PDGF regulated migration of mesenchymal stem cells towards malignancy acts via the PI3K signaling pathway

URN zum Zitieren dieses Dokuments:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-410468
DOI zum Zitieren dieses Dokuments:: 10.5283/epub.41046

Salha, Sonia

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Lizenz: Creative Commons Namensnennung 4.0 International
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Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 27 Nov 2019 12:21

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Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	27 November 2019
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Dr. Lukas Prantl
Tag der Prüfung:	22 Oktober 2019
Institutionen:	Nicht ausgewählt
Stichwörter / Keywords:	PDGF, migration of mesenchymal stem cell, PI3K signaling pathway
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Zum Teil
Dokumenten-ID:	41046

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Zusammenfassung (Englisch)

Zusammenfassung (Englisch)

Introduction: Mesenchymal stem cells (MSCs) have been described in breast cancer models to migrate towards carcinoma and integrate into tumor associated stroma supporting tumor growth, increasing their metastatic potency and contributing to tumor-angiogenesis. Platelet- derived growth factor (PDGF) isoforms (AA, BB, CC) stimulate growth, survival and motility of MSCs and certain other cell types. Noteworthy, breast carcinomas are known to express PDGF. We aim to further shed light on i) the relevance of the different PDGF isoforms on adipose tissue derived stem cells (ASCs) migration and ii) the underlying pathway dependent on PDGF stimulation.
Materials and Methods: Breast cancer cell lines were purchased and ASC ́s were isolated from murine subcutaneous adipose tissue. The migration of ASC ́s towards the PDGF- isoforms was assessed by using recombinant human PDGF-AA, PDGF-BB and PDGF-CC in a trans-well culture dish system. Migrated ASC ́s were quantified in 5 randomly selected fields per condition using fluorescence microscopy after calcein-staining. PDGF-BB depended migration of MCS ́s was verified by downregulation and overexpression of PDGF-BB in breast cancer cell line using shRNA-technique. In addition, a PI3-kinase inhibitor (LY294002) and a MAP kinase inhibitor (PD98059) were used to identify the pathway involved in the PDGF-BB mediated migration of ASC ́s towards tumor.
Results: ASC ́s migration significantly increased towards PDGF AA at 50ng and only showed further increase by 500ng which was similar to cell behavior when exposed to PDGF CC. In comparison, PDGF-BB significantly increased ASC ́s migration already at a low level of 5ng with further significant increase for 20ng and 40ng. Cell migration was blocked with PDGFR- alpha antibodies but only for PDGF-AA and PDGF-CC whereas PDGFR-beta blockage showed a significant effect on migration for PDGF-BB and PDGF-CC but not for PDGF-AA. Neutralizing antibodies in combination with PDGF receptor blockage confirmed findings. In addition, only PI-3 kinase inhibitor but not the MEK-1 selective inhibitor caused a significant decrease of migration for ASCs towards breast cancer cells.
Discussion: The migration of ASC ́s is most significantly enhanced by PDGF-BB via the PI3- kinase pathway. This data support that PI-3 kinase is an important key player for MSC migration towards malignancy which need further research to prevent tumor progression in
early disease stage.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Hintergrund: Es konnte gezeigt werden, dass Mesenchymale Stammzellen (MSC) in Brustkrebs Modellen in Richtung Tumor wandern und sich in das stromale Tumorgewebe integrieren können, wobei sie das Tumor-Wachstum, sowie dessen Metastasierung und die Tumor-Angiogenese beeinflussen. Die Isoformen der Thrombozyten Wachstumsfaktoren PDGF-AA, -BB, -CC stimulieren Wachstum, Überleben und die Motilität von MSZ und anderen Zellen. Ausserdem ist bekannt, dass PDGF von MSC sezerniert wird. Daher haben wir in der aktuellen Studie i) die Relevanz der unterschiedlichen PDGF Isoformen auf die Migration von Fettstammzellen (ASC) und ii) den die Signalvermittlung für den verantwortlichen Signalweg untersucht.
Material und Methoden: Murine 4T1 Brustkrebszellen wurden gekauft und in RPMI 1640 Medium kultiviert. Murine ASCs wurden von perirenalem, pelvinem und subkutanem Fettgewebe von Mäusen (BALB/c) extrahiert und kultiviert. Serumfreies Medium (RPMI 1640) wurde durch 4T1 über 48 Stunden konditioniert und für das Migration Assay oder den PDGF- BB ELISA Test verwendet. Ein lentiviraler Vektor zur Überexpression von murinen PDGF-B wurde durch Klonierung der murinen PDGF-B Sequenz in den PLVX Leervektor generiert. 4T1 Zellen wurden mit lentiviralen shRNA Konstrukte infiziert, um die PDGF-B mRNA Synthese zu verringern. Die stabile Überexpression und Inaktivierung von PDGF-BB in Tumorzellen wurde durch einen entsprechenden ELISA bestimmt. Ein Transwell Migration System mit einer 3-μm Poren Größe wurde für die Migrationsexperimente verwendet. Es wurden zusätzlich der PI-3
Kinase Inhibitor LY294002 und der MAP/ERK Kinase-1 Inhibitor PD 98059 verwendet.
Ergebnisse: Konzentrationsabhängig zeigte sich nur für PDGF-BB eine signifikante Steigerung der Migration von ASC (**p<0.0001). Im Gegensatz veränderte sich das Migrationsverhalten von ASC nicht für steigende Konzentrationen von PDGF-AA und PDGF- CC. Eine signifikante Reduktion der Migration von ASC zeigte sich unter Blockierung des PDGF-β Rezeptors (**p<0.0001). Der spezifische PI3K Inhibitor LY294002 konnte die Migration von ASC in Richtung Tumorzell-Medium signifikant reduzieren (**p<0.0001). Die Western Blot Analyse von ASC zeigte eine starke Expression von des PDGF-β Rezeptors and eine nur schwache Expression des PDGF-α Rezeptors im Vergleich zur Kontrollzelllinie.
Diskussion: Die vorliegende Studie zeigt, dass die Migration von ASC hauptsächlich durch PDGF-BB über den PI3K Signalweg beeinflusst wird. Die aktuellen Daten belegen, dass der PI3K Signalwege eine entscheidende Rolle für die Migration von ASC in Richtung von Tumoren spielt und daher weiter untersucht werden sollte, um gerade die Tumorprogression in frühen Krankheitsstadium zu verstehen und gegebenenfalls beeinflussen zu können.

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