimulierten die Migration und Invasion von HUVEC im Matrigel-Invasionsassay ähnlich wie bFGF (Ismail et al., 2006). Die ausgewählten Tat-Peptide induzierten eine Stimulation der Bildung kapillarähnlicher tubulärer Strukturen, welche im qualitativen und quantitativen Gefäßneubildungsassay gezeigt wurde. Die erreichten Ergebnisse können Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen sein. In einer anschließenden Forschungsreihe sollten die Effekte der in den molekularbiologischen Studien vor-selektierten Tat-Peptide auf die Vaskularisierung im Tiermodell untersucht werden. Dabei soll nachgewiesen werden, ob die Peptide eine therapeutisch relevante Angioneogenese induziere

Therapeutic angiogenesis represents a novel approach to treat critical limb ischemia when revascularization is no more an option. The clinical use of the vascular endothelial growth factor is questioned, because of its side effects. This study was designed to identify and characterise human immunodeficiency virus type 1 Tat-derived peptides based on their pro-angiogenic properties. A series of Tat-derived peptides were synthesized containing mutations in the basic domain. To minimize side effects Tat peptides were selected exerting no effects on the proteasome and on the growth of human umbilical vein endothelial cells. Tat peptides, Tatpep5 and Tatpep15, increased the endogenous levels of the pro-angiogenic transcription factors c-Jun and SP1 as well as the production of the plasminogen activator inhibitor-1 by human umbilical vein endothelial cells. A significant induction of endothelial cell invasion was observed upon treatment of human umbilical vein endothelial cells with Tat peptides. In addition, selected Tat peptides induced tube formation by human umbilical vein endothelial cells as visualized and quantified in a Matrigel matrix. Our data demonstrate that both Tatpep5 and Tatpep15 fulfil essential criteria for pro-angiogenic substances. They represent the basis for the development of novel pro-angiogenic drugs for therapeutic angiogenesis, which might be applied for treatment of unreconstructible critical limb ischemia.