オステオプロテジェリンの血管新生効果の機構的研究

可溶性腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーメンバーであるオステオプロテジェリン（OPG）は、RANKLを介した破骨細胞形成を阻害します。OPGは、in vitroで内皮コロニー形成細胞（ECFC）の血管新生特性を促進し、in vivoで血管新生を促進することを以前に報告しました。ここでは、OPGが血管新生化をどのように促進するかを調査しました。プロテオーム実験により、OPGの前処理がECFCSタンパク質の発現に2つの方法で影響を与え、23スポットがダウンレギュレートされ、6がアップレギュレートされることが示されました。これらのスポットは、細胞の運動性、接着、シグナル伝達、アポトーシスに関与するタンパク質に対応していました。これらのプロテオームの結果に合わせて、OPGはせん断応力条件で活性化された内皮にECFCの接着を誘発し、フィブロネクチンとコラーゲンへの焦点接着を促進しないことがわかりました。OPGによる治療により、ECFCS細胞骨格の再編成が誘発され、移動表現型に特徴的な細胞突起の出現が誘発されました。これらの効果は、FAKリン酸化の減少とインテグリンαvβ3発現の増強と相関していました。OPGは、48時間の治療後にカスパーゼ-3/7の活動を大幅に減少させ、ECFCSの生存率を維持しました。これらすべての効果は、CXCR4拮抗薬AMD-3100とのECFCSインキュベーションと、以前のヘパラン硫酸プロテオグリカンの破壊によって有意に減衰しました。OPGの血管新生特性は、プロテオグリカンシンデカン-1によって媒介されているように見えましたが、そのヘパリン結合ドメインを欠くOPG 1-194は、in vitroおよびin vivoで依然として血管形成促進効果をもたらしました。これらの結果は、OPGがHSPGS/syndecan-1に結合することによりECFCと相互作用し、それにより抗接着効果を誘導し、SDF-1/CXCR4依存性経路を介したECFCの移動を促進する可能性があることを示唆しています。

Osteoprotegerin (OPG), a soluble tumour necrosis factor receptor superfamily member, inhibits RANKL-mediated osteoclastogenesis. We have previously reported that OPG enhances the proangiogenic properties of endothelial colony-forming cells (ECFCs) in vitro, and promotes vasculogenesis in vivo. Here we investigated how OPG promotes neovascularisation. Proteomic experiments showed that OPG pretreatment affected ECFCs protein expression in two ways, 23 spots being down-regulated and 6 upregulated. These spots corresponded to proteins involved in cell motility, adhesion, signal transduction and apoptosis. In keeping with these proteomic results, we found that OPG induced ECFCs adhesion to activated endothelium in shear stress conditions, promoting intermediate but not focal adhesion to fibronectin and collagen. Treatment with OPG induced a reorganization of the ECFCs cytoskeleton, with the emergence of cell protrusions characteristic of a migratory phenotype. These effects correlated with decreased FAK phosphorylation and enhanced integrin αVβ3 expression. OPG drastically reduced caspase-3/7 activities and maintained ECFCs viability after 48 h of treatment. All these effects were significantly attenuated by ECFCs incubation with the CXCR4 antagonist AMD-3100, and by prior heparan sulphate proteoglycan disruption. The proangiogenic properties of OPG appeared to be mediated by the proteoglycan syndecan-1, although OPG 1-194 lacking its heparin-binding domain still had pro-vasculogenic effects in vitro and in vivo. These results suggest that OPG may interact with ECFCs by binding to HSPGs/syndecan-1, thereby induce an anti-adhesive effect and promoting ECFCs migration through a SDF-1/CXCR4 dependent pathway.