ヘパラン硫酸プロテオグリカンは、虚血性心臓修復のために線維芽細胞成長因子-2機能を促進します

基本的な線維芽細胞成長因子（BFGF）が心筋梗塞（MI）後の血管新生を促進することはよく知られていますが、拡散、酵素分解、およびvivoの共受容体との弱い結合のイベントでは、その生物学的機能が減少します。ヘパラン硫酸プロテオグリカン（HSPG）は、細胞外マトリックスの主要な成分であり、BFGFの共受容体として機能し、その生物活性に影響を与えることにより、広範囲の細胞機能とバイオプロセスを調節することが示されています。ただし、心筋梗塞後のBFGFの機能に対するHSPGの影響は不明です。ここでは、BFGFとともに外因性HSPGをラットの心臓に注入して、誘導MI後の虚血性心臓修復のための血管新生成長因子を送達しました。HSPGとBFGFタンパク質の特異的結合が実証されました。これは、BFGFとヘパリンの結合よりも約6倍強かったです。BFGFとのHSPG結合の生物学的メカニズムは、細胞接着アッセイによってさらに研究され、BFGFおよびマトリックスメタロプロテイナーゼ2（MMP2）活性のアッセイは、HSPGが細胞接着を促進することを実証し、血管新生におけるBFGFの生物活性を促進し、BFGFを酵素溶解から保護することが示されました。我々の結果は、HSPGがヘパリン結合成長因子の送達剤としての潜在的な臨床的有用性を持っていることを示しています。さらに、HSPGは、BFGFを心臓組織に固定するのにも役立つ異なるECMタンパク質を含む高い結合親和性を示します。したがって、細胞外マトリックスのバイオスコフォールドを模倣する細胞外タンパク質は、虚血性心臓修復を促進するためにBFGFの活性を促進する可能性があります。

It is well known that the basic fibroblast growth factor (bFGF) promotes angiogenesis after myocardial infarction (MI), but its biological functions decrease in the event of diffusion, enzymolysis, and weak binding with co-receptors in vivo. Heparan sulfate proteoglycans (HSPG) are a major component of extracellular matrices and have been shown to regulate a wide range of cellular functions and bioprocesses by acting as a co-receptor for bFGF and affecting its bioactivities. However, the influence of HSPG on the function of bFGF after myocardial infarction is unknown. Here, exogenous HSPG along with bFGF was injected into the hearts of rats to deliver the angiogenic growth factor for ischemic heart repair following induced MI. The specific binding of HSPG with bFGF protein was demonstrated, which was about 6-fold stronger than the binding of bFGF with heparin. The biological mechanisms of HSPG binding with bFGF were further studied by cell adhesion assay, and assays of bFGF and matrix metalloproteinase 2 (MMP2) activities demonstrated that HSPG enhances cell adhesion, promotes the bioactivity of bFGF in angiogenesis, and protects bFGF from enzymolysis. Our results indicate that HSPG has potential clinical utility as a delivery agent for heparin-binding growth factors. Additionally, HSPG shows high binding affinities with different ECM proteins which also help to anchor bFGF to heart tissue. Therefore, extracellular proteins that mimic the bio-scaffold of the extracellular matrix could promote the activities of bFGF to facilitate ischemic heart repair.